Рядный двигатель внутреннего сгорания

Сегодня даже современные двигатели имеют КПД порядка 20%, что является ничтожно малым. Иными словами, только около 2 литров топлива из 10 залитых в бак расходуется на создание рабочего крутящего момента на валу двигателя. Остальные 8 попросту вылетают в трубу, переходят в тепловую энергию, трансформируются в детонации, тратятся на силы инерции и трения и т.д. Несмотря на все это, уже сформировались общие концепции двигателя внутреннего сгорания, имеющего максимальную эффективность. При этом поршни и рабочие камеры обладают довольно ограниченными размерами, так как компактные механизмы отличаются меньшими силами инерции, гораздо в меньшей степени подвержены детонациям. Один цилиндр двигателя имеет рабочую камеру объемом 170-900 кубических см. Поршни слишком маленьких размеров по своим конструктивным характеристикам имеют ограничения, потому что даже при большой степени компрессии в пределах 14-16 атмосфер (в бензиновых двигателях), компактность ограничивает и передачу усилия на шатун от поршня. Если же размеры поршней слишком значительны, тогда невозможно получить точную сбалансированность механизма и соответственно высокие обороты вращения двигателя, точнее сказать, это чрезвычайно сложно и высокотехнологично.

Рядный двигатель

Такое название двигатель получил из-за своего строения. Все поршни в таком двигателе расположены в один ряд. По своей конструкции, а также технологии изготовления деталей к ним, эти двигатели более просты. Такие двигатели ремонтопригодны в небольших мастерских и стали классикой.

Обозначение рядных двигателей начинается с литеры R. Например, R2 означает, что двигатель имеет 2 цилиндра, R3 три цилиндра и т.д. Если насчет расположения цилиндров все предельно ясно, то их базирование на валу двигателя может быть различным.

Устройство двигателя

Независимо от количества цилиндров, рядные двигатели имеют практически одинаковое строение и принцип работы, как любые двигатели внутреннего сгорания. Цилиндры располагаются в один ряд, поршни цилиндров приводятся в движение за счет энергии сгорания топливной смеси и передают усилие на общий коленчатый вал. Для всех цилиндров имеется одна головка блока.

Рядные двигатели бывают сбалансированные и несбалансированные. Балансировка двигателя необходима из-за сложной формы коленвала и количества цилиндров, предусмотренных конструкцией. Несбалансированные конструкции порождают сильную вибрацию, которая в итоге способствует разрушению коленчатого вала. Двигатели с шестью цилиндрами сбалансированы лучше, чем четырьмя цилиндрами. Поэтому коленвал четырехцилиндрового двигателя, с объемом свыше двух литров, может быть оборудован дополнительными балансировочными (успокоительными) валами.

8 цилиндров в двигателе вполне достаточно для получения даже чрезмерно большого рабочего объема. Частично поэтому двигатели с 10 и более количеством цилиндров не получили своего распространения.

Рядный четырехцилиндровый движок может располагаться под капотом в продольном и в поперечном положении, в то время как конструкцию с шестью цилиндрами, расположенными в ряд, разместить поперек практически невозможно.

Наибольшее распространение из рядных двигателей на сегодняшний день получили четырехцилиндровые двигатели с рабочим объемом в пределах 1-2,4 литра. Эффективность двигателей во многом зависит от подачи топливной смеси, однако это тема не для данной статьи. Двигатель имеет несимметричную конструкцию относительно коленчатого вала, которая вносит свои коррективы. Сам коленчатый вал имеет компенсирующие отливы. Фактически они гасят силы инерции от поступательных движений поршней во время вращения коленчатого вала.

Двигатели с шестью цилиндрами, расположенными в ряд, получили меньшую популярность. Проблема даже не в большом расходе бензина, а в размерах рядных двигателей. Такие двигатели отлично вписываются только в фюзеляж самолета, а под капотом машины уже далеко не каждой. Чтобы установить многоцилиндровый двигатель и КПП в одном моторном отсеке, приходится изощряться. Например, у AustinMaxi 2200, который выпускался в Англии в 60-х годах, коробка передач размещалась под двигателем. Volvo S80 с шестицилиндровым рядным двигателем имеет очень компактную коробку передач.

Шестицилиндровые агрегаты сбалансированы лучше, однако из-за длины их блока возможности их использования сильно снижаются. Длинный коленвал требует исключительно высокого качества изготовления и имеет слишком высокую потенциальную уязвимость.

Достоинства

Основные положительные качества рядных двигателей можно назвать следующие:

• равномерный износ деталей;
• простота конструкции;
• относительно небольшая стоимость обслуживания узлов и агрегатов.
• приемлемые условия для работы кривошипно-шатунного механизма;

Недостатки

Недостатков у двигателей данной конструкции немного. Основной недостаток - это габариты двигателей, ведь из-за расположения цилиндров в ряд такая силовая установка требует под капотом гораздо больше места, чем, например, V-образная. Тем не менее, если по длине такой двигатель проигрывает моторам с иным расположением цилиндров и эта проблема неразрешима, то вопрос с высотой конструкторы решили с помощью простого наклона силовой установки.

Развитие рядных двигателей

В определенный момент порог увеличения количества цилиндров в рядном двигателе, с целью увеличения эффективности, был достигнут, так как с последующим увеличением их количества потребовалось бы чрезмерно удлинять коленвал, что существенно увеличивает вероятность его поломки. Достигнув количества 8 цилиндров, конструкторы переключились на другие возможные варианты расположения цилиндров с единственным коленвалом, имеющим небольшую длину. В результате их усилий появились V-образные, оппозитные и иные типы двигателей.