Как влияет на конструкцию двигателя увеличение количества цилиндров?

Предостережение

(Прежде чем продолжить, давайте проясним один момент)

Бесплатных обедов не бывает. Добавление цилиндров само по себе не увеличит мощность.

Двигатель должен быть либо более эффективным, либо получать больше воздуха и топлива. Из-за этого сложно сравнивать такие параметры, как крутящий момент и мощность.

Это важно, потому что для того, чтобы увидеть эффект от изменения одного аспекта конструкции двигателя, необходимо оставить все остальные параметры неизменными.

Это не так просто, как может показаться, поскольку изменение одной переменной может повлиять на несколько ключевых параметров.

Так что же происходит, когда добавляется больше цилиндров?

Если предположить, что цилиндры одинакового размера установлены для одинакового расхода воздуха и топлива:

• Увеличенная масса вращения

  
  
  

  Дело не только в весе самих поршней. Теперь в двигателе больше шатунов, шатунных шеек, кулачков и клапанов, которые нужно вращать. Поскольку масса деталей, которые нужно приводить в движение, больше, ожидается, что двигатель будет работать на более низких оборотах.




• Увеличенный объем двигателя

  
  
  

  Однако это не гарантирует увеличения крутящего момента или мощности, поскольку:

  
  
  

  а. Объёмный КПД мог измениться в лучшую или худшую сторону в зависимости от скорости. Именно здесь такие параметры, как фазы газораспределения и профиль кулачка, могут оказать существенное влияние.

  
  
  

  б. на каждый цилиндр приходится меньше топливно-воздушной смеси, поэтому приходится искать компромисс между количеством работающих цилиндров и количеством смеси на каждый цилиндр.




• Более длинный коленчатый вал

  
  
  

  Это приводит к увеличению вращающейся массы, что, в свою очередь, снижает частоту вращения двигателя, но есть и другой эффект, который может повлиять на работу необычного двигателя. У более длинного вала снижена жёсткость, что уменьшает максимальную скорость, на которой двигатель может безопасно работать (см. «роторная динамика»). Однако большинство ограничений по скорости двигателя установлены значительно ниже безопасного с точки зрения роторной динамики предела.

Максимальные обороты двигателя зависят от множества факторов, а именно:

• Масса компонента:

Если ваши компоненты тяжёлые, как, например, в дизельных двигателях, то, очевидно, скорость, с которой они могут вращаться при каждом такте, будет ниже по сравнению с лёгкой конструкцией.

• Инсульт:

Простой короткий ход = меньшее время = высокая частота вращения (супербайк)

• Клапанный механизм:

Если ваши впускной и выпускной клапаны не могут быстро открываться и закрываться, то, конечно, ваши обороты не будут высокими, высокопроизводительные клапаны (тройная пружина) могут существенно увеличить максимальные обороты.Вот почему конфигурационный двигатель OHV имеет низкие обороты даже на уровне 3500, что исключает конструкция OHC.

• Смещение:

Двигатель с большим рабочим объёмом будет иметь более тяжёлые компоненты, большую возвратно-поступательную массу и, следовательно, более низкие обороты. У 3-литрового V8 обороты будут выше, чем у 5,9-литрового V8 (старые двигатели Chevrolet)

Отвечаю на ваш вопрос:
Да, добавление ещё двух цилиндров приведёт к снижению частоты вращения, но степень снижения будет зависеть от массы поршня и множества других факторов. Кроме того, в зависимости от вышеперечисленных факторов изменится частота вращения, при которой будет создаваться одинаковый крутящий момент.

Число оборотов в минуту, при которых двигатель развивает максимальный крутящий момент, в основном определяется конструкцией впускных и выпускных каналов, а также профилем распределительного вала. Это не зависит от количества цилиндров.

(Хотя очевидно, что чем больше цилиндров, тем больше общий объём, а значит, сжигается больше топлива/воздуха и, следовательно, вырабатывается больше энергии).