V образный двигатель сколько клапанов

История возникновения и развития V-образного двигателя

Доброго времени суток дорогие друзья и постоянные читатели моего блога. Сегодня я решил окунуться чуток в историю и написать следующую статью, тема которой гласит так: « История возникновения и развития V-образного двигателя «. Ну, что же начнем.

Историю автомобилестроения можно представить, как постоянное стремление к усовершенствованию, как пример изобретательности и настойчивости человека. Казалось бы, разработали в 1883 году одноцилиндровый двигатель — что еще нужно? Но, оказывается, для взыскательного автомобилиста мощности мотора оказалось маловато, понадобились более сильные двигатели. «Спрос диктует предложение» — эта цитата, наверное, известна всем. Появились более сильные и мощные агрегаты, с большим количеством цилиндров и различными вариантами сборки. V-образный агрегат является ярким примером подобного усовершенствования.

Разновидности двигателей внутреннего сгорания

По способу формирования топливной смеси различают ДВС бензинового и дизельного типа, с внешним и внутренним формированием смесей соответственно. Двигатели бензинового и дизельного видов относятся к категории четырехтактных. Величина мощности первого созданного двигателя едва превышала одну лошадиную силу. Для его эксплуатации на практике этого было явно недостаточно. Поскольку двигатель был одноцилиндрового типа, само собой приходило в голову решение проблемы – нарастить мощность за счет увеличения количества цилиндров.

Но, если число цилиндров увеличилось, сразу же становится актуальной проблема их расположения. Для бензинового и дизельного силовых агрегатов могут быть следующие варианты.

Рядные (расположение цилиндров – в один ряд, один за другим).
V-образные – взаимное расположение цилиндров – под острым (60 град.) или прямым углами.
Оппозитные. В некоторых случаях, этот вариант рассматривают как одна из разновидностей V-образных двигателей. Взаиморасположение цилиндров — 180 градусов. Эта разновидность двигателей нередко применяется в мотоциклетных конструкциях.
W- образные. Это скомбинированные между собой V-образный и оппозитный двигатели, которые должны работать на один коленвал.
Звездообразные. Это V-образные двигатели со взаимным угловым расположением цилиндров, работающие на один и тот же коленчатый вал. Подобные конструкции применяются при создании самолетов.

Каждая из указанных разновидностей имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим подетальнее двигатель V-образного типа.

Особенности конструкции

Даже самого поверхностного взгляда достаточно, чтобы понять всю сложность этого изделия. Его смело можно считать закономерным результатом эволюции двигателя.

При усовершенствовании двигателей, поэтапно использовались имеющиеся резервы: с возрастания диаметров цилиндров до увеличения их количества. Наиболее простым вариантом расположения нескольких цилиндров является их рядное размещение. Но при подобном подходе, наращивать количество цилиндров до бесконечности нельзя, поскольку существенно увеличиваются размеры мотора. А это совершенно неприемлемо для автомобилей и мотоциклов. Согласно испытаниям, четыре или шесть цилиндров считается оптимальным для авто, при условии рядного расположения. Применяют такие двигатели и сегодня (они считаются наиболее простыми для производства).

Создание V-образного двигателя

Взаимное размещение цилиндров двигателя под углом дало возможность для одновременного решения двух проблем: уменьшения размеров мотора в длину (правда, ширина его несколько увеличилась) и возрастания количества цилиндров в двигателе.

Существенный минус подобного технического усовершенствования в том, что конструкция мотора стала намного сложнее. К примеру, для рядной конструкции вполне достаточного одного газораспределительного механизма и одного цилиндрового блока. V-образный мотор требует, по крайней мере, двукратного увеличения их количества.

Несмотря на сложность устройства, моторы V-образного типа достаточно распространены. Помимо авто, двигатели V-образного типа применяются и в качестве мотоциклетных моторов.

Моторы на мотоциклах

В качестве мотоциклетного мотора применяют двигатель оппозитного типа (специалисты рассматривают его как вид V-образной конструкции). Оппозитные двигатели применяются отдельными производителями и при производстве автомобилей.

На протяжении большого временного промежутка, мотоциклы вполне довольствовались моторами на один цилиндр. Однако, проблема увеличения мощности вплотную затронула и мотоциклы. Впоследствии на них стали устанавливать более мощные двухцилиндровые V-образные двигатели. При производстве мотоциклов применяются силовые агрегаты самых различных видов. В двигателях современных моделей возросло количества цилиндров. Это сделало возможным увеличить мощность двигателя.

Четырехтактные моторы стали более распространенными, двухтактный вариант оставлен лишь для мотогонок (главная причина этого – непродолжительный ресурс и невысокая надежность двухтактных двигателей). Для мотоциклов, в условиях очень небольшого пространства, использование компактных V-образных агрегатов наиболее рационально. В настоящее время, V-образные и оппозитные двигатели являются наиболее распространенными для мотоциклов.

Читайте также:  Быстрый запуск для дизельных двигателей аэрозоль

V-образные дизельные агрегаты

Авто с двигателями дизельного типа на сегодняшний день являются необыкновенно популярными в европейских странах. Объясняется это тем, что дизельный агрегат экономичен и надежен. Примером одного из самых популярных двигателей является TD6.

В этом моторе имеется 6 цилиндров с V-образным расположением с общим объемом до 2,7 л. Мощность такого агрегата – до 207 лс, величина крутящего момента – около 440 Нм. При таких впечатляющих характеристиках, масса его составляет не более 202 кг. По оценкам специалистов, он занимает лидерские позиции среди V-образных агрегатов на 6 цилиндров.

Мощные дизельные агрегаты довольно компактных размеров устанавливались в прошлом веке на танки – легендарные «тридцатьчетверки», прекрасно проявившие себя в Великой Отечественной войне. Экономичность и небольшие размеры делают V-образные агрегаты уместными на самых различных транспортных средствах.

На этом данную статью: « История возникновения и развития V-образного двигателя » хочется закончить. Уверен, что информация изложенная мной очень пригодиться вам в жизни. Если же у вас возник какой-либо вопрос, то добро пожаловать в комментарии к данной статье. Всего доброго!

Поддержи канал лайком и подпиской если тебе не трудно

Источник

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.

Читайте также:  Принцип работы двигателя субару импреза

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.

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.

Читайте также:  Двигатель 406 инжектор где находятся датчик температуры воздуха

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.

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

Adblock
detector