Одно- и двухцилиндровые двигатели первых автомобилей не требовали от их конструкторов новых методов динамического расчета или специальных исследований, так как динамика поршневых двигателей в это время была достаточно разработана теорией и практикой паровых машин. Необычно высокое число оборотов коленчатого вала в минуту (500—800, а затем 1000—1500 и выше) заставляло только более тщательно отнестись к динамике и балансировке кривошипно-шатунного механизма.

Однако с дальнейшим повышением числа оборотов коленчатого вала и увеличением числа цилиндров пришлось обратить внимание на особенности динамики многоцилиндровых автомобильных двигателей.

Методы расчета противовесов и их конструкция не создавали затруднений, так как можно было использовать опыт конструирования паровых машин и двигателей внутреннего сгорания. Пришлось искать наиболее рациональные формы коленчатых валов с точки зрения чередования рабочих ходов в отдельных цилиндрах, лучшего наполнения и наивыгоднейшей динамики. Сначала была выработана наиболее выгодная форма с точки зрения взаимного расположения кривошипов для четырехцилиндровых, затем для шести- и более- цилиндровых двигателей.

В первое десятилетие XX в. после многочисленных опытов и постройки пробных и серийных конструкций было установлено, что для уравновешивания моментов сил инерции наиболее выгодным являются симметричные валы, у которых равноудаленные от середины вала кривошипы направлены в одну сторону и лежат в одной плоскости.

Весьма показательно, что в одно- и двухцилиндровых двигателях автомобилей конца XIX в. было достигнуто число оборотов в минуту, близкое к 2000 и даже выше, но с появлением четырехцилиндровых двигателей число оборотов коленчатого вала опять снизилось до 800—1000 в минуту, что объясняется недостаточно хорошей балансировкой и неотработанной динамикой этих двигателей.

Преимущества многоцилиндровых двигателей были оценены на первых же шагах автомобилестроения. Поэтому, как только появилась необходимость в двигателях повышенной мощности, главным образом для гонок, одно- и двухцилиндровые двигатели перестали удовлетворять новым требованиям и конструкторы начали рабов

тать над четырехцилиндровыми двигателями, как наиболее простыми. Заводы Панар — Левассор, Ланчестер, Готеро, Брийе в это же время разработали трехцилиндровые двигатели с линейным расположением цилиндров, обеспечив этим базу для постройки в дальнейшем шестицилиндровых двигателей. Дело в том, что практика показала полную пригодность в четырехцилиндровых двигателях коленчатых валов с расположением колен под 180°, т. е. плоских и сравнительно простых в изготовлении обычной ковкой. Для трехцилиндровых двигателей понадобилось выполнять пространственные коленчатые валы с расположением колен под 120°, что усложнило их изготовление. Поэтому, несмотря на полную взаимную уравновешенность сил инерции первого и второго порядка и возможность уравновешивания моментов сил первого порядка при помощи противовесов, трехцилиндровые двигатели не получили распространения, хотя и имели достаточно совершенную динамику.

Когда потребовались более совершенные двигатели для первоклассных комфортабельных автомобилей, возникли шестицилиндровые двигатели, обладавшие повышенной мощностью и лучшей динамикой. Динамика шестицилиндровых автомобильных двигателей оказалась весьма совершенной, так как удалось уравновесить полностью силы инерции первого и второго порядка и их моменты благодаря применению симметричного коленчатого вала с расположением колен под 120°, соединив, по существу, два трехцилиндровых двигателя, при этом моменты от сил, возникающих в первых трех цилиндрах, полностью уравновешиваются моментами от последних трех, так как при любом положении вала имеют ту же величину, но противоположное направление.

Автор: Е.И. Гагарин