Равномерность вращения коленчатого вала многоцилиндрового двигателя обеспечивается при равномерном чередовании вспышек в цилиндрах, т.е чередовании рабочих ходов. Для четырехтактного двигателя с рядным расположением цилиндров угол чередования рабочих ходов можно определить по формуле:

,

где i – число цилиндров.

Чередование рабочих ходов определяет конструкцию коленчатого вала, угол между шатунными шейками которого должен быть равен . В этом случае чередование рабочих ходов идет в определенном порядке. Последовательное чередование одноименных тактов в различных цилиндрах за рабочих цикл называется порядком работы двигателя. При выборе порядка работы стремятся обеспечить равномерное распределение нагрузки на коленчатый вал и равномерное охлаждения двигателя. Для того чтобы изменить порядок работы двигателя при неизменном расположении шатунных шеек коленчатого вала, необходимо изменить последовательность открытия и закрытия клапанов механизма газораспределения и подачу искры в бензиновом двигателе либо впрыскивание топлива в дизеле.

Рядные двигатели выпускаются с числом цилиндров равным 2, 3, 4, 5 и 6.

Рассмотрим конструкцию и работу рядных двигателей с различным количеством цилиндров.

1.      Двухцилиндровый четырехтактный двигатель

Угол чередования одноименных тактов равен 360°, т.е. когда в одном из цилиндров происходит такт сжатия, в другом происходит такт выпуска.

Рисунок 1

По сравнению с одноцилиндровым двигателем незначительно улучшается уравновешенность двигателя, развивается более равномерный крутящий момент, литраж распределяется на два цилиндра, что снижает нагрузку на каждый цилиндр.

2.      Двухцилиндровый двухтактный двигатель

Угол чередования одноименных тактов равен 180°.

Рисунок 2

В данном случае полностью отсутствуют пустые такты. Раньше данный тип двигателя широко применялся на транспортных средствах и имел такое же значение, как сейчас имеет рядный четырехцилиндровый двигатель.

3.      Трехцилиндровый двигатель

Угол чередования одноименных тактов равен 240°.

Рисунок 3

В трехцилиндровом четырехтактном двигателе значительно улучшается уравновешенность, имеется только три соответствующих 60° угла поворота коленчатого вала пустых такта.

Низкие затраты на производство, механические потери и конструктивная длина делают его полноценной заменой четырехцилиндровому двигателю.

Работает двигатель аналогично половине шестицилиндрового двигателя, а более неблагоприятное уравновешивание улучшается в большинстве случаев дополнительным балансировочным валом.

4.      Четырехцилиндровый двигатель

Угол чередования одноименных тактов равен 180°, т.е. за каждые два оборота коленчатого вала происходит четыре такта расширения, четыре такта выпуска и т.д., т.е. рабочий цикл повторяется четыре раза.

Шатунные шейки первого и четвертого цилиндров направлены в одну сторону относительно оси коленчатого вала, а шатунные шейки второго и третьего цилиндров – в противоположные (рис.4).

Рисунок 4

Такая форма коленчатого вала обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов в цилиндрах и удовлетворительную уравновешенность двигателя, так как все поршни одновременно приходят в крайние положения (два поршня вверх и два вниз).

Порядок работы четырехцилиндровых четырехтактных двигателей может быть 1 – 3 – 4 – 2 или 1 – 2 – 4 – 3.

5.      Пятицилиндровый двигатель

Угол чередования одноименных тактов равен 144°.

Рисунок 5

Пятицилиндровый двигатель обеспечивает получение более высокого крутящего момента и повышение мощности при незначительном увеличении литража. Это минимальное число цилиндров, при котором происходит перекрытие рабочих ходов.

К недостаткам следует отнести низкую уравновешенность по сравнению с шестицилиндровым и даже четырехцилиндровым двигателем.

Порядок работы: 1 - 2 – 4 – 5 – 3

6.      Шестицилиндровый двигатель

Угол чередования одноименных тактов равен 120°, т.е. шатунные шейки коленчатого вала расположены попарно в трех плоскостях.

Допустим, что первое и шестое колена направлены вверх, тогда второе и пятое колена будут направлены влево вниз, а третье и четвертое – вправо вниз, если смотреть на коленчатый вал с переднего торца (рис.6).

Рисунок 6

Теоретически имеются несколько возможных порядков работы, однако на практике в большинстве случаев применяют один: 1 – 5 – 3 – 6 – 2 - 4.

При таком порядке работы и угле чередования тактов рабочий ход в одном цилиндре перекрывается на 60° рабочим ходом в другом цилиндре, и коленчатый вал вращается равномернее. В шестицилиндровом двигателе поршни только двух цилиндров одновременно приходят в одноименные мертвые точки. Поэтому данный двигатель является полностью уравновешенным.