Сколько поршней в двигателе v12

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.

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.

Читайте также:  На ходу троит двигатель нексии

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.

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.

Читайте также:  Какое масло заливают в двигатель тойота авенсис

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

12 цилиндровый двигатель: типы, технические характеристики, порядок работы

На современных автомобилях нередко встречаются многоцилиндровые конструкции. Они помогают добиться более высокой мощности транспортных средств. Подобные моторы применяются как в военной технике, так и в легковых машинах. И хотя в последнее время на смену тяжеловесным 12-цилиндровым двигателям пришли более легкие механизмы, имеющие по 6-8 цилиндров, они до сих пор востребованы в автомобилестроении.

Описание устройства

По техническим характеристикам 12-цилиндровый дизельный двигатель представляет собой объединение нескольких блоков с одним цилиндром. Эти механизмы имеют общий коленчатый вал. Количество рабочих ходов, которые совершаются в течение 2 полных оборотов коленвала на такой силовой установке равно числу цилиндров.

Имеется несколько разновидностей двигателей с 12 цилиндрами. Они различаются только вариантами компоновки. В их число входят следующие подвиды:

  1. V12 – имеет v-образное строение с устройствами, которые размещены друг напротив друга. При этом во время установки соблюдается угол 60 градусов.
  2. L12 – имеет рядное расположение блоков цилиндров. Общий коленвал вращается поршнями. Эта разновидность представляет собой объединенную конфигурацию двухтактного и четырехтактного мотора. Этот 12-цилиндровый дизельный двигатель отличает небольшая ширина при достаточной длине. Их не используют в машиностроении, а только на судах.
  3. X12 – силовая установка, имеющая особенное расположение цилиндров. Они установлены в 3 ряда по четыре штуки. Здесь поршень также вращает коленчатый вал, объединяющий их.
  4. F12 – его называют еще «оппозитным» из-за необычной конфигурации. Угол между блоками составляет 180 градусов. Он отличается компактными размерами и заниженным центром тяжести. Такой силовой агрегат редко встречается в серийных автомобилях. Зато его часто можно увидеть на спортивном автотранспорте.

Такое количество разновидностей помогает конструкторам экспериментировать с производительностью и ходовыми качествами транспортных средств, снабжая их тем или иным мотором.

История

Первооткрывателем в области 12-цилиндровых двигателей признан Даймлер Готлиб, который воспользовался проектом Леона Левавассора. В конце 1903 года подобные моторы устанавливали на тяжеловесные моторные лодки и катера от компании Société Antoinette. До этого водные транспортные средства снабжались моторами с четырьмя цилиндрами, поэтому нововведение имело очень большой успех благодаря своей производительности.

Читайте также:  Потребляемая мощность двигателя характеристика

Опираясь на разработки предшественников, компания Putney Motor Works в 1904 году выпустила первый 12-цилиндровый двигатель v-образный. Впоследствии он получил широкий спектр использования.

В 1909 году в первый раз был представлен двигатель для авиационной промышленности. Его выпустила компания Renault. В нем впервые применили воздушное охлаждение и расположение цилиндров, которое имело угол 60 градусов. Рабочий объем мотора был всего 12,3 л при диаметре цилиндра 96 и ходе поршня 140 мм. Уже через год производитель представил аналогичный двигатель в облегченном варианте, который предназначался для моторных лодок.

В начале 1912 года был выпущен усовершенствованный силовой агрегат на 17,5 л, имеющий мощное водяное охлаждение. Производительность этого устройства равнялась 130 кВт. В минуту он мог развивать 1400 оборотов. После этого конструкторы продолжили проводить эксперименты с объемом и мощностью двигателей.

Так в 1913 году ведущий конструктор компании Sunbeam Motor Car изобрел мотор такой же конфигурации для легкового автомобиля. Ход поршня и диаметр цилиндров составляли 150 х 80 мм. Впервые такой двигатель, имеющий производительность 150 кВт, был установлен на машину с названием Toodles V. Впоследствии автомобиль смог установить несколько рекордов скорости.

Перед Второй мировой войной 12-цилиндровые двигатели применялись при изготовлении военной техники. После длительного послевоенного периода, когда многие производственные мощности пришлось осваивать заново, эта конструкция была забыта незаслуженно. Однако уже в 1972 году автоконцерн Jaguar продемонстрировал публике мотор типа X12. Механизм имел литраж 5,3 и стал достаточно популярным во многих странах. Его производство не прекращалось до 1996 года. Несмотря на то что сейчас выпущены и более совершенные силовые установки, эти устройства пользуются большой популярностью у конструкторов.

Порядок работы

На 12-цилиндровом двигателе «порядок работы» подразумевает определенную последовательность запуска. Этот процесс отвечает за то, как чередуются одноименные такты устройства, в котором они соединены единым коленвалом. На порядок работы влияет несколько разных причин. К ним относятся такие факторы, как:

  • строение распредвала;
  • расположение цилиндров внутри силовой установки;
  • разновидность коленвала.

Работа 12-цилиндрового двигателя во многом зависит от газораспределительных фаз, которые составляют этот процесс. Их последовательность должна распределяться соразмерно силе влияния на коленчатый вал. По схеме цилиндры, которые функционируют последовательно, не должны располагаться на соседних местах. Независимо от разновидности мотора, отличающегося типом расположения цилиндров, работа начинается с основного устройства под номером 1.

Например, рабочий цикл начинается с первого цилиндра. После того как коленвал совершает поворот, равный 90 градусам, начинается работа 5 механизма, затем цикл запускается последовательно и в других блоках. Если двигатель настроен правильно, то он будет работать более ровно и плавно, чем шести- и восьмицилиндровый.

Где устанавливается

Кроме водного и авиатранспорта, двенадцатицилиндровый силовой агрегат устанавливают на современных иномарках — «Ламборгини» и «Феррари». В России более распространенными являются моторы W12 от автоконцерна «Фольксваген». Недавно такие силовые установки стали выпускать на заводе города Барнаула. За основу взяли дизель довоенного образца типа V12. Ставят такие моторы и на разные виды тепловозов. Еще одна область применения — привод компрессорных и насосных агрегатов, буровых установок.

Сейчас при производстве автомобилей движки с 12 цилиндрами выпускают такие мировые автогиганты, как Rolls-Royce, Aston Martin, Ferrari, Pagani Automobili и другие. Они используют разновидность V12, так как они лучше всего подходит для установки на легковой автотранспорт.

Особенности обслуживания

Владельцы транспортных средств с установленным двигателем на 12 цилиндров знакомы с нюансами обслуживания этих устройств. Они отличаются неприхотливостью и продолжительным ресурсом работы.

Если регулировка была сделана правильно, то вмешательство профессионального автомастера не понадобится, пока не будет пройдено 15-20 тысяч км. После капитального ремонта, когда двигатель устанавливается заново, нужно как следует отрегулировать механизм, при необходимости воспользовавшись помощью профессионалов.

Отзывы

Если судить по сведениям, оставленным на автомобильных форумах, водители полностью довольны машинами с двигателями на 12 цилиндров. Отзывы, размещенные на этих сайтах, в большинстве положительные. Есть незначительный процент отрицательных откликов. В них владельцы жалуются на сложную регулировку механизмов и рекомендуют обратиться к опытным мастерам, чтобы впоследствии не возникло проблем.

Заключение

Маловероятно, что каждый водитель начнет вникать в принципы работы и характеристики 12-цилиндрового двигателя, изучать его разновидности, но знакомство с этой информацией будет очень полезно. С помощью этих знаний автомобилист сможет самостоятельно выполнить обслуживание и настройку механизмов.

Источник

Adblock
detector