Рабочий цикл четырехтактного двигателя заканчивается за два оборота коленчатого вала (720°), и число рабочих ходов, происходящих за это время, соответствует числу цилиндров. Следовательно, для равномерного чередования рабочих ходов колена вала четырехцилиндровогодвигателя должны быть смещены одно относительно другого на 180°, или на половину окружности (720:4 = 180°), а колена вала шестицилиндрового двигателя - на 120°, или на треть окружности (720 : 6=120°).

При определении возможных порядков работы четырехцилиндровых двигателей следует иметь в виду следующее: колена вала находятся в одной плоскости, причем средние колена (2-е и 3-е) расположены относительно крайних (1-го и 4-го) на 180° (рис. 21); одноименные такты в разных цилиндрах происходят после каждого поворота коленчатого вала на 180°; при движении поршней вниз в цилиндрах может быть впуск, или рабочий ход, а при движении вверх - сжатие, или выпуск.

Рис. 21 - Схема расположения колен коленчатого вала четырехцилиндрового четырехтактного двигателя:
1 и 4, 2 и 3 - колена вала.

Когда поршни первого и четвертого цилиндров находятся в верхних мертвых точках, то при вращении коленчатого вала они начнут опускаться, причем если в первом цилиндре будет рабочий ход, то в четвертом должен быть впуск. Поршни второго и третьего цилиндров будут в это время подниматься, и, после того как коленчатый вал повернется на 180° (полоборота), они будут находиться в верхних мертвых точках.

Рабочий ход может теперь произойти во втором или третьем цилиндре; следовательно, при первых двух полуоборотах коленчатого вала порядок работы цилиндров может быть 1-2 или 1-3.

К концу рабочего хода во втором или третьем цилиндре коленчатый вал повернется на 360° (один оборот), так что в крайнем верхнем положении снова окажутся 1-е и 4-е колена. Так как рабочий ход в первом цилиндре уже совершился, то теперь он должен произойти в четвертом цилиндре.

После рабочего хода в четвертом цилиндре в крайнем верхнем положении вновь окажутся 2-е и 3-е колена вала. Поэтому вспышка после поворота коленчатого вала на 540° (полтора оборота) может произойти в третьем или во втором цилиндре, и остальные два цилиндра за второй оборот коленчатого вала смогут работать в таком порядке: 4-3 или 4-2.

Таким образом, четырехцилиндровый однорядный двигатель может иметь два порядка работы цилиндров: 1-2-4-3 или 1-3-4-2.

На рис. 22 приведена таблица чередования тактов в четырехцилиндровом четырехтактном двигателе при порядке работы цилиндров 1-2-4-3 (по полуоборотам коленчатого вала).

Рис. 22 - Таблица чередования тактов четырехцилиндрового четырехтактного двигателя при порядке работы цилиндров 1-2-4-3

Колена вала шестицилиндрового двигателя расположены попарно в трех плоскостях: крайние (1-е и 6-е) - в одной плоскости, средние (3-е и 4-е) - в другой, а промежуточные (2-е и 5-е) - в третьей плоскости (рис. 23). При таком расположении колен вала шестицилиндрового двигателя возможны два типа вала.

Рис. 23 - Схема расположения колен коленчатого вала шестицилиндрового четырехтактного двигателя:
1 и 6, 2 и 5, 3 и 4 - колена вала.

Если поставить 1-е и 6-е колена вала в верхнее положение и смотреть в торец переднего конца, то у коленчатых валов одного типа 3-е и 4-е колена будут смещены относительно 1-го и 6-го на 120° по ходу часовой стрелки, а 2-е и 5-е - на те же 120° против хода часовой стрелки (см. цифры на рис. 23). У коленчатого вала другого типа на 120° по ходу часовой стрелки будут повернуты относительно 1-го и 6-го колен 2-е и 5-е колена, а 3-е и 4-е - на 120° против хода часовой стрелки. Более распространены валы первого типа. При такой схеме коленчатого вала одноименные такты в различных цилиндрах происходят через каждые 120° его поворота.

Рассмотрим возможный порядок работы шестицилиндрового четырехтактного двигателя, коленчатый вал которого выполнен так же, как коленчатый вал, показанный на рис. 23.

Допустим, что крайние колена (1-е и 6-е) находятся в крайнем верхнем положении, а поршни первого и шестого цилиндров - в верхних мертвых точках. При вращении коленчатого вала поршни этих цилиндров опускаются, и если в первом цилиндре совершается рабочий ход, то в шестом должен быть впуск.

После поворота коленчатого вала на 120° крайнее положение займут 2-е и 5-е колена, так что рабочий ход может начаться во втором цилиндре или в пятом. При дальнейшем вращении коленчатого вала в крайнем верхнем положении окажутся 3-е и 4-е колена - рабочий ход может быть в третьем цилиндре или в четвертом.

Следовательно, при данной форме коленчатого вала возможны четыре порядка работы первых трех цилиндров:

Порядок работы остальных цилиндров определится сам собой так как колена вала расположены попарно. Действительно, за период возникновения трех рабочих ходов коленчатый вал выйдет из исходного положения, повернувшись на 360° (120° Х 3) и следовательно, крайнее верхнее положение снова займут 1-е и 6-е колена, затем 2-е и 5-е и, наконец, 3-е и 4-е. Так как в пределах двух оборотов коленчатого вала рабочие ходы не должны повторяться в одних и тех же цилиндрах, очевидно, что остальные три цилиндра смогут работать в таком порядке:

Объединяя последовательность работы трех первых и трех вторых цилиндров, получим четыре возможных порядка работы для всех шести цилиндров однорядного двигателя:

Из этих четырех возможных порядков практически применяется только один: 1-5-3-6-2-4, как обеспечивающий наиболее равномерное заполнение цилиндров горючей смесью, лучший выход отработавших газов и правильное чередование нагрузки на соседние коренные подшипники.

На рис. 24 приведена таблица чередования тактов в шестицилиндровом четырехтактном двигателе при порядке работы 1-5-3-6-2-4.

Рис. 24 - Таблица чередования тактов шестицилиндрового четырехтактного однорядного двигателя при порядке работы цилиндров 1-5-3-6-2-4

При коленчатом вале другого типа возможны следующие порядки работы цилиндров двигателя:

Для этого типа коленчатого вала наиболее часто применяется по причинам, указанным выше, порядок 1-4-2-6-3-5.

Из сопоставления рис. 22 и 24 видно: в четырехцилиндровом двигателе на два оборота коленчатого вала приходится четыре рабочих хода, а в шестицилиндровом - шесть рабочих ходов; в четырехцилиндровом двигателе начало одного рабочего хода совпадает с концом другого, а в шестицилиндровом, прежде чем закончится один рабочий ход, уже начинается другой; величина перекрытия одного рабочего хода другим, как видно из таблицы на рис. 24, составляет 60°, считая по углу поворота коленчатого вала. Поэтому шестицилиндровые двигатели работают более равномерно.