Типы поршневых ДВС по взаимному расположению цилиндров | Мудрый Каа
Ни для кого не секрет, что сердцем любого автомобиля является двигатель — он многое определяет в конструкции аппарата (ведь ДВС — самый тяжелый агрегат автомобиля!), как-то особенно ассоциируется с брендом производителя, к выбору силовой установки относятся с большим вниманием и ответственностью, наконец, двигатель — это то, что с каждым годом все больше совершенствуется и модернизируется.
Первый по-настоящему удачный бензиновый ДВС создан немецким изобретателем Готлибом Даймлером при сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом в 1883 году (патент N 28022). Это был четырехтактный одиноцилиндровый агрегат, с диаметром поршня 70 мм, и его ходом 120 мм, рабочий объём 462 см3, мощность 0,8 кВт (1,1 л.с.) при 700 об/мин. «Мобиль» Даймлера, построенный в 1885 году, развивал с этим мотором «потрясающую» максимальную скорость — 16 км/ч.
Но с течением времени этой мощности и этой скорости становилось мало, требовались более сильные движки, первоначально — для грузовых автомобилей и автобусов, чуть позднее — для спортивных аппаратов. Самым логичным решением на тот момент показалось увеличение рабочего объема, т.е. увеличение диаметра поршня/цилиндра и его хода. Однако бесконечным такое движение быть не могло — увеличение хода поршня вело за собой неизбежное увеличение длины шатуна, что требовало увеличения его прочности на излом, а это означало, что увеличивалась и его толщина. В сумме это давало увеличение веса поршня, шатуна, а так же площадь контакта стенок поршня со стенками цилиндра, т.е. увеличение трения, что сводило на нет результат такого «форсирования» двигателя. И это — всего лишь незначительная часть возникших проблем. Хотя… известны примеры одноцилиндровых двигателей объемом под 2,5 литра!!! Ужас, правда?
Вопрос требовал иного решения, и оно было найдено!
Рядные ПДВС (Поршневые Двигатели Внутреннего Сгорания)
Действительно, логично! Почему бы вместо одного цилиндра не использовать несколько, с несколькими шатунами, объединенными с одним коленчатым валом? Естественно, первыми появились двухцилиндровые двигатели, за ними — четырехцилиндровые. Стараясь вытащить наибольшее количество «кобыл», конструктора на заре автомобилестроения создавали просто гигантские моторы. Например, на автомобили «Руссо-Балт» С24/30 устанавливался четырехцилиндровый рядный двигатель объемом 4501 см. куб., мощностью 30 л.с., то есть удельная мощность составляла всего 6,67 л.с. на литр объема — показатель, на сегодняшний день, просто смешной.
Сегодня рядные двигатели бывают двух-, трех-, четырех-, пяти- и шестицилиндровые, но в истории известны примеры и восьмицилиндровых рядных моторов — на автомобилях ГАЗ-М1 (тогда, в 1935 году, Горьковцы не смогли освоить выпуск V-образного восьмицилиндрового Ford-BB). Недостатки такого мотора налицо — большая длина, что приводит к увеличению базы автомобиля и худшему балансу по осям. Кстати, трех- и пятицилиндровые двигатели не так уж и уступают в мощности своим четырех- и шестицилиндровым братьям. Причина — намного меньшее трение, а ведь казалось бы — отрезали всего один цилиндр!
В настоящее время у каждого производителя есть в линейке хотя бы один рядный двигатель, причины — простота производства, малые габариты и вес, высокая ремонтопригодность.
Минусы так же очевидны — ограничение по длине, а, следовательно, ограничение по количеству цилиндров, и, результат — жесткое ограничение по мощности. Кроме того — увеличение числа цилиндров вызывает удлинение коленчатого вала (и увеличение его веса!!!), что означает, кроме новых потерь на трение, увеличение момента инерции. А еще- малая сбалансированность мотора.
Сегодня с рядных двигателей вытаскивают до 70-80 л.с. с литра объема, и это с серийных атмосферных, а со спортивных и турбинированных — еще больше. Кстати, самые быстрые японские автомобили сегодня оснащаются рядными шестерками.
V-образные ПДВС
Уже в конце XIX века конструктора отчетливо понимали, что ряд цилиндров — временное решение. А что говорить о мотоциклах, где, в целях упрощения трансмиссии, двигатель располагался не продольно, а поперечно? На мотоцикле, как и на автомобиле -мотора много не бывает.
И сразу — исторический курьез. Сам V-образный двигатель изобрел и запатентовал в 1889 году Вильгельм Майбах, работая все у того же Г. Даймлера. То есть изобретатель — немец! Но такая компоновка мотора называется «американской».
И тому есть причина: европейские мотоциклы были меньшей длины, чем американские — способствовал стиль езды (в Европе — прямо, в США — вольготно развалившись и вытянув ноги). И меняться консервативное европейское общество отказывалось наотрез. В то же время с США были самые большие доходы на душу населения и самые большие непокоренные территории, т.е. была и необходимость и возможность производить более дорогие и более мощные двигателя. Немногим позже, когда в 1911 году заводская команда «Indian» совершила налет на остров Мэн, где проводилась гонка «Турист Трофи». Американцы на V2 устроили «1-цилиндровым» европейцам полный разгром, заняв первые три места, а потом заглянули на трек «Бруклэндз», где установили целую серию рекордов, европейцы взялись за голову, и тоже обратили свое внимание на V-образники.
V-образный двигатель, имеющий возможность прижиться на автомобиле, появился чуть раньше тех памятных гонок. В начале века и авиация и автомобилестроение развивалось одновременно и параллельно, нередко подбрасывая друг другу дельные идеи, так получилось и в 1905 году, когда французский изобретатель Л. Левавассер построил V-образный двигатель водяного охлаждения «Антуанет», нашедший широкое применение не только в авиации, но и в автомобилестроении.
Вполне естественно, что первые V-образники использовались на грузовиках и автобусах, т.е. там, где большая мощь просто жизненно необходима. Ну и, конечно, на танках, когда они, наконец появились.
Ставить такие моторы на легковые автомобили долгое время считалось безумием и баловством, но, все же, потребитель взял верх над рынком. Одними из первых в освоении V-образников стал Генри Ройс. Ну и, конечно, Генри Форд — куда без него? Именно с его подачи в СССР и была предпринята одна из первых попыток создания V-образного двигателя — в 1933 году по договору от 1929 года с заводом ГАЗ Форд передал на изучение автомобиль Ford-V8-40 с двигателем V8 Ford-BB, послуживший прототипом ГАЗ-М1. Передать-то передал, а вот технологию оставил при себе. ГАЗовцы долго бились, стараясь освоить выпуск V8, но, в результате остановились на рядной восьмерке.
Вообще, кроме достоинств у V-образного ПДВС есть и свои недостатки — куда без них? В частности, на той же длине коленчатого вала находится в два раза больше поршней, а, значит шатунов, т.е. шатуны необходимо делать тоньше, чем на рядных двигателях. Еще одна проблема — система впрыска топливо-воздушной смеси — большой угол развала блоков цилиндров (порядка 45-90 градусов) вызывает необходимость использования на каждом блоке свою головку, свои топливные и воздушные шланги, а здесь уже видится проблема равномерной подачи ТВС. И это не все! Еще есть проблемы большой трудоемкости производства и ремонта двигателя.
Но малая длина при такой же мощности и большая сбалансированность мотора сделало V-образную компоновку одной из самых востребованных. К сожалению, в России такие моторы ставятся, большей частью, только на грузовики, автобусы и танки — производители легковых автомобилей освоить их масштабное серийное производство не смогли или не захотели (об этом история умалчивает).
И, все же, справедливости ради, стоит отметить успешные отечественные V-образники. Например — ГАЗ-13 «Чайка», восьмицилиндровый V-образный бензиновый двигатель объемом 3500 см. куб., мощностью 190 л.с. при 4200 об/мин, а так же ЗИЛовские 114 (V8, объем 6960 см.куб., мощность 300 л.с. при 4400 об/мин) и 117 (V8, 7680 см. куб., 315 л.с.). Хотя, все это — моторы едва ли не единичной сборки для советских «членовозов», а для них, как для детей, шло только лучшее. Что касается двигателя ГАЗ-13, то его ставили даже на БТРы. Чем не характеристика? Из «гражданских» разработок можно вспомнить опытный шестицилиндровый ГАЗ-24-11, нашедший свое место, кстати, и в автоспорте.
Второе возвращение в Европу «американского» двигателя произошло в начале 1960х годов, уже в виде V8, по сути — самого распространенного и сбалансированного двигателя. Именно с появлением такого мотора и появилась возможность создания скоростных родстеров, с которых и началось завоевание рынка США европейскими спортивными автомобилями.
П-образные ПДВС
Вообще, П-образники (т.н. схема Цоллера) в массовом производстве не прижились, почему — об этом ниже. Изначально, как и V-образники, такие моторы применялись на мотоциклах. Первый, по-настоящему удачный опыт относится к 1933 году, когда немецкая фирма (опять немецкая!) DKW начала широко применять подобную компоновку на своих мотоциклах, в том числе — гоночных. Во второй половине 1930х годов это были самые мощные и быстрые мотоциклы в классах 250 и 350 см. куб. С 1934 по 1939 год — всего за пять лет — мотоциклы DKW завоевали 7 чемпионских титулов на чемпионатах Европы (а их конкурентами были BMW, NSU и Silver Arrow — фирмы очень и очень серьезные!), и взяли первое место в гонке «Tourist Trophy» 1938 года!!!
В Советском Союзе П-образниками так же оснащались исключительно мотоциклы — тот же «Иж». Кстати, едва ли не единственный пример использования двигателя с двухпоршневой схемой Цоллера на автомобилях — Советские рекордные автомобили «Звезда» конструкции А. Пельтцера — на «Звезде-1» 1946 года стоял двигатель DKW-ULD350 с водяным охлаждением и поршневым нагнетателем.
Что же представляет из себя П-образный двигатель? Два цилиндра объединены общей камерой сгорания. Поршень, ходящий в одном из цилиндров, управляет открытием и закрытием впускных окон. Поршень другого «командует» выпускными. Выпускной поршень соединен при помощи шатуна с коленчатым валом обычным способом; шатун перепускного поршня присоединяется к боковой проушине на нижней головке выпускного шатуна, т.е.
кинематика кривошипного механизма дает возможность при ходе поршней вверх сначала перекрыть выпускные окна, а чуть позже — перепускные.
Преимущество такой схемы заключается в сдвиге фаз распределения выпускных и перепускных окон. В момент прохода поршнями н. м. т. перепускной поршень несколько отстает от выпускного и перепускные окна закрываются позднее выпускных, благодаря чему можно с успехом применить подачу горючей смеси под давлением от нагнетателя с минимальными потерями на выпуск.
По сути дела П-образный цилиндр представляет собой согнутый цилиндр двигателя с поршнями, двужущимися в противоположных направлениях.
Это в теории. На практике все гораздо сложнее. Во-первых, определенную проблему представляет устройство газораспределительного механизма. Во-вторых, низкая степень сжатия делает П-образники практически бесполезными без организации наддува, но, зато, для наддувных схем «цилиндр Цоллера» — едва ли не идеальное решение!
Крест в развитии П-образных ДВС поставила FIM, запретившая использование наддува в мотоциклетных соревнованиях. Для рядовых потребителей такая схема оказалась слишком дорогой, слишком сложной в эксплуатации, и, наконец, слишком «прожорливой».
Y-образные ПДВС
Эти моторы, как и V-образники, пришли из авиастроения, и на гражданских автомобилях особо не прижились. В принципе, Y-образные двигатели — частный случай весьма распространенного на заре авиастроения (да и после!) авиационного лучевого или звездообразного двигателя.
Если бы не рекордные заезды начала ХХ века, то, возможно, Y-образники так никогда и не встали бы на автомобиль. Но было время, когда безумно храбрые гонщики устанавливали на болиды, больше напоминающие обычные тележки, чудовищные 20-ти, или, даже 40-ка литровые 3-лучевые многорядные моторы, развивая на них свыше 300 км/ч!
Одним из немногих был автомобиль «White Triplex» с тремя авиационными Y-образными моторами, суммарный объем которых составлял 81,2 литра, а суммарная мощность — 1500 л.с. В 1928 году на этом чудовище Рэй Кич в 1928 году показал скорость в 334 км/ч!
Плюсы Y-образной компоновки очевидны — меньшая длина, большая виброустойчивость и сбалансированность.
Из минусов — большую высоту, сложность производства и эксплуатации (целых три головки блока цилиндров!!!), и очень большой нераспределенный вес.
В результате, минусы перевесили плюсы, и зведообразники остались в авиации. Впрочем, нашлось им применение на суше и не только — сегодня моторы такой компоновки с успехом применяются на тепловозах и на судах. В последнем случае это просто суперчудовищные моторы — три-семь лучей, и семь-двенадцать рядов.
Оппозитные ПДВС
Вообще, эти двигатели можно считать частным случаем V-обазников, у которых угол между цилиндрами составляет 180 градусов. Кстати, что в первую очередь приходит в голову, слыша слово «оппозитник»? Porsche? Subaru Impreza? Да, это автомобили, с оппозитными двигателями, но в России они появились задолго до них. Вспомним «ушастый» мотоцикл «Урал» — потому он и ушастый, что стоит на нем оппозитный двухцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением!
Впервые, как и большая часть моторов, оппозитники были опробованы на мотоциклах. Сразу выявились плюсы Boxer’ов (так называют оппозитные ДВС в англоязычных странах) — относительная компактность (малая высота — да, но, при этом — большая ширина!), неплохая сбалансированность и вибронагруженность, и отличная приемистость. Еще один несомненный плюс — низкий центр тяжести транспортного средства с таким ДВС, что обусловлено его малой высотой. Подумать только! В 1960х-1970х годах конструкторы спортивных автомобилей «опрокидывали» рядники на бок для снижения центра масс, а здесь — готовое решение!!!
Кстати, именно во многом из-за этого (а еще из-за малой длины) оппозитники прижились на автомобилях Porsche. Первый опыт применения Boxer’ов на автомобилях, хотя и принадлежит тому же Фердинанду Порше (обратите внимание — снова немец!), но не на могучих спорткарах, а на «народном» немецком автомобиле — VW Beetle(небезызвестный Фолькваген Жук). На автомобилях Porsche и Subaru — значительно позднее.
И вот здесь самое время развеять многие мифы об оппозитниках, указав на их слабые стороны. Во-первых геометрия цилиндров подвержена любопытной особенности — когда сетка хона в порядке, цилиндр уже превращается в эллипс. Причина кроется в нераспределенности (а вернее, как раз в точечном распределении) нагрузок. Огромный расход масла — течи сальников и «потение» крышек — родовая особенность оппозитных движков.
Ремень ГРМ расположен так, что называется «локоть — вот он, да не укусишь», а при его обрыве клапана обязательно встречаются с поршнем или друг с другом — мотор в капиталку. А вентиляция картера позволят «быстро и эффективно» засорить двигатель, и, если рядники или V-образники в таких условиях продолжают худо-бедно работать, то оппозитники сразу начинают выдавливать сальники.
Подведя баланс между «дебетом» и «кредитом» производители однозначно, одновременно и независимо друг от друга пришли к выводу, что для гражданских автомобилей повседневного пользования оппозитные ДВС малопригодны, а вот для спортивных и раллийных автомобилей оппозитник — вариант почти идеальный, но, опять же, по одной причине — низкий центр тяжести, а, значит, лучшая управляемость.
VR-образные ПДВС
И у рядных, и у V-образных двигателей есть свои плюсы и минусы. А вот если бы их объединить — создать мотор, заключающий в себе положительные качества и рядных и V-образных агрегатов? Вопрос создания мотора, заключающего в себе отрицательные качества и того и другого, по понятным причинам, не ставился.
В начале 1980х годов немецкая (опять немцы!!!) фирма «Volkswagen» решилась на смелый эксперимент, результатом которого стал VR-образный двигатель. Кто-то скажет — безумие! Рядно-нерядный двигатель — такое бывает? Бывает! Двигатели VR6 имеют небольшой развал между рядами цилиндров — 15 градусов, что позволяет применять на них общую головку. Нет нужды говорить, что всех проблем это не решило, но, зато, получился компактный, мощный, приемистый двигатель.
Чуть позже появилась пятицилиндровая модификация этого двигателя — VR5. То есть, по сути, от VR6 попросту отрезали один цилиндр, скомпенсировав потерю рабочего объема (читай — мощности) значительным уменьшением силы трения.
И, все же, V-образно-рядные двигатели не стали идеальным решением. Да, они обладают меньшей длиной, чем рядные моторы, и меньшей шириной, чем V-образные. Да, более упрощена (по сравнению с V-образниками) система газораспределения.
Но появилась новая проблема — чрезвычайно высокая тепловая напряженность мотора! Ведь теплообмен в пространстве между рядами цилиндров менее интенсивен, чем у V-образных ДВС, а толщина стенок не позволяет увеличить число тосольных каналов! Кстати, по этой же чине — тонких стенок цилиндров с внутренней стороны, VR-образные моторы значительно хуже держат перегрузки.
W- образные ПДВС
Начиная разговор о W-образных двигателях, в первую очередь необходимо заметить, что есть W-образники, а есть W-образники. То есть этот термин, в разные времена, означал разные типы моторов!!!
В первую очередь — частный случай звездообразного трехлучевого мотора, у которого все три луча направлены вверх под разными углами. Такие авиационные моторы часто применялись на рекордных автомобилях 1920х-1930х годов. Наибольшее распространение получил авиационный «Непир-Лайон». Кстати, различные модификации именно таких моторов и ставились на рекордные «Синие Птицы» Малькольма Кэмпбелла, в атмосферном и наддувном исполнении.
В те далекие времена на автомобилях (тем более — мотоциклах!) эти моторы не прижились — не было необходимости в таких мощностях, для нормальных потребностей нормальных автомобилей вполне хватало V-образников.
Второе рождение W-образных моторов, уже в новой форме, относится к концу ХХ века. Вновь появилась потребность в мощных, относительно компактных моторах, для использования их на суперкарах. Ярчайшим примером такого двигателя и, соответственно, автомобиля, является W16 на Bugatti ЕВ16/4 Veyron.
Сегодняшние W-образники — это не трехлучевые авиационные моторы — нет. Это две цилиндро-поршневые группы от моторов VR-типа. Изначально угол между ними составлял 72 градуса, но проблема заключалась в том, что на коленчатом валу примерно той же длины в этом случае размещалось вдвое больше шатунов, чем в VR-двигателе. Поэтому их пришлось делать тоньше. Шатун подвергается в двигателе наибольшим нагрузкам сжимающего, растягивающего и изгибающего вида, и слишком тонкие шатуны на повышенных оборотах начинают «поигрывать».
В двигателе W16 колоссальной мощности в 1001 л.с. для спортивного Bugatti ЕВ16/4 Veyron влияние инерционных моментов на шатуны сократили, увеличив развал между двумя VR-rpyппaми до 90R и снизив скорость поршня до 17,2 м/с. Размеры двигателя при этом выросли, но все равно остались завидно малыми для агрегата с такими показателями: его длина 710, а ширина 767 мм.
Вообще, на сегодняшний день для мощных, быстрых, скоростных автомобилей W-образный двигатель был бы наиболее оптимальным решением, если бы не изобретение еще одного немца — Феликса Ванкеля.
Роторно-поршневой двигатель
Снова мотор, и снова немец — изобретатель. И, опять же, стоит заметить, что и этот двигатель — далеко не сегодняшнее изобретение — Феликс Ванкель запатентовал роторно-поршневой тип двигателя еще в 1934 году!!! А первый действующий образец, адаптированный к установке на автомобиль, появился еще в 1958 году!
Вообще же, РПД — не совсем традиционный поршневой двигатель. В его корпусе овальной формы движутся не поршни на шатунах, а треугольный, с выпуклыми сторонами ротор (он же — поршень). Он описывает внутри корпуса кривую, называемую эпитрохоидой, при этом его вершины, плотно прилегая к стенкам корпуса, образуют 3 отдельные камеры сгорания. В каждой из них последовательно происходит обычный 4-тактный цикл. Из-за отсутствия возвратно-поступательного движения такой мотор почти не вибрирует, а его рабочие обороты значительно выше, чем у поршневого ДВС.
Более подробно этот тип двигателя описан в статье «Поршень или ротор?«.
Вообще, же тенденция пугающая. В первую очередь, проанализировав истоки каждого двигателя, оказывается, что изобрели, или начали первыми использовать какую-либо компоновку именно немцы — Готлиб Даймлер, Вильгельм Майбах, Фердинанд Порше, Феликс Ванкель, компании DKW и VW!!! Японцы со своим прославленным роторным Маздовским Renessis выглядят, скорее, исключением, подтверждающим правило. Опять же, не будем забывать, что одними из первых лицензии на производство «Ванкелей» приобрели тоже немцы — NSU и Mercedes-Benz! Если честно, начиная собирать информацию для этой статьи, сам не ожидал таких «откровений».
Но это — лирика. На деле ничего принципиально нового за последние полвека не придумано, и придумано (кажется!) быть не может — все типы поршневых двигателей опробованы, и, или уже живут под капотами автомобилей, или занимают место в музеях.
Поршневая схема, «отшлифованная» за добрую сотню лет, и нашедшая такое широкое применение едва ли является константой. Более полувека ведутся опыты по применению ГТД, электродвигателей и «Стирлинга» на автомобилях. Дальше опытов, правда, дело пока не доходит, но «завтра» — вообще звучит многообещающе. Но это с одной стороны.
Есть и обратная сторона медали. Не раз говорил, и повторюсь — более 80% процессов, протекающих в современном ДВС остаются неизученными и по сей день! Значит, старый добрый поршневой мотор не показал еще и одной пятой (как минимум!) своих возможностей, и отказываться от ПДВС еще рано.
А еще есть нагнетатели, выпускная и впусная система, газораспределительный механизм, и многое, многое другое, что позволяет многократно увеличить мощность мотора! Напомню — на заре автомобилестроения удельная мощность двигателя составляла около 6-7 л.с. с литра объема, сегодня — до ста, и это — безнаддувные, атмосферные двигатели!!!
Человечество за сорок тысяч лет своего существования и сегодня находится в начале пути научного прогресса (пусть и интенсифицирован этот процесс только последние 250-300 лет), а автомобилю — чуть более ста двадцати лет, но уже сегодня никого не удивишь «гражданскими» суперкарами (те же Bugatti, Lamborghini, Ferrari, Vector, Callaway, Pagani — лишь немногие из тех компаний-производителей!), развивающими по 350-400 км/ч. А что же скрывает за собой это таинственное «завтра»?
Упаковать цилиндры — журнал За рулем
П-ОБРАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — МАЛЕНЬКАЯ РЕВОЛЮЦИЯП-ОБРАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — МАЛЕНЬКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ
Решение, казалось бы, лежит на поверхности: а не расположить ли два ряда цилиндровѕ параллельно друг другу? Получится очень компактный силовой агрегат. А ведь мотоциклы с такими моторами выпускались серийно: например, легендарный Ariel Square Four или более современный Suzuki RG500ѕ Только вот какая тонкость: каждый ряд снабжался «своим» коленвалом. Как вы догадываетесь, на стоимости агрегата это отражалось не лучшим образом. Отчего же конструкторы использовали такой громоздкий вариант?
Давайте смоделируем схему: два ряда параллельных цилиндров, работающих на один коленвал. При этом оси цилиндров не проходят через ось коленвала — возникает так называемое дезаксиальное смещение цилиндров. А при нем силы бокового трения поршней о стенки цилиндров, и без того не маленькие, многократно возрастают. При этом быстрый износ не могут приостановить даже современные синтетические масла — под действием силы трения они вытесняются из зазора.
В принципе, давно известны устройства для разгрузки поршня от боковых усилий — крейцкопфы. Но они настолько увеличивают размеры ДВС, что их применяют лишь в стационарных и судовых моторах.
И вот возникла идея: а не встроить ли крейцкопфѕ внутрь поршня? Тогда его удастся свести к цилиндрической направляющей втулке, поршень опирается на ее внутренней частью юбки через фрикционное кольцо. Во втулке сделаны прорези для прохода шатуна и бобышек с поршневым пальцем. Крепится втулка при помощи фланца, зажатого с помощью болтов между фланцами картера и цилиндра.
Что получим? Боковые нагрузки на поршень и цилиндр сведены к минимуму — значит, минимальны и силы трения. А это выигрыш и в мощности (борьба с внутренним трением — один из главных резервов ее роста), и в массе деталей. Теперь мы можем строить двигатель компактной П-образной схемы. Должен заметить, что применение такого устройства возможно и в ДВС классического вида, ведь все детали максимально унифицированы с теми, что выпускаются и сейчас.
Особенно приятно, что у этого изобретения российский приоритет: на «Устройство для разгрузки поршня» получен патент РФ № 2 205997.
Урал по-итальянски — Авторевю
Фото: Никита Колобанов
Ему уже больше 50 лет, однако за полвека этот мотоцикл обзавелся лишь обязательной АБС, примитивным двухуровневым трэкшн-контролем и впрыском топлива. Хотите настоящее ретро? Вот вам Moto Guzzi V7 III, то бишь третьего поколения, — почти как в 1967 году!
Нравится? Это первобытная, примитивная «железная» красота в современном мире бездушного пластика. Ничего не напоминает этот продольный V-образный воздушник с фирменной галочкой — ушами торчащих по бокам цилиндров? Отдельно пристыкованная шестиступенчатая коробка передач и однодисковое сухое сцепление — можно сказать, почти классический автомобильный мотор. Какой? А вы добавьте сюда мысленно еще два цилиндра — и получите МеМЗ-968 от Запорожца! А злые языки шутят, что опавшие цилиндры двигателя Moto Guzzi превращаются в оппозитные «горшки» Урала.
И вот вам верность традициям. В 1971 году мотор версии V7 Sport выдавал с 757,5 см³ рабочего объема 52 л.с. Сейчас кубатура стала чуть меньше — 744 см³, а мощность… те же 52 силы!
Галка цилиндров продольно установленного V-образного двигателя — визитная карточка Moto Guzzi
С нашим Уралом Moto Guzzi роднит и плоское сиденье с обязательным ремнем посередине, и круглая фара — неизменная, как египетские пирамиды. Спереди — классический «телескоп» с резиновыми гофрами, сзади — два отдельных амортизатора с возможностью изменения преднатяга. Святая простота! Плюс огромный вытянутый стальной (никакого новомодного пластика!) бензобак емкостью 21 литр. С учетом весьма скромного аппетита (в среднем за время теста у меня получилось 5 л/100 км) это около 400 километров автономии. Гораздо раньше сдастся ваш организм.
Полная версия доступна только подписчикамПодпишитесь прямо сейчас
я уже подписанКакие моторы используют на мотоциклах?
Я не буду мучить вас верхне- и нижнеклапанными схемами, рассказывать про механизмы газораспределения и балансирные валы, двух- и четырехтактные схемы работы, а просто расскажу об основных типах двигателей, которые сегодня применяют на мотоциклах.

Итак, орешек знаний тверд, но мы… поехали!
Самый простой одноцилиндровый двигатель. Не самый мощный и не самый тяговитый, к тому же довольно шумный и сильно вибрирующий. Поэтому чаще всего сегодня такие моторы ставят на кроссовые мотоциклы.
Например, Yamaha YZ 250 F (на фото). Это сугубо специализированное транспортное средство, не предназначенное для поездок по дорогам общего пользования. Скорее даже спортивный снаряд, чем просто мотоцикл. В этом классе не принято даже говорить о комфорте. Главное — высокий спортивный результат. А для него мотоцикл должен быть максимально легким и с компактным мотором — иначе не удастся обеспечить большой дорожный просвет, а значит и проходимость на бездорожье.
Двухцилиндровый мотор. Это уже вполне себе универсальный агрегат, который можно встретить практически на любом типе мотоциклов. Вибраций уже значительно меньше, а мощность больше. Рабочий объем вполне может доходить до 800 «кубиков». А это, между прочим, уже почти литр!
Вот, например, легкий туристический эндуро от компании BMW — модель F 800 GS (его часто называют «маленький гусь»). На нем стоит практически такой же, как и на фотографии выше, двухцилиндровый мотор. Кстати, у этого мотоцикла есть и одноплатформенный «брат-близнец» — городской байк F 800 R, тоже оснащенный таким же двигателем.
Идем дальше. Количество цилиндров прибавляется и здесь их уже три. Обратите внимание, как и в предыдущем случае, они расположены в один ряд. Поэтому такие моторы называют «рядными».
Некогда трехцилиндровая схема считалась довольно экзотической, а сейчас она все больше и больше набирает популярность. И в первую очередь, благодаря возможности получить больший рабочий объем (и соответсвенно большую мощность), сохранив довольно компактные размеры агрегата.
Очень удачно такие моторы прижились, например, на Ямаховских городских моделях со спортивными задатками. На фото Yamaha FZ-09 прошлого модельного года. Ее трехцилиндровый 850-кубовый мотор выдает уже более 100 л.с. Упаковать этот мотоцикл в пластиковые обтекатели и получится довольно приличный спортбайк!
Но чаще всего для самых быстрых и самых мощных спортбайков используют все же четырехцилиндровые моторы. Здесь уже и рабочие объемы стремятся к литру, и мощность порой вплотную подбирается к отметке 200 л.с.
Вот, легендарная Yamaha R1 прошлого поколения — очень мощный и очень быстрый мотоцикл класса «суперспорт». Четыре цилиндра, объем — один литр, мощность 180 «лошадей».
Ни одного пятицилиндрового мотоциклетного мотора мне что-то на ум не приходит, поэтому перейдем к рядной «шестерке». Шесть цилиндров в ряд, да еще расположеных, как и у всех рядных двигателей, поперек мотоцикла — это впечатляет! Характеристики такого мотора уже вполне автомобильные: объем 1600 куб. см. и мощность более 160 сил. Понятно, что такой агрегат может быть установлен только на какой-нибудь огромный мотоцикл.
Например, на BMW K 1600 GT — большой туристический мотоцикл, предназначенный для очень дальних прохватов по хорошим европейским дорогам. Здесь использование сложной в реализации шестицилиндровый схемы было вызвано прежде всего желанием получить огромный крутящий момент при очень низких паразитных шумах и вибрациях. Получилось. Любой инженер знает, что рядные «шестерки» — самые сбалансированные двигатели!
Идти дальше вширь уже некуда, поэтому от «рядных» схем построения двигателя перейдем к более редким и, на мой взгляд, более интересным конструкторским решениям. На картинке фирменный оппозит от компании BMW.
Именно такими моторами баварцы когда-то и прославились. Цилиндры расположены здесь параллельно и торчат в обе стороны мотоцикла. Поршни в них ходят в разные стороны, как перчатки боксеров на ринге. Поэтому такие моторы часто называют «боксЕрами». Главное преимущество такой схемы, это ее доскональная проработанность и, можно сказать, вылизанность до блеска. У BMW первые мотоциклы с такими моторами появились еще до войны!
Пожалуй, самый знаменитый мотоцикл с таким мотором, это «гусь» — большой туристический эндуро BMW R 1200 GS. На таком можно ездить хоть по городу, хоть на «Дакар», хоть в кругосветку! Но в модельной гамме баварцев есть и городские мотоциклы с в точности таким же двигателем. Кстати, по такой же схеме построен мотор и нашего родного отечественного «Урала». И это не удивительно — за его основу когда-то был взят старый, еще довоенный баварский агрегат.
Вот, добрались и до первой экзотики! Если взять оппозит от BMW и «наклонить» его цилиндры немного вверх, то получится V-образный двухцилиндровый мотор.
Из крупных мотопроизводителей сегодня такие использует только итальянская компания Moto Guzzi. Я не знаю почему, даже не спрашивайте. Традиция, наверное. На мой взгляд у такого мотора только одно единственное преимущество перед оппозитником — за счет повернутых вверх цилиндров он получается немного (но не принципиально) уже. А небольшая ширина — довольно важное качество для мотоцикла. Зато с непривычки можно легко обжечь ногу о раскаленный цилиндр!
Представьте: берем поперечный двигатель от Moto Guzzi и поворачиваем его вдоль мотоцикла, потом сводим цилиндры поближе, уменьшая угол между ними и.
Двухцилиндровыми V-образными двигателями такого типа оснащаются практически все модели от Harley-Davidson! И, кстати, от большинства его прямых конкурентов — тоже. На фото Harley-Davidson Fat Boy (семейство Softail). Его мотор при рабочем объеме 1,6 л. выдает всего 80-85 лошадиных сил. Немного, зато крутящий момент получается как у паровоза. Поэтому американцы и не хотят отказываться от этой, по большому счету устаревшей схемы.
И снова представьте: берем харлеевский V-Twin, немного разводим его цилиндры в стороны и слегка наклоняем вперед. Получаем так называемый L-образный мотор — фамильная черта итальянских мотоциклов Ducati.
Мотор, который изображен на верхнем фото, устанавливается на супербайк Ducati 899 Panigale. Это уже не харлеевский допотопный агрегат! При меньшем рабочем объеме — «всего» 898 куб.
Это, на всякий случай, Ducati Monster 821.
Еще не пересытились экзотикой? И правда, чего только не придумают инженеры! Вот, например, они могут взять типичный V-образный мотор, точнее — два мотора, и поставить их рядом, объединив в один. Пугающе выглядит?
А едет еще страшнее! Это четырехцилиндровый V-образный двигатель великого и ужасного Yamaha V-Max. Объем — 1 700 «кубиков» и мощность — 200 лошадей. Только вдумайтесь — двести!
И напоследок, приведу самую, наверное, редкую схему построения мотоциклетного двигателя, которую сегодня использует только один единственный производитель. Это оппозитная… «шестерка», цилиндры которой лежат горизонтально — три вправо и три влево. До такого додумались инженеры компании Honda.
Такой мотор ставится на их знаменитый круизе Honda Gold Wing. Огромный крутящий момент и довольно скромная для такого объема (1800 куб. см.) мощность — 120 л.с. Зато двигатель получился практически плоским и центр тяжести мотоцикла очень низким. За счет этого «Голда» приобрела просто феноменальную устойчивость.
Чуть не забыл. А что же, вы спросите, «почти мотоциклы» — скутеры? Вот, вверху типичный скутеры мотор. Одноцилиндровый с лежащим почти горизонтально и направленным вперед цилиндром.
Двигатели такого типа могут ставиться как на самые простые скутеры, на которых ездят только пионеры и пенсионеры, так и на более продвинутые модели, уважительно именуемые максискутерами (на фото). Как правило, рабочий объем таких моторов начинается от 50 см. куб. и заканчивается где-то в районе 250-ти. Все что больше, обычно (но не всегда) уже двухцилиндровое.
Материал написан для Storia.me
характеристики, слабые места, обслуживание, применение
Немного истории
Впервые ДВС, имеющий практическое применение, был построен немецкими инженерами Г. Даймлером и В. Майбахом в 1883 году. Этот одноцилиндровый силовой агрегат объемом 462 куб. см. развивал мощность 1,1 л. с. Однако этой мощности было недостаточно и в дальнейшем ее наращивание осуществлялось путем увеличения рабочего объема цилиндра. Но этот процесс не мог продолжаться бесконечно, поэтому конструкторы начали постепенно увеличивать количество цилиндров.
Так появились рядные двух- четырех- шести- и даже восьмицилиндровые двигатели. Правда, увеличение количества установленных в один ряд цилиндров более 6-ти значительно увеличивало габаритные размеры подкапотного пространства автомобиля. Кроме большой длины рядные моторы имеют и другие недостатки, например:
- большой вес;
- ограничение мощности;
- недостаточную сбалансированность и др.
В настоящее время разработкой рядных силовых агрегатов занимаются все ведущие производители автомобилей. Связано это с тем, что они просты как в изготовлении, так и в процессе эксплуатации. Отличаются они и высокой ремонтопригодностью.
Понимая, что расположение цилиндров в один ряд – это временное решение, тот же В. Майбах в 1889 году изобрел и запатентовал v образный двигатель. Однако первые такие ДВС начали изготавливать только начиная с 1905 года, причем не в Германии, а в США и Франции.
Концепция W-двигателей
Для уяснения конструктивных принципов, положенных в основу расположения цилиндров W-двигателей, рассмотрим сначала традиционные автомобильные двигатели.
Рядный двигатель
Этот двигатель известен с самого начала автомобильного двигателестроения. Цилиндры расположены в один ряд перпендикулярно коленчатому валу.
Достоинство: простота конструкции
Недостаток: при большом количестве цилиндров получается очень длинный агрегат, который невозможно расположить поперечно относительно продольной оси автомобиля.
V-образный двигатель
Чтобы уменьшить длину двигателей, в этом двигателе цилиндры расположены под углом от 60 до 1200, при этом продольные оси цилиндров проходят через продольную ось коленчатого вала.
Достоинство: относительно короткий двигатель
Недостатки: двигатель относительно широк, имеет две раздельные головки блока, повышенная стоимость изготовления, слишком большой рабочий объем.
VR-двигатели
В поисках компромиссного решения исполнения двигателей для легковых авто среднего класса пришли к созданию VR-двигателей. Шесть цилиндров под углом 150 образуют относительно узкий и в целом короткий двигатель. Кроме того, такой двигатель имеет только одну головку блока. Например, компактный двигатель VR6 устанавливают на автомобиль Volkswagen Golf.
W-двигатели
В двигателях W-семейства в одном двигателе соединены два ряда цилиндров в VR-исполнении.
Цилиндры каждого ряда размещены под углом 150 один к другому, а сами ряды цилиндров расположены под углом 720.
Более четырех цилиндровПравить
V-образный пятиципиндровый двигательПравить
С появлением четырехтактных двигателей в соревнованиях класса Gran Prix в 2002 году производители обратили свое внимание на разработку машин, согласующихся с всевозможными ограничениями веса и размеров. Для себя компания Honda сделала вывод, что V-образный пятицилиндровый двигатель служит идеальной схемой, отвечающей этим ограничениям
Этот двигатель с тремя цилиндрами, расположенными спереди, и двумя сзади, с поперечным расположением коленчатого вала в раме, подобен старому V-образному трехцилиндровому двухтактному двигателю и чрезвычайно компактен. Это не первый пятицилиндровый мотоциклетный двигатель (при том они очень популярны в автомобильной отрасли). Еще в 1965 году компания Honda (впервые) создала рядный пятиципиндровый двухтактный двигатель, способный развивать частоту 20.000 оборотов в минуту.
Рядный шестицилиндровый двигатель
Область применения
Главной причиной большой популярности рассматриваемой модели состоит в том, что данный мотор иметь большую область применения. Он успешно используется в таких отраслях, как машиностроение, постройка самолетов и кораблей. Помимо этого, стоит отметить, что v двигатели используются и в мотоциклах. Как правило, сфера и область применения зависит от того, сколько цилиндров имеет рассматриваемая модели, а также особенности их расположения. Особенности размещения цилиндров имеют немалое влияние на такие технические характеристики, как плавность работы, величина вибрации, сложность балансировки и так далее.
v образный двигатель для авиации
Ссылки
Расположение цилиндров | Рядный двигатель (U-образный двигатель) • Оппозитный двигатель • Н-образный двигатель • V-образный двигатель • VR-образный двигатель • W-образный двигатель • Звездообразный двигатель (вращающийся) • X-образный двигатель |
Типы поршней | Свободно-поршневые • Двигатель со встречным движением поршней (дельтообразный) • Аксиальные |
Способ воспламенения | Дизельные • Компрессионные карбюраторные • Калильно-компрессионный • Калильные карбюраторные • Батарейное зажигание • Магнето • Дуговые и искровые свечи |
Итак, как же все-таки работает двигатель V8?
V8 работает аналогично обычному рядному 4-цилиндровому двигателю. Он имеет 4-тактную систему впуска, сжатия, мощности и выхлопа, то есть 4 такта на цилиндр, что в общей сложности означает 32 такта. И если в рядном 4-цилиндровом двигателе за один оборот коленчатого вала срабатывает только один цилиндр, то в V8 при каждом повороте на 90 градусов в цилиндре происходит сгорание, что означает 2-цилиндровый огонь за один оборот коленчатого вала. Это гарантирует более плавную подачу энергии по сравнению со 4-цилиндровом силовом агрегате.
При этом разница в линейном двигателе и V-образном заключается в том, что их производителям необходимо было сбалансировать двигатель и поддерживать его центр тяжести.
Когда один поршень V8 достигает своей вершины, противовес находится прямо напротив него и уравновешивает усилие, а когда он поворачивается еще на 90 градусов, он уравновешивает другой поршень, подключенный к нему. При еще одном повороте на 90 градусов первый поршень достигает дна, а противовес уравновешивает нисходящее усилие с восходящим усилием, это повторяется для второго поршня.
VR и W: чем хороши и плохи рядно-разнесенные моторы
Фактически, это два рядно-разнесенных блока по 8 цилиндров – эдакий V-образник, собранный из двух V-образников. Схема эта не уникальна, ее использовали во множестве двигателей с самым различным числом цилиндров от четырех включительно. Даже на массовых машинах!
Итальянские прародители
Началось все вовсе не с машин VW, как вы могли подумать. Рядно-разнесенные двигатели появились под капотом итальянских спортивных машин. Lancia Lambda выпускалась с 1922 по 1931 год и под капотом имела моторы 2,1 – 2,6 литра. А последний вариант такого мотора применялся аж до семидесятых годов. Lancia Fulvia с мотором V4 на самом деле имела не V-образный, а именно рядно-разнесенный двигатель.
На фото: Lancia Fulvia ‘1970–73
С 1922 года в Lancia опробовали больше десятка вариантов компоновки с углом развала 10-23 градуса и с рабочим объемом от 900 до 2 600 «кубиков». Моторы оказались компактными, с хорошим потенциалом по форсированию, но изрядно дорогими. Ведь блок цилиндров пришлось сделать алюминиевым, конструкция была сложной, а система зажигания отличалась необходимостью точной установки фаз и не очень надежным распределителем. При малом угле развала угол между контактами прерывателя оказывался слишком мал, и время накопления импульса было неравномерным, что приводило к необходимости дальнейшего усложнения конструкции. Но преимущество по части механики несомненно имелось, особенно в сочетании со схемой газораспределения с двумя верхними распределительными валами.
На фото: Под капотом Lancia Lambda ‘1922–25
90-е и 00-е
В 1991 году компания VW представила свои новые модели Corrado VR6 и Passat VR6 в Европе. В 92-м VW Golf III VR6 стал первым компактным хэтчбеком с шестицилиндровым мотором в своем классе.
1 / 2
2 / 2
Конструкция первых VR6 – «рядно-разнесенных» моторов VW – была оптимизирована для поперечной установки и достаточно специфична. Угол развала цилиндров составлял 15 градусов, для компенсации разной длины впускных каналов использовалась сложная настройка впускного коллектора. Привод ГРМ со стороны маховика использует две цепи: одна приводит промежуточный вал, вторая непосредственно распределительные валы.
На фото: Volkswagen Golf VR6 ‘1991–1997
Первые моторы имели рабочий объем 2,8 литра и 12 клапанов, мощность при этом составляла 174 л.с. Для полноприводных Passat была предназначена версия с рабочим объемом 2,9 литра и мощностью 190 л.с., а позже вариант с рабочим объемом 2,9 стал основным для Golf, Corrado и Passat.
В 1997 году создали вариант VR5 объемом 2,3 литра и мощностью 150 л.с. Следующий, 24-клапанный вариант мотора 2,8 увидел свет в 1999 году: его мощность составила 204 л.с.; в 2001-м дебютировал и 20-клапанный вариант мотора VR5. В этом же году на Beetle RSi появился и вариант мотора VR6 объемом 3,2 литра – позже его также ставили на Audi TT и Golf R32. Версии двигателя после 2005 года получили непосредственный впрыск, что было отражено в названии моделей. Подобные моторы стояли на VW Touareg и Porsche Cayenne. И не только на них!
На фото: Volkswagen New Beetle RSi ‘2001–03
Кстати, с VR6 связана еще одна забавная история. Мотор Mercedes серии M104.900, который ставили под капот первых минивэнов марки, многих знатоков моторов Mercedes может озадачить. Потому что вместо классической рядной «шестерки» серии М104 под капотом Vito стоял фольксвагеновский VR6. Да-да, именно с названием серии М104.900. Компания просто покупала блок цилиндров с ГБЦ у VW и оснащала своим навесным оборудованием, и он получал новое обозначение в «духе марки».
В 2008 году конструкция мотора была значительно переработана. Вариант объемом 3,6 литра сохранил общую компоновку, но угол развала цилиндров уменьшился до 10,5 градуса. Такие двигатели выпускались только с непосредственным впрыском FSI, а мощность возросла до 300 л.с.
Результатом объединения двух рядно-разнесенных блоков стали W-образные моторы на 8, 12 и 16 цилиндров, а «география» распространения таких моторов, помимо Audi, где они применялись очень широко, захватила еще и марки Bentley и Spyker.
Особенности конструкции
Что же такое изобрели в Lancia, что впоследствии так удачно начали применять в VW и смогли развить до мотора самого-самого крутого гиперкара? Не секрет, что рабочий объем и мощность любого двигателя внутреннего сгорания ограничены в первую очередь по компоновочным соображениям. Нельзя слишком увеличивать ход поршня: увеличивается его средняя скорость, и приходится снижать обороты. Нельзя слишком увеличивать диаметр цилиндров: приходится мириться с неравномерностью наполнения, детонацией и, опять же, снижением оборотов.
На фото: Под капотом Lancia Fulvia
Увеличение же числа цилиндров приводит к разрастанию габаритов двигателя. А чем длиннее блок цилиндров и коленчатый вал, тем сложнее обеспечить жесткость конструкции и ее работу на высоких оборотах, тем сложнее бороться с крутильными колебаниями и тем выше масса мотора. Если перейти на V-образную схему расположения цилиндров, то возрастает сложность газораспределительного механизма. Удваивается число головок блоков, число распределительных валов в случае верхнего их расположения, усложняются впускные и выпускные коллекторы и увеличивается их число…
Конечно, как говорит одна хорошая пословица, «это не проблемы, это расходы», но для массовых автопроизводителей расходы — это проблема, и очень важная. Суть идеи инженеров Lancia заключалась в том, что можно ограничиться углом развала, при котором все цилиндры могут располагаться в одном блоке цилиндров, а не в разных «полублоках». И венчает конструкцию всего одна головка блока, но двухрядная, в которой всего один набор распределительных валов.
Статьи / Практика Длинноходные и короткоходные моторы – в чем разница, и какие лучше? Признайтесь, что вы часто видели в тест-драйвах фразы про «типично короткоходный характер мотора» и не вполне понимали, о чем идет речь. Сегодня мы наконец расскажем, что такое коротко- и дл… 88202 6 28 15.12.2016
Такая конструкция внешне выглядит как очень «толстый» рядный мотор. У него межцилиндровое расстояние меньше диаметра цилиндра и всего один впускной и выпускной коллектор. При этом нет необходимости сильно сокращать зазор между гильзами цилиндров для сокращения длины двигателя, можно сохранить каналы охлаждения, а можно воспользоваться возросшей толщиной блока для создания более сложной схемы циркуляции охлаждающей жидкости. Получается компактно и довольно технологично.
Прекрасная идея, но по-настоящему ее ценность смогли оценить лишь к концу 90-х годов, когда необходимость повышения мощности при сокращении габаритов мотора и увеличении объема салона заставили производителей искать новые пути и решения. А тотальное превосходство переднеприводной схемы с рядно-линейным расположением агрегатов заставило создавать максимально ужатые по длине конструкции моторов.
Для суперкаров же и просто люксовых машин компактный двигатель с большим рабочим объемом оказался сущим подарком. В данном случае суть даже не в том, что мотор легче, или что двигатели привычной V-образной схемы нельзя впихнуть под капот. Лишние несколько килограммов или сантиметров всегда возможны, но рост массы и габаритов требует повышения мощности, а это, опять же, масса или габариты.
К тому же с ростом мощности все важнее становится такое понятие, как «тепловой пакет» двигателя. Чем мощнее мотор, тем большее внимание нужно уделять системе охлаждения, зачастую максимальная мощность будет ограничена именно возможностями системы охлаждения. А она ограничена габаритами моторного отсека и возможностями блока цилиндров по теплоотдаче. Меньше мотор — больше места для радиаторов, лучше работа помпы, лучше «прокачиваемость» блока и ГБЦ, и мотор лучше переносит работу при повышенной температуре и кратковременные тепловые пики.
Что дальше?
Сейчас кажется, что моторы с рядно-разнесенной компоновкой снова сходят с дистанции: при рабочем объеме в полтора-два литра сложная компоновка не нужна, а двухлитровые моторы с наддувом уже прописались под капотами машин F-класса — например, у «семерки» BMW. Остаются только многоцилиндровые монстры, которые выглядят как исчезающий вид. Но я надеюсь, что изящность этой компоновочной схемы еще пригодится, а созданные на ее базе шедевры будут радовать нас еще не один десяток лет.
Особенности конструкции рядного двигателя
Наиболее распространенным типом ДВС являются рядные конструкции. Они предполагают расположение цилиндров с поршнями в один ряд, что обеспечивает их воздействие на общий коленчатый вал. Основной сферой применения этого типа двигателей являются легковые автомобили, а также сельскохозяйственная и грузовая техника. В качестве топлива может использоваться как бензин, так и дизель. Количество цилиндров в таком моторе может достигать и двенадцати, но обычно это максимум шесть.
Рядный двигатель в разрезе
Преимуществами применения рядных компоновочных схем можно назвать следующие характеристики:
- простота конструкции;
- равномерный износ деталей;
- низкая стоимость;
- легкость в обслуживании;
- уравновешенность.
Недостатками рядных агрегатов являются:
- большие габаритные размеры, особенно для конструкций с большим числом цилиндров;
- большой вес двигателя;
- коленчатый вал может испытывать большие нагрузки из-за повышенной длины.
Принцип построения W-двигателей
В новом семействе двигателей использованы хорошо себя зарекомендовавшие и зготовляемые большими сериями VR-двигатели. Принцип построения W-двигателей весьма прост.
Два компактных VR-двигателя объединены в один W-двигатель. В результате получилось семейство компактных бензиновых двигателей, включающее двигатели с числом цилиндров от 8 до 16.
Принцип построения W-двигателей
Среди 6-цилиндровых двигателей особой компактностью отличается VR-двигатель. Он существенно короче, чем рядный двигатель, и более узкий, чем V-образный двигатель. Если объединить два двигателя VR6 под углом 720, получится двигатель W12.
Большое количество деталей двигателей VR- и W-семейств идентичны. Например:
- клапана, клапанные пружины и кольца седел клапанов;
- роликовые коромысла;
- детали компенсаторов зазора клапанов.
Благодаря высокой степени унификации возможно изготовление многих деталей крупными сериями.
Принцип построения W-двигателей
Если к такому двигателю добавить по два цилиндра в каждый ряд, возникает двигатель W16. Если разделить этот двигатель посередине, получается двигатель W8. Также возможно получение двигателя W10 из двух двигателей VR5. Таким образом, возникает вся палитра W-двигателей.
История возникновения и развития V-образного двигателя
Доброго времени суток дорогие друзья и постоянные читатели моего блога. Сегодня я решил окунуться чуток в историю и написать следующую статью, тема которой гласит так: « История возникновения и развития V-образного двигателя
«. Ну, что же начнем.
Историю автомобилестроения можно представить, как постоянное стремление к усовершенствованию, как пример изобретательности и настойчивости человека. Казалось бы, разработали в 1883 году одноцилиндровый двигатель — что еще нужно? Но, оказывается, для взыскательного автомобилиста мощности мотора оказалось маловато, понадобились более сильные двигатели. «Спрос диктует предложение» — эта цитата, наверное, известна всем. Появились более сильные и мощные агрегаты, с большим количеством цилиндров и различными вариантами сборки. V-образный агрегат является ярким примером подобного усовершенствования.
Сравнения
При сравнении обычного 8-цилиндрового V-образного двигателя с 8-цилиндровым W-двигателем такого же рабочего объема становится очевидным, что W-двигатель значительно компактнее.
Это можно также видеть при сравнении коленчатых валов обоих двигателей. Более того, 12-цилиндровый W-двигатель компактнее, чем обычный 8-цилиндровый V-образный двигатель.
Сравнение двигателей
Еще очевиднее преимущества нового семейства двигателей, если сравнить коленчатые валы обычного двигателя V12 и нового двигателя W12.
Это означает, что принцип построения W-семейства позволяет экономить конструкционные материалы и уменьшать массу двигателя по отношению к числу цилиндров.
Где используют V-образные двигатели
Если говорить откровенно, то популярность такого движка обусловлена тем, что он может использоваться буквально в любой сфере и устанавливаться на любое транспортное средство. Так, V-двигатели можно встретить в областях производства автомобилей, постройки кораблей и самолетов. Многие «V» сегодня ставят на мощные модели мотоциклов.
В общем, все зависит только от того, какие именно мощности требуются и для каких целей. Но, в большинстве случаев, V-движки идеально подходят для обеспечения выполнения поставленных задач.
Немаловажным остается и то, какое количество цилиндров в двигателе и как они расположены, ведь от этого зависит сила вибрации при работе, плавность и сбалансированность.
W-образный двигатель в современном автомобилестроении
Современное автомобилестроение является одной из наиболее развитых областей промышленности, и постоянно совершенствующиеся конструкции автомобилей и автомобильных двигателей предоставляют потребителям широчайший выбор машин практически с любым типом двигателя.
Одним из наиболее популярных типов двигателей, применяемых как на легковых автомобилях, так и на кроссоверах и внедорожниках, в нынешнее время является W-образный двигатель, выпускаемый практически всеми ведущими мировыми автопроизводителями.
W-образный двигатель со своей компоновкой позволяет уменьшить высоту двигательного отсека автомобиля, что сказывается положительным образом на аэродинамических свойствах кузова.
Современный W-образный двигатель в основном устанавливается на мощные модели автомобилей. Ведь в большинстве случаев такой тип двигателя выпускается не менее чем в шестицилиндровом варианте. Кроме шестицилиндровых, на автомобили устанавливаются восьми- и двенадцатицилиндровые двигатели, позволяющие получать большой крутящий момент и максимальные показатели мощности.
W-образные двигатели подразделяются на бензиновые и дизельные, при этом дизельные моторы имеют гораздо более высокие показатели крутящего момента и более низкий расход топлива, чем бензиновые типы двигателей.
Несмотря на то, что дизельные двигатели изначально обладают более высокой ценой, эти силовые агрегаты полностью оправдывают свою стоимость, ведь при длительной эксплуатации автомобиля с таким двигателем видимая переплата будет компенсирована экономией на материальных затратах на топливо.
В большинстве бензиновых двигателей этого типа применяется система непосредственного впрыска топлива, при этом на каждый цилиндр устанавливается своя отдельная форсунка, которая позволяет получать существенную экономию топлива. Кроме этого, для дополнительной экономии на данный тип двигателей устанавливаются системы дожига топлива, которые позволяют экономить до 5% горючего.
Для увеличения мощности как бензиновые двигатели, так и дизельные их собратья могут оборудоваться одной или двумя турбинами, которые, в зависимости от степени сжатия, позволяют увеличить мощность двигателя на 25-40 процентов.
Но W-образный двигатель — это сложный и дорогой в обслуживании силовой агрегат, поэтому все автомобили с этим типом силовой установки находятся в более высокой ценовой категории по сравнению с машинами, имеющими двигатели классической компоновки.
V-образный двигатель применяется в большинстве мощных внедорожников, легковых автомобилях бизнес-класса, представительского класса и спортивных автомобилях, что позволяет получать незабываемое впечатление от быстрой езды.
Также стоит отметить и то обстоятельство, что в последнее время W-образные двигатели стали применяться и в современных гибридных силовых установках, что позволило существенно снизить расход топлива при поездках в городском режиме передвижения.
Обозначения
V-образные двигатели обычно обозначаются указанием количества цилиндров, с предшествующей буквой “V” для обозначения конструкции двигателя и добавленным числом для числа цилиндров. Таким образом, «V12» обозначает двенадцатицилиндровый V-образный двигатель. Напротив, число, за которым следует буква «V», обычно обозначает двигатели с многоклапанной технологией , т.е. более двух клапанов на цилиндр, например B. «16V» обозначает четырехклапанный четырехцилиндровый двигатель . Поскольку в последние два десятилетия мультиклапанная технология становится все более и более распространенной, эта информация больше не выделяется как особая характеристика, а используется только в качестве справки в технических данных.
Принцип действия двигателя VR
VR- это новое обозначение двигателя для рядных агрегатов. «VR», — два немецких слова, где V-образный и R-рядный. V-образный двигатель с малым экстремальным углом 15° и рядным двигателем разработан немецкой и представляет симбиоз двигателя. В V — образном двигателе под углом развала 15° размещены шесть цилиндров. Стандартный и традиционный V — образный двигатель с углом 60° или 90° отличается от двигателя VR. Двигатель VR компактнее, меньше по ширине, чем шестицилиндровый V-образный и по длине меньше, чем шестицилиндровый рядный. На автомобилях Sharan, Volkswagen Passat, Vento, Corrado, Jetta, Golf устанавливался с 1991 года. Благодаря небольшому углу развала VR-образный двигатель может уменьшить поперечный и продольный размер агрегата. VR5 и VR6 получили распространение. (R) рядный двигатель — компоновка при помощи которой цилиндры расположены на одной плоскости. При малом количестве цилиндров используется (R2, R3, R4, R5 и R6). Шестицилиндровый рядный двигатель легко поддается снижению вибраций, но он довольно длинный. Двигатель V-образный, у которого цилиндры находятся в двух плоскостях так, что напоминают латинскую букву V.
И поэтому этот угол между плоскостями получил название угол развала двигателя с обозначением латинской буквы V. У V — образного двигателя всегда четное число цилиндров, при этой компоновке уменьшается у двигателя длина, а ширина увеличивается. Редко встречаются двигатели V4, V10, V12, V16. Самыми распространенными считаются двигатели с компоновкой V6 и V8.
Как работают цилиндры в V8?
В начале, поршень втягивает воздух и топливо по мере его движения вниз.
Затем он сжимает этот воздух и топливо и поршень движется вверх.
Далее свечи зажигания поджигают топливовоздушную смесь и нагнетают поршень вниз.
В конце поршень на обратном пути выталкивает выхлопные газы, прежде чем цикл повторяется.
Особенности конструкции
Даже самого поверхностного взгляда достаточно, чтобы понять всю сложность этого изделия. Его смело можно считать закономерным результатом эволюции двигателя.
При усовершенствовании двигателей, поэтапно использовались имеющиеся резервы: с возрастания диаметров цилиндров до увеличения их количества. Наиболее простым вариантом расположения нескольких цилиндров является их рядное размещение. Но при подобном подходе, наращивать количество цилиндров до бесконечности нельзя, поскольку существенно увеличиваются размеры мотора. А это совершенно неприемлемо для автомобилей и мотоциклов. Согласно испытаниям, четыре или шесть цилиндров считается оптимальным для авто, при условии рядного расположения. Применяют такие двигатели и сегодня (они считаются наиболее простыми для производства).
Некоторые примеры Х-образных двигателей
- в 1920-х годах использовала прототип двигателя X-8, который привёл в конечном счёте к появлению линейки двигателей с боковыми клапанами.
- Двигатель Даймлер-Бенц DB 604, разрабатывавшийся для бомбардировщика В для . Разработка была заморожена.
- Двигатель, разработанный под руководством В. Добрынина для стратегического бомбардировщика .
- Был одним из вариантов двигателя на прототипе истребителя , но предпочтение было отдано модификации с .
- Двигатель Роллс-Ройс Exe, прототип двигателя с воздушным охлаждением с газораспределением.
- сообщает, что проводила эксперименты с двигателями в исполнении X-32 в 1960-х годах для своих силовых установок в машинах , но прекратила разработки из-за сложности и ненадёжности конструкции.
- На российском танке планируется установить двигатель 12Н360 в исполнении X-12, мощностью 1500 л.с.
Виды и модификации V-двигателя
Чаще всего классификация автомобильных двигателей происходит исходя из порядка работы. Когда мы говорим о V-двигателях, порядок оказывается совершенно не важным, так как разделение на типы и классы идет исключительно по количеству цилиндров в движке и особенностях их расположения относительно друг друга.
Наиболее распространенными считаются движки, которые имеют угол расположения цилиндров в сорок пять и девяносто градусов. Также популярен и шестидесяти градусный угол. Чаще всего их можно встретить в серийных автомобилях и мотоциклах.
Основная классификация V-образных моторов в современном автопроизводстве выглядит следующим образом – бюджетные и серийные автомобили среднего класса используют V2 и V6. Среди производителей спортивных машин чаще всего можно встретить обычный или турбированный V8. Также существуют «V» 3, 4, 5, 10, 12, 14, 16, 18, 20 и 24.
VR-образный двигатель
VR-образную компоновку часто называют еще рядно-смещенной. В аббревиатуре VR буква V отсылает к V-образным моторам, а R (row) – к рядным. Фактически, VR-образный двигатель – это V-образный мотор с очень малым углом развала цилиндров, всего 10-20 градусов. Цилиндры в блоке из-за этого удалось расположить в шахматном порядке. В отличие от обычных V-образников, VR имеет одну головку блока для двух рядов цилиндров, что делает мотор компактнее и дешевле.
История VR-образных двигателей
Изначально VR-компоновку изобрели инженеры итальянской компании Lancia еще в 20-х годах 20 века. Впрочем, на серийных автомобилях она продержалась недолго, так как работа такого двигателя сопровождалась очень сильной вибрацией.
Брошенную итальянцами технологию «пригрели» немцы из Volkswagen и в начале 90-х для своего Golf 3 поколения выпустили VR-двигатель нового поколения с 15-градусным развалом между рядами. Изначально VR-образные моторы были только 6-цилиндровыми, затем появились 5-цилиндровые модификации.
На какие машины ставят VR-образные двигатели?
В дальнейшем моторы такой компоновки нашли применение на таких моделях как Passat, Jetta, Bora, Sharan, Touareg и даже Porsche Cayenne. В конце 2000-х от VR-компоновки стали постепенно отказываться в пользу турбированных рядных четверок TSI. С развитием надувных технологий увеличения числа цилиндров до шести больше было не нужно. Развивая технологию производства VR-образных двигателей, концерн Volkswagen разработал также линейку W-образных моторов.