Как правильно считать цилиндры двигателя

Интересные особенности конструкции двигателей M272 и M273

272-я серия моторов разрабатывалась на базе силового агрегата М112 Е32 и, по сути, стали его эволюционным развитием. Алюминиевый блок цилиндров новых моторов получил все тот же развал в 90 градусов, а межцилиндровое расстоянием в 106 мм осталось прежним. Гильзы у моторов M272/M273 силуминовые, под поршень диаметром 92,6 мм и ходом в 86 мм. Сами поршни облегченные, шатуны кованые.

Блоки обоих двигателей изготовлены из алюминиевого сплава. К конструкции силовых агрегатов M272/M273 нашли свое воплощение оригинальные технологические решения и новшества, которые привели к усложнению их конструкции и увеличению эффективности. Например, эти моторы обзавелись системами бесступенчатого изменения фаз газораспределения на выпускных и впускных распредвалах. 

Головки блока цилиндров моторов M272/M273 алюминиевые, с четырьмя клапанами на цилиндр, гидрокомпенсаторами и двумя распредвалами. Стержни впускных клапанов стали тоньше (толщина уменьшена с 7 мм до 6 мм). Диаметр впускных составляет клапанов 39.5 мм, выпускных 30 мм. В приводе газораспределительного механизма применена двойная цепь. 

Система впрыска топлива и зажигания моторов M272/M273 – нового поколения ME 9.7 от Bosch. Ее блок управления установлен прямо на впускном коллекторе. Чтобы снизить пагубное воздействие вибраций, передающихся на блок управления, он закреплен на виброгасящей «подвеске», выполненной виде эластичных резиновых подушек. Большинство моторов M272/M273 имеет распределенный впрыск, но у двигателя V6 (M272) существует модификация с непосредственным (CGI) впрыском.

Выпускной коллектор моторов M272/M273 стал сложнее и капризнее, но повысил эффективность двигателя за счет внедрения завихряющих заслонок. Заслонки управляют потоком воздуха, увеличивая скорость его потока воздуха в результате чего достигается оптимизация и улучшение распределения топливо-воздушной смеси в цилиндрах. Впускной коллектор двигателей Mercedes семейства M272 и M273 двухступенчатый с переменной длиной.

Система управления силовым агрегатом представляет эволюцию системы ME 2.8, применявшейся на двигателях M112 и M113. Она была адаптирована для моторов M272/M273 и также вобрала в себя функции по диагностике систем. Обмен данными между блоками управления осуществляется через цифровую шину передачи данных (CAN).

Факторы, влияющие на ресурс ВАЗ 2170

По утверждению завода-изготовителя ДВС 21126 на шестнадцать клапанов обладает продолжительностью стабильной работы, равной 200 тыс. километров. После определенного пробега необходимо производить капитальный ремонт. Бережное отношение к ВАЗ 2170, исправное техническое обслуживание (ТО) и своевременная замена поврежденных узлов и деталей приведут к длительному эксплуатационному ресурсу автомобиля.

Причины, влияющие на длительность эксплуатации силового агрегата:

1. Перегрев движка. Повышенные температуры работающего двигателя негативно отражаются на общем ресурсе мотора. Сохранение рабочей температуры элементов силового агрегата на постоянном уровне существенно удлиняет время его работы.
2. Горючее. Руководство по эксплуатации автомобиля содержит подробную информацию о рекомендованной марке бензина. Заливать в двигатель на Приору 16 клапанов топливо необходимо проверенного качества.
3. Масла машинные. Какое масло лучше заливать, его марка и сколько нужно смазочного материала указано в сопроводительной документации на авто. Шестнадцати клапанный двигатель 126 наиболее хорошо воспринимает полусинтетические и синтетические моторные масла. Полная замена масла должна проводиться ежегодно или после пробега, равного 15 тыс. километров.

Оптимальное значение температуры рабочего двигателя равно 90 — 95 °С. Правила допускают работу силового агрегата с температурой, доходящей до ста градусов, при условии работающего вентилятора радиатора. Пониженной считается температура двигателя ниже +90°С. При морозах необходимо большее количество времени для прогрева мотора до нужной отметки на приборе.

Как располагаются цилиндры в двигателях

Существуют разные модели двигателей – это и старинные одно- и двухцилиндровые ДВС, традиционные рядные четырех- и шестицилиндровые модели.

Более крупные агрегаты имели V-образные блоки – такие агрегаты могли иметь восемь и более камер сгорания.

Рядное расположение

При рядном расположении в блоке цилиндры располагаются в один ряд. В такой конфигурации существуют двух, трех, четырех, пяти и даже шестицилиндровые моторы.

Двух- и трехцилиндровые ДВС сейчас устанавливаются на современных авто не так часто, хотя популярность их медленно набирает обороты.

Этому способствовали умные системы приготовления топливной смеси и турбины – например, турбированная версия двухцилиндрового ДВС хетчбека Fiat 500. Трехцилиндровый рядный двигатель можно встретить на «Деу Матиз» и многих других.

Что касается рядной «четверки», то такие блоки устанавливаются в большинстве двигателей для легковых авто – объемы таких движков начинаются от 1 л., а самый объемный рядный ДВС – 2,4 л. и более.

Пятицилиндровые двигатели с рядным расположением на автомобилях, производимых серийно, стали появляться в 70-х годах. В числе первых можно выделить дизельные модели Mercedes – они устанавливались в 1974 году на модели в кузове W123.

А уже в 1976 году построили пятицилиндровый мотор от Audi. Начиная с конца 80-х годов рядная пятерка уже никого не удивляла и успешно устанавливалась на самые разные автомобили Fiat, Volvo и других автобрендов.

Рядная «шестерка», которая в 80-х и 90-х была очень популярна в Европе, нынче превратилась в вымирающий вид.

Про восьмицилиндровые модели и говорить не стоит – с такой компоновкой давно попрощались еще в 30-е годы.

Почему? С увеличением объемов блоки также увеличивались. Это создавало конструкторам и инженерам массу проблем при компоновке.

К примеру, втиснуть рядную восьмерку в переднеприводный автомобиль получилось только в двух случаях – это Austin Maxi 2200, который производился в 60-х, и Volvo S80.

В два ряда

Как сделать большой рядный ДВС короче и компактнее?

Двигатель можно “разрезать” пополам, установить две части рядом и заставить поршни вращать один коленчатый вал. Такие моторы имеют форму буквы “V».

Здесь камеры сгорания располагаются в два ряда под углом друг к другу. Такая конфигурация очень популярна у производителей и уступает только рядной «четверке».

В первые такой силовой агрегат появился на Lancia Aurelia, это был 1950 год. За счет своих компактных размеров автомобиль быстро стал популярным среди автомобилистов.

Восемь камер сгорания в этой конфигурации располагаются по четыре в два ряда. Это самая компактная компоновка для крупнообъемных ДВС. Самый большой объем за всю историю автомобилестроения в такой V-компоновке составлял 13 литров. В случае с двенадцатью цилиндрами разница только в их количестве.

Со смещением

Конструкторы и инженеры искали компромиссное решение, чтобы создать мощный и в тоже время компактный силовой агрегат для легковых авто в среднем классе. Двигатель со смещением – это шестицилиндровый V-образный блок.

Цилиндры расположены друг напротив друга в шахматном порядке. Шесть цилиндров под углом в 15 градусов образуют достаточно узкий и короткий агрегат. Среди примеров можно привести VR6, которые устанавливались на «Golf» от Фольксваген.

Оппозитный тип

Как известно, на V-образном блоке угол развала двух частей составляет – 90 или 60 градусов. Если угол развала между двумя частями будет 180 градусов, то это оппозитный двигатель.

Здесь цилиндры располагаются друг напротив друга, горизонтально. Коленчатый вал в таких моделях общий, установлен в центре, а поршни двигаются от него.

Одним из первых таких конструкций стала отечественная разработка, которая использовалась при строительстве дирижабля «Россия». Кстати, несмотря на передовую конструкцию ДВС, дирижабль в небо не взлетел. Также можно вспомнить французские агрегаты от Gorbon-Brille.

А тот, кто разработал и запустил традиционный привычный каждому оппозитный мотор, это Фердинанд Порше. Первая партия автомобилей «Жук» комплектовалась именно этими ДВС в 1937 году.

Аналогичную конструкцию применили и на «Ford» А, С, F. В 1920 году баварский автомобильный концерт предложил свою конструкцию оппозитного мотора.

Моторы W

В данных силовых агрегатах соединены для ряда камер сгорания с VR-расположением. В каждом ряду цилиндры размещаются под углом 15 градусов.

Оба ряда находятся под углом в 72 градуса. В случае с восьмицилиндровым мотором, блок представляет собой два V-образных блока, которые находятся под углом в 72 градуса.

Порядок работы цилиндров в разных двигателях

Итак, с теоретическим положением о влиянии интервала воспламенения на равномерность работы, мы познакомились. Рассмотрим традиционный порядок работы цилиндров в двигателях с разной схемой .

• порядок работы 4 цилиндрового двигателя со смещением шеек коленвала 180° (интервал между воспламенениями) : 1-3-4-2 или 1-2-4-3;
• порядок работы 6 цилиндрового двигателя (рядного) с интервалом между воспламенениями 120°: 1-5-3-6-2-4;
• порядок работы 8 цилиндрового двигателя (V-образный) с интервалом между воспламенениями 90°: 1-5-4-8-6-3-7-2

К такому двигателю относится четырехтактный дизель ЯМЗ-236. Угол развала между его цилиндрами равен 900. Колена коленчатого вала расположены в трех плоскостях под углом 1200 одно к другому. Особенностью этого двигателя является коленчатый вал, имеющий три кривошипа, к каждому из которых присоединено по два шатуна: к первому кривошипу — шатуны первого и четвертого цилиндров; ко второму второго и пятого цилиндров и к третьему — третьего и шестого цилиндров.

В этом двигателе, имеющем порядок работы 1 — 4 — 2 — 5 — 3 — 6, одноименные такты в цилиндрах происходят неравномерно через 90 и 1500 (табл. 4). Если в первом цилиндре осуществляется рабочий ход, то в четвертом он начинается через 900, во втором — через 1500, в пятом — через 900, в третьем через 1500 и в шестом — через 900. Поэтому двигатель ЯМЗ-236 имеет повышенную неравномерность хода и в нем приходится устанавливать на коленчатом валу маховик с относительно большим моментом инерции (на 60070% большим, чем для однорядного двигателя).

Восьмицилиндровый V-образный двигатель. Цилиндры в таком двигателе (например, двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ и КамАЗ-5320) расположены под углом 900 один к другому (рис. 24,6). Одноименные такты в цилиндрах начинаются через угол поворота коленчатого вала.

Рис. 24 — Схемы кривошипно-шатунного механизма четырехтактных V -образных двигателей:

а — шестицилиндрового; б — восьмицилиндрового; 1-8 — цилиндры.

Таблица 4. Чередование тактов в четырехтактном V -образном шестицилиндровом двигателе с порядком работы 1 — 4 — 2 — 5 — 3 — 6.

Впуск равный 720: 8 = 900. Следовательно, кривошипы коленчатого вала расположены крестообразно под углом 900. К первому кривошипу присоединены шатуны первого и пятого цилиндров, ко второму — второго и шестого цилиндров, к третьему — третьего и седьмого цилиндров, к четвертому — четвертого и восьмого цилиндров. В восьмицилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала совершается восемь рабочих ходов. Перекрытие рабочих ходов в различных цилиндрах происходит в течение поворота коленчатого вала на угол 90С, что способствует его равномерному вращению. Порядок работы восьмицилиндрового двигателя 1 — 5 — 4 — 2 — 6 — 3 — 7 — 8 (табл. 5).

Таблица 5. Чередование тактов в четырехтактном V -образном с порядком работы 1 — 5 — 4 — 2 — 6.

Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно распределить провода по свечам зажигания, присоединить топливопровод к форсункам и отрегулировать клапаны.

Обычно автовладельцы не задумываются о порядке активности цилиндров двигателя своего автомобиля, ограничиваясь знанием числа таковых. И в большинстве случаев просто нет необходимости углубляться в такие технические детали. Но информация о работе цилиндров оказывается полезной, когда нужно, например, выставить зажигания или отрегулировать клапана, в других ситуациях самостоятельной наладки и ремонта, когда нужно починить автомобиль без возможности добраться до СТО, или просто при желании сделать все самому. Далее мы узнаем, каков порядок работы 4-цилиндрового двигателя, и выясним последовательность для некоторых других компоновок.

Одноцилиндровый двигатель

Самый распространенный и один из наиболее простейших вариантов двигателей внутреннего сгорания — одноцилиндровый.

• Как правильно притереть клапана в домашних условиях: советы по приработке клапанов двигателя (120 фото + видео)

• Порядок регулировки клапанов своими руками — советы и рекомендации по регулировке зазоров клапанов (90 фото)

• Регулировка клапанов ваз своими руками — пошаговый мастер-класс как быстро и просто отрегулировать клапана классике (145 фото и видео)

Теплопотери меньше — полезное действие куда выше. И здесь не нужно думать, откуда начинается нумерация цилиндров в двигателе,так как рабочий всего один.

Недостатки такой конструкции так же очевидны, как и достоинства. Самый первый и неприятный из них — это очень высокие нагрузки, которые испытывает мотор за счет двухтактной работы.

Кроме того, есть вариант улучшения системы только до определенных пределов, так как возможность детонации очень высока.

Техническая характеристика

Расположение цилиндров и направление вращения распределителя зажигания

Расположение цилиндров (со стороны ремня)

Головка блока цилиндров

Головка блока цилиндров

Распределительный вал

Толкатель клапана

Масляный насос

Моменты затягивания

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.

Важным предупреждением для водителей, которые только познают принципы устройства автомобиля, и пытаются своими руками производить ремонт узлов и механизмов. Не путайте такие понятия, как нумерация цилиндров и порядок зажигания.

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.

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.