Как сравнивают два дизельных двигателей

Какой двигатель лучше? V-образный, рядный, оппозитный

«Линейка двигателей представлена рядным 4-цилиндровым агрегатом объёмом 2,5 л и 3,5-литровым V6», — гласит рекламный проспект какой-нибудь Toyota Camry. А чем отличаются эти моторы, кроме количества «кубиков» и лошадиных сил? Почему в «Безумном Максе» молились богу V8, и что особенного в «оппозитниках» Subaru? Просто о сложном: разбираем на пальцах особенности автомобильных двигателей.

Компоновка. Продольно или поперечно

Прежде чем говорить о конструкции двигателей, нужно упомянуть о компоновке автомобиля — ведь именно она во многом определяет, какой мотор будет установлен под капотом. Хотя не всегда под капотом: существуют автомобили (в основном спортивные) со средне- и заднемоторной компоновкой, но у большинства гражданских машин двигатель всё-таки находится впереди. О них и поговорим.

Мотор может располагаться в машине продольно или поперечно. Первую схему называют классической, она характерна для автомобилей с задними приводом (или полным, но на основе заднего). Продольная схема почти не накладывает ограничений на размеры силовой установки, как и трансмиссии — коробка передач может быть огромной, с большим запасом прочности, и заканчиваться хоть в центре машины. Такая компоновка характерна для больших автомобилей с мощными двигателями и КПП: грузовиков, внедорожников, премиальных седанов. Хотя раньше так были устроены почти все машины — взять ту же классическую линейку «Жигулей». Но с массовым внедрением переднего привода понадобилась иная, более компактная компоновка.

Для переднего привода необходимо устанавливать двигатель не продольно, а поперечно — вместе с коробкой передач он должен разместиться под капотом между лонжеронами. Ограниченное пространство требует компактности как от трансмиссии, так и от самого мотора, поэтому далеко не все силовые установки подходят для поперечной схемы. Такая компоновка характерна как для переднеприводных машин, так и для полноприводных, система 4WD которых имеет переднеприводные корни — а это почти все современные кроссоверы.

Разобравшись в особенностях компоновок, можно переходить к самим двигателям.

Рядные двигатели

Классический двигатель внутреннего сгорания — рядный, где все цилиндры расположены в один ряд. В литературе такая конструкция обозначается буквой I или R (от английского Row или немецкого Reihe— ряд), а цифра, стоящая рядом, указывает на число цилиндров (R3, R4, R5, R6). Хотя в жизни обозначение «R» встречается редко — автопроизводители не стремятся отдельно выделять «рядность» мотора, считая такую схему обыденной. Вы никогда не встретите шильдик R6 на крышке багажника, в отличие от V6 — хотя рядная «шестёрка» во многом превосходит V-образную. Но об этом ниже.

Рядный 4-цилиндровый двигатель (R4) — самый распространённый в мире, поскольку попадает в наиболее ходовой диапазон рабочего объёма: от 1 до 3 литров. Есть и более объёмные представители: например, тойотовский турбодизель 15B с кубатурой 4,1 л, который ставят на Mega Cruiser, грузовик Dyna и другие модели. Обратный пример — рядный моторчик Subaru EN07 (модели R1, R2, Pleo) объёмом всего 658 «кубиков». Но это всё-таки исключения: оптимальным объёмом одного цилиндра мотористы считают 0,3–0,7 л. Соответственно, большинство 4-цилиндровых двигателей имеют рабочий объём от 1,2 до 2,8 л.

Ещё одна причина популярности рядной «четвёрки» — её относительная компактность. Мотор R4 можно установить почти на любой автомобиль как продольно, так и поперечно. Чего не скажешь о рядной «шестёрке» R6 — дополнительные 2 цилиндра существенно увеличивают длину агрегата. Установить такой двигатель поперечно инженерам удавалось в единичных случаях (Volvo S80 и XC90, Chevrolet Epica) в паре с компактной коробкой передач. В основном моторы R6 устанавливают продольно.

6 цилиндров в ряд (Straight-6) является одной из лучших конструкций двигателя — такая схема полностью сбалансирована и лишена вибраций, отличается плавной работой и эластичностью. Моторы R6 традиционно применяли немецкие производители (BMW, Mercedes-Benz), а также японские: Nissan (серии RB25/RB26, TB45/TB48, дизель TD42), Toyota (серии M, 1G, 1JZ/2JZ, дизели 1HZ/1HD). К сожалению, почти все эти двигатели в настоящий момент вытеснены более универсальными моторами V6.

У рядной «восьмёрки» проблем из-за исполинских размеров ещё больше. Моторы R8 встречались на американских машинах середины прошлого века, советских лимузинах ЗИС-101 и ЗИС-110. Сегодня такие двигатели работают только на судах и тепловозах, а на автомобилях их полностью вытеснили моторы V8.

Читайте также:  Запуск двигателя от видика

Рядные двигатели с нечётным числом цилиндров также встречаются (R3, R5). В большинстве случаев они созданы на базе рядной «четвёрки», которой добавили или отняли один цилиндр. Существуют и двухцилиндровые автомобили (Fiat 500, отечественная «Ока»), но в основном моторы R2, как и двигатели с 1 цилиндром, применяются на мотоциклах.

V-образные двигатели

Очевидно, что главная проблема рядного мотора с 6 и более цилиндрами — чрезмерная длина. Как сделать его компактнее? «Распилить», расположив цилиндры в виде латинской буквы V (отсюда и обозначение).

V-образные моторы заметно сложнее рядных: у них две головки блока цилиндров (каждая со своей прокладкой, распредвалами, коллекторами), причудливее схема привода ГРМ. А ещё «вэшки» вибрируют: V8 чуть меньше, V6 и V10 — сильнее. И лишь грозный V12 уравновешен полностью, как и R6 — по сути, он и представляет собой две рядных «шестёрки», соединённых вместе. Но встретить V12 можно только на люксовых машинах и суперкарах.

Основа популярности мотора V6 — его универсальность: он достаточно компактен, поэтому может быть установлен как продольно, так и поперечно. Та же Toyota перестала ставить рядные двигатели серии JZ на свои большие седаны (Mark II, Crown и их производные), перейдя на V-образную серию GR, которую можно встретить на доброй половине модельного ряда: от переднеприводных Camry до внедорожников Land Cruiser Prado. Выпускать универсальные двигатели намного выгоднее, чем специфичные.

Балансировка мотора V6 вызывает определённые сложности у инженеров из-за блуждающих в нём моментов от сил инерции поршней и центробежных сил — чаще всего приходится использовать балансировочные валы, что дополнительно усложняет и без того не самую простую конструкцию двигателя. Угол развала цилиндров у V-образных моторов может быть разным: обычно это 45, 60, 65 или 90 градусов — оптимальные значения с точки зрения вибраций.

Рядно-смещённые двигатели VR и W

Компромиссом между рядной и V-образной схемой стала рядно-смещённая компоновка (VR). Такие моторы активно применяет концерн Volkswagen. VR представляет собой V-образный мотор с экстремально малым углом развала цилиндров (10–20°), что позволяет накрыть их общей головкой блока, как у рядного мотора.

Плюсы такого решения — отказ от второй головки (а значит упрощение и удешевление конструкции) и компактные размеры. Минусы — чудовищные вибрации: чтобы хоть как-то сбалансировать рядно-смещённый мотор, приходится значительно утяжелять коленчатый вал и маховик, применять балансировочные валы, особые подушки двигателя и другие технические решения. Из-за этого схема VR не получила распространения у других автопроизводителей, став фирменной чертой автомобилей VAG.

Volkswagen же активно развивал своё «дитя», придумав W-образный двигатель — V-образный мотор из двух блоков VR на одном коленвале. Такие силовые агрегаты встречаются на флагманах VW, Audi и Bentley.

Оппозитные двигатели («боксёры»)

Оппозитный двигатель иногда называют V-образным с углом развала 180°, но это не совсем верно. В V-образной схеме поршни двигаются синхронно, в то время как в оппозитной — зеркально, словно боксируя друг с другом. Из-за этого оппозитные двигатели называют «боксёрами» (Boxer), обозначая буквой B: B2, B4, B6, B8. Хотя свой 6-цилиндровый «боксёр» EZ30 Subaru называет H6.

Самый популярный оппозитный двигатель стоял на легендарном «Жуке» Volkswagen Old Beetle (Käfer), которых за полвека выпустили 21,5 млн штук. В современных машинах «боксёры» используют только Porsche и Subaru, хотя в мототехнике они широко представлены на моделях BMW и «Уралах».

Плоский горизонтальный «боксёр» — весьма широкий двигатель, что не позволяет записать ему в преимущества компактность. В чём же плюсы такой компоновки? Во-первых, в низком центре тяжести (мотор находится очень близко к земле), что даёт лучшую устойчивость и управляемость автомобиля. Во-вторых, коленвал таких двигателей намного короче, легче и прочнее, по сравнению с рядной схемой. Да и вибрирует оппозитная «четвёрка» меньше, чем рядная, поскольку зеркальное движение поршней взаимно компенсирует их силы инерции. А оппозитная «шестёрка» B6/H6 вообще полностью уравновешена, как и рядная.

Характерные минусы «боксёров»: две головки блока (что для мотора с 4 цилиндрами явно избыточно), затруднённое облуживание и переусложнённая конструкция. А их ключевое преимущество в виде низкого центра тяжести играет роль в автоспорте, но не при повседневной городской езде — обычный водитель вряд ли заметит разницу между «рядником» и «боксёром».

Вибрации и балансировка двигателей

Что водитель чувствует сразу, так это вибрации двигателя — они ухудшают комфорт и могут весьма серьёзно досаждать пассажирам. Помимо этого, вибрации снижают надёжность техники, поэтому инженеры тщательно балансируют моторы. В ход идут противовесы на коленвалах, двухмассовые маховики, продвинутые опоры двигателя, балансировочные валы… Но главное — изначально выбрать удачную конструкцию мотора.

Читайте также:  Какой двигатель на kia cerato 2012

В основном двигатель вибрирует от инерции поршней, совершающих возвратно-поступательные движения. Вспомните, как кивают головой пассажиры при резких разгонах и торможениях — примерно так же ведут себя поршни в конце каждого рабочего такта. В одних двигателях силы инерции и моменты от них взаимно компенсируются, в других остаются свободными, вызывая вибрацию.

Как видно из таблицы, в рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка — не столь неприятная, как первого порядка, но тоже чувствительная. Характерная дрожь мотора в определённых режимах работы — её «заслуга». В оппозитной «четвёрке» эта сила скомпенсирована, но остаётся свободный момент от неё, стремящийся повернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Хотя его воздействие почти незаметно для водителя.

У двигателя V6 свободных моментов множество, поэтому в нём приходится применять балансировочные валы. Кстати, трёх- и пятицилиндровые рядные моторы идентичны V6 в уравновешенности, несмотря на нечётное количество цилиндров.

Худшие с точки зрения разгула свободных сил и вибраций — одно- и двухцилиндровые моторы, а также детища Volkswagen: двигатели VR5 и VR6. А лучшие, самые уравновешенные двигатели — рядные и оппозитные «шестёрки». Ну и роскошный V12, конечно.

Какой двигатель лучше

Сравнение двигателей — непростая задача, ведь у каждого автомобилиста свои требования и критерии выбора. Одним важнее надёжность и простота обслуживания, другим нужна максимальная мощность, а третьи смотрят прежде всего на расход топлива. Идеальный мотор должен совмещать все эти преимущества — быть простым и надёжным, мощным и экономичным. Но чаще всего инженерам приходится идти на компромиссы. Хороший пример сложности прямого сравнения моторов — международный конкурс «Двигатель года» (Engine of the Year), лауреаты которого являются произведением инженерного искусства, но не всегда отвечают запросам реальных автомобилистов.

Удачным получится двигатель, или не очень, определяет множество факторов: общая продуманность конструкции и степень форсировки (количество лошадиных сил на рабочий объём), применённые технические решения и экологические рамки. Но при прочих равных можно сделать общие выводы по компоновке мотора. Так, рядная «четвёрка» — базовый и самый простой двигатель большинства автомобилей, который должен быть экономичным и недорогим (конечно, бывают и исключения). Трёхцилиндровый «рядник» — бюджетный вариант для малолитражек, но он не так плох, как многие считают. V6 — агрегат более сложный и дорогой в обслуживании, хотя малофорсированные «вэшки» вполне могут быть «рабочими лошадками». V8 — показатель премиума и единственная возможность разместить сразу 8 цилиндров под капотом современного автомобиля. Рядная «шестёрка» — самая сбалансированная, простая и заслуженно любимая многими компоновка, которая встречается всё реже и реже. «Боксёры» B4 и B6 — специфичные двигатели, которые, безусловно, имеют свои плюсы и армию фанатов. Ну а с автомобильной экзотикой вроде V4, VR5 или VR6 лучше иметь дело, пока она на гарантии…

Источник

Бензиновый, дизельный или газовый: как выбрать машину с лучшим двигателем?

Какой двигатель лучше и надежнее – бензиновый, дизельный или работающий на газе? Так сразу и не скажешь – надо знать, «кто на что горазд».

Бензиновые двигатели

До середины прошлого века в системе питания бензиновых двигателей главенствовал карбюратор, а мощность зависела от рабочего объема.

Но карбюраторы канули в лету, а на рынке появились бензиновые двигатели разных типов:

  • безнаддувные моторы со впрыском во впускной трубопровод (атмосферные моторы);
  • моторы с непосредственным (прямым) впрыском;
  • наддувные двигатели;
  • двигатели с непосредственным впрыском и турбонаддувом

Безнаддувные двигатели имеют надежную систему управления. Современные двигатели 1,6 л обеспечивают мощность 125 – 130 л.с. Для улучшения удельных показателей нужно повышать частоту вращения коленчатого вала до 7–8 тыс. об/мин. Однако для этого требуются «околоспортивный» двигатель и усовершенствованная трансмиссия.

ТОП-9 авто с самыми надежными «атмосферниками»

  • BMW. Представители предпоследних поколений BMW третьей и пятой серий: 318i, 320i (E90) и 520i (E60)
  • Volkswagen. Моторы 2.0 FSI ставили на VolkswagenGolf V и Passat B6
  • Audi. A3 второго поколения
  • Ford/Mazda. Совместная разработка компаний Ford и Mazda — двигатели Duratec HE/MZR и устанавливались на Mazda 3 и Mazda 6 первых двух поколений, Focus и Mondeo предыдущих генераций
  • Renault-Nissan. Моторы концерна Renault-Nissan семейств M4R/MR20 установлены на Nissan X Trail и Qashqai, на Renault Megan III поколения и Renault FLUENCE
  • Mitsubishi>. Outlander III и Lancer Х первых лет выпуска
  • Honda. Мотор Honda серии R20 ставили преимущественно на Accord седьмого и восьмого поколений и на CR-V двух последних генераций
  • Toyota. Хорошо зарекомендовавший себя мотор Toyota серии 1 AZ трудился под капотом Avensis III и кроссовера RAV4 предпоследней генерации.
  • Subaru. Надежный и «долгоиграющий» EJ20 стоит на Subaru Forester и Impreza III поколения.
Читайте также:  Какое масло заливать в двигатель bmw x3 e83

BMW — 3й и 5й серии имеют атмосферные двигатели

Непосредственный впрыск

За счет него мощность и экологичность двигателя улучшаются, но конструкция такого мотора сложнее: ему требуются специальные форсунки и топливный насос высокого давления (ТНВД).
Двигатели с прямым впрыском мало распространены, так как нуждаются в топливе высокого качества. В нашей стране и так не знаешь, какой бензин попадется, а тут еще и мотор требовательный.

Непосредственный впрыск и турбонаддув

Он еще более мощный и устроен сложнее, чем экземпляры только с прямым впрыском. При этом его чувствительность к качеству топлива настолько высока, что после заправки где-нибудь под Таганрогом этот мотор лучше не заводить.

Популярные модификации авто с турбонаддувом и системой прямого впрыска:

  • Skoda Octavia и Octavia II
  • Volkswagen Passat, Jetta, Golf, Scirocco
  • Audi Q5 2.0 TFSI, A5 Coupé 2.0 TFSI, A3 Sedan Sport 2.0 TFSI
  • BMW 335i (2007 – 2010), BMW 135i (2008 – 2010), BMW X6 xDrive 35i (2009), BMW Z4 sDrive35i (2009). BMW 335is (2011)
  • Opel. Astra GTC и OPC, Corsa OPC
  • Ford Focus, американские Fusion, Mustang и Transit
  • SEAT Leon

Наддувные двигатели

Наддув повышает показатели или уменьшает рабочий объем, сохраняя ту же мощность. Мотор 1,5л способен развивать мощность от 150 л.с. и более.
Максимальный крутящий момент наддувника, в отличие от момента атмосферника, достигается раньше при частоте вращения коленчатого вала 1600–1800 об/мин. «Полка» высокого крутящего момента достигает 4000–4500 об/мин.

Самые мощные и быстрые версии авто с наддувным мотором:

  • BMW 5 series
  • Toyota Land Cruiser 200
  • Jaguar F-Type
  • Range Rover Evoque.

Машины Toyota одни из обладателей быстрого двигателя с турбонадувом

Дизельные моторы

Некоторые эксперты считают, что золотой век дизелей миновал. Но это утверждение спорно.
По уровню сложности и капризности современный дизель похож на наддувной бензиновый мотор. Ключевая причина — система питания Common Rail: она нагнетает большое давление и обеспечивает повышенные показатели динамики.

Кроме несколько завышенной цены, среди минусов дизеля:

  • сложный ремонт;
  • тучи сажи, которые электроника выпускает из-за конструкции с мочевиной и сажевыми фильтрами;
  • необходимость оставаться начеку: если заправился не по сезону – жди проблем с запуском мотора в мороз.

Но для некоторых водителей эти недостатки меркнут перед преимуществами:

  • прекрасными показателями мощности;
  • отличной тяговитостью;
  • экономичным расходом топлива.

Большинство автовладельцев отдают предпочтение экономичным дизельным двигателям

Рейтинг лучших дизельных машин 2017 года:

  • Volkswagen Passat
  • Škoda Octavia
  • Ford Focus III
  • Ford Fiesta
  • Volkswagen Golf
  • BMW 3-Series
  • Toyota Land Cruiser

Газификация

Машину на газ переводят только в одном случае – для экономии на топливе. Однако такая оптимизация расходов сопровождается сложностями при установке газового оборудования и дальнейшими минусами эксплуатации:

  • самостоятельно поставить газовый баллон получится только в машину с искровым зажиганием. Но имейте ввиду, если после этого мотор сломается (а он скорее всего сломается), даже профессионалу будет трудно вернуть его к жизни.
  • переводить на газ дизельный двигатель можно только в заводских условиях. При этом сама установка оборудования стоит недешево, да еще и цены на дальнейшее обслуживание автомобиля возрастают;
  • серьезная переделка двигателя неизменно снижает разгонную динамику (на 15 – 20%) и уровень безопасности автомобиля;
  • метановый или пропан-бутановый баллон занимает половину багажника и нарушает «развесовку» автомобиля, добавляя ему 60 – 90 кг в самом неудачном месте – за задней осью. Если сзади сядут два пассажиров, машина начнёт цеплять глушителем те участки дороги, которые раньше вы резво пролетали;
  • при каждой заправке придётся от души надышаться газом. Причем такая заправка вселяет дополнительную тревогу: даже на одной и той же станции газ может пахнуть по-разному, что говорит о нестабильном качестве топлива;
  • газ опасен возгоранием из-за утечек и взрывом из-за наезда сзади. Лобовое столкновение также чревато печальным итогом: в случае аварии замедление авто может составить 15 g, при этом 90 кг баллон будет весить уже 1350 кг, легко сломает все крепежи и нанесет пристегнутому водителю удар силой около тонны!

Что имеем в итоге?

Как считают автомастера, самый беспроблемный вариант – безнаддувный бензиновый двигатель с впрыском топлива и цепным приводом ГРМ вместо ремня. Для тяжелых внедорожников, пикапов или небольших грузовиков лучше дизель.

У каждого двигателя свои плюсы и минусы. Какие преимущества для вас особенно важны и с какими недостатками вы готовы мириться – решайте сами и выбирайте оптимальный вариант для себя.

Источник

Adblock
detector