Рядные двигатели

Рядное расположение цилиндров можно назвать классическим, так как в первом в мире двигателе с двумя цилиндрами была применена именно эта компоновка. Расположение цилиндров в один ряд вызвано необходимостью приводить в движение общий коленвал.

История рядных двигателей

Первый двигатель внутреннего сгорания, схожий по конструкции с современной силовой установкой легкового автомобиля, был собран Этьеном Ленуаром в 1860 году. Двигатель имел всего один цилиндр, а его мощность составляла немногим больше одной лошадиной силы. Идея была немедленно подхвачена энтузиастами, которые начали искать способы увеличить мощность агрегата. Первоначально все перспективные разработки шли по пути увеличения объема  единственного цилиндра. Однако параллельно приходилось увеличивать размеры, а главное, вес поршня и шатуна. Полученные двигатели работали неравномерно, и основная причина заключалась в задержке между тактами воспламенении топливной смеси. От работы тяжелого кривошипно-шатунного механизма весь агрегат сотрясался, и, чтобы скомпенсировать тряску, разработчикам приходилось устанавливать массивный балансир.

Эффективный КПД любого поршневого ДВС, вне зависимости от количества цилиндров не превышает 60 %

В результате исследователи зашли в тупик: конструкция стала настолько тяжелой, что для эффективной работы требовалась дополнительная энергия. Получить ее можно было только одним доступным способом - увеличив объем цилиндра. Развитие пошло по замкнутому кругу.

Выход из ситуации был найден, когда инженеры поняли, что коленчатый вал может приводиться в движение не одним, а несколькими поршнями. Логично было расположить добавочные цилиндры в ряд, что и было реализовано.

Вопреки распространенному мнению "компрессия" и "степень сжатия" - не одно и то же

Рядный четырехцилиндровый двигатель появился  в 1890 году. Его мощность была ничтожно мала (5 л. с. при 620 об/мин). Способ поднять мощность на тот момент уже был опробован, и заключался он в увеличении количества цилиндров, то есть, рабочего объема. Так появились шести-, восьми-, и даже двенадцатицилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

Устройство и принцип работы

Рядные двигатели в независимости от количества цилиндров устроены практически одинаково, и принцип их работы такой же, как и любого двигателя внутреннего сгорания. Цилиндры расположены в один ряд; поршни в цилиндрах движутся за счет сгорания топливной смеси и приводят в действии общий для всех цилиндров коленчатый вал. Головка блока для всех цилиндров одна.

Рядные двигатели могут быть сбалансированными и несбалансированными. Необходимость в балансировке двигателя обусловлена сложной формой коленвала и количеством цилиндров, предусмотренных конструкцией. Несбалансированность конструкции порождает сильную вибрацию, которая приводит к разрушению коленчатого вала. Шестицилиндровые двигатели сбалансированы лучше, чем четырехцилиндровые к несбалансированному. Поэтому к коленвалу четырехцилиндрового двигателя, при объеме свыше двух литров, могут быть добавлены дополнительные балансировочные (успокоительные) валы.

8 цилиндров вполне хватает для получения даже очень большого рабочего объема. Отчасти по этой причине двигатели с 10 и более цилиндрами не получили должного распространения

Рядная "четверка" может быть расположена под капотом как в продольном положении, так и в поперечном, в то время как агрегат с шестью расположенными в ряд цилиндрами поперек разместить практически невозможно.

Достоинства и недостатки

Распространенность четырехцилиндровых двигателей, несмотря на несбалансированность конструкции, оправдана: они просты в обслуживании, а главное, не занимают под капотом много места. Длина их блока идеальна для поперечного расположения в подкапотном пространстве небольшого легкового автомобиля.

Шестицилиндровые агрегаты лучше сбалансированы, но длина их блока снижает возможности их использования. Длинный коленчатый вал требует очень высокого качества изготовления и потенциально слишком уязвим. 

Развитие принципа рядного двигателя

В какой-то момент порог эффективного увеличения количества цилиндров рядного двигателя был достигнут, так как с дальнейшим увеличением их количества пришлось бы непомерно удлинять коленчатый вал, существенно увеличивая вероятность его поломки. Остановившись на 8 цилиндрах, разработчики задумались о других возможных конструкциях с единственным коленвалом небольшой длины. Результатом их усилий стало появление V-образных, оппозитных и иных типов двигателей.