Чем больше цилиндров у двигателей внутреннего сгорания, тем меньше по размерам маховик. Почему?

Чтобы понять, почему двигатели внутреннего сгорания с большим количеством цилиндров могут обходиться маховиком меньшего размера, необходимо сначала разобраться в принципах работы двигателя и роли маховика.

Двигатель внутреннего сгорания — это устройство, преобразующее химическую энергию топлива в механическую энергию, в результате чего создается крутящий момент, который передается на колеса автомобиля или других механизмов. Работа такого двигателя происходит в цикличной последовательности, которая включает четыре основных такта: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

Роль маховика

Маховик — это тяжелый диск, который крепится к коленчатому валу двигателя. Его основная задача — сглаживать неравномерность вращения коленчатого вала, которая возникает из−за того, что рабочий ход (когда поршень движется вниз, создавая крутящий момент) происходит только в одном из четырех тактов. В остальные три такта двигатель сам расходует энергию для выполнения процессов впуска, сжатия и выпуска. Чтобы двигатель мог вращаться равномерно и эффективно передавать мощность, маховик накапливает и высвобождает кинетическую энергию, компенсируя моменты, когда крутящий момент от поршней отсутствует или недостаточен.

Чем меньше рабочих тактов в цикле двигателя, тем больше колебания скорости вращения коленчатого вала. В таком случае требуется маховик большего размера и массы, чтобы накопить больше энергии и компенсировать значительные колебания.

Влияние количества цилиндров

Количество цилиндров в двигателе напрямую влияет на равномерность его работы. Каждый цилиндр выполняет четыре такта, но рабочий ход происходит в разные моменты времени для каждого цилиндра. Если в двигателе два цилиндра, то рабочие ходы происходят значительно реже, чем, например, в двигателе с шестью цилиндрами. В случае небольшого числа цилиндров между рабочими ходами двигателя возникает большая пауза, и вращение коленчатого вала становится неравномерным, требуя больших корректировок от маховика.

Когда количество цилиндров увеличивается, рабочие ходы происходят чаще и распределяются более равномерно в течение одного оборота коленчатого вала. Таким образом, двигатель с большим количеством цилиндров работает более плавно, и колебания скорости вращения вала меньше. Это снижает необходимость в массивном маховике, так как энергия, накопленная маховиком, требуется для сглаживания меньших колебаний.

Заключение

Чем больше цилиндров у двигателя, тем более равномерно распределены рабочие ходы по времени. Это уменьшает колебания скорости вращения коленчатого вала, и поэтому маховик меньшего размера и массы может эффективно выполнять свою функцию. В двигателях с малым количеством цилиндров маховик должен быть больше, чтобы компенсировать значительные паузы между рабочими ходами и обеспечить устойчивую работу двигателя.