Сучасні двигуни для автомобілів і тракторів виконують багатоциліндровими. Пояснюється така тенденція тим, що зі збільшенням числа циліндрів рівномірно обертається колінчастий вал, бо в одноциліндровому чотиритактному двигуні робочий хід відбувається тільки в продовженні половини обороти колінчастого валу, а решта півтора обороту циклу він повинен рухатися за рахунок енергії, отриманої при робочому ході. трохи краща в цьому відношенні ситуація у двотактного двигуна. Але і у нього 50% часу циліндр не працює на поршень.

Рівномірне обертання колінчастого вала в багатоциліндрові двигуні досягається тим, що в ньому робочі ходи в циліндрах виконуються не в один час, а в певній черговості. Послідовність чергування однойменних тактів в різних циліндрах називається порядком роботи двигуна.

Порядок роботи двигунів залежить від числа циліндрів і характеру їх розташування – в один ряд (рядні) або в два ряди (V-подібні).

Для чотиритактних рядів двигунів можливі порядки роботи: двоциліндрового 1-2 трьохциліндрового 1-3-2 чотирициліндрового 1-2-4-3 або 1-3-4 – 2 шестицилиндрового 1-5-3 – 6 – 2 – 4 або 1-4-2-6-3-5. Для чотиритактних двигунів дворядних V-образних: шестицилиндрового 1 л (лівого блоку) -1п (правого блоку) -2л-2п-Зл-Зп або 1л -Зл-2л -2п-1п-Зп, восьмицилиндрового 1л-Зл-Зп-2л – – 2п- 1п-4л-4п і т. д.

Робочий цикл в цих двигунах відбувається в кожному циліндрі окремо незалежно від числа циліндрів.

Одноциліндрові двигуни, незважаючи на простоту конструкції, малі розміри і невисоку вартість, для роботи на автомобілях в даний час не застосовуються, так як їм властиві такі недоліки:

– Нерівномірна робота через рідкісного чергування тактів розширення;

– При однаковій потужності розміри і маса циліндра і рухомих частин виходять більшими, ніж в багатоциліндрових двигунах внаслідок більш високих інерційних навантажень, затруднительности підвищення потужності двигуна збільшенням частоти обертання і більшу схильність двигуна до детонації;

– Несприятливі умови сумішоутворення і наповнення; погана прийомистість двигуна; велика питома маса, т. е. маса, яка припадає на одиницю розвивається двигуном потужності.

Прагнення усунути недоліки одноциліндрового двигуна призвело до створення багатоциліндрового двигуна.

На сучасних автомобілях застосовують чотирьох-, шести-, восьми- і 12-циліндрові двигуни. Найбільш поширені схеми компоновок циліндрів двигунів представлені на рис. . При однорядних схемах компонування осі циліндра займають строго вертикальне положення (це двигуни автомобілів ВАЗ -2106 «Жигулі», ГАЗ -24-10 І -3102 «Волга» і ін.) Або розташовані під деяким кутом а до вертикалі, що знаходяться в межах 15-20 ° (це двигун автомобіля «Москвич-2140»), що дозволяє зменшити висоту двигуна і зручніше розташовувати його прилади та обладнання.

На більшості вантажних автомобілів застосовують дворядну V-образну компоновку циліндрів (це двигуни автомобілів ЗІЛ -130 КамАЗ-5320 MA3-5335 «Урал-4320» і ГАЗ -53-12. Поряд з цим застосовується також і дворядна компоновка (рис. 1.5 г) під кутом 180 ° з протилежними циліндрами. Двигуни з таким розташуванням циліндрів іноді називають оппозітнимі, вони зручно розташовуються під підлогою кузова, наприклад в автобусах.

Мал. 1. Поздовжній розріз рядного двигуна ВАЗ -2121: 1-піддон картера; 2-колінчастий вал; 3-блок циліндрів; 4-вентилятор; 5-ланцюгової привід; 6 повітряний фільтр; 7- кришка головки циліндрів; 8- розподільний вал; 9- головка циліндрів; 10 поршень; 11- шатун; 12- маховик

Багатоциліндрові двигуни (рис. 1 і 2) складаються як би з декількох одноциліндрових двигунів, конструктивно об’єднаних в одне ціле і мають один загальний колінчастий вал. У такому двигуні за два оберти колінчастого вала робочих ходів буде стільки, скільки у нього циліндрів (а так як два оберти колінчастого вала відповідають 720 °, то такти робочого ходу будуть чергуватися через рівні кутові інтервали 0 в залежності від числа циліндрів г, отже, 9 = 720 /г.

Мал. 2. Поперечний розріз V-образного дизеля ЗІЛ -645:.
1 – маслозаливная пробка; 2 -форсунка; 3 – паливопровід високого тиску; 4 – впускний газопровід; 5 – штанга коромисла; 6 – кришка клапана; 7 – впускний клапан; 8 – головка циліндрів; 9 – випускний газопровід; 10 – поршень; 11 – компресійне кільце; 12 – блок циліндрів; 13 – малос’емное кільце; 14 – гумове ущільнення; 15 – шатун; 16 – картер; 17- колінчастий вал; 18 – фільтр тонкого очищення масла; 19 – гільза циліндра; 20- пружина клапана; 21- випускний клапан; 22- коромисло

Наприклад, в чотирьох-, шести- і восьмициліндрових двигунах робочі ходи відбуваються відповідно через 180120 і 90 ° повороту колінчастого вала. У кожному циліндрі зазначених двигунів відбувається один і той же робочий процес, але однойменні такти відбуваються в різні моменти часу, при цьому чергування тактів в циліндрах двигунів вибирають так, щоб забезпечити рівномірний розподіл навантаження на підшипники колінчастого вала і плавну роботу двигуна. Послідовність чергування однойменних тактів в циліндрах двигуна протягом його робочого циклу називається порядком роботи двигуна. Прийнято вказувати порядок роботи двигуна по чергуванню тактів робочого ходу, починаючи з першого циліндра.

Порядок роботи двигуна багато в чому залежить від типу двигуна і числа циліндрів. Так, у колінчастого вала рядного чотирициліндрового двигуна кривошипи розташовані попарно під кутом 180 °, два крайніх – під кутом 180 ° до двох середнім. Відповідно поршні циліндрів 1 і 4 при роботі двигуна переміщаються одночасно в одному напрямку, а поршні циліндрів 2 і 3 – в протилежному. Порядок роботи чотирициліндрових двигунів може бути 1-3-4-2 (це у двигунів автомобілів сімейств ВАЗ , «Москвич» і ін.) Або 1-2-4-3 (це у двигунів автомобілів ГАЗ -24-10 «Волга», УАЗ -3151-01 І їх модифікацій).

Мал. 3. Схеми кривошипно-шатунного механізму рядних двигунів: а-чотирициліндрового; б – шестицилиндрового; 1-6- циліндри; I-VI-кривошипи колінчастого вала відповідно циліндрів 1-6

Чотирициліндровий двигун може мати й інший порядок роботи при тому ж розташуванні кривошипів колінчастого вала, але при іншому порядку відкриття і закриття клапанів, що залежить від конструкції механізму газорозподілу.

У шестициліндровому рядном двигуні шатунні шийки колінчастого вала (рис. 3 б) розташовані попарно в трьох площинах. Такти у всіх циліндрах двигуна відповідно до розташування кривошипів починаються і закінчуються НЕ одночасно, як в чотирициліндровому двигуні, а зміщуються в одній парі циліндрів відносно іншої на кут 120 і, отже, робочі ходи перекриваються на 1/3 ходу поршня, забезпечуючи тим самим більш рівномірне обертання колінчастого вала.

Найбільш поширеним порядком роботи карбюраторного шестицилиндрового рядного двигуна є 1-5-3-6-2-4 (це у двигунів автомобілів ЗІЛ -157КД,. ГАЗ  -52-04). Можливі й інші порядки роботи карбюраторного шестицилиндрового двигуна.

Для шестициліндрових дизелів найбільш досконалим є V-подібний варіант двигуна з розвалом циліндрів під кутом 90 ° (рис. 4 а) і з порядком роботи 1-4-2-5-3-6 (це двигун ЯМЗ -236 ). Широке поширення дизелів і карбюраторних двигунів з V-подібним розташуванням циліндрів є наслідком переваг компонувальних схем цього типу в порівнянні з компонувальними схемами рядних двигунів.

До переваг таких двигунів слід віднести їх меншу висоту і габаритну довжину, що дає можливість поліпшити компоновку автомобіля в цілому.

Недоліками V-образних двигунів є більш складна виливок блоку і збільшення габаритної ширини його в порівнянні з рядним двигуном.

На вантажних автомобілях ЗІЛ -130. ГАЗ -53-12 Камае-5320 та ін. Встановлено восьмициліндрові V-подібні двигуни (рис. 4), циліндри яких розташовані в два ряди по ходу автомобіля. Кут розвалу між рядами циліндрів становить 90 °. Один ряд циліндрів дещо зміщений відносно іншого ряду, що обумовлено установкою двох шатунів на кожну шийку колінчастого вала. На кожній шатунной шийці колінчастого вала встановлено по два шатуна, які пов’язані з поршнями правого і лівого рядів циліндрів.

Чергування тактів в восьмициліндровому V-образному двигуні з порядком роботи 1-5-4-2-6- 3-7-8 приведено в табл. 1.2 з якої видно, що при зазначеному порядку роботи робочі ходи йдуть один за іншим з перекриттям на ‘/г ходу поршня. Це забезпечує не тільки рівномірне обертання колінчастого вала, а й урівноваження сил інерції, що виникають в процесі роботи восьмицилиндрового двигуна.

Мал. 5. Схеми кривошипного механізму V-образних двигунів: о- шестицилиндрового; б – восьмицилиндрового; 1-8- циліндри; I-VIII- кривошипи колінчастого вала відповідно циліндрів 1-8

-.

У одноциліндровому чотиритактному двигуні один робочий хід відбувається за два оберти колінчастого вала, тому колінчастий вал обертається нерівномірно, незважаючи на наявність маховика.

Сучасні автомобільні двигуни виконують чотирьох-, шести- і восьмициліндровими і рідше десяти- і дванадцятициліндровими (БелАЗ). Розташування циліндрів може бути однорядним і дворядним V-образним (рис. 6).

При тому ж літражі V-подібне розташування циліндрів дозволяє зменшити габарити двигуна в порівнянні з рядним розташуванням циліндрів, а отже, більш зручно розташувати місце водія і органи управління.

У багатоциліндрові чотиритактному двигуні за два оберти колінчастого вала (720 °) робочих ходів буде стільки, скільки циліндрів має двигун.

Таким чином, в чотирьох-, шести- і восьмициліндрових двигунах робочі ходи повинні відбуватися відповідно через 180120 і 90 ° повороту колінчастого вала.

Потужність, що розвивається газами всередині циліндрів двигуна, називають індикаторної, а потужність, що отримується на колінчастому валу двигуна, – ефективною.

Ефективна потужність менше індикаторної на величину потужності, що витрачається на тертя в двигуні і приведення в дію газорозподільного механізму, вентилятора, водяного, масляного і паливного насосів, генератора струму та інших допоміжних механізмів.

Мал. 6. багатоциліндрові двигуни:
а – рядне розташування циліндрів, 6-V-подібне розташування циліндрів, в, г, д – нумерація циліндрів V-образних чотирьох-, шести- і восьміціліндро-вого двигунів; 1-8 – номери циліндрів

Величини крутного моменту і ефективної потужності тим більше, чим більше літраж двигуна (діаметр і число циліндрів, довжина ходу поршня), наповнення циліндрів горючою сумішшю і ступінь стиснення. У дизелів ефективна потужність залежить від моменту вприскування палива, якості розпилювання і тривалості подачі палива.

Механічним коефіцієнтом корисної дії (к. П. Д.) Двигуна називають відношення ефективної потужності до індикаторної. Він тим більше, чим менше втрати на тертя в двигуні і приведення в дію допоміжних механізмів двигуна. Величина механічного к. П. Д. Автомобільного двигуна становить 070-085.

Ефективним к. П. Д. Двигуна називають відношення теплоти, перетвореної в корисну роботу, до теплоти, яка могла б виділитися при повному згорянні палива. Величина ефективного к. П. Д. Карбюраторних двигунів становить 021-028 а дизелів – 029-042.

-.

У одноциліндровому чотиритактному двигуні за два оберти колінчастого вала (720 °) відбувається тільки один робочий хід. Тому, незважаючи на наявний маховик, колінчастий вал обертається нерівномірно: прискорено під час робочого ходу і уповільнено, коли відбуваються інші три такту. Щоб усунути цей і деякі інші недоліки одноциліндрового двигуна, на тракторах і автомобілях встановлюють двигуни, які мають від двох до дванадцяти циліндрів. Циліндри можуть бути розташовані в один ряд вертикально або в два ряди під кутом один до іншого (V-образно). Дворядне розташування циліндрів дозволяє зменшити довжину і масу двигуна.

Кривошипи колінчастого вала двох- і чотирициліндрових двигунів розташовані в одній площині, т. Е. Під кутом 180 °, у восьмициліндрових – під 90 ° (рис. 9 г), а у шести- і дванадцятициліндровий – під кутом 120 °.

Мал. 7. Схеми багатоциліндрових двигунів:
а – рядне і б – V-подібне розташування циліндрів; в і г – кривошипно-шатунний механізм шести- і восьмициліндрових двигунів; 1 8 – номери циліндрів

Мал. 8. Схема (а) ц порядок роботи (б) чотирициліндрового двигуна

Поршні чотирициліндрового двигуна рухаються попарно. Наприклад, коли в першому і четвертому циліндрах вони опускаються, а в першому циліндрі відбувається робочий хід, а в четвертому – впуск), то в другому і третьому поршні піднімаються (у другому – випуск, а в третьому – стиснення).

Мал. 9. Схема порядку роботи чотиритактних багатоциліндрових двигунів

Чергування тактів робочого ходу в циліндрах двигуна називається порядком роботи циліндрів. Для досліджуваних чотирициліндрових двигунів прийнятий порядок роботи 1-3-4-2.

Зі збільшенням числа циліндрів зростає і число робочих ходів, що припадають на кожен оборот колінчастого валу, і він обертається рівномірніше. Так, наприклад, у чотирициліндрового двигуна при будь-якому положенні колін вала відбувається робочий хід в одному циліндрі, у восьмицилиндрового – одночасно в двох, а у двенадцатицилиндрового – в трьох циліндрах.