Номер 6, страница 47 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Тепловые машины. Параграф 12. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Вопросы - номер 6, страница 47.

Условие.

6. Каковы основные преимущества четырёхцилиндрового двигателя перед одноцилиндровым двигателем внутреннего сгорания?

Решение.

Четырёхцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с одноцилиндровым ДВС. Эти преимущества делают его более предпочтительным для использования в большинстве автомобилей и многих других видах техники.

Более высокая мощность и крутящий момент
При сопоставимом общем рабочем объёме четырёхцилиндровый двигатель, как правило, развивает большую мощность. Это связано с тем, что за один и тот же промежуток времени в нём происходит в четыре раза больше рабочих ходов (сгораний топливовоздушной смеси). Это обеспечивает более эффективное и непрерывное преобразование тепловой энергии в механическую работу, а также позволяет использовать более лёгкий маховик для сглаживания вращения.

Плавность работы и меньшие вибрации
Это одно из ключевых преимуществ. Рабочий цикл четырёхтактного ДВС состоит из четырёх тактов и занимает два полных оборота коленчатого вала ($720^\circ$). В одноцилиндровом двигателе рабочий ход, создающий полезную мощность, происходит лишь один раз за эти два оборота. Остальное время коленвал вращается по инерции, что создаёт сильную неравномерность крутящего момента и, как следствие, высокие вибрации. В четырёхцилиндровом двигателе рабочие ходы в цилиндрах разнесены во времени. За те же два оборота коленчатого вала ($720^\circ$) происходит четыре рабочих хода, то есть один рабочий ход каждые $720^\circ / 4 = 180^\circ$. Это обеспечивает почти непрерывную передачу крутящего момента, что делает работу двигателя значительно более плавной и тихой.

Лучшая сбалансированность
Возвратно-поступательное движение поршней и шатунов создаёт силы инерции, вызывающие вибрации. В одноцилиндровом двигателе эти силы ничем не уравновешены, и для их частичной компенсации используются тяжёлые противовесы на коленчатом валу, что не решает проблему полностью. В типичном рядном четырёхцилиндровом двигателе поршни движутся попарно в противофазе (например, когда 1-й и 4-й поршни находятся вверху, 2-й и 3-й — внизу). Такое движение позволяет взаимно скомпенсировать (уравновесить) силы инерции первого порядка, что кардинально снижает вибрации по сравнению с одноцилиндровым мотором.

Более высокий потенциал по оборотам
Благодаря лучшей сбалансированности и плавности работы многоцилиндровые двигатели способны работать на более высоких оборотах без разрушительных вибраций. Возможность развивать высокие обороты позволяет снимать с двигателя большую удельную мощность (мощность на единицу объёма).

Ответ: Основные преимущества четырёхцилиндрового двигателя перед одноцилиндровым заключаются в более высокой мощности и крутящем моменте; значительно более плавной и тихой работе за счёт равномерного чередования рабочих ходов ($\text{1}$ рабочий ход каждые $180^\circ$ вращения коленвала против $\text{1}$ хода за $720^\circ$); лучшей сбалансированности и, как следствие, меньшем уровне вибраций; а также в способности работать на более высоких оборотах.