Содержание

Шестицилиндровый двигатель — Википедия

Запрос «V6» перенаправляется сюда; о японском бой-бэнде см. V6 (группа). Рядный шестицилиндровый двигатель автомобиля BMW (M20B25) со снятой головкой L6 турбодизель K6S310DR тепловоза ЧМЭ3, рабочий объём 163 л

Шестицили́ндровые дви́гатели — двигатели внутреннего сгорания, имеющие шесть цилиндров, размещённые чаще всего друг напротив друга под углом 60° или 90°.

Рядный шестицилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением шести цилиндров, порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается R6[1][2] (от немецкого[3] «Reihe» — ряд), I6 или L6 («Straight-6», «In-Line-Six»). Плоскость, в которой находятся цилиндры, может быть строго вертикальной, или находиться под определённым углом к вертикали. Во втором случае двигатель иногда называют

Slant-6 (/6).

В теории I6 в четырёхтактном варианте является полностью сбалансированной конфигурацией относительно сил инерции разных порядков поршней и верхних частей шатунов (силы инерции 1-го порядка разных цилиндров взаимно компенсируют друг друга так же, как и у рядного четырёхцилиндрового двигателя, но, в отличие от последнего, силы инерции 2-го порядка также взаимно компенсируются), сочетая сравнительно невысокую сложность и стоимость изготовления с хорошей плавностью работы. Такую же сбалансированность демонстрирует и V12, работающий как два шестицилиндровых двигателя с общим коленчатым валом.

Однако на малых (холостых) оборотах коленчатого вала возможна некоторая вибрация, вызванная пульсацией крутящего момента. Рядный восьмицилиндровый двигатель, помимо полной сбалансированности, демонстрирует лучшую равномерность крутящего момента, чем рядный шестицилиндровый, но в наше время применяется очень редко из-за целого ряда иных недостатков.

Двигатели конфигурации I6 широко использовались и продолжают использоваться в настоящее время на автомобилях, автобусах, тракторах, речных судах. На легковых автомобилях в последние десятилетия, в связи с повсеместным распространением переднего привода с поперечным расположением силового агрегата, и вообще компоновочных схем с более «плотной» организацией подкапотного пространства, более популярны оказались V-образные шестицилиндровые двигатели как более компактные и короткие, хоть и более дорогие, менее технологичные и сбалансированные. Вместе с тем, отдельные производители не спешат отказываться от рядных шестицилиндровых моторов. Яркий пример — BMW. Более того, современные[когда?] технологии позволяют создать достаточно компактный рядный шестицилиндровый двигатель даже для поперечной установки, правда, на достаточно крупном автомобиле — примером такого силового агрегата служит Chevrolet Epica с передним приводом и поперечно установленными 2,0- и 2,5-литровыми моторами разработки Porsche.

Максимальный рабочий объём рядных шестицилиндровых двигателей практически не ограничен и на судовых дизелях может достигать 1820 дм³ на один цилиндр.

V-образный шестицилиндровый двигатель[править | править код]

V6 фирмы Lancia, первый серийный двигатель такой конфигурации.

V-образный шестицилиндровый двигатель — двигатель внутреннего сгорания с V-образным расположением шести цилиндров двумя рядами по три, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается V6 (англ. «Vee-Six», «Ви-Сикс»).

Это второй по популярности в наши дни автомобильный двигатель после рядного четырёхцилиндрового двигателя.

Первый серийный V6 появился в 1950 году на итальянской модели Lancia Aurelia.

Технические особенности[править | править код]

V6 — несбалансированный двигатель; он работает как два рядных трёхцилиндровых двигателя, и без дополнительных мер может иметь весьма большой уровень вибраций. В двигателях V6 используется дисбаланс коленвала, создаваемый противовесами (иногда дополнительно применяют маховик и шкив с дисбалансом), уравновешивающий момент от сил инерции 1-го порядка поршней и верхних частей шатунов. Кроме того, иногда (при некоторых углах развала цилиндров) для этого дополнительно используют балансировочный вал, вращающийся со скоростью коленвала, но в противоположную сторону. Это позволяет приблизить их по плавности работы и уровню вибраций к рядному шестицилиндровому двигателю. Момент инерции 2-го порядка, как правило оставляют свободным, так как он имеет небольшую величину и может быть поглощён опорами двигателя.

Как правило, угол развала цилиндров составляет 60, 90 или 120 градусов. Но встречаются и иные варианты, например 54°, 45°, 65°, 75° или 15° (VR6).

Угол развала 90° обычно встречается на двигателях, унифицированных с двигателями конфигурации V8, для которых такой угол развала является основным. В первых двигателях такой конфигурации, по причине того, что технологии тогда не позволяли сделать достаточно прочный коленвал со смещёнными шатунными шейками, а делать полноопорный коленвал с отдельными шейками для каждого шатуна невыгодно, так как по длине двигатель становится сравнимым с исходным V8 (кроме того, это усложняет двигатель), на каждой шатунной шейке располагались (так же, как и в исходном V8) по два шатуна от противоположных цилиндров (схема с 3 кривошипами, пример — Buick Special, а также советский двигатель ЯМЗ-236). Такая конструкция при угле развала 90° позволяет уравновесить момент инерции 1-го порядка без применения балансировочных валов, однако равномерных интервалов поджига смеси она не обеспечивает (рабочие ходы в цилиндрах следуют не равномерно, а через 90 и 150° по углу поворота коленчатого вала, порядок работы цилиндров при этом 1-4-2-5-3-6). Следствием этого является заметная вибрация работающего двигателя, особенно при работе на малых оборотах коленчатого вала, а также грубый и неприятный на слух звук выхлопа, а по плавности хода двигатель больше напоминает трёхцилиндровый. Чтобы уменьшить вибрации и улучшить плавность хода, применяют маховик увеличенной массы. В более современных

[когда?] двигателях V6 с углом развала 90° используется усложнённый коленвал со смещёнными шатунными шейками (6 кривошипов), обеспечивающий равномерные интервалы поджига смеси, а момент инерции 1-го порядка уравновешивается при применении балансировочного вала (без него он уравновешивается не полностью, что потребует усовершенствованной подвески двигателя и часто неприемлемо для современного
[когда?]
легкового автомобиля из-за повышенной вибрации). Однако на болидах формулы-1 (регламент 2014) года используется именно простой коленвал с тремя кривошипами, не обеспечивающий равномерных интервалов поджига, но обладающий большей прочностью и не требующий уравновешивания момента 1-го порядка.

120-градусный развал позволяет получить широкий, но низкий силовой агрегат, что лучше подходит для низких, например, спортивных машин. В нём так же на каждой шатунной шейке располагаются по два шатуна (число шатунных шеек — 3), но за счёт угла развала цилиндров 120° обеспечиваются равномерные интервалы поджига смеси. Такая конфигурация имеет довольно большой момент 1-го порядка, который можно скомпенсировать только при применении балансировочного вала. При всех остальных углах развала (отличных от 120°), чтобы обеспечить равномерные интервалы поджига смеси (через каждые 120° по углу поворота коленвала) и тем самым уменьшить вибрацию двигателя, а также обеспечить плавный ход, каждый шатун располагают на отдельной шатунной шейке коленвала, либо применяют усложнённый коленвал со смещёнными шатунными шейками (это уменьшает длину двигателя, а также упрощает его, но требует усовершенствованния технологии изготовления коленвала).

60-градусный развал позволяет скомпенсировать момент 1-го порядка без применения балансировочных валов. По этой причине, а также благодаря компактности, этот угол развала считается «родным» для V-образных шестёрок. Иногда по каким-либо причинам применяют близкие углы развала, например 54° или 65° при незначительном увеличении вибраций, которые растут по мере отклонения от угла 60°.

Угол развала 15° позволяет сделать одну общую головку для всех цилиндров, а также позволяет использовать порядок зажигания такой же, как у рядного шестицилиндрового двигателя и обладает удовлетворительной сбалансированностью без применения балансировочных валов, что вместе с усовершенствованной подвеской двигателя решает проблему вибраций.

Именно трудности балансировки и являлись основной причиной, сдерживавшей распространение серийных двигателей этого типа. До 1950-х годов такие двигатели создавались, но либо для стационарных установок (например бензогенераторов), либо как опытные образцы.

В 1959 году в США фирма GM начала производство пятилитрового V6, которым оснащались пикапы и субурбаны (гибрид универсала и микроавтобуса на шасси пикапа).

В 1962 году в США пошёл в производство «компакт» Buick Special с 90-градусным V6, разработанным на основе небольшой V-образной «восьмёрки», но он отличался высоким уровнем вибраций и вскоре был снят с производства.

Одним из первых полностью перешёл на V-образные шестицилиндровые моторы (двух семейств — Cologne и Essex, в зависимости от места разработки — ФРГ или Великобритании) европейский филиал «Форда»: с 1965…66 годов они постепенно вытеснили ранее использовавшиеся на наиболее крупных европейских моделях этой марки рядные шестёрки (первоначально европейский «Форд» также повсеместно заменил на своих автомобилях рядные четвёрки на моторы конфигурации V4, принадлежавшие к тем же семействам, что и V6, но впоследствии отказался от них — в то время, как V6 упомянутых выше семейств дожили до 2000-х годов). При этом американский «Форд» оставался крайне консервативен в выборе типов силовых агрегатов, начав выпуск собственных V6 (на основе разработок британского филиала) лишь в начале 1980-х годов (на пике бензинового кризиса рубежа 1970-х — 1980-х годов).

Первый серийный японский V6 появился только в 1983 году у фирмы Nissan — серия Nissan VG, затем более продвинутым японским V6 стал мотор серии 6G от Mitsubishi, появившийся в 1986 году, примечатлен он тем, что устанавливался он на самый дорогой спорткар этой компании Mitsubishi 3000GT и в турбоверсии выдавал аж 320 лошадиных сил, нося индекс 6G72TT.

Использование в автомобилях[править | править код]

V6 — один из самых компактных двигателей, он обычно короче, чем I4, и в большинстве исполнений у́же и короче, чем V8.

В современных[когда?]переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя по компоновочным соображениям как правило невозможна установка рядных шестицилиндровых двигателей, что, при повышенных требованиях к мощности в наши дни, обуславливает популярность V-образных шестицилиндровых моторов на автомобилях более высоких классов, несмотря на малую сбалансированность и сложность в производстве в сравнении с I6. Унификация двигателей различных автомобилей приводит к тому, что V6 устанавливают и в машинах с продольным расположением двигателя, в которых, в принципе, нет строгой компоновочной необходимости его применения, — хотя оно и даёт ряд преимуществ. Вместе с тем, на автомобилях того же класса с задним приводом, вроде 5-й серии BMW, всё ещё довольно широко распространены и рядные «шестёрки».

Из советских двигателей серийными V6 были только дизели большого рабочего объёма для грузовиков, и спецтехники: ЯМЗ-236 и СМД-60. Трёхлитровый V6 моделей ГАЗ-24-14 и ГАЗ-24-18 планировался в качестве базового двигателя легкового автомобиля «Волга» ГАЗ-24, но впоследствии в силу целого ряда причин был заменён на рядный четырёхцилиндровый. Однако, была выпущена опытно-промышленная партия этих двигателей, которые использовались на ряде спортивных автомобилей, в частности, на одном из серии «Эстония».

Другим направлением развития является VR-технология, которая зародилась в 1920-е годы, когда компания Lancia выпустила семейство V-образных моторов с очень маленьким углом развала цилиндров (всего 10—20°). «VR» представляет собой аббревиатуру двух немецких слов, обозначающих V-образный и R-рядный, т. е. «v-образно-рядный».[3]

Двигатель представляет собой симбиоз V-образного двигателя с минимально малым углом развала 15° и рядного двигателя, в котором шесть цилиндров расположены V-образно под углом 15°, в отличие от традиционных V-образных двигателей, имеющих угол 60° или 90°. Поршни в блоке размещаются в шахматном порядке.

Двигатель никак не наследует сбалансированность R6[4], но имеет лучшую компактность в сравнении с V6 и R6. Совокупность достоинств обоих типов двигателей привела к тому, что двигатель VR6 стал настолько компактным, что позволил накрыть оба ряда цилиндров одной общей головкой, в отличие от обычного V6. В результате двигатель VR6 получился значительно меньшим по длине, чем R6, и по ширине, чем обычный V6[3].

Рабочий объём варьируется как правило от 2,0 до 5,0 л. Использование конфигурации в двигателях объёмом меньше 2,0 л мало оправдано из-за относительно высокой стоимости изготовления (по сравнению с четырёхцилиндровыми двигателями) и большой (в сравнении с ними же) длины. Однако, подобные случаи имели место, например, мотоцикл Benelli 750 Sei имел двигатель I6 с рабочим объёмом всего 0,75 л.

В настоящее время технология возрождена концерном Volkswagen, который выпустил шестицилиндровые двигатели компоновки VR6. Ставился с 1991 года (1992 модельный) на автомобили Volkswagen Passat, Golf, Corrado, Sharan. Имеет заводские индексы «AAA» объёмом 2,8 литра, мощностью 174 л/с и «ABV» объёмом 2,9 литра и мощностью 192 л/с.

Имеет два ряда по три цилиндра, которые расположены под углом 180°, причём противостоящие поршни двигаются зеркально (одновременно достигают верхней мёртвой точки). Такой двигатель хорошо уравновешен и имеет малую высоту и низкий центр тяжести, но при этом он довольно широкий. Используется на некоторых автомобилях («Порше», «Субару») и мотоциклах («Хонда Голд Винг»).[источник не указан 452 дня]

  • Nunney, M J. Light and Heavy Vehicle Technology.

Что предпочтительнее выбрать между рядными моторами и V-образными ДВС

Многих автолюбителей приятно радует тот факт, что на рынке представлен огромный ассортимент транспортных средств. Отличаются они между собой не только внешним видом, маркой или конструкцией кузова. Большая разница может наблюдаться и в подкапотном пространстве, где располагается двигатель.

V-образные ДВС

Вопрос относительно того, какой двигатель будет лучше: рядный или V-образный, становится актуальным лишь в том случае, когда сопоставляются ДВС с 6 цилиндрами. Именно с 6 начинается отсчёт минимального числа цилиндров на так называемых V-образных моторах, в то время как рядные зачастую имеют не более 6 рабочих цилиндров, чаще всего имея по 2-4 единицы.

Говоря о том, чем V-образный силовой агрегат лучше более классического рядного, нельзя не затронуть ещё и оппозитный двигатель. Некоторые считают его вариацией на V-подобный агрегат, другие же называют совершенно независимым и самостоятельным типом конструкции мотора.

Краткая характеристика двигателей

Самой распространённой и одновременно наиболее простой компоновкой двигателя справедливо считается рядная схема расположения цилиндров. Основная масса ДВС, имеющих сравнительно небольшой объём, выполнены именно так. Они компактные, имеют небольшой вес, благодаря чему без особых проблем располагаются в подкапотном пространстве.

Но рядные ДВС имеют и свои недостатки. По мере роста числа цилиндров, общая протяжённость мотора заметно увеличивается. Чем больше цилиндров стоит в ряд, тем сильнее вибрации возникают в процессе работы. Плюс для таких моделей требуются более тяжеловесные коленчатые валы. Разместив мотор продольно, повышается риск сильных травм при авариях и столкновениях, поскольку так двигателю намного проще вмять моторный щит и оказаться в салоне.

О V-образных ДВС нужно знать хотя бы то, что их минимальное количество цилиндров 6. В каждый ряд установлено по 3 цилиндра. Внешне это напоминает букву V из латинского алфавита, отсюда и соответствующее название. При таком размещении количество цилиндров может достигать 12.

Основным преимуществом считается возможность расположить в небольшом подкапотном пространстве объёмный и мощный силовой агрегат. По уровню безопасности они также превосходят своих рядных конкурентов. Но говоря о том, чем V-образный автомобильный двигатель лучше классического рядного мотора, нельзя не отметить и его недостатки. Такие моторы конструктивно сложнее, из-за чего V-образники стоят дороге. В подобном формате автопроизводителям попросту невыгодно создавать двигатели с маленьким объёмом и мощностью. Ещё тут довольно высокий центр тяжести, что создаёт дополнительные трудности при создании спортивных авто.

V6 двигатель

V-образный ДВС отличается тем, что развал блока здесь составляет 60 или 90 градусов, хотя существуют и некоторые исключения. Но если тот же развал на V моторе увеличить до 180 градусов, то перед вами появится стандартный оппозитный агрегат или просто боксёр. Его маркируют буквой B. Такое название обусловлено тем, что цилиндры располагаются друг напротив друга. В процессе работы они совершают движения, словно машут руками, как боксёры. Эффект драки между поршнями и привёл к появлению названия Boxer.

Если говорить про уравновешенность, то оппозитные ДВС с 6 цилиндрами ничем не уступают рядным шестёркам. Плюс в пользу оппозитника говорит низкий центр тяжести, которым не может похвастаться ни один из конкурентов. Это отличное качество при создании спортивных моделей авто.

Но 6-цилиндровые оппозитные моторы встречаются довольно редко. Основной акцент делается на 4-цилиндровых версиях. Причём уже появились даже дизельные оппозитники, что можно справедливо называть прорывом в автомобильной индустрии.

Преимущества и недостатки рядных 6-цилиндровых моторов

В 21 веке популярность шестицилиндровых рядных моторов начала стремительно падать. Они фактически вымерли, поскольку появились более эффективные и производительные V-образные аналоги. Отсюда у многих возникает закономерный вопрос, касающийся того, чем отличаются между собой эти ДВС, и действительно ли у рядного мотора нет шансов против V-образного двигателя.

Рядный 6-цилиндровый моторРядный 6-цилиндровый мотор

Каждый из вас уже понял, что основное отличие заключается в расположении цилиндров. В случае с рядными (R) они располагаются в одну линию (In Line) или ряд, а при V-компоновке стоят друг напротив друга, внешне создавая букву V.

Не стоит делать поспешные выводы, сразу делая V моторы очевидными фаворитами в этом противостоянии. Стоит взглянуть на основные достоинства, а также перечислить недостатки каждого из двигателей.

К сильным сторонам рядных ДВС специалисты относят следующие моменты:

  • В случае с рядной компоновкой получается достаточно простая и надёжная конструкция. Это не зависит от числа цилиндров.
  • Изготовление блока более простое, здесь не требуется второй комплект ГБЦ и распределительных валов, чего не скажешь о V-образных конкурентах.
  • Вместо того, чтобы применять 4 коротких распредвала, в рядных шестёрках используют 2 длинных вала.
  • Рядники проще в ремонте и обслуживании, поскольку доступ к основным узлам, таким как свечи зажигания или высоковольтные провода лёгкий и открытый.
  • С рядными моторами любят работать практически все автомеханики, поскольку никаких существенных сложностей с их ремонтом или плановым обслуживанием нет.
  • Одним из ключевых достоинств справедливо считается балансировка ДВС.

Уравновешивание происходит за счёт правильного рабочего цикла. Фактически балансировка достигается возвратно-поступательными движениями поршней. Это не требует сложных дополнительных решений. Рядные ДВС плавно набирают обороты, не вызывают сильных вибраций.

Но не всё так идеально, как может показаться на первый взгляд после изучения преимуществ. В действительности работа и конструкция рядного двигателя имеет ряд причин, из-за которых популярность такого движка резко снизилась с появлением более современных V6.

  • Одной из главных проблем считается размещение. Большое число цилиндров не позволяет разместить их в один ряд в подкапотном пространстве многих автомобилей.
  • При поперечном размещении рядника не остаётся пространства для приводов и трансмиссии, без которых не обойтись в автомобилях с передним приводом.
  • Такие ДВС не могут похвастаться универсальностью, из-за чего автопроизводители от них отказываются. Куда выгоднее сделать V6, который можно разместить под капотом нескольких моделей.
  • Слабой стороной считается жёсткость длинного рядника. Коленвалы и распредвалы длинные, из-за чего они могут прогибаться при вращении.
  • Жёсткость блока цилиндров у рядных ДВС уступает V6.
  • Рядные шестёрки плохо влияют на центр тяжести транспортного средства из-за своего более высокого расположения.

Но пока всё равно нельзя однозначно заявлять о том, какой двигатель в итоге лучше, сравнивая между собой рядный и V-образный силовой агрегат.

Плюсы и минусы V-образных двигателей

Современные оборотистые 6-цилиндровые двигатели представлены в основном схемой V. Они имеют больший диаметр, ход поршня и рабочий объём.

Рабочим объёмом называют одну из основных конструктивных характеристик двигателя. Он выражается в кубических сантиметрах, либо в литрах, что отечественным автолюбителям намного привычнее. Определяется этот объём по сумме рабочих объёмов всех используемых на моторе цилиндров. Что же касается цилиндра, то его рабочий объём определяется как произведение площади сечения на длину хода поршня. Здесь речь идёт о расстоянии от нижней до верхней мёртвой точки.

У каждого современного двигателя свой рабочий объём цилиндра. Но существует общая классификация, согласно которой все ДВС делятся на микролитражные, малолитражные, среднелитражные и крупнолитражные.

Если говорить про V-образные силовые агрегаты, то чаще всего это среднелитражные и крупнолитражные версии, поскольку в компактных машинах выгоднее и практичнее использовать рядную компоновку.

У V-моторов развал составляет в основном 60 или 90 градусов. Хотя существуют и некоторые исключения, но общую картину они влияют не существенно. Основными преимуществами считается компактность, минимальное занимаемое пространство при достаточно солидной мощности. Эта же особенность позволяет размещать один и тот же двигатель в разные модели, включая крупные машины и компактные городские авто с небольшим размером подкапотного пространства.

Получая больше свободного места под капотом, автопроизводитель имеет отличную возможность для установки тех же турбонагнетателей или иного дополнительного оборудования.

Фактически появление V6 стало прекрасной возможностью предлагать одну и ту же модель со стандартными 4-цилиндровыми маломощными ДВС, а также заряженные и спортивные версии этого же транспортного средства, не проводя при этом никаких серьёзных доработок, изменений и модернизаций.

V-образный двигательV-образный двигатель

Но за такими явными преимуществами скрываются и очевидные недостатки.

  • Проблемы с балансировкой. При одинаковом количестве цилиндров с рядным мотором, V-образные шестёрки уступают по уровню сбалансированности.
  • Фактически это два рядных двигателя с 3 цилиндрами, объединённые в одну конструкцию.
  • На всех V-образниках требуется обязательное применение специального балансировочного вала. Он служит для уравновешивания двигателя в процессе его функционирования.
  • Отсутствие балансиров приводит к сильным вибрациям, возникающим при возвратно-поступательных движениях поршней.
  • По мере роста объёма ДВС ухудшается балансировка, поскольку повышается длина хода поршня и размер цилиндров.
  • Противовесы усложняют конструкцию силового агрегата.
  • V6 сложнее в производстве, как и все остальные V-образные агрегаты.

В настоящее время, когда рядные шестёрки ушли в прошлое, V6 прочно заняли этот сегмент. Сможет ли ситуация измениться в ближайшее время, неизвестно. Хотя некоторые автопроизводители уже заявляют о своих намерениях вернуть рядные моторы, навязав борьбу V-образникам. Теперь будет интересно посмотреть, получится у них это или нет.

Кому отдать своё предпочтение

Сравнивать между собой рядные и V-образные двигатели во многом корректно только применительно к моторам с 6 цилиндрами, поскольку в обоих случаях автопроизводители предлагают соответствующие варианты компоновок.

Если среди рядных вариантов 4-цилиндровые конструкции являются нормой и относятся к числу самых распространённых, то в случае с V-образниками отсчёт начинается только с 6 цилиндров, заканчиваясь на 12 единицах рабочих элементов ДВС.

Что из этого выбрать, каждый решает для себя сам. Тут покупателю автомобиля следует обратить внимание на то, что он ждёт от мотора и на какие условия эксплуатации при этом рассчитывает.

V-образные ДВС станут прекрасным выбором для тех, кто хочет взять машину с мощным и тяговитым двигателей, возможно даже с турбонаддувом. Рядные моторы считаются уделом малолитражек. 4 рабочих цилиндра, установленные в ряд, не требуют много места, спокойно размещаются под капотом многих компактных автомобилей, выдают неплохие показатели мощности и производительности.

В настоящее время самыми распространёнными ДВС считаются рядные 4-цилиндровые агрегаты. Но это ещё не говорит о том, что они самые лучшие. В их пользу говорит простота конструкции. Такие двигатели простые в техническом и экономическом плане. 4 цилиндра позволяют расположить их в ряд поперёк или вдоль подкапотного пространства, комплектовать с разными трансмиссиями.

При этом у рядных четвёрок есть один недостаток, связанный с ограниченным рабочим объёмом. Подобные ДВС выпускаются с объёмом от 1 до 2,5 литров. Для серийных машин этого зачастую достаточно. Но если нужно поднять мощность, увеличить производительность, приходится добавлять и число цилиндров. Тут на первый план выходит уже V-образный силовой агрегат.

Четырёхцилиндровый двигатель — Википедия

Рядный четырёхцилиндровый двигатель Четырёхцилиндровый двигатель BMC B-Series, установленный в MG MGB. Разрез. Рядный четырёхцилиндровый двигатель автомобиля ГАЗ-24 (ЗМЗ-24Д и ЗМЗ-2401) отличался достаточно большим, для этой конфигурации, рабочим объёмом (2445 см³). Reihenmotor Vier Zylinder 1-2-4-3.gif

Рядный четырёхцилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением четырёх цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается I4 («ай-фор») или L4 («Straight-4», «In-Line-Four»). Плоскость, в которой находятся цилиндры, может быть строго вертикальной или находиться под определённым углом к вертикали. Во втором случае двигатель иногда называют Slant-4 (/4) — например, двигатель автомобиля «Москвич-412».

Конфигурация I4 для четырехтактного двигателя является несбалансированной, но проста в производстве (для двухтактного двигателя с чередованием работы цилиндров через 90° в порядке 1-3-4-2 или 1-2-4-3 такая конструкция — сбалансированная). При этом 4-цилиндровый двигатель имеет примерно на треть меньше деталей, чем 6-цилиндровый того же объёма и мощности, и требует примерно на столько же меньше времени для многих операций по обслуживанию и ремонту. Поэтому она находит применение обычно в сравнительно бюджетных автомобилях с относительно небольшим рабочим объёмом двигателя, а также автомобилях, для которых простота в ремонте и обслуживании важнее уровня комфорта (такси, внедорожники и т. п.).

Современные рядные 4-цилиндровые двигатели имеют рабочий объём обычно от 0,7 до 2,3 литра. С ростом рабочего объёма уровень вибраций значительно возрастает, поэтому на современных двигателях этой конфигурации с рабочим объёмом более 2,0 л, как правило, используются дополнительные балансировочные (успокоительные) валы, позволяющие приблизить уровень вибраций к рядным шестицилиндровым двигателям аналогичного рабочего объёма.

В прошлом, однако, I4 бо́льших рабочих объёмов не были редкостью.

В начале XX века существовали гоночные автомобили с рядными четырёхцилиндровыми двигателями рабочим объёмом 10-17 литров — например, De Dietrich. Мощность этих двигателей, однако, была весьма невелика — обычно порядка 70-100 л. с., что объясняется тем, что их максимальные обороты составляли лишь около 1500 об/мин.

В довоенные годы четырёхцилиндровые автомобильные двигатели большого объёма не были редкостью, особенно на грузовиках. Сюда можно отнести, например, советские ГАЗ М-1, ГАЗ-АА и их производные (3285 см³).

International Harvester с 1915 по 1926 год использовал на своих грузовиках 3,3-литровую нижнеклапанную рядную четвёрку, а в 1961—1972 годах выпускал рядные 4-цилиндровые моторы семейства Comanche рабочим объёмом 2,5 и 3,2 л. Все легковые и грузовые автомобили Ford вплоть до появления в начале 1930-х годов Ford Flathead V8 имели нижнеклапанные рядные четырёхцилиндровые двигатели (фактически двух семейств — Ford T и Ford A). Chrysler c 1926 года и до полного перехода на рядные шестёрки в 1932 году использовал на бюджетных моделях своих марок (S-Series) нижнеклапанные рядные четырёхцилиндровые моторы рабочим объёмом 2,7…3,2 л. Двигатель Pontiac Tempest модели 1961-63 годов имел рабочий объём 3188 см³ и не имел балансировочных валов.

Из относительно недавних примеров, западногерманская фирма Porsche выпускала автомобили с 2990-кубовыми I4.

Советские и российские автомобили «Волга» и УАЗ в течение длительного периода времени (с 1957 по начало 2000-х) оснащались рядными четырёхцилиндровыми двигателями с алюминиевыми гильзованными блоками и клапанным механизмом OHV производства ЗМЗ и УМЗ, которые имели рабочий объём 2,445 литра (имелись версии объёмом 2,9 литра) и не имели балансировочных валов. В настоящее время автомобили УАЗ снабжаются рядными четырёхцилиндровыми моторами производства ЗМЗ семейства 409 (с чугунным блоком и клапанным механизмом DOHC, никак не связанного с ранее упомянутым), с рабочим объёмом 2,7 литра и балансировочными валами.

Все эти двигатели были достаточно малооборотными и относительно тяжёлыми, что, наряду с особыми мерами при конструировании и при правильной настройке, практически сводило на нет нежелательные вибрации по сравнению с I4 меньшего объёма. Хотя, скажем, двигатель «Понтиака» оказался очень чувствителен к настройке карбюратора.

В настоящее время одними из наибо́льших по рабочему объёму серийных рядных четырёхцилиндровых бензиновых двигателей являются японские моторы семейства Toyota 3RZ-FE с рабочим объёмом 2,7 л (Toyota Land Cruiser Prado и другие модели). Четырёхцилиндровые дизели такого и большего объёма не являются редкостью и часто используются на грузовиках и тракторах, для которых уровень вибраций не является определяющим фактором.

V-образный 4-цилиндровый двигатель МеМЗ-965 автомобиля «Запорожец»

V-образный четырёхцилиндровый двигатель — весьма редкая конфигурация. Изредка применялся в начале XX-века на мотоциклах, гоночных автомобилях и самолетах. Массовыми реализациями такой конфигурации в отечественном автопроме были лишь двигатели Мелитопольского моторного завода МеМЗ-965, МеМЗ-966, МеМЗ-968, применявшиеся на автомобилях «Запорожец» и ЛуАЗ. Такая конфигурация была выбрана из соображений достижения компактности силового агрегата как в длину, так и в ширину и упрощения его системы воздушного охлаждения. Однако конфигурация V4 полностью несбалансированная и имеет неравномерное чередование вспышек в цилиндрах. По этой причине автомобили «Запорожец» издают при работе характерный неприятный тарахтящий звук (на самом деле в основном из-за системы воздушного охлаждения, для «водяных» V4 это вовсе нехарактерно, по звуку и характеру работы они несколько напоминают V6, с которыми обычно и унифицированы). В мировой практике V4 водяного охлаждения в своё время находили широчайшее применение в модельном ряду европейского филиала Ford Motor Company, в частности на моделях Ford Taunus и Ford Granada, а также (тот же двигатель) на автомобилях SAAB, на которые он ставился вместо двухтакного трёхцилиндрового, опять же, благодаря компактности.

Оппозитный четырехцилиндровый двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором угол между рядами цилиндров составляет 180 градусов. В автомобильной и мототехнике оппозитный двигатель применяется для снижения центра тяжести, вместо традиционного V-образного. Оппозитный двигатель, в отличие от других четырёхцилиндровых двигателей, самый сбалансированный. Коленчатый вал оппозитного двигателя испытывает меньшие нагрузки, что позволяет развивать большие обороты двигателя и снимать большую удельную мощность, не увеличивая массу.

По сравнению с рядным 4-цилиндровым двигателем имеет (как и V-образный двигатель) более сложную конструкцию.

Наиболее широкое распространение оппозитный двигатель получил в модели Volkswagen Käfer, выпущенной за годы производства.

Компания Porsche использует его в большинстве своих спортивных и гоночных моделей, таких как Porsche 997, Porsche 987 Boxster и другие.

Оппозитный двигатель является также отличительной чертой автомобилей марки Subaru, который устанавливается практически во все модели Subaru c 1963 года. Большинство двигателей этой фирмы имеют оппозитную компоновку, которая обеспечивает очень высокую прочность и жёсткость блока цилиндров.

Volkswagen Transporter T1 — T3 — бензиновые версии моторов также были оппозитными. Малая высота двигателя позволяла устанавливать его под полом салона.

Оппозитный 4-цилиндровый двигатель устанавливался на Т-26 и некоторые машины Pz I.

  • Штаб-квартира BMW — здание в Мюнхене, напоминающее четырёхцилиндровый двигатель.

Восьмицилиндровый двигатель — Википедия

Рядный восьмицилиндровый нижнеклапанный двигатель автомобиля Oldsmobile выпуска 1940-х годов Inline 8 Cylinder with firing order 1-4-7-3-8-5-2-6.gif

Восьмицили́ндровые дви́гатели — двигатели внутреннего сгорания, имеющие восемь цилиндров.

Рядный восьмицилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением восьми цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается I8 или L8 (Straight-8, In-Line-Eight).

Является полностью сбалансированной конфигурацией двигателя. По сравнению с рядным шестицилиндровым двигателем I8 совершает больше рабочих циклов в единицу времени, и, как следствие, работает более плавно под нагрузкой и не создаёт дополнительных вибраций в трансмиссии автомобиля на малых оборотах.

Вследствие этого, а также — благодаря простоте изготовления относительно V8, в прошлом (1920-е — 1950-е годы) рядные восьмёрки часто применялись на спортивных и дорогостоящих легковых автомобилях, особенно в США. В довоенные годы варианты комплектации с такими двигателями имели практически все американские автомобили среднего и высшего классов, за исключением марок Cadillac, Mercury и Lincoln, которые традиционно использовали только V8. Модели Buick имели верхнеклапанные I8, остальные марки использовали схему с нижним расположением клапанов. Первым серийным автомобилем с двигателем этой конфигурации был Packard Straight Eight модели 1923 года. В СССР двигатель такой компоновки использовался на автомобилях высшего класса Л-1, ЗИС-101 и ЗИС-110.

Однако большая длина такого двигателя требует длинного моторного отсека, что делает I8 неприемлемым для современных легковых автомобилей. Кроме того, длинные коленчатый и распределительные валы подвержены дополнительным торсионным (на скручивание) нагрузкам, что существенно снижает их ресурс, а при увеличении числа оборотов двигателя выше определённого предела из-за деформации коленчатого вала возникает риск физического контакта между шатунами и стенками картера, что приводит к выходу двигателя из строя.

По этим причинам использование конфигурации L8 всегда сводилось к двигателям большого рабочего объёма с небольшими максимальными оборотами. В настоящее время на автомобилях этот тип двигателя практически полностью вытеснен менее сбалансированным, но намного более компактным и лучше поддающимся форсированию V8, однако рядные 8-цилиндровые двигатели продолжают использоваться на тепловозах, судах и в стационарных установках.

Inline 8 Cylinder with firing order 1-4-7-3-8-5-2-6.gif

V-образный 8-цилиндровый двигатель — двигатель внутреннего сгорания с V-образным расположением восьми цилиндров двумя рядами по четыре, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто его обозначают как V8 (англ. «Vee-Eight», «Ви-Эйт»)

Общий обзор[править | править код]

V8 — конфигурация, часто используемая в автомобильных двигателях большого рабочего объёма. Редкие V8 обладают рабочим объёмом менее трёх литров. Максимальный же рабочий объём современных серийных V8 для легковых автомобилей достигает 13 литров (малосерийная Weineck Cobra 780 cui). Получивший широкое распространение российский дизель ЯМЗ-238 имеет рабочий объём 14,9 л. На крупных тракторах и грузовых автомобилях встречаются двигатели V8 рабочим объёмом до 24 л.

V8 также часто используется в высших эшелонах автоспорта, особенно в США, где он обязателен в IRL, ChampCar и NASCAR. В 2006 году Формула 1 перешла на использование безнаддувного двигателя V8 объёмом 2,4 литра взамен 3-литровых V10, с целью снижения мощности автомобилей.

V8 объёмом всего лишь 500 см³ использовался на гоночном мотоцикле Moto Guzzi V8 1955 года; позже количество цилиндров на гоночных мотоциклах было ограничено.

Технические особенности[править | править код]

V8 — несбалансированный двигатель; в простейшем случае он представляет собой два рядных четырёхцилиндровых двигателя с общим коленвалом. При этом шатуны противоположных цилиндров имеют общие шатунные шейки коленвала, число шатунных шеек — 4. При этом центральные кривошипы коленвала направлены в одну сторону, а пара крайних развёрнуты на 180° относительно средних. В данной конфигурации неуравновешена горизонтальная сила инерции 2-го порядка поршней и верхних частей шатунов, вызванная несинусоидальным движением поршней. Данная сила инерции порождает высокочастотную вибрацию, которая проявляется в виде гула в салоне автомобиля. Уравновешивание данной силы требует применения двух балансировочных валов, вращающихся в 2 раза быстрее коленвала, в разные стороны. Поэтому такая конфигурация, как правило, применяется на высокооборотных двигателях гоночных автомобилей, например, Ferrari, где требования к вибронагруженности не так важны. К тому же она позволяет максимально облегчить коленвал, а также (благодаря равномерным интервалам чередования вспышек в каждом отдельном ряде цилиндров) применить простую и эффективную настроенную систему выпуска отработавших газов. В результате этого достигается кривая крутящего момента, сдвинутая к 7000—8500 мин−1, а на оборотах ближе к низким двигатель «спит», а настроенный выпуск дает характерное «формульное», «металлическое» звучание. Угол развала, как правило, 90°, обеспечивающий равномерные интервалы поджига смеси без применения смещённых шатунных шеек коленвала.

Однако в дорожных автомобилях обычно применяют иную конфигурацию коленвала, так называемый крестообразный коленвал, у которого крайние шатунные шейки повёрнуты относительно средних на угол 90° и развёрнуты на 180° друг относительно друга (средние шейки также развёрнуты на 180°). Шатуны противоположных цилиндров при этом также имеют общие шатунные шейки. В таком двигателе силы инерции 2-го порядка уравновешиваются взаимным движением поршней, однако силы инерции 1-го порядка, вызванные возвратно-поступательным движением поршней, вызывают момент инерции, который можно полностью скомпенсировать дисбалансом коленвала, создаваемым массивными противовесами, расположенными на крайних щёках коленвала (иногда дополнительно применяют маховик и шкив с дисбалансом). Таким образом, при угле развала цилиндров 90° удаётся полностью сбалансировать двигатель без применения балансировочного вала. При углах развала цилиндров, отличных от 90°, дополнительно используют балансировочный вал, вращающийся со скоростью коленвала, но в противоположную сторону. В двигателях V8 с данной конфигурацией коленвала вспышки в каждом отдельном ряде цилиндров чередуются с неравномерными интервалами, однако в целом они чередуются равномерно. Очерёдность работы левого и правого рядов при этом такая: Л-П-Л-Л-П-Л-П-П. Данная особенность усложняет систему выпуска, а также является причиной характерного «бормотания», «бульканья». Для настроенного выхлопа требуется связать вместе выхлопные трубы от отдельных рядов цилиндров, в результате они напоминают пучок змей, как в Ford GT40. Такая сложная система выпуска отработавших газов была основной проблемой для конструкторов одноместных гоночных автомобилей. Также массивные противовесы, требующиеся для балансировки, утяжеляют коленвал и не позволяют быстро ускориться или замедлиться. По этой причине данная конфигурация обычно не применяется на спортивных автомобилях. Обычно для таких V8 характерно обилие крутящего момента на низких и средних оборотах, и при применении схемы газораспределения OHV двигатель не развивает более 6500 об/мин. Двигатели с такой характеристикой устанавливаются на американские автомобили. Так же, в наше время преимущественно пикапы и внедорожники, дорогие модели фирм Mercedes-Benz, Lexus с изменяемыми фазами газораспределения. Благодаря хорошей и ровной тяге такие моторы основную часть времени работают на небольших оборотах, что положительно сказывается на моторесурсе и акустическом комфорте. В паре с ними оптимально использование классической гидромеханической автоматической трансмиссии, так как потери в гидравлическом элементе при характерных для них значениях крутящего момента и небольших максимальных оборотах сравнительно невелики.

Углы развала[править | править код]

Наибольшее число производителей V8 использовали и используют угол развала в 90°. Серия тяжёлых среднеоборотных дизелей Д49, применяемых на тепловозах, судах, передвижных электростанциях, выполнена с прицепными шатунами одного ряда цилиндров и углом развала 42°, который эквивалентен углу развала 45° при использовании обычных шатунов.[1]

Поскольку многие двигатели конфигураций V6 (например, ЯМЗ-236) и V10 были созданы на базе V8, они также часто имеют угол развала 90°.

В качестве примера двигателя с отличным от 90° углом развала можно взять Ford/Yamaha V8, используемый в автомобиле Ford Taurus SHO. Он был разработан на базе мотора Ford Duratec V6 и имеет общий с ним угол развала в 60°. В нём для уравновешивания момента 1-го порядка применён балансировочный вал, а также для обеспечения равномерных интервалов поджига смеси используются смещённые шатунные шейки коленвала. Одна из версий этого двигателя используется в автомобилях Volvo начиная с 2005 года.

В автомобилях Lamborghini используется угол развала 88°.

История[править | править код]

В 1902 году француз Леон Левассер (фр. Léon Levavasseur) получил патент на двигатель Antoinette V8, производство которого было начато в 1904 году. Он устанавливался на малые суда и самолёты.

В 1905 году английская фирма Rolls-Royce построила 3 экземпляра модели V8 с двигателем рабочим объёмом 3536 см³. Так как полная мощность этого мотора позволяла превысить установленную тогдашним британским законодательством для «самобеглых колясок» максимальную скорость в 20 миль в час (32 км/ч), на него устанавливался ограничитель оборотов. Удалось продать лишь один автомобиль (шасси 40518), да и он вскоре был возвращён фирме-изготовителю и отправлен в металлолом. Остальные использовались для демонстрации и в качестве транспорта для посетителей фабрики. 1905 Rolls-Royce V8 — единственная модель фирмы, ни одного экземпляра которой не сохранилось до наших дней.

В 1910 году французский производитель De Dion-Bouton представил публике 7773-кубовый V8 для автомобиля. В 1912 году он был экспонатом выставки в Нью-Йорке, где вызвал неподдельный интерес у публики. И хотя сама фирма выпустила очень немного автомобилей с этим двигателем, в США идея V8 большого рабочего объёма «пустила корни» всерьёз и надолго. Правда, первый американский V8 разработала фирма Marmon ещё в 1904 году, но он был исключительно опытным и не предназначался для серийного производства.

Первым относительно массовым автомобилем с V8 стал Cadillac модели 1914 года. Двигатель имел объём 5429 см³ и был нижнеклапанным, в первый же год было выпущено порядка 13 тысяч «Кадиллаков» с этим двигателем. Oldsmobile, другое подразделение GM, в 1916 году выпустил собственный V8 объёмом 4 литра. Chevrolet начал выпуск 4,7-литровых V8 в 1917 году, но в 1918 году фирма была включена в состав GM на правах подразделения и сосредоточилась на выпуске экономичных «народных» автомобилей, которым по понятиям тех лет V8 не полагался, так что производство двигателя было прекращено.

В сегмент недорогих автомобилей V8 перенесла фирма Ford с её Model 18 (1932). Технической особенностью двигателя этого автомобиля был блок цилиндров в виде одной чугунной отливки. Это нововведение потребовало значительного усовершенствования технологии литья. Достаточно сказать, что до 1932 года создание подобного двигателя представлялось многим технически невозможным. V-образные двигатели тех лет имели отдельные от картера цилиндры, что делало их изготовление сложным и дорогостоящим. Двигатель модели 18 получил название Ford Flathead и выпускался в США до 1954 года, когда его сменил верхнеклапанный Ford Y-Block, а в Европе и Бразилии — до начала 1960-х (на грузовиках — до начала 1990-х). На других американских автомобилях этого ценового сегмента (Plymouth, Chevrolet) V8 появились лишь в пятидесятые годы.

Начиная с 1930-х — 1940-х годов двигатели конфигурации V8 получили в Северной Америке очень широкое распространение. Вплоть до 1980-х годов версии, оснащённые двигателями V8, имели североамериканские модели всех классов, кроме субкомпактов. В частности, на конец 1970-х годов, до 80 % выпущенных в США легковых автомобилей имели двигатель конфигурации V8. Поэтому двигатели V8, как правило, ассоциируются именно с североамериканской автомобильной промышленностью, значительная часть терминологии так же имеет американское происхождение. Именно V8, в частности, снабжались в 60-е и начале 70-х годов так называемые «маслкары».

По такой же схеме строились (и продолжают строиться) советские карбюраторные двигатели типа ЗМЗ-53А (66, 511, 513, 523 и т. д.) и ЗИЛ-130, а также легковые автомобилей «Чайка» и ЗИЛ, причём двигатели выпуска Заволжского завода имеют алюминиевые гильзованные блоки цилиндров и доведены до требований норм Евро 4 (5).

В Европе же в довоенные и первые послевоенные годы такими двигателями оснащали преимущественно автомобили высших классов, собираемые в мизерных количествах вручную. Например, Tatra T77 (1934—1938) имела 3,4-литровый V8 и была выпущена в количестве всего 249 единиц[2].

В 1950-е годы в производственной программе европейских производителей премиум-сегмента появляются серийные модели с V8, например, BMW 502 или Facel Vega Excellence (последняя имела американский двигатель производства Chrysler). Но и тогда, и впоследствии они оставались на европейских легковых автомобилях относительно редкой экзотикой. После нефтяного кризиса начала 70-х же, двигатели большого рабочего объёма в Европе вообще сильно потеряли спрос, и после этого V8 встречались лишь на самых дорогих комплектациях автомобилях таких производителей категории «премиум», как BMW или Mercedes.

Автомобили фирмы Bentley (и, до недавнего времени, Rolls-Royce) оснащались и продолжают оснащаться моторами V8 серии L (от L410 1959 года до современного L410HT, 6,2—6,75 л). Что интересно, среди современных бензиновых моторов — это один из самых низкооборотистых двигателей. Несмотря на двойной турбонаддув, мотор имеет «красную зону» при 4,5 тыс. оборотов в минуту и холостой ход немногим больше 500 об/мин (большая часть современных дизельных двигателей обладает намного большими «скоростями работы»). Несмотря на то, что мотору более 50 лет, разработчики и инженеры добились от мотора с глубоко консервативной схемой клапанного механизма OHV (верхние клапаны, нижний распредвал, привод толкателями) изменяемых фаз газораспределения путём установки распредвала сложной формы.

  • Nunney, M J. Light and Heavy Vehicle Technology.

Двенадцатицилиндровый двигатель — Википедия

Авиационный двигатель BMW VI V12 с водяным охлаждением, 1926 год

Двенадцатицилиндровый двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания с 12 цилиндрами. Имеет несколько вариантов компоновок.

Рядный двенадцатицилиндровый двигатель (L12 или I12) — двигатель внутреннего сгорания с рядным расположением двенадцати цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Является полностью сбалансированной конфигурацией как двухтактного так и четырёхтактного двигателя. Подобные двигатели имеют очень большую длину при сравнительно малой ширине, в связи с чем применяются только на судах.

V-образный двенадцатицилиндровый двигатель (V12) — двигатель внутреннего сгорания с V-образной конфигурацией и 12 цилиндрами, размещёнными друг напротив друга, как правило, под углом в 60°[1]. Включает два ряда по шесть цилиндров, и поршни, вращающие один общий коленчатый вал.

W-образный двенадцатицилиндровый двигатель (W12) — двигатель внутреннего сгорания с W-образной конфигурацией и 12 цилиндрами. Имеет более компактную компоновку, чем V12, однако лишён такой же плавной работы.

X-образный двенадцатицилиндровый двигатель (X12) — двигатель внутреннего сгорания с X-образным расположением двенадцати цилиндров (три ряда по четыре) и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал.

Оппозитный двенадцатицилиндровый двигатель (F12) — двигатель внутреннего сгорания с оппозитной конфигурацией и 12 цилиндрами, угол между рядами которых составляет 180 градусов. Шире и меньше в высоту, чем V12, а также отличаются более низким центром тяжести. Используются исключительно в спортивных автомобилях среднемоторной компоновки и крайне редко на серийных автомобилях.

V12[править | править код]

Первый V-образный двигатель с двумя цилиндрами был построен в 1889 году Даймлер, Готтлиб по проекту Вильгельма Майбаха. К 1903 году V8 двигатели производились для моторных лодок компанией Société Antoinette по проекту Леона Левавассора, который опирался на опыт, накопленный при разработке двигателей с четырьмя цилиндрами. В 1904 году компания Putney Motor Works сконструировала новый морской двигатель V12, известный также как Craig-Dörwald — первый двигатель V12, произведённый с широким спектром применения[2].

В 1909 году французская компания Renault впервые представила авиационный двигатель V12 с углом расположения цилиндров в 60° и воздушным охлаждением. Рабочий объём силового агрегата составлял 12,2 литра, диаметр цилиндров и ход поршня равнялись 96×140 мм соответственно.

Ещё два двигателя с конфигурацией V12 появились в гоночном сезоне 1909—1910 годов для моторных лодок. Производителем 25,5-литрового силового агрегата выступала компания Lamb Boat & Engine Company. Второй, 56,76-литровый двигатель, был разработан компанией Orleans Motor Company.

В 1912 году компания ABC Motors выпустила 17,4-литровый двигатель V12 с водяным охлаждением. Мощность силового агрегата составляла 130 кВт при 1400 об/мин.

В октябре 1913 года Луис Коатлен, главный конструктор Sunbeam Motor Car Company, представил двигатель в конфигурации V12 для автомобиля. Рабочий объём силового агрегата составлял 9 литров, диаметр цилиндров и ход поршня равнялись 80×150 мм соответственно. Алюминиевый картер включал два блока с железными цилиндрами, расположенными под углом в 60°. Двигатель мощностью 150 кВт устанавливался на автомобиль Toodles V, который установил несколько рекордов на протяжении 1913 и 1914 годов[2].

Дальнейшее развитие двенадцатицилиндровых двигателей пришлось на Первую и Вторую мировые войны.

I12[править | править код]

Судовой двигатель конфигурации I12 компании Wolseley Motors 1905 года

Двенадцатицилиндровые двигатели имеют большую длину, в связи с чем они крайне редко устанавливаются на автомобилях. Первый зарегистрированный подобный автомобиль называется Corona и датируется 1920 годом[3]. Рабочий объём силового агрегата составлял 7238 см3. Компания Packard также экспериментировала с автомобилями, оснащёнными рядными 12-цилиндровыми двигателями в 1929 году.

Помимо автомобилей, основное своё применение двигатели с конфигурацией I12 нашли в крупных военных грузовиках и судах. Некоторые русские компании производили подобные силовые агрегаты в 1960-х и 1970-х годах. В 2000-х годах машиностроительная фирма Wärtsilä выпустила рядный дизельный двигатель Wärtsilä-Sulzer RTA96-C с 12-ю цилиндрами.

Автомобильная промышленность[править | править код]

V12 двигатель на купе Cadillac Series 370 A 1931 года

В автомобильной промышленности двигатели V12 не получили массового распространения из-за их сложности и стоимости. В основном они применяются в дорогих спортивных и роскошных автомобилях благодаря своей мощности, более плавной работе и характерному звуку.

Одним из первых серийных автомобильных двигателей в конфигурации V12 является Packard «Twin Six»[4][5], который выпускался в период с 1915 по 1923 год.

До начала Второй мировой войны 12-цилиндровые двигатели устанавливались на автомобили класса люкс таких производителей, как Packard (с 1916 по 1923 год, затем снова с 1932 по 1939 год), Daimler-Benz (с 1926 по 1937 год), Hispano-Suiza (1931 год), Cadillac, Auburn (1932 год), Lincoln (с 1932 по 1942 год, затем снова с 1948 года), Rolls-Royce и другие.

Улучшения в конструкции камеры сгорания и формы поршня позволило более лёгким двигателям V8 превзойти V12 в мощности начиная с 1930-х годов: только малые силовые агрегаты Lincoln V12 H-серии остались после войны, но уже в 1949 году были также вытеснены двигателями V8. Двенадцатицилиндровые двигатели не имели спроса на послевоенном рынке в Европе, в связи с чем производство V12 двигателей для автомобилей было весьма ограниченным до 1960-х годов.

С 1949 итальянская компания Ferrari применяет двенадцатицилиндровые двигатели для собственных флагманских спортивных купе. Её ближайший конкурент, Lamborghini, также использует конфигурацию V12 для многих дорожных автомобилей с момента создания компании в 1963 году.

Packard Twin-Six V12 1916 года

В 1972 году компания Jaguar представила двигатель XJ12 в конфигурации V12 с рабочим объёмом в 5,3-литра, выпуск которого продолжался до 1996 модельного года, после чего компания прекратила его производство.

Немецкая компания BMW вернулась к силовым агрегатом V12 в рамках собственных седанов 7-й серии в 1986 модельном году, вынудив конкурента, Mercedes-Benz, последовать их примеру в 1991 году. Основными рынками сбыта для транспортных средств с подобным двигателем стали страны США, Китай[6] и Россия[7]. BMW разработала V12 двигатели для автомобилей торговой марки Rolls-Royce, в то время как штутгартский концерн Daimler-Benz применял их на автомобилях марки Maybach.

Британская автомобилестроительная компания TVR разработала собственный 7,7-литровый V12 двигатель, названный «Speed Twelve», однако проект не получил дальнейшего развития.

В 1997 году Toyota оснастила роскошный седан Toyota Century 5,0-литровым DOHC V12 двигателем (модель #1GZ-FE).

В 2008 году немецкая компания Audi запустила свою модель Q7 с 5,9-литровым V12 твин-турбо дизельным двигателем, который также был установлен на концепт-кар Audi R8 V12 TDI. В 2009 году китайская компания First Automotive Works выпустила представительский автомобиль Hongqi HQE с 6,0-литровым двенадцатицилиндровым двигателем (модель #CA12VG).

В настоящее время основным автомобильными производителями, использующими двигатели в конфигурации V12, являются такие компании, как BMW, Ferrari, Jaguar, Lamborghini, Lincoln, Mercedes-Benz, Pagani Automobili и Rolls-Royce. В Великобритании единственным производителем, широко применяющим двигатели V12, является компания Aston Martin.

Серийные автомобили с двигателем V12[править | править код]
V12 двигатель производства Jaguar

В список автомобилей, оснащённых двигателем V12 и выпущенных после Второй мировой войны, входят следующие модели (в алфавитном порядке и в порядке выпуска):

Прототипы с двигателями V12[править | править код]
Двигатель Matra MS11 1968 года
Автомобили с двигателем F12[править | править код]
F12 двигатель на автомобиле Ferrari Testarossa

В число автомобилей, оснащённых двенадцатицилиндровыми оппозитными двигателями, входят:

Автомобили с двигателем W12[править | править код]
Двигатель W12 объёмом 6.3 литра

В качестве примера автомобилей с двигателем W12 можно привести следующие модели:

Автоспорт[править | править код]

Двигатель 3512 компании Lamborghini для Формулы-1

Двигатели V12 широко применялись в Формуле-1 и гонках на выносливость. С 1965 по 1980 год такие компании как Ferrari, Weslake, Honda, BRM, Maserati, Matra, Delahaye, Peugeot, Delage, Alfa Romeo, Lamborghini и Tecno оснащали собственные автомобили 12-цилиндровыми силовыми агрегатами в V-образной или оппозитной (F12) конфигурации. Последний двигатель V12, применённый на гоночном автомобиле в рамках Формулы-1, называется Ferrari 044. Он был установлен на Ferrari 412 T2, которым управлял Жан Алези и Герхард Бергер в 1995 году.

В конце 1960-х годов компания Nissan использовала двигатели V12 для участия в гонках Гран-при Японии. Впоследствии она снова вернулась к ним в рамках группы C в начале 1990-х годов.

На Парижском автосалоне 2006 года компания Peugeot представила новый гоночный автомобиль, а также роскошный концепт-кар седана, названные 908 HDi FAP и 908 RC соответственно. Оба транспортных средства оснащены дизельным двигателем в конфигурации V12, мощность которого составляет 700 л. с. (515 кВт). Гоночная версия приняла участие в 24-часовой гонке 2007 года в Ле-Мане, заняв второе место. Первое досталось автомобилю Audi R10 TDI, также оснащённому дизельным двигателем V12, специально разработанным для сезона 2006 года.

Авиационная промышленность[править | править код]

Американский авиационный двигатель Liberty L-12 V12

К концу Первой мировой войны, двигатели V12 хорошо зарекомендовали себя в авиации, будучи установленными на некоторых новейших и крупнейших истребителях и бомбардировщиках. Выпуском подобных силовых агрегатов занимались такие компании, как Renault и Sunbeam. Большинство дирижаблей марки Цеппелин оснащались двенадцатицилиндровыми двигателями производства фирм Maybach и Daimler. Множество американских компаний наладили производство двигателя Liberty L-12.

В 1923 году советский конструктор Аркадий Швецов спроектировал двенадцатицилиндровый двигатель жидкостного охлаждения РАМ (русский авиационный мотор) мощностью 750 лошадиных сил, который был собран в 1926 году[9]. В 1930 году В. Я. Климов создал двенадцатицилиндровый двигатель жидкостного охлаждения М-13 мощностью 880 лошадиных сил[10].

Наиболее серьёзное развитие V-образные двенадцатицилиндровые двигатели получили во время Второй мировой войны. Истребители и бомбардировщики, такие как британской Rolls-Royce Merlin и Griffon, советский Климов ВК-107 и Микулин АМ-38, американский Allison V-1710 или немецкие Daimler-Benz DB 600 и Junkers Jumo использовали двигатели V12.

После Второй мировой войны двигатели V12 стали устаревать в связи с введением турбореактивных и турбовинтовых двигателей, которые имели больше мощности для своего веса при меньшей сложности конструкции.

Военная промышленность[править | править код]

Двигатель Chrysler V12 для танков

Двигатели в конфигурации V12 применяются на танках и других боевых бронированных машинах (ББМ). Среди наиболее известных можно выделить:

  • Немецкий бензиновый двигатель Maybach HL120TRM, устанавливавшийся на танки PzKpfw III и PzKpfw IV во время Второй мировой войны.
  • Британский бензиновый двигатель Rolls-Royce Meteor, основанный на английском авиационном силовом агрегате Merlin, устанавливавшийся на танки Кромвель и Комета, а также послевоенные Центурион и Конкэрор.
  • Советский дизельный двигатель В-2, которым оснащались танки Т-34, КВ-1, КВ-2 и ИС-2. Большинство современных российских дизельных двигателей для танков вернулись к базовой конструкции V12.
  • Американский Continental AV1790, выпускавшийся как в бензиновой, так и дизельной модификации, устанавливался на все версии танков Patton и M103.
  • 26,6-литровый дизельный силовой агрегат производства фирмы Perkins Engines устанавливался на основной боевой танк Челленджер 2 и его модификации.

Тяжёлые грузовики[править | править код]

11,5-литровый двигатель GMC V12 702, 1961 год

Производитель пожарных автомобилей компания Seagrave Fire Apparatus LLC выпускала две версии двигателя V12 Pierce Arrow начиная с 1935 года. После окончания производства в 1938 году, компания закупила необходимое оборудование и продолжила производить и предлагать данные силовые агрегаты до 1970 года. Автопроизводитель American LaFrance начиная с 1931 года также предлагал специальные транспортные средства с серией V-образных двигателей с 12 цилиндрами, построенных компанией ALF, но разработанных на основе двигателей Lycoming ВВ. Оба производители перестали предлагать V12 двигатели после того, как отделы пожарной охраны начали запрашивать дизельные двигатели при заказе пожарных автомобилей.

Чешская компания Tatra использует дизельные двигатели V12 при производстве большинства собственных грузовиков. Так, например, модель Tatra 813 оснащается 19-литровым атмосферным дизельным V-образным двигателем с 12 цилиндрами и воздушным охлаждением. На грузовик Tatra T815 устанавливается турбированный V12 дизельный двигатель. Некоторые большие грузовики оснащаются двумя раздельными V12 двигателями, которыми управляет общий вал, и зачастую они рекламируется как силовые агрегаты V24.

Компания GMC с 1960 по 1965 год выпускала большой бензиновый двигатель в конфигурации V12 для собственных грузовиков, известный под названием «Twin-Six». Он представлял собой пару обычных силовых агрегатов GMC 351 V6 с четырьмя клапанными крышками и четырьмя выпускными коллекторами[11].

Американская компания Detroit Diesel, подразделение Daimler AG, выпускала двигатели серий 53, 71, 92 и 149 в различных конфигурациях, в том числе и V12.

  1. Malcolm James Nunney. Light and Heavy Vehicle Technology. — Routledge, 2007. — С. 13—14. — 671 с. — ISBN 9780750680370. — ISBN 0750680377.
  2. 1 2 Karl Ludvigsen. The V12 Engine: The Untold Story of Technology, Evolution, Performance and Impact of All. — Haynes Publishing UK, 2005. — С. 14—19. — 432 с. — ISBN 9781844250042. — ISBN 1844250040.
  3. Burgess Wise, David. The Illustrated Encyclopedia of Automobiles. — New Burlington Books, 1979. — С. 131. — 352 с. — ISBN 9780906286166. — ISBN 0906286166.
  4. C.W. Hauck. America Is Short 100,00 Atuo Mechanics // Популярная механика. — Огайо, США: Hearst Magazines, 1958. — Октябрь (т. 110, № 4). — С. 8. — ISSN 0032-4558.
  5. Mike Mueller. American Horsepower. — MotorBooks International, 2006. — С. 56. — ISBN 9781610608060. — ISBN 1610608062.
  6. ↑ 2013 BMW 760Li review notes (англ.). Autoweek (21 июля 2013). Дата обращения 16 февраля 2017. Архивировано 9 февраля 2015 года.
  7. JENS MEINERS. 2010 BMW 760i / 760Li (англ.). Car and Driver (июль 2009). Дата обращения 16 февраля 2017. Архивировано 16 февраля 2017 года.
  8. Mike Lawrence. A to Z of Sports Cars, 1945-1990. — Bay View Books, 1996. — С. 62. — 336 с. — (A-Z Series). — ISBN 9781870979818. — ISBN 9781870979818.
  9. В.С. Рыбальчик. Теория поршневых авиационных двигателей. — Рипол Классик, 2013. — С. 5. — 360 с. — ISBN 9785458295932. — ISBN 5458295935.
  10. Виталий Викторович Рыбалка, Леонид Михайлович Шишов. Крылья Родины. — Изд-во ДОСААФ СССР, 1983. — 285 с.
  11. Norm Mort. American Trucks of the 1960s. — Veloce Publishing Ltd, 2010. — С. 41—44. — 96 с. — ISBN 9781845842284. — ISBN 1845842286.

Пятицилиндровый двигатель — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Пятицилиндровый двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания с 5 цилиндрами.

Рядный пятицилиндровый двигатель начал применяться в 30-х годах XX-в. Дизельный пятицилиндровый двигатель был установлен на военный грузовой автомобиль 1932-г. Lancia Ro3[1].

С 1974 года Mercedes-Benz начал устанавливать дизельные I5 с модели Mercedes-Benz W115 и на ряд других по 2005 год. Первые бензиновые двигатели I5 начали применять в моделях Audi 100 c 1976 года[2]. Широкую известность двигатель I5 получил благодаря раллийному автомобилю Audi Sport Quattro в середине 1980-х годов.

I5 / R5 — рядный пятицилиндровый двигатель. Применяется в автомобильных транспортных средствах таких как легковые и грузовые автомобили.

VR5 — VR-образный двигатель c пятью цилиндрами. Цилиндры расположены в шахматном порядке. Используется в некоторых моделях автомобилей марки Volkswagen.

Звездообразный (радиальный) — цилиндры расположены вокруг оси вращения коленчатого вала. Применяется главным образом в авиационной технике.

I5[править | править код]

Работа рядного 5-цилиндрового двигателя Работа радиального 5-цилиндрового двигателя Звучание рядного 5 цилиндрового двигателя

VR5[править | править код]

Радиальные (звездообразные) авиационные двигатели[править | править код]

  • Alfa Romeo JTD

  • Audi I5

  • Volvo I5

  • М-11Ф

Рядный двигатель — устройство, характеристики, плюсы и минусы

Этим материалом мы начинаем серию статей о типах двигателей внутреннего сгорания. Начнем с самого простого – рядного. Рядным называется двигатель внутреннего сгорания, цилиндры которого расположены в ряд, а поршни вращают один коленчатый вал. Это наиболее простой в конструктивном плане тип двигателя внутреннего сгорания, которым начали оборудовать машины еще на заре автомобилестроения.

Рядный двигательРядный двигатель

Поначалу автомобильные двигатели были одно либо двухцилиндровыми, и эти цилиндры размещались в ряд. Мощь моторов с такими цилиндрами была невелика, а вот весили они порядочно. С развитием автомобильного спорта, который служил своеобразным «двигателем прогресса» в деле создания новых технологий, возникла потребность в более мощных двигателях. Инженеры пошли по пути увеличения количества цилиндров, что приводило к увеличению размеров и веса самого агрегата. От двухцилиндровых моторов конструкторы перешли к трех, четырех, пяти и шестицилиндровым рядным двигателям. Однако эксплуатация этих силовых установок показала, что наиболее эффективно применение моторов с четным количеством цилиндров. Причем, для автомобилей бюджетного класса разрабатывались четырех, а для машин классом повыше — шестицилиндровые двигатели. Трех и пятицилиндровые рядные силовые установки хотя и производились, но процент их по соотношению с двигателями с четным количеством цилиндров был мал.

Фото - Драйв.руФото — Драйв.ру

Причина широкого распространения двигателей с четным количеством цилиндров в том, что эти двигатели лучше противостоят вибрации, чем моторы с нечетным количеством цилиндров. Поэтому наряду с прибавлением у рядного двигателя цилиндров конструкторы выдумывали способы эффективного гашения вибраций. Это дало толчок к развитию узлов и агрегатов, подавляющих вибрацию двигателя. Так на рядные моторы начали устанавливать балансировочные валы (в народе известны как «успокоители»), которые вращались в обратную от вращения коленчатого вала сторону и таким образом в значительной мере уменьшали возникающие во время работы поршней вибрации. В основном балансировочные валы использовались на четырехцилиндровых рядных моторах, так как у шестицилиндровых уровень вибрации был сведен к минимуму за счет того, что цилиндры у них уравновешены.

Рядные бензиновые и дизельные двигатели также разделяют по углу наклона цилиндров на две группы. К первой относят силовые установки, блок цилиндров у которых расположен строго вертикально. Ко второй группе относят моторы, блок цилиндров которых установлен под углом.

Достоинства

К основным положительным сторонам рядных двигателей можно отнести:

а) простоту конструкции;

б) равномерный износ деталей;

в) приемлемые условия для функционирования кривошипно-шатунного механизма;

г) относительную дешевизну обслуживания узлов и агрегатов.

Недостатки

Недостатков у таких моторов немного. В основном они касаются габаритов двигателей, ведь рядное расположение цилиндров предполагает, что такая силовая установка займет под капотом больше места, чем V-образная. Впрочем, если по длине подобный двигатель действительно проигрывает моторам с другим расположением цилиндров, и проблему эту решить нельзя никоим образом, то с высотой конструкторы вопрос решили простым наклоном силовой установки.




Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о