21 Порядок работы многоцилиндрового двигателя
Порядок работы многоцилиндрового двигателя
зависит от типа двигателя (расположения цилиндров) и от количества цилиндров в нем.
Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени). Для определения этого угла продолжительность цикла, выраженную в градусах поворота коленчатого вала, делят на число цилиндров. Например, в четырехцилиндровом четырехтактном двигателе такт расширения (рабочий ход) происходит через 180° (720 : 4) по отношению к предыдущему, т. е. через половину оборота коленчатого вала. Другие такты этого двигателя чередуются также через 180°. Поэтому шатунные шейки коленчатого вала у четырех цилиндровых двигателей расположены под углом 180° одна к другой, т. е. лежат в одной плоскости. Шатунные шейки первого и четвертого цилиндров направлены в одну сторону, а шатунные шейки второго и третьего цилиндров — в противоположную сторону. Такая форма коленчатого вала обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов и хорошую уравновешенность двигателя, так как все поршни одновременно приходят в крайнее положение (два поршня вниз и два вверх).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторных двигателей 1—3—4—2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.
При выборе порядка работы двигателя конструкторы стремятся равномернее распределить нагрузку на коленчатый вал.
Одноименные такты у четырехтактного шестицилиндрового двигателя совершаются через поворот коленчатого вала на 120°. Поэтому шатунные шейки расположены попарно в трех плоскостях под углом 120°. У четырехтактного восьмицилиндрового двигателя одноименные такты происходят через 90° поворота коленчатого вала и его шатунные шейки расположены крестообразно под углом 90° одна к другой.
В восьмицилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала совершается восемь рабочих ходов, что способствует его равномерному вращению.
Порядок работы восьмицилиндровых четырехтактных двигателей 1— 5—4—2—6—3—7—8, а шестицилиндровых 1—4—2—5—3—6.
Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно распределить провода по свечам зажигания, присоединить топливопроводы к форсункам и отрегулировать клапаны.
22 Силы и моменты, действующие в кмш одноцилиндрового двигателя
При такте «сгорание—расширение» сила Р1, приложенная к поршневому пальцу, слагается из двух сил:
силы P давления газов на поршень
силы инерции Pи (сила инерции переменна по величине и направлению)
Суммарную силу P1 разложить на можно две силы: силу S, направленную вдоль оси шатуна, и силу N, прижимающую поршень к стенкам цилиндра.
Силу S перенесем в центр шатунной шейки, а к центру коленчатого вала приложим две равные силе S и параллельные ей силы S1 и S2. Тогда совместное действие сил S1 и S создаст (на плече R) крутящий момент, приводящий во вращение коленчатый вал, а сила S2 нагрузит коренные подшипники и через них будет передаваться на картер двигателя.
Разложим силу S2 на две перпендикулярно направленные силы N1 и Р2. Сила N1 численно равна силе N, но направлена в противоположную сторону; совместное действие сил N и N1 образует момент Nl, который стремится опрокинуть двигатель в сторону, обратную вращению коленчатого вала. Сила P2 численно равная силе Р1, действует вниз, а сила Р действует на головку цилиндра вверх, т.е. в противоположную сторону. Разность между силами Р и P1 представляет собой силу инерции поступательно движущихся масс Ри. Наибольшей величины эта сила достигает в момент изменения направления движения поршня.
Вращающиеся массы шатунной шейки, щек кривошипа и нижней части шатуна создают центробежную силу Рц, направленную по радиусу кривошипа в от сторону центра вращения.
Таким образом, в кривошипно-шатунном механизме одноцилиндрового двигателя, кроме крутящего момента, возникающего на коленчатом валу, действует ряд неуравновешенных моментов и сил, как то:
реактивный, или опрокидывающий, момент Nl, воспринимаемый опорами двигателя через картер
сила инерции поступательно движущихся масс Ри, направленная по оси цилиндра
центробежная сила вращающихся масс Рц, направленная по кривошипу вала
Боковая сила N достигает наибольшей величины при расширении газов, когда поршень прижимается к левой стенке цилиндра, чем и объясняется ее обычно больший износ.
Порядок работы
Часто при ремонте двигателя возникает необходимость отсоединения высоковольтных проводов. Некоторые водители, отсоединив провода, не запоминают порядок, в котором они были установлены. В итоге может возникнуть путаница с проводами, а при неправильном их подключении машина не заведется. Чтобы избежать неприятной ситуации, нужно знать, как осуществляется порядок работы ДВС.
Подключение проводов на ВАЗ 2109
Принцип действия силового агрегата основан на таком свойстве газов, как способности расширяться при нагревании. Стандартный четырехцилиндровый двигатель работает в 4 такта:
- На первом такте осуществляется «впуск» воздушно-топливной смеси и части отработанных газов. Эта смесь полностью занимает объем цилиндра.
- На втором такте происходит процесс «сжатия». При этом клапаны закрыты, а поршень благодаря движению коленчатого вала и шатуну движется вверх. Рабочая смесь заполняет камеру сгорания.
- На третьем такте, называемом «расширением», благодаря свечам зажигания возникает искра, которая воспламеняет рабочую смесь. Расширяющиеся газы своим давлением действуют на поршень и заставляют двигаться его вниз. Затем благодаря шатуну начинает двигаться коленвал.
- На четвертом такте осуществляется процесс «выпуска» отработанных газов. Через выпускные клапаны они поступают в выхлопную систему автомобиля ВАЗ 2109.
Для того чтобы работа в многоцилиндровом двигателе осуществлялась плавно, а коленчатый вал не испытывал неравномерных нагрузок, необходимо, чтобы рабочие процессы осуществлялись в определенном порядке.
Существуют разные схемы, которые определяют, в какой последовательности будут функционировать цилиндры. В ВАЗ 2109 используется схема: 1-3-4-2. Нумеруют цилиндры начиная от передней крышки силового агрегата.
Нумерация цилиндров на ВАЗ 2109
Если представить рабочий процесс двигателя через цилиндры, то порядок работы таков:
- В первом цилиндре осуществляется движение вверх, идет рабочий процесс: сгорает воздушно-топливная смесь, расширяются газы.
- В третьем осуществляется процесс «сжатия», при котором поршень движется вверх.
- В четвертый поступает рабочая смесь при движении поршня вниз, таким образом, осуществляется процесс «впрыска».
- Во втором поршень движется вверх, при этом отработанные газы выходят через выпускные клапана.
4 — х тактный двигатель внутреннего сгорания.
Источник картинки screen5
Основная часть всех автомобилей делается с поршневым 4-х тактным двигателем.В этой статье мы разберём принцип работы 4-х тактного поршневого двигателя, работающего на бензине.Кривошипно-шатунный механизм приводится в движения от энергии сгорания топлива и привращает его в механическо вращательную работу.Газораспределительный механизм необходим, для открытия впускных и выпускных клапанов. Приводится в движения цепной или ременной передачи от коленчатого вала к распредвалу.Давайте рассмотрим работу двигателя на примере одного цилиндра.Один рабочий цикл состоит из 4-х тактов, которые выполняются за 2 оборота коленчатого вала. После чего рабочий цикл повторяется.Один такт выполняется при ходе поршня от одного крайнего положения к другому крайнему положению. Это называется верхняя и нижняя мёртвая точка. Какие бывают такты? Первый такт — это впуск. Когда поршень опускается от верхней точки к нижней мёртвой точки. Объём рабочей камеры увеличивается и там создаётся разряжение. Паралельно этому , с помощью распределительного вала ГРМ, открывается впускные клапаны. В цилиндр засасывается горючая смесь (бензин и воздух). Когда поршень опускается до нижней мёртвой точки, тогда впускные клапаны закрываются. Такт впуска закончен. Второй такт — это сжатие. В этом такте, поршень двигается в верх от нижней к верхней точки. Оба клапана закрыты. Объём цилиндра уменьшается сжимая горючую смесь. При сжатии, температура горючей смеси повышается. В конце такта при подходе поршня к верхней точки, давление повышается на 15 бар, а температура горючей смеси повышается на 300-480 С. Да, чуть не забыл, когда поршень подходит к верхней мёртвой точке, на опережения срабатывает свеча зажигания и получается между электродом и катодом проскакивает искра. Горючая смесь воспламеняется и полностью сжигается. Поле того как поршень подошёл к верхней точки, сжатие закончилось. Третий такт — рабочий ход (расширение). В этом такте в цилиндре происходит пик сгорания горючей смеси. В процессе сгорания выделяется много тепла и из-за этого температура газов продуктов сгорания достигает до 2 200-2 500 С. Давления в цилиндре достигает до 45 бар. Под давлением расширяющих газов , поршень движется в низ к нижней мёртвой точки и через шатун раскручивает коленчатый вал. Всё , такт с расширение закончен. Четвёртый такт — выпуск. В этом такте поршень движется с нижней мёртвой тачки к верхней мёртвой точки. Тогда распределительный вал ГРМ открывает выпускной клапан и поршень выдавливает отработанные газы. Поле этого , этот выпускной клапан закрывается и на этом, четвёртый такт закончен.В разных цилиндров, одноимённые такты и приходится чередовать с определённой последовательностью (1-3-4-2). Это нужно для стабильной работы двигателя.Вот в принципе и всё, что я хотел вам рассказать. Подписывайтесь на мой канал и делитесь с информацией со своими друзьями. И жду от вас много лайков.
Работа восьмицилиндрового У-образного двигателя
Угол развала (угол между рядами цилиндров) равен 90° (рис 2.6, б).
Так как одноименные такты в цилиндрах начинаются через 90° угла поворота коленчатого вала, то и шатунные шейки также располагаются под углом 90°, т. е. крестообразно. На первой шейке крепятся шатуны первого и пятого цилиндров, на второй — второго и шестого, на третьей — третьего и седьмого и на четвертой — четвертого и восьмого. Такая конструкция обеспечивает чередование одноименных тактов через каждые 90° угла поворота коленчатого вала, что способствует его равномерному вращению. Порядок работы восьмицилиндрового двигателя 1—5—4—2—6—3—7—8. Работа данного двигателя показана в табл. 2.4. В любой момент времени в двух цилиндрах происходят одинаковые рабочие процессы, поэтому двигатель работает равномерно.
Таблица 2.4.
Работа У-образного восьмицилиндрового двигателя
Оборот коленчатого вала
Угол пово-рота коленчатого вала, °
Как проходит рабочий цикл
Весь процесс впрыска топлива, его зажигания, работы поршней и выброса отработанных газов называется «рабочим циклом». Рассмотрим его на примере бензинового четырехтактного ДВС, стандартного для множества легковых автомобилей.
Цикл, как видно из названия, делится на четыре такта работы:
Впуск.
В этом состоянии впускной клапан в открытом состоянии, выпускной, наоборот, закрыт, поршень идет в нижнем направлении, в цилиндр попадает подготовленная топливовоздушная смесь.
Сжатие.
Все клапаны цилиндра закрыты, а поршень двигается вверх и сжимает впрыснутую ранее смесь до заданных параметров.
Рабочий ход.
Клапаны по-прежнему открыты, смесь поджигается, образуя газы. Их давление начинает двигать поршень вниз, а последний вращает коленвал.
Выпуск.
По завершению рабочего хода клапан выпуска открывается, коленвал двигает поршень вверх, и тот вытесняет отработанные газы в выпускной коллектор.
Иллюстрация процесса:
Чтобы обеспечить стабильную и непрерывную работу, горючее в цилиндрах (иногда называемых «горшками») воспламеняется в особой последовательности. Порядок работы двигателя должен соблюдаться, чтобы создавалось равномерное действие на коленвал.
Кривошипно-шатунный механизм
- Маховик поддерживает инерцию коленвала для вывода поршней из верхних или нижних крайних положений, а также для более равномерного его вращения.
- Коленчатый вал преобразует линейное движение поршней во вращение и передает его через механизм сцепления на первичный вал КПП.
- Шатун передает усилие, прикладываемое к поршню на коленчатый вал.
- Поршневой палец создает шарнирное соединение шатуна с поршнем. Изготавливается из легированной высокоуглеродистой стали с цементацией поверхности. По сути является толстостенной трубкой со шлифованной наружной поверхностью. Бывает двух видов: плавающий или закрепленный. Плавающие свободно перемещаются в бобышках поршней и во втулке, запрессованной в головку шатуна. Не выпадает палец из этой конструкции благодаря стопорным кольцам, устанавливающимся в пазы бобышек. Закрепленные удерживаются в головке шатуна за счет горячей посадки, а в бобышках вращаются свободно.
- http://www.vk-sto.by/blog/porjadok_raboty_cilindrov_v_tipovykh_dvs_na_4_6_8_cilindrov/2019-12-21-91
- http://krutimotor.ru/poryadok-raboty-tsilindrov-dvigatelya/
- https://reedr.ru/auto/poryadok-raboty-6-tsilindrovogo-dvigatelya/
- https://carnovato.ru/porjadok-raboty-cilindrov-dvigatelja/
- https://autolirika.ru/teoriya/poryadok-raboty-ryadnogo-4-cilindrovogo-dvigatelya.html
Расположение цилиндров автомобиля
В современных автомобилях применяются многоцилиндровые двигатели с разным количеством цилиндров. В двигателях зачастую их бывает от 2 до 12. Встречаются даже более необычные двигатели, число цилиндров в которых до 18. В зависимости от расположения цилиндров делятся на рядные двигатели, оппозитные, V-образные. Устанавливаются на машины и другие конфигурации расположения. Например, W-образные, а также роторные.
Рядные двигатели
Самая распространенная компоновка — расположение поршней и цилиндров в один ряд. При такой установке цилиндров все поршни двигателя вращают один коленчатый вал. Для обозначения рядного двигателя используется сочетание «LX», где X — число цилиндров. Несомненным преимуществом рядных двигателей является их несложный механизм, производительность, равномерность износа деталей, а также простота обслуживания. Рядные двигатели можно размещать и вдоль и поперёк. К недостаткам такого типа мотора относятся их большие габариты.
Оппозитные двигатели
В отличии от остальных конфигураций, особенностью оппозитного двигателя является горизонтальное движение цилиндров. В таком типе мотора всегда используется чётное количество цилиндров. Два соседних поршня всегда находятся в одном положении. Это обеспечивает плавную работу, не создавая вибрации. Поскольку движения поршней напоминают движения рук боксера, такой тип двигателя часто называют Boxer. Он имеет смещенный вниз центр тяжести, помогающий добиться устойчивости при движении, а расположение на одной линии с трансмиссией делает передачу мощности более эффективной. Основное преимущество этого типа — высокий уровень безопасности при лобовом столкновении. При нём мотор уходит под салон и сохраняет жизнь водителя и пассажиров. Оппозитный двигатель устанавливается только продольно. Среди недостатков можно выделить значительные трудности при проведении ремонтных работ — даже для незначительных процедур необходимо снимать двигатель. Кроме этого некоторые отмечают неравномерный износ гильзы цилиндра, связанный с горизонтальным движением поршня. Это, в свою очередь, приводит к большим расходам масла. Данный тип двигателя используется на автомобилях Subaru и Porsche.
W-образные двигатели
W-образный тип двигателя представляет собой два V-образных двигателя заключенных в одну систему. W-образный мотор часто называют четырехрядным. Принято считать, что этот тип был разработан автомобильным концерном Volkswagen. В таком типе мотора используются 12 цилиндров — три ряда по четыре в каждом. Благодаря такой конструкции значительно экономится подкапотное место, которое можно использовать для установки дополнительного оборудования. Но в то же время, такое компактное расположение цилиндров относительно друг друга приводит к их быстрому нагреванию, поэтому в таком типе двигателя применяется система охлаждения для каждого цилиндра.
Роторные двигатели
В этом моторе роль поршня играет ротор. Необычная форма ротора позволяет за один его оборот произвести все такты как у других двигателей внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Для такого двигателя характерно отсутствие системы газораспределения — её роль выполняет сам ротор. Несмотря на возложенные надежды на разработанный в 50-хх годах прошлого века двигатель, в нем имеется ряд недостатков. Основной из них – очень низкая экологичность. В нынешние дни данный тип двигателя используется серийно только на спортивном автомобиле Mazda RX-7. Были попытки установить двигатель на автомобили ВАЗ, но они не увенчались успехом, и моторы пришлось заменить на поршневые.
vitj.ru
Нумерация цилиндров в разных типах ДВС
Что касается стандартов нумерации камер сгорания, то их нет. На то, как они пронумерованы в ДВС, влияют такие факторы:
- Тип привода;
- Тип ДВС, компоновка блока;
- Поперечное либо продольное расположение агрегата под капотом;
- Сторона вращения.
На стандартных переднеприводных авто с поперечно установленным двигателем нумерация начинается со стороны ГРМ. Так, возле ремня ГРМ находится первый цилиндр и дальше все остальные. Последний находится около КПП.
Примеры
В многоцилиндровых V-образных двигателях первый цилиндр расположен в ряду с водительской стороны.
В двигателях американского производства камеры сгорания и их нумерация может отличаться и не поддаваться логике.
Так, для рядных четверок и шестерок первым может быть цилиндр около радиатора, в то время, как на всех прочих моделях нумерация начинается в сторону салона. Если нумерация обратная, то первым считается цилиндр ближайший к салону.
Французы очень оригинальны и применяют два способа нумерации камер сгорания ДВС.
- На рядных четверках нумерация начинается от маховика.
- Если это V-образная шестерка, тогда ближний к радиатору ряд – это первые три цилиндра, а ряд ближе к салону – последние три.
Сколько цилиндров бывает в двигателе
На всем протяжении истории машиностроения инженеры и конструкторы преследуют одну цель – получение максимальной отдачи от двигателя. Для ее достижения разрабатывались все более мощные моторы с различным количеством цилиндров – от 1 до 16, принимались и принимаются попытки размещения «лошадиных сил» в как можно меньшем объеме подкапотного пространства.
Двигатели с одним цилиндром устанавливаются в мини-тракторах, маломощных мопедах и мотоциклах. Для более мощной мототехники требуется уже 4-тактный 2-цилиндровый мотор.Современные трехцилиндровые ДВС преимущественно ставятся на малолитражных легковых автомобилях и для повышения мощности оснащаются турбиной.
Двигатели пятицилиндровые не столь популярны. Ранее они широко использовались такими гигантами мирового автопрома, как Volkswagen,Volvo,Audi
Шести- и 8 цилиндровые двигатели также популярны. Несмотря на общемировую практику уменьшения числа цилиндров за счет турбирования, такие ДВС постепенно теряют свои позиции. Многие автоконцерны в последние годы отказываются от восьмицилиндровых в пользу 6 цилиндровых двигателей, особенно это заметно по рынку мощных легковых машин.
ДВС с 7 или 9 цилиндрами применяются в авиатехнике. В автопромышленности они не используются, за редким исключением – в тюнингованных моделях. 10- и 11-цилиндровые в автомобилестроении также большая редкость. Полюбоваться «десяткой» можно на спорткаре Audi R8.
Двигатель с 12 цилиндрами в автопромышленности использовался более широко. Но из-за ужесточения экологических норм их производство неумолимо сокращается.
Существуют также ДВС с 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32 и 64 цилиндрами. Они представляют собой сочетание нескольких двигателей с меньшим количеством цилиндров и в производстве автомобилей практически не применяются.
Теория работы ДВС
Общий принцип функционирования двигателей на бензине или дизтопливе известен, пожалуй, всем – топливо, сгорая в цилиндрах, создает давление газов, которые толкают поршни, и далее усилие преобразуется в крутящий момент, идущий на колеса.
Для того, чтобы двигатель работал равномерно, сгорание топлива происходит не во всех цилиндрах одновременно, а в определенном порядке. За его соблюдение отвечают:
- конструкция газораспределительного механизма;
- углы между кривошипами коленвала автомобиля;
- расположение цилиндров – V-подобное или рядное;
- устройство системы зажигания для бензиновых авто, и ТНВД – у дизельных.
Модификации
Давайте погорим про сами модификации двигателя Газ 53. По сути, их не очень много, так как в то время не стремились конструировать разнообразно. В основном все делалось на основе ЗМЗ 53, который пользовался хорошей популярностью. Всевозможные изменения предполагали некоторые улучшения в работе и обслуживании мотора.
В настоящее время можно встретить следующие типы:
- ЗМЗ 6606, имеющий ход поршня 92 миллиметра и диаметр 80 миллиметров. Этого вполне достаточно, чтобы выдавать мощность в 120 лошадиных сил и степень сжатия 7,6. Что касается объема двигателя, то он равняется 4,25 литрам;
- Далее идет ЗМЗ 511, ход поршня равняется 92 миллиметрам, а диаметр 80 миллиметрам. Что касается объема, то он относительно небольшой, 4,25 литра. Этого достаточно, чтобы получать мощность 125 лошадиных сил;
- ЗМЗ 523, имеющий объем 4,68 литров и мощность 130 лошадей. Ход поршня 92 миллиметра, а диаметр 88 миллиметров.
Стоит отметить, что силовой агрегат ЗМЗ 513 относится к некой модификации мотора ЗМЗ 66. Что касается других моделей и модификаций, то они не получили должного распространения.
Стоит только перечислить их:
Их устанавливали только на ПАЗы и некоторые модели Газ.
Особенности устройства системы зажигания двигателя ГАЗ 53
От качества работы элементов системы зажигания зависят такие показатели:
- Мощность искры.
- Своевременность ее образования.
- Полнота сгорания топливовоздушной смеси.
При стабильной работе силового агрегата на электродах появляется электрическое напряжение, необходимое для успешного искрообразования. Если искра слабая или вообще отсутствует, снижаются мощностные показатели двигателя внутреннего сгорания, возрастает потребление горючего. Мощность искры зависит от расстояния между электродами (зазоров) и величины напряжения.
Основные причины, приводящие к сбоям в работе системы зажигания двигателя ГАЗ 53:
- Искра не образуется при перегреве катушки и коммутатора. При этом двигатель не заводится пока не снизится их температура, чтобы появилась искра.
- Пробой и искрение высоковольтных проводов.
- Подгорание контактов подвижного бегунка на трамблере.
- Прогорание крышки распределителя в местах расположения пружины.
- Выход из строя свечей зажигания.
С целью предотвращения перегрева двигателя, рекомендуется отрегулировать процесс зажигания. Для это производится настройка зазоров между электродами системы с помощью специального устройства под названием «автомобильный стробоскоп». При помощи данного прибора опытные мастера настраивают и контролируют угол опережения зажигания.
При раннем зажигании возникают следующие неисправности:
- выход из строя прокладки головки блока ГБЦ (пробой);
- прогорание поршней;
- клапанов.
При запаздывании искрообразования:
- возрастает расход бензина;
- перегревается двигатель.
