Номер 8.23, страница 47 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 8. Тепловые двигатели - номер 8.23, страница 47.

Условие.

8.23. Каковы преимущества многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания перед одноцилиндровыми?

Решение.

Многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) обладают рядом ключевых преимуществ перед одноцилиндровыми, которые определяют их широкое применение, особенно в автомобилестроении. Эти преимущества касаются мощности, плавности работы, уравновешенности и компоновочных возможностей.

1. Более высокая мощность и удельная мощность. При одинаковом общем рабочем объеме многоцилиндровый двигатель способен развивать большую мощность. Это связано с тем, что его поршни, шатуны и другие движущиеся части меньше и легче по сравнению с деталями одноцилиндрового двигателя эквивалентного объема. Меньшая инерционная масса этих деталей позволяет двигателю безопасно работать на более высоких оборотах (частоте вращения коленчатого вала). Так как мощность $\text{P}$ является произведением крутящего момента $\text{M}$ на угловую скорость (обороты) $\omega$ ($P = M \cdot \omega$), увеличение оборотов напрямую ведет к росту мощности.

2. Плавность работы и лучшая уравновешенность. В четырехтактном одноцилиндровом двигателе рабочий ход, во время которого производится полезная работа, происходит лишь один раз за два полных оборота коленчатого вала (каждые 720°). Это создает сильную пульсацию крутящего момента и, как следствие, высокий уровень вибраций. В многоцилиндровом двигателе рабочие ходы в разных цилиндрах чередуются, перекрывая друг друга. Например, в 4-цилиндровом двигателе рабочий ход происходит каждые 180°, а в 6-цилиндровом — каждые 120°. Это обеспечивает более плавную и непрерывную подачу мощности на коленчатый вал. Кроме того, силы инерции от движения одних поршней могут взаимно компенсироваться движением других, что делает двигатель значительно более сбалансированным и снижает вибрации.

3. Гибкость компоновки и компактность. Использование нескольких цилиндров меньшего размера вместо одного большого предоставляет инженерам большую свободу в проектировании. Это позволяет создавать двигатели различных конфигураций (рядные, V-образные, оппозитные) для оптимального размещения в подкапотном пространстве, достижения низкого центра тяжести или необходимого распределения веса. Например, V-образный двигатель при том же объеме и количестве цилиндров, что и рядный, будет значительно короче.

Ответ: Основные преимущества многоцилиндровых двигателей перед одноцилиндровыми заключаются в возможности достижения большей мощности за счет работы на более высоких оборотах, значительно более плавной и равномерной работе из-за чередования рабочих ходов, лучшей уравновешенности (что снижает вибрации) и большей гибкости в компоновке силового агрегата.