Принцип работы трехцилиндрового двигателя

Порядок работы цилиндров двигателя внутреннего снорания

Порядок работы цилиндров в разных двигателях отличается, даже с одним и тем же количеством цилиндров порядок работы может быть разным. Рассмотрим, в каком порядке работают серийные двигатели внутреннего сгорания различного расположения цилиндров и их конструктивные особенности. Для удобства описания порядка работы цилиндров, отсчёт будет производиться от первого цилиндра, первый цилиндр- это тот который спереди двигателя, последний, соответственно, возле коробки передач.

3-х цилиндровый

В таких двигателях всего 3 цилиндра и порядок работы самый простой: 1-2-3. Запомнить легко, и работает быстро.
Схема расположения кривошипов на коленвале выполнена в виде звёздочки, они расположены под углом 120° друг к другу. Вполне возможно применить схему 1-3-2, но производители не стали этого делать. Так что единственной последовательностью работы трёхцилиндрового двигателя является последовательность 1-2-3. Для уравновешивания моментов от сил инерции на таких двигателях применяется противовес.

4-х цилиндровый

Существуют как рядные, так и оппозитные четырёх цилиндровые двигатели, коленвалы у них выполнены по одной и той же схеме, а порядок работы цилиндров разный. Это связано с тем, что угол между парами шатунных шеек равен 180 градусов, то есть, 1 и 4 шейки находятся на противоположных сторонах со 2 и 3 шейками.

1 и 4 шейки с одной стороны, 3 и 4- на противоположной.

В рядном двигатели применяется порядок работы цилиндров 1-3-4-2 — это самая распространённая схема работы, так работают практически все машины, от Жигулей до Мерседеса, бензиновые и дизельные. В ней последовательно работают цилиндры с расположенные на противоположных сторонах шейках коленвала. В данной схеме можно применить последовательность 1-2-4-3, то есть поменять местами цилиндры, шейки которых расположены на одной стороне. Используется в 402 двигателе. Но такая схема встречается крайне редко, в них будет другая последовательность в работе распредвала.

Оппозитный 4-х цилиндровый двигатель имеет другую последовательность: 1-4-2-3 либо 1-3-2-4. Дело в том, что поршни достигают ВМТ одновременно, как с одной стороны, так и с другой. Такие двигатели чаще всего встречаются на Субару (у них почти все оппозитники, кроме некоторых малолитражек для внутреннего рынка).

5-ти цилиндровый

Пятицилиндровые двигатели нередко применялись на Мерседесах или АУДИ, сложность такого коленвала заключается в том, что все шатунные шейки не имеют плоскости симметрии, и развёрнуты относительно друг друга на 72° (360/5=72).

Порядок работы цилиндров 5-ти цилиндрового двигателя: 1-2-4-5-3,

6-ти цилиндровый

По расположению цилиндров 6-ти цилиндровые двигатели бывают рядными, V-образными и оппозитными. У 6-ти цилиндрового мотора есть много различных схем последовательности работы цилиндров, они зависят от типа блока и применяемого в нём коленвала.

Рядный

Традиционно применяется такой компанией, как БМВ и некоторыми другими компаниями. Кривошипы расположены под углом 120° друг к другу.

Порядок работы может быть трёх видов:

1-5-3-6-2-4
1-4-2-6-3-5
1-3-5-6-4-2

V-образный

Угол между цилиндрами в таких двигателях составляет 75 либо 90 градусов, а угол между кривошипами составляет 30 и 60 градусов.

Последовательность работы цилиндров 6-ти цилиндрового V-образного двигателя может быть следующей:

1-2-3-4-5-6
1-6-5-2-3-4

Оппозитный

6-ти цилиндровые оппозитники встречаются на автомобилях марки Subaru, это традиционная компоновка двигателей для японцев. Угол между кривошипами коленвала составляет 60 градусов.

Последовательность работы двигателя: 1-4-5-2-3-6.

8-ти цилиндровый

В 8-ми цилиндровых двигателях кривошипы установлены под углом 90 градусов друг к другу, так уак в двигателе 4 такта, то на каждый такт работает по 2 цилиндра одновременно, что сказывается на эластичности двигателя. 12-ти цилиндровый работает ещё мягче.

В таких двигателях, как правило, наиболее популярной используется одна и та же последовательность работы цилиндров: 1-5-6-3-4-2-7-8.

Но Феррари использовала другую схему- 1-5-3-7-4-8-2-6

В данном сегменте каждый производитель использовал ему только известную последовательность.

10-ти цилиндровый

10 цилиндровый не особо популярный мотор, редко производители использовали такое количество цилиндров. Тут возможны несколько вариантов последовательностей воспламенения.

1-10-9-4-3-6-5-8-7-2 — используется на Dodge Viper V10

1-6-5-10-2-7-3-8-4-9 — BMW заряженных версий

12-ти цилиндровый

На самых заряженных машинах ставили 12-ти цилиндровые двигатели, к примеру, Феррари, Ламборгини или более распространённые у нас Фольцвагеновские двигатели W12.

Последовательность работы следующая:

1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10 у Ferrari 456M GT V12 2001 года
1-7-4-10-2-8-6-12-3-9-5-11 у Lamborghini Diablo VT 1997 года
1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9 у Audi VW Bentley с двигателем W12.

Трехцилиндровые

Несколько лет назад многие автопроизводители предложили 3-цилиндровые моторы. Такие агрегаты можно рассматривать в качестве примера даунсайзинга, который в настоящее время охватил всю автомобильную промышленность.

Но три цилиндра – это не новшество. Японцы уже давно использовали подобные двигатели в своих маленьких машинках (например, Suzuki и Daihat su ). Такая конструкция дает ряд преимуществ: меньше вес, дешевле производство и невысокий расход топлива. Звучит великолепно, но реальность несколько иная.

Так расход топлива не соответствует заявленному, а больше нагрузки существенно влияют на долговечность. Со временем начинают раздражать сравнительно высокая вибрация и посредственная динамика. Да, есть моторы, которые практически не имеют проблем. Например, уважаемый механиками R 3 от Toyota .

Toyota 1.0

1-литровый двигатель Тойота, выпускаемый с 2005 года, один из лучших трецилиндровиков последних лет. Изначально он предназначался для малыша Aygo, разработанного совместно с концерном PSA. Он же достался и соплатформенным французам: Citroen C1 и Peugeot 107.

Базовая конструкция была позаимствована в Daihatsu. Инженеры Тойота модернизировали двигатель: снизили вес, повысили степень сжатия, установили систему изменения фаз газораспределения и привод ГРМ цепного типа. Результат превзошел все ожидания. Эффективный, маленький и легкий (изготовлен из алюминия) агрегат идеально подошел небольшому городскому автомобилю. Позже он достался более крупному Yaris второго поколения. На рынке существует две версии мотора, символически различающиеся мощностью – 68 и 69 л.с.

Стоит признать, что высокой динамики от литрового атмосферника ждать не стоит. Aygo разгоняется до 100 км/ч за 14,2 секунды, но городских 60-70 км/ч он достигает достаточно живо. Расход топлива при спокойной манере вождения лежит в пределах 5-5,5 л/100 км. В случае с крупным Yaris все не так радужно. Первой сотни удается достичь лишь спустя 16 секунд. Не стоит рассчитывать и на экономичность.

Но куда важнее то, что двигатель сравнительно надежный. При регулярном обслуживании и разумных нагрузках серьезных проблем не встречается, а мелкие сбои не требуют высоких затрат на устранение.

Volkswagen 1.2 HTP

Дебютировавший в 2001 году 3-цилиндровый немецкий мотор получил много положительных отзывов. Двигатель разработан с нуля, изготовлен из легкого сплава, оснащен приводом ГРМ цепного типа и балансирным валом. Силовой агрегат предлагался в исполнении с 2-мя (54 и 60 л.с.) или 4 клапанами на цилиндр (60, 64, 70 и 75 л.с.). Он должен был искушать низким расходом топлива, неплохой динамикой и хорошей прочностью. К сожалению, на деле все вышло несколько иначе.

Во-первых, даже при спокойном вождении средний расход топлива составлял около 7 литров, при обещанных без малого 6 литрах. Во-вторых, динамика 6-клапанных версий, мягко говоря, оставляла желать лучшего. Да, более мощные 12-клапанные модификации немного быстрее. Но 14,9 секунд до «сотни» на Fabia II с 1.2 HTP – это «очень средний» результат.

В-третьих, надежность моторов, собранных до 2006 года, была на очень низком уровне. Катушки зажигания, цепь и прогоревшие клапана принесли дурную славу. После доработки цепь и головка блока стали прочнее.

Двигатель R3 1.2 HTP устанавливался в автомобили «сегмента В» группы Volkswagen: Skoda Fabia, Seat Ibiza и VW Polo.

Opel 1.0

Это первый трехцилиндровик, который появился в небольших немецких автомобилях. Дебютировал он в 1997 году под капотом Opel Corsa B. Двигатель получил обозначение Х10ХЕ. К сожалению, вибрации, низкая мощность (54 л.с.) и слабая динамика не позволили собрать лестные отзывы. Приходилось бороться и с проблемами качества. Наиболее серьезным недостатком стала цепь ГРМ, которая быстро вытягивалась, а порой и рвалась. В довесок, наблюдались утечки масла, и давала сбой электроника.

Первая модернизация была проведена в 2000 году. В результате повысились производительность (58 л.с.) и долговечность. Обновленный двигатель получил маркировку Z10XE. Но кардинально ситуация изменилась лишь в 2003 году после выхода 60-сильной версии X10XE P (Twinport). По мнению механиков, качество существенно повысилось, а количество проблем ощутимо сократилось. Улучшилась и динамика. Средний расход топлива составлял около 5,5 л/100 км. В 2010 году появилась 65-сильная версия двигателя, а позже – 75-сильная.

1-литровый мотор Опель использовался в Agila и Corsa.

Volkswagen 1.2 TDI PD и 1.4 TDI PD

Оба маленьких дизельных агрегата с насос-форсунками появились в 1999 году. Самый младший исчез из списка предложений уже через несколько лет, в то время как 1.4 производился вплоть до 2010 года. 1,4-литровый агрегат можно встретить в моделях VW Group: Audi A2, VW Lupo, Polo, Seat Ibiza/Cordoba и Skoda Fabia.

В повседневной эксплуатации 1.4 TDI зарекомендовал себя неплохо. Он хорошо тянет, а средний расход топлива менее 5 л/100 км. С другой стороны, не каждому по душе работа данного мотора – немного напоминает газонокосилку.

Вызывает сомнения и долговечность. Проблемы появляются после 150-180 тыс. км. Чаще всего выходят из строя турбокомпрессор и топливный насос высокого давления, а временами сбоит электроника. Но самый серьезный недостаток – критическое увеличение осевого зазора коленчатого вала. Демонтаж и шлифовка мало оправданы из-за нарушения балансировки.

Smart 0.6-1.1

0,6-литровый R3 Смарт дебютировал в 1998 году. Двигатель предлагался в двух вариантах мощности: 45 и 55 л.с. Через год появился дизельный R3 – 0.8 CDI 41 л.с., а позже – бензиновый R3 объемом 0,7 л. К сожалению, вскоре выяснилось, что агрегат требует капитального ремонта уже после сравнительно небольшого пробега.

Более высоких оценок заслуживает 1,1-литровый бензиновый мотор, который с 2004 года использовался в Smart Forfour и Mitsubishi Colt. Позже ассортимент пополнил и 3-цилиндровый дизель объемом 1,5 л. Стоит отметить, что дизельные двигатели дороже в содержании и ремонте.

Заключение

Не обманывайте себя. Трехцилиндровые моторы созданы не только для того, чтобы сжигать меньше топлива (хотя на деле это не всегда получается), но и прежде всего, чтобы снизить издержки производства. Такие силовые агрегаты действительно дешевле в изготовлении. Помните, что двигатели R3 не относятся к долгожителям, а пробег порядка 200-250 тыс. км накладывает серьезный отпечаток на техническое состояние.

Трехцилиндровые двигатели

Трехцилиндровые двигатели достаточно распространены в автомобиле- и тракторостроении. Обычно их применяют в ДВС с рабочим объемом 0,8—1,2 л.

С учетом обеспечения равномерного чередования рабочих ходов угол расклинки кривошипов (угол между плоскостями соседних колен) в ДВС типа R3 должен быть равен 120°. Соответствующая схема коленчатого вала показана на рис. 3.9 (возможен еще один вариант, в котором второе и третье колена меняются местами).

Рис. 3.9. Схема коленчатого вала, силы инерции от ВПДМ и моменты этих сил рядного 3-цилиндрового ДВС R3

Интервал между вспышками для 4-тактного ДВС при равномерном чередовании вспышек должен составлять величину 720°/3 = 240°, для 2-тактного — 360°/3 = 120°. Для схемы на рис. 3.7 порядок работы 4-тактного ДВС — 1—2—3; 2-тактного — 1—3—2.

Силы инерции от ВПДМ 1-го (Pj ) и 2-го (Р_;—₂) порядков в каждом цилиндре действуют по оси цилиндра (рис. 3.9). Таким образом, эти силы параллельны и лежат в одной плоскости. Результирующие этих сил находятся алгебраическим суммированием соответствующих сил в отдельных цилиндрах:

Результирующие моменты от этих сил (?Mj и ^ M_j2) можно находить относительно любой точки, так как суммы сил равны нулю. Моменты лежат в плоскости расположения сил, т. е. в плоскости осей цилиндров (на рис. 3.9 в вертикальной плоскости, проходящей через ось коленчатого вала). Выражения для моментов сил относительно точки пересечения оси 2-го цилиндра с осью коленчатого вала (точка С на рис. 3.9, где а — расстояние между осями цилиндров) имеют вид

Преобразования в показанных выражениях результирующих сил ?P_;i, ^Pj₂ и моментов ^М_;1, ^M_j2 выполнены по известным формулам тригонометрии. Анализ более сложных конструкций ДВС (например, 5-цилиндровых) целесообразно выполнять с использованием компьютерных технологий. Ниже (см. параграф 3.5) показан метод определения результирующих сил инерции ВПДМ и моментов от этих сил в среде Mathcad.

Итак, силы инерции от ВПДМ в ДВС R3 уравновешены, а моменты от этих сил не уравновешены: они действуют в вертикальной плоскости, проходящей через оси цилиндров. С учетом полученных выражений для моментов сил инерции видно, что они меняются гармонически. Максимального значения момент от сил инерции 1-го порядка достигает при угле поворота коленчатого вала ф = -30° (за 30° до прихода поршня 1-го цилиндра в ВМТ), момент от сил 2-го порядка при ф = 15°.

Оценим теперь действие центробежных сил и результирующего момента от них в рассматриваемом ДВС. Центробежные силы действуют на каждом колене по радиусу кривошипа. Величина каждой определяется по формуле (см. главу 1) P_CK=M_r-R • ш 2 . Поскольку центробежные силы не параллельны друг другу, их результирующую необходимо находить как векторную сумму

То же относится и к оценке результирующего момента ^ М_с от этих сил. Таким образом, необходимо найти как величину (модуль), так и направление действия векторов ?Р_с и ?М_с. Обычно вычисления этих сил и моментов выполняют довольно громоздкими графоаналитическими способами [10, 13].

Покажем простой способ определения результирующей центробежных сил и моментов в рядных ДВС по данным найденных значений ^ Pj и ^ М_;— .

Определим проекцию результирующей центробежных сил на ось 1-го цилиндра (вертикальную ось У) для рассматриваемого ДВС:

Для ДВС с другим числом цилиндров выражение (3.6) будет иметь иное число гармонических составляющих. Это выражение после преобразований можно привести к гармонической функции вида: Л-соз(ф + 5), где Л — амплитуда, соответствует модулю результирующей центробежной силы; угол § соответствует направлению действия результирующей центробежной силы относительно плоскости 1-го колена (откладывать угол 8 относительно радиуса кривошипа нужно против направления вращения). Формула (3.6) аналогична (3.2) для результирующей сил

инерции ВПДМ 1-го порядка . Отличие лишь в значении массы: учитывается масса неуравновешенных вращающихся масс (М_г), а не совершающих возвратно-поступательное движение (М). Таким образом, по формуле для результирующей силы инерции от ВПДМ 1-го порядка можно определить проекцию результирующей центробежных сил на вертикальную ось. Наибольшее значение соответствует модулю, фазовый сдвиг показывает направление результирующей сил инерции вращающихся масс КШМ относительно радиуса первого колена. Аналогичным образом по формуле для результирующего момента ? Mj могут быть определены модуль и направление результирующего вектора момента центробежных сил ^ М_с.

Таким образом, находим, что в ДВС типа R3 результирующая центробежных сил ^Р_с = 0 (как и ^Р_л из выражения (3.2)), т. е. двигатель самоуравновешен от действия центробежных сил. Результирующий момент от центробежных сил Хм_с = = [За-М_г -Р-со 2 . Он действует в плоскости, проходящей через ось коленчатого вала, расположенной под углом 30° к плоскости 1-го колена (следует из выражения (3.4)).

Для уравновешивания центробежного момента в ДВС R3 устанавливают нащечные противовесы, как показано на рис. 2.3. При установке противовесов по схеме, показанной на рис. 2.3, а, обеспечивается не только внешнее, но и внутреннее уравновешивание ДВС от действия центробежных сил (см. параграф 2.2).

В настоящее время в большинстве серийно выпускаемых конструкций 3-цилиндровых двигателей уравновешивают еще и момент от сил инерции ВПДМ 1-го порядка ?М_;1. Общий принцип уравновешивания этого момента рассмотрен в параграфе 2.4 и показан на рис. 2.14, в. Для рассматриваемого ДВС возможная схема размещения четырех противовесов (попарно) на коленчатом и одном балансирном валу показана на рис. 3.10.

Для обеспечения уравновешивания момента ^M_;i необходимо, чтобы статические моменты противовесов расположенных на балансирном и коленчатом валах удовлетворяли условиям

Суммарный момент от двух пар противовесов должен быть равен уравновешиваемому моменту ?М_;1 (см. выражение (3.4)), откуда окончательно имеем: 2М_пр1 -г_пр -К = Тза-M-R.

Рис. ЗЛО. Схема уравновешивания момента от сил инерции

ВПДМ 1-го порядка с помощью балансирного вала в ДВС типа R3

Радиус-векторы противовесов должны быть расположены под углом 30° к плоскости 1-го колена (как показано на рис. ЗЛО). Ось балансирного вала должна быть параллельна оси коленчатого вала. Противовесы (М_пр -г_пр и М_пр2-г_пр2 на рис. 3.10) можно выполнять не только на щеках, но и в виде приливов на шкиве и маховике коленчатого вала. Вместо этих двух противовесов можно применить шесть противовесов, устанавливаемых на каждой щеке коленчатого вала, как показано на рис. 2.3, а. В этом случае их целесообразно объединить с противовесами, служащими для уравновешивания центробежного момента ?М_С. Тогда общий дисбаланс каждого из шести нащечных противовесов определиться по формуле М_Пр=г_пр=0,5(0,5М + М_г)-К.

Уравновешивание момента ^М_;1 обеспечивается при любом месте расположения балансирного вала в силовом агрегате. Следует иметь в виду, что на опоры балансирного вала передается существенный опрокидывающий момент. Поэтому необходимо обеспечить жесткость и прочность подшипникового узла и опор.

Неуравновешенный момент ^М_;— от сил инерции ВПДМ 2-го порядка в этом ДВС (см. выражение (3.5)) в принципе можно уравновесить двумя балансирными валами, вращающимися с удвоенной угловой скоростью во взаимно противоположных направлениях, как показано в параграфе 2.4 и на рис. 2.14, г. Однако обычно его не уравновешивают. Во-первых, возмущающее действие момента ^M_J2 (°Д ениваемое по импульсу сил момента) в 8 раз меньше, чем от действия момента ?М_Л (см. главу 1). Во-вторых, применение еще двух дополнительных балансирных валов нерационально по конструктивным соображениям.

alexvishnya › Блог › Трёхцилиндровые бензиновые двигатели PSA

ТРЕХЦИЛИНДРОВЫЕ БЕНЗИНОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ СЕМЕЙСТВА EB — это новое поколение двигателей представляет собой подлинный прорыв с точки зрения
обеспечения прекрасных показателей топливной экономичности и выбросов CO2 при
сохранении высокого уровня удовольствия от вождения и превосходных тягово-
динамических характеристик. Двигатели предлагаются в двух версиях с различным
рабочим объемом – 1.0 л и 1.2 л.

Указанные двигатели, имеющие кодовое обозначение EB, были полностью разработаны
Группой PSA, начиная с постановки амбициозного технического задания, которое
заключалось в снижении выбросов CO2, улучшении топливной экономичности,
оптимизации массогабаритных показателей и повышении литровой мощности до уровня
50 кВт/л с целью повышения удовольствия от вождения и тягово-динамических
характеристик.

По сравнению с четырехцилиндровым двигателем такой же мощности трехцилиндровый
агрегат 1.2 VTi (EB2) рабочим объемом 1.2 л имеет на 21 кг меньшую массу, а также на 25%
лучшую топливную экономичность и меньшие выбросы CO2 .

Эти характеристики стали результатом серьезных научно-исследовательских исследований,
реализованных в 52 патентах, которые охватывают промышленные и технологические
области. Из этого общего количества 23 патента относятся к конструкции двигателя и его
навесного оборудования, 20 — к системам управления двигателя, и 9 – к новшествам в
сфере технологии и оборудования.

Эффективные технологии

Потери на трение составляют примерно 1/5 всей вырабатываемой мощности двигателя.
Следовательно, здесь существует большое поле для дальнейшего совершенствования. В
двигателях семейства EB потери на трение снижены на 30 % благодаря использованию
различных технологических и конструктивных решений:

• использование углеродного алмазоподобного покрытия поршневых пальцев,
поршневых колец и толкателей клапанов;

• использование интегрированного в картер «мокрого» ремня привода ГРМ (погружён
нижним изгибом в «масляную ванну» с моторным маслом) для снижения уровня
шума работы;

• использование дезаксиального (описание см. ниже) кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Процесс сгорания был оптимизирован путем улучшения аэродинамических показателей
камеры сгорания, а именно каналов впуска и конструкции головки поршня, а также за счет
адаптации системы зажигания к работе при высоком содержании остаточных газов в
рабочей смеси.

В головке блока цилиндров, изготавливаемой из алюминиевого сплава, расположены
следующие компоненты: клапанный механизм, выполненный по схеме четыре клапана на
один цилиндр, система распределённого впрыска топлива во впускной коллектор, а также
система непрерывного регулирования фаз впускных и выпускных клапанов (VVT).

Кроме того, головка блока цилиндров изготавливается литьем по выплавляемой модели
(PMP). Завод во французском городе Шарлевиле является одним из немногих предприятий
в мире, которые в совершенстве освоили этот технологический процесс. Его применение
позволяет уменьшить количество деталей и сборочных операций, ведь для двигателей
семейства EB такие элементы, как выпускной коллектор, патрубок выхода охлаждающей
жидкости и опора двигателя, являются частью головки блока цилиндров.

В рассматриваемых трехцилиндровых двигателях используются и другие усовершенствования, среди которых насос системы смазки с переменной
производительностью. Управление насосом осуществляется по критерию обеспечения
оптимального давления масла на любом режиме.

Также для ускорения прогрева с целью снижения уровня выбросов CO2 в двигателях
данного семейства используется система охлаждения с разделенными контурами
(SplitCooling). При пуске двигателя контуры охлаждения головки и блока цилиндров
изолированы друг от друга для повышения скорости прогрева.

Двигатель VTi с рабочим объемом 1,2 л оснащается уравновешивающим валом. (описание см. ниже) Он вращается в сторону, противоположную вращению коленчатого вала. Данная система предназначена для снижения уровня вибраций и повышения акустического
комфорта.

Предназначенный для версий начального уровня двигатель 1.0 VTi (EB0) рабочим объемом
1.0 л и мощностью 50 кВт (68 л.с.) открывает ряд бензиновых версий Peugeot 208, начиная
с таких показателей, как 99 г CO2 на 1 км и 4,3 л/100 км в комбинированном цикле.
Улучшение по сравнению с предшествующей моделью составило 46 г/км по уровню
выбросов CO2 и 2 л/100 км по расходу топлива. Ряд завершает двигатель 1.2 VTi (EB2)
рабочим объемом 1.2 л. Его мощность составляет 60 кВт (82 л.с.), а уровень выбросов CO2
равен 104 г/км.

Дезаксиальный кривошипно-шатунный механизм это КШМ, у которого ось поршневого
пальца смещена (смещение составляет 0,05…0,1 радиуса кривошипа коленчатого вала)
относительно оси поршня (цилиндра). Это делается с целью уменьшить разницу в давлениях
поршня на правую и левую половины цилиндра, обеспечить более равномерный износ
цилиндров, уменьшить удары кромок поршня при его перекладке.

Уравновешивающий вал установлен в нижней части блока цилиндров и приводится от
коленчатого вала через пару шестерен. Он вращается с частотой коленчатого вала, но в
противоположном направлении. В результате поступательного движения поршней и
шатунов создаются силы, вызывающие колебания двигателя. Последние могут
передаваться через опоры силового агрегата на кузов автомобиля. Уравновешивающий
вал создает усилия, противодействующие силам инерции поршней, шатунов и коленчатого
вала.

Графики внешних скоростных характеристик и размеры двигателей семейства EB:

Однорядные трехцилиндровые четырехтактные двигатели

Схема трехцилиндрового двигателя с кривошипами под углом 120° (рис. 81) применяется как для четырех- (Д130 производства ВМТЗ, «Перкинс» РЗ и др.), так и для двухтактных (DKW, «Торнер» ЗЛ 90 и др.) двигателей. В случае применения этой схемы для четырехтактных двигателей обеспечивается равномерное чередование вспышек через 240° при порядке работы 1 —2 — 3, а для двухтактных двигателей — через 120° при порядке работы 1—3 — 2.

Рис. 81. Уравновешивание трехцилиндрового двигателя

Для дизелей Д130 второй кривошип коленчатого вала имеет угол заклинки 240°, а третий — 120°, поэтому порядок их работы: 1 — 3 — 2.

Проектируя центробежные силы инерции на ось у (рис. 81, б), получим:

^ К_Г1 — К_г — 2K_r cos60° = т_ггео 2 — 2m_rr( 2 cos60° — 0.

Здесь приняты те же обозначения, что и для двухцилиндровых двигателей.

Рассматривая суммарные силы инерции первого ^ P_jX и второго

порядков P_j2, будем учитывать расположение кривошипов относи-

тельно первого. Для этого угол поворота каждого последующего кривошипа по сравнению с первым увеличивается на соответствующий угол 5 поворота кривошипов.

Силы инерции первого и второго порядков в рассматриваемом двигателе также взаимно уравновешиваются:

Для сил инерции второго порядка:

Определим суммарный момент центробежных сил М_к. Приложим к точке 0 (рис. 81) системы сил, равных и противоположно направленных центробежным силам К_г, действующим в кривошипах II и III. После приведения этих сил получаем два момента М_КгП и М_кш, действующих в плоскостях второго и третьего кривошипов:

Представим эти моменты на векторной диаграмме (рис. 82), выбрав оси х и у, как показано на рис. 81. Вектор OB = М_к ш направлен перпендикулярно плоскости третьего кривошипа III и он положительный (проекции его на оси х и у положительны), так как вращение, создаваемое моментом М_к ш, — против хода часовой стрелки с положительного направления оси у. Вектор ОС = М_ки принимает отрицательное значение.

Рис. 82. Векторная диаграмма для определения величины и плоскости действия момента М_Кг трехцилиндрового двигателя

По теореме косинусов равнодействующий момент равен

Угол а между векторами М_{к п} и М_к определяется из треугольника ОЛВ (рис. 18) по теореме синусов:

Откуда

Момент М_к , следовательно, действует в плоскости, совпадающим с вектором ОС, перпендикулярном к вектору М_к и составляющей с плоскостью первого кривошипа угол 30°. Устанавливая в этой плоскости противовесы на продолжении щек коленчатого вала (рис. 70), можно полностью уравновесить момент М_к .

Масса противовесов выбирается из условия

Момент от сил инерции Рд относительно оси х (рис. 81), проходящей через середину первого кривошипа перпендикулярно оси коленчатого вала, равен (учитываются моменты сил от второго и третьего кривошипов):

Исследуя выражение (22) на максимум, получим:

Уравновешивание момента M_jls проводится с помощью внешних противовесов, устанавливаемых на коленчатом и дополнительном 1 валах (по разные стороны от них), причем вал 1 вращается с угловой скоростью (о, как и коленчатый вал, но в противоположную сторону (см. рис. 81). Так как если первый кривошип повернется на угол 150 или 330°, то в плоскости, проходящей через оси цилиндров возникает максимальный момент M._[s max от сил инерции первого порядка. Поэтому внешние противовесы т_прМ. располагаются под углом 30° к плоскости первого кривошипа (когда он повернется на 150 или 330°, то моменты от центробежных сил инерции внешних противовесов будут располагаться в плоскости, параллельной плоскости, проходящей через оси цилиндров, уравновешивая тем самым M_jls max). Как было показано при уравновешивании двухцилиндровых двигателей, горизонтальные составляющие сил инерции внешних противовесов взаимно уравновешиваются. Кроме того, плоскость действия уравновешивающего момента также не совпадает с плоскостью оси цилиндров.

Уравновешивание моментов сил инерции первого порядка по такой схеме проводится на дизелях Д130 «Владимирского моторо-тракторного завода», а также на двигателях GMC.

Момент от сил инерции P_j2 относительно оси х (см. рис. 81), проходящей через середину первого кривошипа перпендикулярно оси коленчатого вала, равен (учитываются моменты сил от второго и третьего кривошипов):

а его наибольшее значение

Вопросы для самопроверки

• 1. Уравновешены ли центробежные силы инерции в трехцилиндровом однорядном двигателе?
• 2. Как уравновешивается момент центробежных сил в трехцилиндровом однорядном двигателе?

• 3. Можно ли уравновесить момент центробежных сил в трехцилиндровом однорядном двигателе установкой противовесов на продолжении щек коленчатого вала?
• 4. Как уравновешивается момент сил инерции первого порядка в трехцилиндровом однорядном двигателе?
• 5. Как располагаются противовесы для уравновешивания момента центробежных сил по отношению к плоскости первого кривошипа, если второй кривошип располагается под углом 120°, а третий 240°?
• 6. Как располагаются противовесы для уравновешивания момента центробежных сил по отношению к плоскости первого кривошипа, если второй кривошип располагается под углом 240°, а третий 120°?

Трехцилиндровые двигатели: достоинства и недостатки

С трехцилиндровыми двигателями сталкиваются владельцы как иномарок, так и отечественных машин. Более того, в последнее время ведущие мировые автоконцерны стали чаще использовать подобные модели мотора, поскольку они являются более экологичными, а забота об окружающей среде, как известно, — одно из самых популярных направлений в современной промышленности.

Если вы хотите приобрести автомобиль с трехцилиндровым двигателем, но сомневаетесь в правильности своего решения, то эта статья для вас. В ней мы рассмотрим основные достоинства и недостатки моторов такого типа.

Что такое трехцилиндровый двигатель?

Начнем с азов, а именно — с объяснения того, чем трехцилиндровый двигатель отличается от всех прочих. Даже начинающим автовладельцам и просто интересующимся техникой людям известно, что внутри мотора есть цилиндры: они приводятся в движение коленчатым валом и запускают в работу весь транспортный механизм. Из этого можно сделать логичный вывод: чем цилиндров больше, тем движок мощнее. Так оно и есть на практике.

Например, четырехцилиндровые двигатели имеют машины городского класса, направленные на экономию бензина и езду на небольших скоростях, а шестицилиндровые — мотоциклы, рассчитанные на высокую нагрузку.

Трехцилиндровый движок имеет невысокую мощность (отсюда появилось одно из его народных названий — «мотоциклетный двигатель»). Его устанавливают обычно на малолитражки и машины, предназначенные для езды по городу и на небольшие расстояния.

Преимущества трехцилиндрового двигателя

• Экологичность. О ней мы упомянули еще в начале статьи. Действительно, машины с таким типом движка наносят гораздо меньший ущерб окружающей среде и потому завоевывают популярность сейчас, когда забота об экологии стала одной из первостепенных задач человечества.
• Возможность комбинировать виды топлива. Трехцилиндровые двигатели рассчитаны на малый объем бензина (например, у последней разработки компании «Kia», мотора Kappa объем всего 1,0 л), потому для усиления мощности их часто сочетают с установкой добавочного газового баллона. Это опять-таки экологично и в условиях нашей страны вполне экономно.
• Малый расход бензина. Это преимущество логично вытекает из предыдущего: раз двигатель рассчитан на небольшой объем топлива, то и лишние дозаправки не нужны (на 100 км, в среднем, требуется 5,9 л бензина).
• Легкость и компактность. Движки такого типа чаще всего изготавливаются из аллюминия и имеют небольшой размер. Это помогает сохранить динамические свойства в условиях небольшого объема двигателя.

Главные недостатки трехцилиндровых моторов

• Неуравновешенность. Под этим термином подразумевается несоответствие действий поршней и цилиндров. Визуально мы его не замечаем, зато ощущаем последствия такого дисбаланса: авто работает с высоким уровнем шума и вибрации. Теоретически это можно исправить, но процесс доработки довольно сложный и требует вмешательства действительно знающего специалиста.
• Невысокая мощность (чаще всего — в пределах 70-80 л.с.). Трехцилиндровые двигатели абсолютно не подходят любителям погоняться. Да, машину, оснащенную подобным мотором, можно разогнать и заставить работать на предельной скорости, но взамен вы вскоре получите усиление вибрации и шума, которые будут предостережением: заканчиваем, если не хотим потом ремонтировать авто. Справедливости ради скажем, что многие производители сейчас работают над этой проблемой, но до конца она пока что не решена.
• Сочетается с механической коробкой передач. Отметим, что это актуально именно для российских покупателей. На Западе существуют модели, где трехцилиндровый двигатель ставится в комплекте с коробкой-автоматом, у нас же их пока мало и они доступны не всем.

Авто с трехцилиндровым двигателем: брать или не брать?

Машина с трехцилиндровым движком — ваш выбор, если:

1. Вы ищете автомобиль для передвижения по городу и не гонитесь за большими скоростями.
2. Вы хотите сэкономить на бензине или предпочитаете использовать сочетание бензин+газ.
3. Вам не нужен мотор высокой мощности.
4. Возникновение посторонних шумов и вибрации в машине вас не пугают.
5. Вы заботитесь об экологии и изначально выбираете автомобиль, наносящий наименьший вред окружающей среде.