Какие бывают компоновки двигателей? — BMW в России

Главная » Какие бывают компоновки двигателей?

Сравнивая современные автомобильные моторы, как правило, в первую очередь, обращают внимание на два основных параметра – число и расположение цилиндров. Но если первый понятен даже новичку, то второй показатель требует более детального объяснения.

Сравнивая современные автомобильные моторы, как правило, в первую очередь, обращают внимание на два основных параметра – число и расположение цилиндров. Но если первый понятен даже новичку, то второй показатель требует более детального объяснения. Ведь сегодня известно множество конфигураций двигателя: R, V, W, VR… И у каждой есть свои особенности.

В ряд: литерой “R” принято обозначать двигатели с рядным расположением цилиндров, то есть, размещенным друг за другом в одной плоскости. Такие моторы – самые простые и легкие в изготовлении, поэтому именно по рядной схеме долгое время строились автомобильные силовые агрегаты. Стремясь увеличить мощность своих моделей, многие автопроизводители начала прошлого века просто «добавляли» к уже имеющемуся двигателю дополнительные цилиндры. В результате подчас получались поистине гигантские конструкции. Например, фирма Voisin в 1930-е годы построила опытный образец 12-цилиндрового рядного мотора!

 

   Но времена таких проектов быстро прошли. Инженеры стали экономить пространство кузова, ведь чем длиннее силовой агрегат, тем меньше места остается на пассажирский салон. Кроме того, многоцилиндровые двигатели имеют ограниченный запас по форсировке. В частности, у них есть проблемы с жесткостью и прочностью коленчатых валов, решить которые можно лишь применением дорогих материалов и технологий. А с распространением переднеприводных моделей с поперечным расположением мотора проблема размещения громоздких агрегатов под капотом стала еще более актуальной. Поэтому сегодня большинство рядных моторов имеет всего четыре цилиндра. Впрочем, бывают и исключения. Некоторые автопроизводители (например, BMW, Volvo, Chevrolet) устанавливают на свои модели шестицилиндровые двигатели. Причем «Volvo» размещает их поперечно! Для этого шведам даже пришлось разработать сверхкомпактную коробку передач. Но, по мнению создателей, игра стоила свеч. Все дело в том, что рядные агрегаты с четным числом цилиндров очень неплохо сбалансированы, а “шестерки” вообще порождают минимум вибраций и шума.

    Кстати, именно поэтому трех- и пятицилиндровые моторы не снискали особой популярности. Поскольку для придания им требуемой плавности конструкторам приходится идти на различные ухищрения. Например, использовать специальные балансирные валы, дополнительно усложняя двигатель.

      Тем не менее, несмотря на все недостатки, рядные моторы остаются самыми распространенными в категории “до 2,5 л рабочего объема” и повсеместно применяются на самых разных автомобилях: от малолитражек до кроссоверов.
 
Два в одном: цилиндры в V-образных моторах располагаются в два ряда, напоминая латинскую букву «V». По сути, это два рядных двигателя с общим коленвалом. Угол между ними называют «углом развала». Как правило, он составляет 60° или 90°.

   По сравнению с рядными агрегатами при одинаковом количестве цилиндров “V-образники” заметно компактнее: они практически в два раза короче, ниже, но при этом немного шире. Поэтому современные многоцилиндровые моторы обычно построены именно по такой компоновке.

   Но есть у этих двигателей и существенные недостатки. Прежде всего –сложная конструкция. Ведь два ряда цилиндров приводят к удвоению головок блока, распредвалов, ремней или цепей, коллекторов и других деталей… Кроме того, V-образные моторы от природы плохо уравновешены. Особенно повышенной вибронагруженностью грешат популярные V6, поскольку каждая их половинка – трясучая «трешка». В результате для повышения комфорта машин с такими двигателями инженерам приходится применять уже упомянутые балансирные валы, специальные опоры и т.д. Кстати, порой даже эти меры не приносят желаемого результата. К примеру, двигатели с конфигурацией V4, известные по прежним моделям Ford и Saab, вообще канули в Лету по причине чрезмерных вибраций и шумов.

Со смещением: рядно-смещенная компоновка, которая обозначается буквами «VR», зародилась в 20-е годы прошлого века. Именно тогда компания Lancia наладила выпуск семейства V-образных моторов с очень маленьким углом развала цилиндров (всего 10-20°).

   Как видно из названия, такие двигатели сочетают в себе преимущества двух схем. От рядных они унаследовали простую конструкцию, от V-образных – компактность. Тем не менее, впоследствии подобные агрегаты не нашли распространения. Главным образом из-за чрезмерной вибронагруженности.

Лишь в конце 90-х годов Volkswagen возродил рядно-смещенную схему, поскольку в то время немецкому концерну был необходим мощный шестицилиндровый мотор для установки на компактные модели Audi, Seat и Volkswagen. Традиционный V6 оказался для них излишне широким. Кстати, новые двигатели получили обозначение VR, и с тех пор это название стало официальным для рядно-смещенных агрегатов.


Оппозиты:
такие двигатели еще принято называть – Boxer, это разновидность V-образных моторов с углом развала цилиндров 180°. Они расположены напротив друг друга, а поршни двигаются параллельно земле.

   Такие агрегаты обладают всеми преимуществами традиционных V-образников, но при этом плоский двигатель лучше уравновешен и позволяет понизить центр тяжести машины, тем самым, улучшив ее устойчивость и управляемость.

   Но при этом Boxer очень сложен в изготовлении, а особенно – в обслуживании. Он занимает практически все пространство моторного отсека, поэтому иногда для замены свечей приходится даже частично разбирать двигатель и снимать его с креплений.

   В результате, сегодня “оппозиты” применяют только две компании: Porsche и Subaru, хотя первые образцы таких моторов появились практически одновременно с рождением автомобиля. Причем если раньше встречались даже 12-цилиндровые плоские двигатели, (а «Porsche» вообще экспериментировала с 16-цилиндровыми вариантами) то в наше время число цилиндров в таких агрегатах не превышает шести.

W-образные: такие агрегаты ранее встречались лишь в авиации. Но концерн Volkswagen принял эту компоновку и для автомобильных моторов, соединив общим коленвалом два рядно-смещенных двигателя.

    Тем самым, немцам удалось придать многоцилиндровым моторам очень скромные размеры, что дало инженерам больше возможностей для изменения развесовки и компоновки машин. Да и по сложности конструкции и стоимости с W-образными двигателями пока не может соперничать ни один силовой агрегат. Поэтому сегодня они применяются лишь на самых престижных моделях концерна вроде Bentley Continental GT или эксклюзивного суперкара Bugatti Veyron.

источник   rus-auto.net

Компоновка двигателя — Энциклопедия по машиностроению XXL

В зависимости от условий компоновки двигатель в герметичных электронасосах может размещаться в верхней или нижней части конструкции. Когда двигатель расположен снизу, в нем исключаются застойные зоны, где могут выделяться пар и газ, но возникают неудобства при монтаже и демонтаже. Кроме того, необходимо предусматривать меры для удаления возможного скопления различных взвесей в нижней части двигателя. При размещении двигателя сверху требуется удаление скапливающегося таза в верхней части насоса.  [c.27]
Рассмотрим это положение на примере конструкции автомобиля. Компоновка двигателя и его систем должна обеспечить доступность разборки и демонтажа с машины. При этом важно, чтобы воздушный и масляный фильтры были взаимозаменяемыми, а бензонасос и другие агрегаты можно было использовать на разных моделях машин.  
[c.60]

Поэтому в конечном счете распределение теплоперепада между ступенями турбины устанавливается в результате детального газодинамического и прочностного расчета каждой ступени с учетом особенностей схемы и компоновки двигателя в целом.  [c.221]

Схема компоновки двигатель расположен продольно в задней части  [c.291]

Один из основных вариантов компоновки двигателя Стирлинга, в котором полости расширения и сжатия располагаются в отдельных цилиндрах, каждый из которых имеет соответствующий поршень.  

[c.453]

Один из основных вариантов компоновки двигателя Стирлинга, в котором возвратно-поступательно движущиеся элементы размещаются в одном цилиндре.  [c.453]

На автомобиле установлен четырехтактный карбюраторный двигатель (рис. 4, 5 и 6). Компоновка двигателя отличается простотой и компактностью.  [c.13]

Из системы уравнений (72) следует, что колебательная система передней части автомобиля совершает сложное движение при получении возбуждающего воздействия q = f u, i) от колес. При этом помимо вертикальных перемещений, вызывающих вертикальные виброускорения, происходят угловые перемещения кабины, следствием которых являются продольные виброускорения. Это явление не свойственно автомобилям с обычной компоновкой двигателя. Продольные перемещения и ускорения зависят как от параметров колебательной системы (жесткости, коэффициента демпфирования, момента инерции), так и от компоновки автомобиля.  

[c.227]

Конструктивная компоновка двигателя  [c.7]

Во второй главе приведены данные о компоновке двигателя и рассмотрен один из возможных вариантов продольной и поперечной компоновок двигателя, т. е. вариант установления взаимного расположения его основных деталей и агрегатов, а также определения и увязки их основных размеров.  [c.3]

ОБЩАЯ КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЯ  [c.62]

Общая компоновка двигателя представляет собой установление взаимного расположения его основных деталей и агрегатов, а также определение и увязку их основных размеров. В процессе компоновки конструктор должен все время учитывать особенности производства и эксплуатации и тенденции развития автомобильных и тракторных двигателей.  

[c.62]

Схема продольной компоновки двигателя. Блок-картер. Для двигателя с водяным охлаждением расстояние (мм) между осями цилиндров (рис. 7, а, б)  [c.63]


Полученная длина зеркала цилиндра должна быть такой, чтобы шатун при его крайних отклонениях не задевал за нижний край цилиндра. Это положение проверяется на схеме поперечной компоновки двигателя.  [c.63]

Схема поперечной компоновки двигателя. Эта схема выполняется для определения тех основных размеров деталей, которые не могут быть найдены по схеме продольной компоновки двигателя. Вычерчивание схемы начинается с нанесения осей цилиндра, коленчатого вала и осей деталей механизма газораспределения.  [c.65]

После этого наносятся контуры блок-картера и определяются ширина Вел блока и ширина 5бк блок-картера. На схеме поперечной компоновки двигателя (рис. 9) показано расстояние е между осями цилиндра и коленчатого вала О и расстояния и / между осями коленчатого О и распределительного С валов.  

[c.65]

При помощи схемы поперечной компоновки двигателя производится проверка возможности задевания шатуном нижнего края цилиндра. Эту проверку можно производить, устанавливая в различных положениях вырезанный из бумаги чертеж контура шатуна. Если проверка дает неудовлетворительные результаты, то длину Ьц зеркала цилиндра следует уменьшить за счет уменьшения (главным образом) высоты Н поршня. В некоторых случаях задевание шатуна можно устранить при помощи вырезов в нижней части цилиндра.  [c.65]

Естественное уравновешивание производится без дополнительной установки каких-либо устройств и заключается в выборе оптимального заклинивания кривошипов коленчатого вала, а также в выборе кинематических параметров и компоновке двигателей с комбинированными схемами.  
[c.173]

Внутри каждого типоразмера может существовать несколько модификаций, отличающихся одна от другой по характеристике и конструкции корпусов, что определяется мощностью, числом цилиндров и компоновкой двигателя, для которого данная модификация предназначена.  [c.233]

ОБЩАЯ КОМПОНОВКА ДВИГАТЕЛЕЙ  [c.9]

Общая компоновка двигателя представляет собой взаимное расположение главнейших агрегатов и деталей, а также характер связи между ними. Под силовой схемой подразумевается связь между теми деталями двигателя, которые воспринимают на себя давление газов и силы инерции деталей кривошипношатунного механизма.  [c.9]

Общая компоновка двигателей  [c.13]

Большое влияние на общую компоновку двигателя оказывает расположение клапанов.  [c.25]

Наиболее распространенной компоновкой двигателей для легковых автомашин является компоновка с Г-образными камерами, хотя в последние годы несколько увеличился интерес к верхним клапанам.  [c.33]

При изучении компоновки двигателей (глава I) рассмотрены общие компоновки передач к клапанам. В настоящей главе рассматриваются отдельные детали этих передач.  [c.86]

Конструктор свободен в выборе расположения самого распределительного валика, что имеет иногда серьезное значение в общей компоновке двигателей.  [c.90]

Хотя двигатели с верхними клапанами и позволяют применять несколько большую степень сжатия и получать несколько большую экономичность, но эта разница по сравнению с двигателями, имеющими боковые клапаны, настолько незначительна, что не окупает дороговизну компоновки двигателей с верхними клапанами.  [c.138]

В завершающей стадии отработки двигателя, когда получены все основные характеристики, определяюидае технический уровень, проверена длительными испытаниями надежность двигателя на установленный ресурс и таким образом определена окончательная компоновка двигателя, проводится обширная программа специальных испытаний (более 50 различных видов). К составлению, рассмотрению и утверждению методик таких испытаний привлекаются отраслевые институты и эксплуатирующие организации. На выполнение этих испытаний затрачивается несколько тысяч газочасов.  [c.56]

Применение специальной компоновки двигателей на самолете также позволяет несколько снизить уровень шума. В качестве примера можно привести схему установки ДТРД М.45-Н на пассажирском самолете VFW.614 (рис. 37), способствующую снижению уровня шума при взлете и посадке. При такой компоновке двигателя вследствие экранирующего эффекта крыла несколько сни-  [c.65]

Фирма Дженерал электрик отвечает за газогенераторную часть, систему управления и компоновку двигателя в целом, фирма SNE MA отвечает за вентилятор, компрессор низкого давления, турбину вентилятора, реверсивное устройство и большую часть вспомогательных элементов. Кроме того, каждая из фирм ответственна за материально-техническое обеспечение выпускаемых ею узлов перед объединенной фирмой FM Интернэшнл .  [c.170]

Выходное устройство ТРД помимо сопла, которое может иметь и более сложную конфигурацию (например, типа сопла Лаваля, рис. 5,14), включает обычно удлинительную трубу, размеры которой определяются компоновкой двигателя на самолете. В конструкциях выходны  [c.264]

Порядок выполнения эскизного проекта может отличаться от приведенного выше. Иногда компоновка двигателя начинается с выполне-  [c.37]


Схемы автомобильных двигателей

Рядные..

ДВИГАТЕЛИ, у которых цилиндры расположены друг за другом в одной плоскости, обозначаются литерой “R”.

Рядные моторы – самые простые и недорогие, поскольку по сравнению с другими схемами состоят из минимального количества деталей. Неудивительно, что на заре автомобилизма подавляющее большинство машин оснащалось именно такими двигателями. Причем некоторые фирмы (например, “Voisin”) строили опытные образцы 12-цилиндровых монстров!

Но сегодня делать большой моторный отсек – непозволительная роскошь, ведь при этом останется мало места на пассажирский салон. Тем более что большинство современных моделей – переднеприводные. Мотор у них обычно расположен поперечно, то есть громоздкие рядные “восьмерки” и иные многоцилиндровые агрегаты разместить под капотом практически невозможно. Кроме того, длинный коленвал очень непросто сделать прочным. Он может не выдержать огромных нагрузок, свойственных нынешним высокофорсированным двигателям. Конечно, дорогостоящие материалы и технологии позволяют решить проблему, но это неизбежно увеличит стоимость производства.

Однако рядные моторы с четным количеством цилиндров достаточно неплохо уравновешены. Конечно, в любом двигателе движущиеся детали создают множество паразитных сил и моментов, порождающих вибрации и шум. Но в данном случае дополнительных мер для их снижения конструкторам применять не надо.

В частности, рядная “шестерка” изначально полностью сбалансирована, поэтому ее до сих пор применяют на некоторых дорогих и престижных машина х вроде моделей BMW. Но баварские автомобили заднеприводные, и инженеры могли поставить мотор продольно, избежав проблем с его размещением.

А вот компания “Volvo” на модели “S80” умудрилась установить такой двигатель поперек (!) моторного отсека (ранее это удалось лишь в 70-х годах прошлого века англичанам из фирмы “Austin”). Но заодно шведам пришлось потратиться и на разработку сверхкомпактной коробки передач…

Четырехцилиндровые рядные моторы уступают “шестеркам” по сбалансированности, зато они намного компактнее. Поэтому “четверки” сегодня являются самыми популярными двигателями из разряда “до 2,5 л рабочего объема”. (Правда, у некоторых четырехцилиндровых дизелей объем превышает 3 л.) Они повсеместно применяются на моделях компактного и “семейного” классов, а также на недорогих спортивных автомобилях и внедорожниках.

Уравновешенность моторов с нечетным количеством цилиндров оставляет желать лучшего, поэтому они встречаются достаточно редко. Например, на некоторых малолитражка х вроде “Chevrolet Spark” используются трехцилиндровые двигатели. Рядные “пятерки” популярнее. Они присутствуют в гамме таких производителей, как “General Motors”, “Volvo”, “Ford”…

 

 

V-образные..

ЭТО ОБОЗНАЧЕНИЕ родилось благодаря расположению цилиндров в двух плоскостях, как бы образующих собой латинскую букву “V” (по сути, это два рядных двигателя с общим коленвалом). Угол между ними называется “углом развала”. Обычно он составляет 60° или 90°. Первая величина оптимальна для V6. А прямой угол – идеальный вариант для V8.

По сравнению с рядными V-образные моторы почти в два раза короче (при одинаковом количестве цилиндров), чуть ниже, но несколько шире. В целом последние компактнее, поэтому большинство современных многоцилиндровых двигателей построено по такой компоновке.

Но “V-образники” сложнее и дороже – ведь два ряда цилиндров означают удвоение количества головок блока, распредвалов, ремней или цепей, коллекторов и прочих деталей. Кроме того, такие двигатели страдают повышенной вибронагруженностью. Особенно этим грешит популярный V6, ведь каждая его “половинка” – трясучая “трешка”. А известная в 60-70-х года х прошлого века по отечественному “Запорожцу” и некоторым моделям “Ford” и “Saab” конфигурация V4 вообще исчезла из-под капотов автомобилей именно по причине своей неуравновешенности…

Чтобы уменьшить влияние врожденных недостатков, конструкторам приходится применять различные технические ухищрения вроде балансирных валов или специальных подушек крепления двигателя, что еще больше усложняет автомобиль и делает его дороже.

 

 

Оппозитные..

ЭТО V-ОБРАЗНЫЕ двигатели с углом развала 180°. Цилиндры в таких мотора х лежат в одной плоскости параллельно земле, но расположены напротив друг друга. Такую компоновку принято обозначать литерой “B” (“Boxer”).

Плоский двигатель обладает всеми преимуществами V-образного собрата, но при этом неплохо уравновешен и помогает значительно понизить центр тяжести машины, улучшая тем самым ее управляемость и устойчивость.

Однако “Вoxer” трудоемок и дорог как в изготовлении, так и в обслуживании. Кроме того, он занимает много места по ширине, ограничивает размер колесных арок и соответственно уменьшает угол поворота управляемых колес. Причем на некоторых моделях моторный отсек настолько плотно “упакован”, что для замены свечей зажигания необходимо частично разбирать двигатель или снимать его с подушек крепления.

Поэтому, несмотря на то, что первые “оппозиты” появились практически одновременно с рождением самого автомобиля, сегодня их применяют только две фирмы: “Porsche” и “Subaru”.

Причем в наше время “боксеры” обычно не делают с количеством цилиндров больше шести. Раньше встречались и 12-цилиндровые “оппозиты”, а фирма “Porsche” экспериментировала с мотором “B16”, но так и не решилась применить его даже на гоночных моделях.

 

 

“VR”…

ПИОНЕРОМ этой компоновки стала компания “Lancia”, в 20-60-х годах прошлого столетия выпускавшая семейство V-образных четырех- и шестицилиндровых двигателей с очень маленьким углом развала: 10°-20°.

Такие моторы компактнее обычных рядных, но проще и дешевле V-образных, так как имеют только одну головку блока. Однако из-за чрезмерной вибронагруженности подобная схема не получила широкого распространения.

Лишь шестнадцать лет назад концерн “Volkswagen” возродил эту компоновку. Семейство двигателей с углом развала 10,6°-15° фольксвагеновцы назвали “VR” (то есть V-образно-рядные), и с тех пор это обозначение в автомобилестроении стало официальным.

“Volkswagen” был необходим компактный шестицилиндровый мотор для установки на переднеприводные модели VW, “Audi” и “Seat” (традиционный “V6” оказался для них очень широким). Поэтому инженерам пришлось серьезно поработать над уравновешиванием строптивого двигателя (сказалось асимметричное расположение его цилиндров). Зато этот опыт пригодился в 1997 году, когда понадобилось сбалансировать еще более вибронагруженный “VR5”.

 

 

W-образные…

В ОТЛИЧИЕ от предыдущей компоновки эта схема полностью обязана своим появлением концерну “Volkswagen” (прежде она встречалась лишь в авиации). Инженеры из Вольфсбурга получили ее, соединив одним коленвалом два двигателя типа “VR”.

Получившийся инженерный шедевр позволил намного уменьшить габариты 8- и 12-цилиндровых моторов. Фольксвагеновские “W-образники” значительно компактнее конкурентов с тем же числом цилиндров. Сегодня двигатели подобной компоновки можно встретить под капотом наиболее престижных моделей концерна: к примеру, на “Volkswagen Phaeton” и “Bentley Continental GT”.

Но немецкие инженеры на этом не остановились и создали, пожалуй, наиболее сложные двигатели в мире – “W16” и “W18”. Они разрабатывались специально для перспективных автомобилей “Bugatti”. Причем “W16” все-таки пошел в мелкосерийное производство и ныне устанавливается на суперкар “Bugatti Veyron 16.4”.

 

 

Автор
Юрий УРЮКОВ
Издание
Клаксон №7 2007 год
Фото
фото фирм-производителей

Типы расположения двигателей автомобилей | Интересные факты

Поперечное и продольное расположение двигателей: За и против


Поперечный тип установки автомобильных моторов доминирует в современном автомобильном конструировании, однако, по мнению некоторых специалистов, именно продольно расположенные двигатели обеспечивают максимальную производительность. Каково же соотношение этих двух видов расположения силовых агрегатов друг по отношению к другу?


Стоит отметить, что помимо технических характеристик и показателей эффективности работы, способ ориентации двигателя в подкапотном пространстве автомобиля оказывает немалое влияние и на дизайн машины. Разрабатывая автомобильный двигатель, инженеры должны ответить одновременно на несколько вопросов: как устанавливать мотор, если модель машины будет заднеприводной? Каким образом организовать свободное пространство для остальных узлов и агрегатов, размещающихся под капотом автомобиля? Какую нагрузку окажет масса мотора на кузов машины?

 

Смотрите также: История развития бензиновых двигателей внутреннего сгорания


Другим весьма существенным моментом будет вопрос агрегатирования с разрабатываемым двигателем уже существующих трансмиссий. Ведь от этого будет зависеть общее впечатление от способностей автомобиля.

Рассматривая переднеприводные автомобили с любой из возможных ориентаций двигателей (поперечной или продольной), можно сказать, что у каждого из них имеются определенные преимущества и недостатки, влияющие как на управление автомобилем, так и на его технические характеристики. Оценка совокупности всех особенностей и является основой для выбора разработчиками той или иной модели автомобиля.


Двигатели с поперечным типом расположения


Двигатели, обладающие поперечным типом расположения в подкапотном пространстве, устанавливают перпендикулярно относительно направления движения. Такие моторы обладают горизонтальным расположением в моторном отсеке. Поперечно устанавливаемые двигатели, как правило, применяют в конструкциях переднеприводных автомобилей с передним расположением силовых агрегатов.

Началом эры моторов с поперечным типом расположения принято считать период конструирования первых моделей Mini. Конструкторы британского бренда одними из первых при помощи тяг обеспечили передачу момента от двигателя к колесам. Таким революционным решением была решена задача максимально эффективно использовать крошечное по меркам того времени подкапотное пространство автомобиля, наделив его довольно мощным мотором.

При помощи поперечной компоновки мотора инженерам Мини удалось втиснуть двигатель с относительно большим рабочим объемом в моторный отсек компактной городской машины. Впрочем, на полноценных суперкарах поперечная компоновка двигателя использовалась довольно редко. Одной из немногих моделей класса суперкаров с двигателем, установленным поперечно, является Lamborgini Miura.

Одной из главных особенностей «поперечных» моторов называют разную длину валов привода, передающих моторную тягу от двигателя к колесам. Дело в том, что конструкторам пришлось устанавливать коробку передач с одной стороны от двигателя, расположенного по центру моторного отсека, в связи с чем валы приводы, установленные через ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей) должны быть разной длины, что сказывается на равномерности износа этих элементов. В отличие от поперечно устанавливаемых силовых агрегатов, при продольном расположении двигателя валы привода имеют одинаковую длину, ведь здесь двигатель и коробка передач устанавливаются «друг за другом» по одной осевой линии.

Поперечная компоновка силового агрегата быстро стала нормой при конструировании компактных городских автомобилей массовых брендов. Обычно поперечно устанавливаемые двигатели имеют относительно небольшой рабочий объем и не более четырех цилиндров. Впрочем, некоторые автопроизводители используют поперечную компоновку для шести- и даже восьмицилиндровых моторов. В этом случае, как правило, применяется V-образное их расположение.

Главная причина широкого распространения поперечного расположения двигателей – максимальная эффективность использования моторного отсека при небольшом шасси и общих габаритах автомобиля. Установив двигатель в подкапотном пространстве поперечно, разработчик получает значительно больше свободного пространства для компоновки и оформления салона при одинаковых внешних габаритах с автомобилем, где мотор устанавливают вдоль. Особенно ценно такое качество машины в условиях городской эксплуатации с минимальным количеством свободного пространства для парковки.

Сюда же стоит добавить переднеприводный тип трансмиссии, исключающий организацию центрального тоннеля в салоне автомобиля для карданного вала. Плоский пол и максимально просторный салон – одни из ключевых элементов комфорта и эргономики современных компактных автомобилей для города.

Установленный спереди поперечно двигатель оказывает определенное влияние и на характеристики динамики движения машины. На автомобилях с подобной компоновкой основная часть массы всего автомобиля приходится на переднюю колесную ось и переднюю подвеску. Таким образом инженеры решают одну из главных задач, заключающуюся в обеспечении тяги на ведущие колеса с минимальными потерями.

Кроме того, такие автомобили более прогнозируемы и послушны в управлении на скользком покрытии. А отсутствие дополнительных компонентов трансмиссии не только позволяет уменьшить общую массу автомобиля, но и снижает себестоимость производства модели в целом.

К сожалению, у образцов моделей с поперечным расположением силового агрегата есть вполне конкретные недостатки. Так, для моторов такого типа противопоказано увеличение показателя крутящего момента. Это обусловлено все той же разницей размеров тяг. Углы падения для двух разновеликих валов будут различными, а чем длиннее вал, тем будет меньше его показатель жесткости на кручение. В свою очередь, это провоцирует падение эффективности передачи тяги от двигателя к колесам и вызывая необходимость подруливания.

В борьбе с такой особенностью разработчикам пришлось прибегнуть к определенных инженерным уловкам. Так, например, одним из способов уравновешивания показателя «крутильной жесткости» является изготовление одного из валов полым, а другого – сплошным. Подобное решение призвано сбалансировать передачу крутящего момента разновеликим валами. Первыми, кто воплотил такую инженерную задумку в реальность, стали инженеры концерна Ford при разработке одной из первых поколений хэтбека Fiesta.

Помимо указанного инженерного недостатка, поперечное расположение автомобильного двигателя имеет и более банальные минусы. Такие моторы жестко ограничены с точки зрения возможности перемещения их в моторном отсеке, поскольку занимают максимально возможное пространство с обеих сторон от внутренних поверхностей передних крыльев машины. Да и возможность увеличения мощности поперечно ориентированного мотора совсем невелика. Именно поэтому некоторые производители спорткаров, выбравших подобный тип расположения мотора у своего автомобиля, предпочитают среднемоторный вариант установки силового агрегата.


Двигатели с продольным типом расположения


Продольная компоновка силовых агрегатов в настоящее время, как правило, используется для заднеприводных автомобилей. Смонтированные точно по осевой линии машины, «продольные» моторы обеспечивают прямой путь вырабатываемой тяги от коленчатого вала к коробке передач.

 

Турбонаддув: принцип действия, достоинства, недостатки


Еще одним плюсом «продольных» моторов является меньший в сравнении с поперечно ориентированными аналогами уровень вибраций, вызываемых работой мотора. Однако несмотря на, казалось бы, максимально эффектную передачу мощности мотора, с инженерной точки зрения с продольно ориентированными моторами тоже не все так просто. В первую очередь, трудности возникают именно с реализацией эффективности тяги. Ведь энергия вращения от «продольного» мотора должна поменять направление на 90 градусов, а для этого приходится применять дифференциальный колесный привод. Для двигателя продольной компоновки требуется заметно больше места в моторном отсеке, ввиду чего нередко страдает эргономика и удобство салона машины.

На современных автомобилях продольное расположение мотора используется обычно при конструировании спорткаров с приводом на заднюю ось (как правило, для таких машин используется заднемоторная или среднемоторная компоновка), нередко продольно установленный двигатель можно встретить и под капотом большого полноприводного внедорожника. Это объясняется более широкими возможностями, которые предоставляет продольно ориентированный двигатель для реализации полноприводного функционала при помощи вязкостной муфты и дифференциала Торсен.

 

Технологии для новичков: В чем разница между полным приводом, задним приводом и передним приводом


Подводя итог, необходимо сказать, что безусловного противопоставления двух представленных типов расположения двигателя быть не может. Ведь помимо типа установки агрегата в моторном отсеке на эффективность автомобиля в целом влияют такие факторы, как тип привода, передне- задне- или среднемоторное расположение двигателя. Очевидно, что наличие карданного вала в совокупности с тем или иным типом привода обеспечивает совершенно разное «поведение» автомобиля на дороге.

Другой немаловажный фактор для оценки эффективности типа расположения мотора – габариты автомобиля. Так, для компактных городских машин поперечная установка мотора будет наиболее оптимальной.

 

Автор: Сергей Василенков

Схемы двигателей | Мото вики

    Одноцилиндровые двигателиПравить

    Типичный одноцилиндровый двухтактный двигатель

    Типичный четырехтактный одноцилиндровый двигатель

    Простейшей схемой двигателя служит одноцилиндровая схема. Ее основными достоинствами являются простота и небольшие габариты. Это означает, что себестоимость и трудоемкость изготовления такого двигателя невелики, и он проще в обслуживании и ремонте. Поэтому одноцилиндровый двигатель идеально подходит для мопедов, скутеров и небольших внедорожных мотоциклов.

    Однако он обладает множеством недостатков с точки зрения характеристик двигателя. Поскольку воспламенение смеси в одноцилиндровом четырехтактном двигателе происходит один раз за каждые 720 градусов поворота коленчатого вала, для поддержания вращения двигателя до его следующего рабочего хода необходимы большие маховики.

    Для того чтобы избежать чрезмерного увеличения веса, маховики должны обладать большим диаметром и небольшой толщиной. Приходится максимально облегчать поршень, также необходим длинный шатун, и в итоге получается двигатель, называемый длинноходным. Характеристики такого двигателя хороши до определенного момента: он экономичен, обладает хорошей кривой мощности и характеристики момента таковы, что он может относительно легко обеспечивать динамичный разгон с низких частот вращения двигателя. Для использования великолепной характеристики мощности передаточные числа коробки передач могут быть «растянуты», за счет этого управление машиной становится не столь напряженным. Действительно, влияние вибрации двигателя до определенной степени субъективно и, как правило, довольно высокие уровни низкочастотных колебаний предпочтительнее менее интенсивного, но более раздражающего «дребезжания».

    Однако если попытаться заставить такой двигатель работать при больших частотах вращения, его недостатки станут очевидными. Наличие массивных маховиков означает большое количество накопленной энергии или инерции, и ускорение, по сегодняшним меркам, будет ограничиваться медленным набором скорости. Маленький диаметр цилиндра и большой ход поршня означают высокие скорости линейного перемещения поршня, а следовательно, высокий уровень износа этих узлов. При попытке уменьшить ход поршня сглаживающий эффект больших маховиков теряется, а неуравновешенные силы увеличиваются. Это плохо сказывается на комфортабельности мотоцикла — покладистый одноцилиндровый двигатель превращает его в «дрель, передвигающуюся по дороге».

    Другая проблема двигателей большого объема связана с затруднением запуска, даже если для этого применяется электрический стартер. Но, поскольку большинство одноцилиндровых двигателей большого объема используются для соревнований в условиях бездорожья и не оснащаются электрическим запуском, то каждый раз коленчатый вал приходится устанавливать в положение, когда он чуть не доходит до ВМТ на такте сжатия, затем давать ему здоровенный пинок, чтобы заставить его вращаться. Кроме того, есть проблема отдачи, которая проявляется, когда коленчатый вал установлен неправильно или когда на кик-стартер нажали недостаточно сильно. При этом усилия для того, чтобы поршень миновал такт сжатия, недостаточно, и он резко отскакивает назад из-за воздействия компрессии. При этом рычаг кик-стартера отпрыгивает назад и перекидывает вас через руль или ломает вам ногу. Некоторые одноцилиндровые двигатели оснащаются декомпрессором, предназначенным для облегчения запуска и уменьшения отдачи. Компания Honda разработала систему, в которой при нажатии на кик- стартер небольшой кулачок воздействует на выпускной клапан с целью немного приоткрыть его в ВМТ на такте сжатия. Это снижает усилие, необходимое для прокручивания коленчатого вала двигателя. Второй кулачок начинает работать, когда происходит отдача, также слегка приоткрывая выпускной клапан и снижая силу отдачи.

    Двухцилиндровые двигателиПравить

    Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 360 градусовПравить

    Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 360 градусов

    Исторически рядный двухцилиндровый двигатель был удивительно похож на одноцилиндровый. измененный соответствующим образом для того, чтобы вместить два цилиндра, поршня и шатуна.

    Стоит отметить, что в традиционном английском двухцилиндровом четырехтактном двигателе поршни перемещаются вверх и вниз одновременно, но вспышки в цилиндрах чередуются через один оборот двигателя (или с интервалом в 360 градусов). Поэтому он получил название двухцилиндрового рядного двигателя с чередованием вспышек через 360 градусов.

    На первый взгляд может показаться, что выбор такого коленчатого вала нерационален, поскольку проблемы, которые появлялись при уравновешивании одноцилиндровых двигателей, остались, хотя в некоторых отношениях конструкция двигателя улучшилась. Вес коленчатого вала увеличился, потому что вал расширился, чтобы разместить дополнительный палец кривошипа и шатун. Это изменение носит противоречивый характер, так как диаметр вала уменьшился. Неуравновешенные силы можно несколько уменьшить за счет установки поршней достаточно большого диаметра и уменьшения их хода. При этом мы не устраняем неуравновешенность, но все-таки она снижается. Гораздо значительнее то, что традиционный «толчок» рабочего хода одно-цилиндрового двигателя сглаживается при наличии двух меньших импульсов мощности, равномерно распределенных в пределах двух оборотов коленвала двигателя.

    Двухцилиндровый рядный двигатель с углом чередования вспышек через 360 градусов не был лишен недостатков, но обладал множеством преимуществ в отношении увеличения мощности по сравнению с одноцилиндровым. Главное преимущество скорее связано с конструктивными ограничениями одноцилиндровых двигателей, а не с самой задачей уравновешивания.

    Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 180 градусовПравить

    Четырехтактный рядный двухцилиндровый двигатель с чередованием вспышек через 180 градусов

    Альтернативой рядному двухцилиндровому двигателю с коленчатым валом, обеспечивающим чередование вспышек через 360 градусов, может служить двигатель, пальцы кривошипа которого выполнены раздельно и располагаются через 180 градусов. При такой схеме неуравновешенные силы первого порядка сводятся к минимуму. На первый взгляд, такой двигатель намного лучше, чем тот, у которого вспышки чередуются через 360 градусов, и на современных конструкциях используется именно такая схема.

    Один недостаток такого коленчатого вала в том, что в пределах двух оборотов рабочие хода следуют неравномерно, а другой в том, что он образуют так называемую «качающуюся пару». Этот эффект со странным названием проявляется на двигателях всевозможных конструкций, число цилиндров которых превышает один, за исключением V-образного двухцилиндрового двигателя.

    Представьте воздействие на коленчатый вал в момент вспышки в одном из цилиндров: по мере движения поршня вниз давление на эту сторону коленчатого вала возрастает, и у него появляется стремление «накрениться» на одну из сторон. Когда воспламенение происходит во втором цилиндре, воздействие на коленчатый вал повторяется, «накреняя» его на другую сторону. Единственный способ, позволяющий избежать этого, заключается в том. чтобы расположить оба кривошипных пальца в одной и той же плоскости, но в рядном двухцилиндровом двигателе это физически невозможно.

    Если сравнить две этих схемы, можно обнаружить, что чередование вспышек как через 360 градусов, так и через 180 имеет свои собственные преимущества и недостатки, исходя из чего невозможно сказать, какая из схем лучше. Чтобы еще больше облегчить задачу уравновешивания, необходимо большее количество цилиндров.

    Двухтактный рядный двухцилиндровый двигательПравить

    Почти все двигатели, работающие по двухтактному циклу, работают по одной и той же схеме, в которой используется коленчатый вал с расположением шатунных шеек под углом 180 градусов.

    У таких двигателей по сравнению с четырехтактными аналогичной схемы меньше недостатков. Это связано с тем, что вспышка в каждом цилиндре происходит после одного целого оборота коленчатого вала, и, следовательно, в данном случае отсутствует неравномерность вспышек, обнаруженная в четырехтактном двигателе. Однако неприятный эффект «качающейся пары» все еще велик, и при более высоких частотах вращения, обычно присущих двухтактным двигателям, неуравновешенные силы могут проявиться в виде довольно навязчивого уровня вибраций. Эта проблема осложняется тем, что двухцилиндровым двухтактным двигателям необходимы отдельные кривошипные камеры, что означает наличие центрального коренного подшипника и сальников. В итоге коленчатый вал получается шире, чем на аналогичном четырехтактном двигателе. Таким образом, с учетом увеличившегося плеча полученный на шатунных шейках эффект «качающейся пары» возрастает.

    Четырехтактный V-образный двухцилиндровый двигательПравить



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *