Что лучше рядный или v образный двигатель?

Какой двигатель лучше?

При выборе автомобиля помимо марки и модели мы смотрим на двигатель – его объем, топливо, конструкцию и расположение. Одних вполне устраивает рядная «четверка», другим нужен только шестицилиндровый двигатель, а третьим подавай только оппозитный. Какой мотор лучше: рядный, V-образный или оппозитный? Попробуем разобраться.

МИФ: «Цепь в приводе ГРМ надежнее ремня»

ПРАВДА: Цепь, как и ремень, имеет определенный ресурс, правда, у цепи он действительно больше, но все мифы о ненадежности ремня сводятся к тому, что при его обрыве ремонт двигателя неизбежен. Это не совсем так. Например, на некоторых моделях (ВАЗ, VW) при обрыве ремня клапаны с поршнями не встречаются, а вот при обрыве цепи такая встреча будет, скорее всего, неизбежной и ремонт более трудоемким. Чтобы этого не случилось, нужно просто строго соблюдать регламентированные производителем сроки замены цепного и ременного приводов ГРМ. Кстати, замена цепи в большинстве случаев гораздо более дорогостоящая операция, чем замена ремня.

МИФ: «Балансирные валы применяются только на двигателях Mitsubishi»

ПРАВДА: Это не так. Моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Saab, Ford, Fiat, VW, Opel и даже ВАЗ.

МИФ: «Пятицилиндровые моторы ненадежны из-за слабого 5-го цилиндра»

ПРАВДА: Пятый цилиндр в Р5, так же как и четвертый в Р4, шестой в Р6, третий и шестой в V6, подвержен большему износу из-за конструктивной удаленности от помпы, т.е. из-за худшего по сравнению с остальными охлаждения. Крайние цилиндры практически в любом двигателе испытывают большие тепловые нагрузки и могут иметь худшие характеристики.

МИФ: «Дизели ненадежны, часто ломаются и имеют маленький ресурс»

ПРАВДА: На самом деле ресурс дизеля не меньше, чем у бензинового мотора. Менее жесткий тепловой режим дает дизелю существенное преимущество по долговечности, да и более низкий рабочий диапазон оборотов снижает износ в трущихся деталях. Дизель менее критичен к составу топлива, чем бензиновый двигатель. Вот только заливать его надо в соответствии с сезоном. Требования к эксплуатации дизеля не сложнее, чем к бензиновому двигателю – заливать качественное масло и топливо, а также вовремя обслуживать.

Большинство отказов дизелей связано не с их конструктивными особенностями, а с несоблюдением простейших правил эксплуатации. Масло рекомендуется менять через 7500 км вне зависимости от того, какая периодичность указана в инструкции. Зубчатый ремень привода ГРМ и ТНВД надо менять не реже чем через 60 тысяч км. Необходимо также внимательно следить за топливной системой, например, периодически сливать отстой из топливного фильтра, отворачивая сливную гайку. Топливный бак рекомендуется промывать два раза в год: весной и осенью. Эксплуатируя дизельный автомобиль, важно помнить, что его двигатель не любит высоких оборотов. Длительные поездки на максимальной скорости – еще один способ приблизить капремонт.

МИФ: «V-образная «шестерка» лучше рядной»

ПРАВДА: Главным преимуществом рядной «шестерки» по сравнению с V6 является почти идеальная уравновешенность. Поршни в двигателе совершают достаточно сложные возвратно-поступательные движения и не менее сложные неравномерные движения: они то разгоняются, то замедляются. Все эти движения помимо полезных нагрузок несут и паразитирующие силы, и моменты инерции, которые негативно сказываются на работе двигателя. На рядных «шестерках» полный баланс найден в необычайной простоте работы цилиндров: все цилиндры работают в одной плоскости, поршни поделены на три пары (1-4, 2-5, 3-6), каждая пара закрепляется на коленвале под углом 120 относительно остальных. Вибрация в нем скомпенсирована на уровне кривошипно-шатунного механизма.

А вот моменты от сил инерции в двигателях V6 конструктивно невозможно уравновесить, поэтому производители вынуждены прибегать к различным ухищрениям типа балансировочных валов, которые, вращаясь в противоположную коленвалу сторону, компенсируют все эти моменты. Применение балансировочных валов усложняет конструкцию мотора. Единственным преимуществом V6 можно считать меньшие габариты по сравнению с Р6. Недостатком рядных «шестерок» является большая длина ГБЦ и коленвала.

МИФ: «Самый лучший мотор – рядная «четверка»

ПРАВДА: Рядный четырехцилиндровый двигатель – самый распространенный, но это не значит, что он идеальный. Четыре цилиндра в ряд – самая простая конструкция и в техническом, и, что немаловажно, в экономическом плане. Такой двигатель довольно компактный, его можно расположить как вдоль, так и поперек, использовать под разные типы трансмиссии, но рядная «четверка» имеет один существенный недостаток – небольшой рабочий объем (от 1,0 до 2,5 л). Средний объем цилиндра двигателя современного автомобиля – от трехсот до шестисот кубических сантиметров (плюс-минус сто «кубиков»). Литровая мощность – от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля и до 100 л.с./л для форсированного бензинового мотора. Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно. Поэтому, чтобы увеличить мощность мотора, конструкторам приходится увеличивать количество цилиндров.

Компоновка поршневых двигателей

Значительное разнообразие компоновок поршневых двигателей связано с их размещением в автомобиле и необходимостью уместить определенное количество цилиндров в ограниченном объеме моторного отсека. Рядный двигатель имеет компоновку, при которой все цилиндры находятся в одной плоскости. Применяется для небольшого количества цилиндров: 2, 3, 4, 5 и 6. Рядный шестицилиндровый двигатель легче всего поддается уравновешиванию (снижению вибрации), но обладает значительной длиной. У V-образного двигателя цилиндры расположены в двух плоскостях, как бы образуя латинскую букву V. Угол между этими плоскостями называют углом развала. Наиболее часто такое размещение цилиндров применяется для шести– и восьмицилиндровых двигателей и обозначается V6 и V8 соответственно. Такая компоновка позволяет уменьшить длину двигателя, но увеличивает его ширину.

Оппозитный двигатель имеет угол развала 180о, благодаря этому у него наименьшая высота агрегата среди всех компоновок. VR-двигатель обладает небольшим углом развала (порядка 15о), что позволяет уменьшить как продольный, так и поперечный размер агрегата. W-двигатель имеет два варианта компоновки — три ряда цилиндров с большим углом развала или как бы две VR-компоновки. Обеспечивает хорошую компактность даже при большом количестве цилиндров. В настоящее время серийно выпускают W8 и W12.

Достоинства и недостатки оппозитных двигателей

Оппозитный двигатель имеет небольшую высоту, низкий центр тяжести, идеальную первичную балансировку, так как движение одной части компенсируется движением противоположной. Однако оппозитники конструктивно довольно сложны, занимают много места по ширине, и ремонт такого мотора – дорогостоящая операция.

Достоинства и недостатки дизельных двигателей

Дизели — двигатели, в которых воспламенение смеси топлива с воздухом происходит от повышения ее температуры при сжатии. По сравнению с бензиновыми эти двигатели обладают лучшей экономичностью (на 15-20%) благодаря большей (в два и более раз) степени сжатия, улучшающей процессы горения топливно-воздушной смеси. Достоинством дизелей является отсутствие дроссельной заслонки, которая создает сопротивление движению воздуха на впуске и увеличивает расход топлива. Максимальный крутящий момент дизели развивают на меньшей частоте вращения коленчатого вала (в обиходе – тяговиты на низах).

Дизели устаревших конструкций обладали по сравнению с бензиновыми двигателями и рядом недостатков:

– большей массой и стоимостью при одинаковой мощности из-за высокой степени сжатия (в 1,5-2 раза больше), увеличивавшей давление в цилиндрах и нагрузку на детали, что заставляло изготавливать более прочные элементы двигателя, увеличивая их габариты и вес;

– большей шумностью из-за особенностей процесса горения топлива в цилиндрах;

– меньшими максимальными оборотами коленвала из-за более высокой массы деталей, вызывавшей большие инерционные нагрузки. По этой же причине дизели, как правило, менее приемисты – медленнее набирают обороты.

Современные дизели по конструкции и по характеристикам практически не уступают бензиновым моторам.

Что такое роторно-поршневой двигатель?

Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) – это мотор, в котором ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью – быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограниченна, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.

Что такое гибрид?

Гибридная силовая установка представляет собой комбинацию поршневого двигателя (как правило, дизеля), электродвигателя, генератора и тяговых аккумуляторных батарей. Работает она в различных режимах в зависимости от характера движения автомобиля. При интенсивном разгоне вместе работают поршневой и электрический двигатели. Во время торможения двигателем за счет энергии замедления генератор заряжает аккумуляторные батареи. При движении в городском цикле может работать только электродвигатель. Все это позволяет, сохраняя или даже улучшая динамику разгона, значительно повысить экономичность и снизить выброс вредных веществ.

Поделиться ссылкой:

Подписаться на «Друг для друга»:

AutoXS.ru — Авто Энциклопедия

  • Тюнинг и доработки
  • Ремонт и обслуживание
  • История
  • Разное про автомобили
  • Масштабные модели

Рядный, V-образный и Оппозитный двигатель (минусы и плюсы)


Сегодня встретить в описании автомобильных двигателей можно не только величины мощности и крутящего момента, но и приставки: рядные, V-образные и оппозитные, характеризующие расположение цилиндров. Несмотря на то что каждая из этих схем – эволюционный шаг в двигателестроении, ни от одной из них до сих пор еще не отказались. А все потому, что все они имеют свои плюсы и минусы, на которые также необходимо обращать внимание при выборе транспортного средства.

История двигателя

Первым запатентованным двигателем внутреннего сгорания стал мотор, разработанный в 1883 году Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом. Это был одноцилиндровый двигатель, развивающий всего 1,1 л. с. Разумеется, мощностью таких моторов довольствоваться не приходилось. Ведь автомобили должны были заменить конные экипажи, перенимая на себя все их задачи: перевозка людей, грузов и так далее.

Поэтому для увеличения силы двигателей, стали увеличивать рабочий объем цилиндра. Но, как оказалось, всему есть предел. Вместе с цилиндром необходимо было увеличивать поршень и шатун, на эти детали возрастали нагрузки, и их также необходимо было учитывать при проектировании. Кроме того, воспламенение топливовоздушной смеси больших объемов в таком двигателе происходит с определенной паузой, из-за чего он работает неравномерно. В таком случае необходимо устанавливать тяжелый балансир, и тогда конструкция становится еще более тяжелой и, чтобы приводить ее в движение, необходима дополнительная энергия. В результате одноцилиндровые двигатели становились слишком массивными, а масса увеличивалась не пропорционально мощности. Это приводило к тому, что заставить двигатель работать на высоких оборотах становилось невозможным, а, как известно, чем ниже скорость вращения коленчатого вала, тем меньше его мощность.

Рядный двигатель


Рядная схема. Такая схема используется при небольшом количестве цилиндров (от двух до шести). Главным преимуществом является то, что моторы такого типа легче всего поддаются уравновешиванию. Недостаток – внушительная длина.

В скором времени решили, что коленчатый вал может перемещать не только один поршень, и к одному цилиндру прибавились еще несколько. Цилиндры разместили в ряд (так проще всего). Сначала появились 2-цилиндровые двигатели, а в 1890 году появился первый 4-цилиндровый двигатель. Мощность этого мотора уже достигала 5 л. с. при 620 об/мин, но как по нынешним меркам, так и по меркам того времени этого было не достаточно, чтобы перемещать тяжелую технику. Поэтому создавались новые двигатели, число цилиндров которых достигало шести, восьми и даже двенадцати. И вот тут производители столкнулись со следующей проблемой. Таким двигателям требовалось большое количество свободного места под капотом. Кроме того, эти моторы за счет свого веса утяжеляли автомобиль, тем самым ухудшая его устойчивость и управляемость. Мысли инженеров направились на создание более компактного двигателя. К слову, сегодня рядные моторы можно встретить максимум с шестью цилиндрами. В основном по такой схеме сегодня строятся 4-цилилндровые двигатели, так как наиболее просты при производстве.

Читайте также  Как пользоваться супротеком для двигателя?

V-образный двигатель


V-образная схема. Такая компоновка позволяет значительно сократить длину мотора, но при этом увеличивает его ширину. Наиболее распространенные V6 и V8.

На самом деле идея компактного двигателя была запатентована еще до того, как появились многоцилиндровые монстры. Такой двигатель был создан в 1889 году. Он имел два цилиндра с углом развала 17 градусов и развивал 1,6 л. с. при 900 об/мин. V-образная компоновка, по сути, представляла из себя два двигателя, расположенных рядом друг с другом и приводящих в движение один общий коленчатый вал. Такая компоновка позволила сократить размеры мотора в длину почти вдвое.

В автомобилестроении первый V-образный мотор появился в 1905 году. Это был авиационный двигатель, построенный французским изобретателем Леоном Левавассером. Вначале моторы, построенные по такой схеме, устанавливали на грузовики и автобусы, а со временем они стали встречаться и под капотами легковых автомобилей. И все же, несмотря на многие положительные качества такой схемы, она не вытеснила рядную. Ведь там где есть плюсы, всегда есть и минусы. Главным образом это более сложная конструкция (два газораспределительных механизма вместо одного), и, следовательно, трудоемкость производства и дальнейшего ремонта. Кроме того, габаритные размеры хоть и уменьшились в длину, но моторы при этом «разрослись» в ширину.

Оппозитный двигатель


Оппозитный двигатель – V-образный мотор с углом развала 180 градусов. Главным преимуществом является наименьшая высота и, как следствие, снижение центра тяжести автомобиля. Недостаток – неравномерный износ. В основном встречаются 4- и 6-цилиндровые двигатели.

Одним из типов V-образных моторов, который удостоен отдельного внимания, является оппозитный двигатель. По сути, этот двигатель является V-образным с углом развала цилиндров 180 градусов. В основном такие моторы нашли широкое применение на мотоциклах. Поперечное (направлению движения) размещение двигателя улучшало охлаждение цилиндров набегающим потоком воздуха. Однако и в автомобильной промышленности ему также нашлось место. С 1938 по 2003 года оппозитники устанавливали на Volkswagen Beetle, все по той же причине лучшего охлаждения (мотор имел воздушную систему охлаждения).

В 60-е годы производители усердно занялись разработкой переднеприводных автомобилей. Машины с такой схемой по сравнению с приводом на заднюю ось имели преимущества на скользком покрытии, а также были проще и дешевле в изготовлении. Но как оказалось не все так просто. По причине тяжести двигателей переднеприводные автомобили того времени не могли похвастаться хорошей управляемостью и равновесием в поворотах. Конструкторы стали снижать центр тяжести двигателей, в основном этого добивались, «укладывая моторы на бок». И пока одни автомобильные компании экспериментировали с расположением мотора, японские инженеры из Subaru в 1966 году представили свой первый переднеприводный автомобиль Subaru-1000, на котором был установлен оппозитный двигатель, размещенный вдоль оси автомобиля. За счет горизонтального расположения цилиндров мотора, значительно понизился центр тяжести автомобиля, улучшив тем самым устойчивость и управляемость машины.

Тем не менее такие моторы не нашли массового применения. Обусловлено это рядом минусов: неравномерный износ цилиндров (из-за точечного распределения нагрузок сечение цилиндра со временем становится эллипсным), большой расход масла и плохая вентиляция картера. Оппозитные двигатели сегодня можно встретить на автомобилях марки Subaru и Porsche, для которых на первом месте находится управляемость.

VR — рядно-смещённый двигатель


VR-образная схема. Моторы с небольшим углом развала (около 15 градусов). Такой угол позволил установить оба ряда цилиндров в одном блоке цилиндров, что позволило уменьшить не только длину, но и ширину двигателя. Главный недостаток – дополнительные валы и необычная конструкция ГРМ, и-за чего он очень дорог в производстве.

Еще к одному из типов расположения цилиндров можно отнести рядно-смещенный двигатель, обозначаемый индексом VR. Этот мотор является комбинацией V-образного и рядного двигателей. Поршни перемещаются под углом 15 градусов, что позволяет расположить их в одном блоке цилиндров. Создавая этот двигатель, конструкторы пытались максимально использовать плюсы V-образного и рядного двигателя: небольшие габаритные данные (как в длину, так и в ширину), простота изготовления. Но создать идеальный мотор задача оказалась не из простых. Эти двигатели обладают высокой тепловой напряженностью. Тонкие стенки между рядами цилиндров не позволяют сделать достаточное количество каналов для охлаждающей жидкости, вследствие чего эти моторы хуже противостоят перегрузкам.

W-образный двигатель


W-образная схема. Существует два варианта компоновки – три ряда цилиндров с большим углом развала (д) и совмещение двух VR-образных схем (е). В настоящее время выпускаются W8 и W12.

Погоня за мощностью привела к тому, что на свет появились моторы, построенные по схеме W. Это, по сути, два VR двигателя, угол между которыми составляет 72 градуса или три рядных. Главный недостаток таких моторов заключается в том, что на коленчатом валу находится в два раза больше шатунов, чем на V-образном, и в четыре раза! больше, чем на рядном. Шатуны изготавливаются тонкими, а так как эти детали являются одними из наиболее нагруженных в двигателе, то в результате на больших оборотах они начинают изгибаться. Такие моторы, созданы не для массового использования. Их можно встретить лишь на спортивных автомобилях.

Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!

Шестёрки рядные и V-образные: плюсы и минусы

6-цилиндровые двигатели ассоциируются с некоторыми из самых лучших автомобилей всех времён, так каким же образом кардинально отличаются V-образные.

6-цилиндровые двигатели ассоциируются с некоторыми из самых лучших автомобилей всех времён, так каким же образом кардинально отличаются V-образные моторы от своих рядных братьев?

6-цилиндровые моторы устанавливались в некоторые модели, со временем ставшие по-настоящему легендарными, среди которых есть Jaguar E-Type, Toyota Supra и BMW M3, где под капотом стоят рядные моторы, а также Honda NSX, GT-R R35 и Lancia Stratos с двигателями, имеющими V-образную компоновку. К сожалению, золотое время рядных шестёрок подошло к концу, так как всё в наше время всё чаще производители используют именно моторы типа V6, причём как в обычных моделях, так и в их заряженных версиях. Так в чём же преимущества и недостатки каждой схемы, и почему V6 сейчас доминирует?

Преимущества рядных шестёрок

В первую очередь, как и любой рядный двигатель, такие шестёрки довольно просты и надёжны. Блок цилиндров изготавливать проще, да и в отличие от V-образных моторов во втором комплекте ГБЦ и распредвалов нет необходимости. Вместо использования четырёх коротких распредвалов рядная шестёрка может довольствоваться двумя длинными валами.

Простота таких моторов также важна при ремонте, так как на рядном двигателе легко можно подобраться к любой свечи зажигания, проводам и прочим элементам при плановом обслуживании, что делает любую рядную шестёрку хорошим товарищем механика.

Но самое большое преимущество — балансировка двигателя. При обычной схеме работы таких моторов цилиндры двигаются парами со своим «отражением в зеркале» с другой стороны мотора. Сначала работают 1 и 6, затем — 2 и 5, а заканчивают такт 3 и 4. Когда поршни 1 и 6 находятся в верхней мёртвой точке, другие поршни равномерно расположены под углом в 120 и 240 градусов соответственно относительно рабочего цикла, благодаря чему возвратно-поступательные движения сами уравновешивают мотор. Благодаря этому они плавно развивают обороты, чем и прославились двигатели вроде S50 и RB26.

Недостатки рядных шестёрок

К сожалению, есть множество причин тому, что рядные шестёрки сейчас вымерли. Размещение такого мотора всегда вызывало вопросы, так как из-за дополнительных цилиндров установить такой мотор вдоль можно не под каждый капот. Если же ставить его поперечно, то не остаётся места для трансмиссии и приводов, которые нужны при использовании на переднеприводных моделях. А так как производители стараются делать максимально универсальные моторы для применения на множестве моделей, длинные «рядники» им просто не нужны.

Кроме того, у длинного мотора и его компонентов страдает жёсткость по сравнению с более компактными моделями. Длинные распредвалы и коленвалы слегка прогибаются во время вращения, а блок цилиндров не такой жёсткий, как у тех же V6. Размеры рядной шестёрки также плохо влияют на центр тяжести автомобиля, так как он расположен несколько выше, чем более компактные модели.

Преимущества V6

Существующие в 60- или 90-градусных вариантах, V6 до сих пор можно найти в огромном количестве заряженных моделей, а благодаря установке турбин такие моторы легко развивают 500 лошадиных сил, как у MY17 GT-R или технологичного NSX. V6 также использовались и на других платформах, среди которых — Mondeo ST200, так что универсальность также является огромным плюсом таких моторов.

Из-за более компактных параметров такой мотор можно поставить в куда большее количество моделей из линейки производителя, что снижает стоимость на тестирование других вариантов двигателей.

А свободное место, сэкономленное размерами двигателя, может быть использовано для установки различных видов нагнетателей. Переднеприводные модели также могут использовать V6 в качестве мотора, что может привести к появлению действительно крутых моделей вроде MG ZS180 с двигателем Rover KV6 под капотом или Mazda MX-6, на второе поколение которой ставили 2,5-литровый V6. Таким образом V6 позволяет компаниям без проблем создавать мощные версии скучных моделей с 4-цилиндровыми моторами без серьёзных изменений размеров кузова или компоновки моторного отсека.

Недостатки V6

У таких моторов пусть и такое же количество цилиндров, как у рядного собрата, но V6 совсем не так хорошо сбалансирован. По сути созданный из двух рядных 3-цилиндровых двигателей, любой V6 требует специальных балансировочных валов, которые будут уравновешивать мотор во время его работы. Без таких балансировочных валов на коленвал действовали бы огромные вибрации, создаваемые подобным мотором при возвратно-поступательных движениях.

Балансировка двигателя ухудшается с ростом объёма такого мотора (длинный ход поршня) и увеличением размера цилиндра (так как растёт масса поршня). Противовесы в таком случае также добавляют сложности в строение двигателя и процесс производства, увеличивая его стоимость. Например, у DOHC V6 должно быть 4 распредвала и 24 клапана, а дополнительные балансировочные валы, расположенные в каждой ГБЦ, лишь добавят сложности при обслуживании и обеспечат головную боль тому, кто решиться туда залезть.

Читайте также  Что такое форкамера в дизельном двигателе?

Хотя многие автолюбители и жаловались на отсутствие современных рядных шестёрок, в скором времени всё может кардинально изменится. Совсем недавно Mercedes-Benz представили новый мотор подобной компоновки, который будет использовать 48В-аккумулятор для питания навесного оборудования и помощи трансмиссии. И даже при подобном возрождении рядных шестёрок советую вспомнить, что BMW сделали себе имя именно 4-цилиндровыми моторами, в том числе на моделях M3 и 2002.

При отсутствии рядных шестёрок V6 полностью заняли их место на рынке, и потребуется время для изменения ситуации. Но с таким разнообразием моделей, использующих V6, трудно сомневаться в потенциале таких моторов, который можно раскрыть небольшими доработками.

А двигатель какого формата предпочитаете именно вы? Хотите ли вы увидеть возвращение рядных 6-цилиндровых моторов под капоты современных спортивных автомобилей? Излагайте свои мысли по этому поводу в комментариях!

VR и W: чем хороши и плохи рядно-разнесенные моторы

Недавно один из самых раскрученных и популярных гиперкаров современности, Bugatti Veyron, получил достойного преемника в лице Chiron. Да, сам суперкар – на практике не особенно интересная штука для большинства автомобилистов. Но зато это повод вспомнить о рядно-разнесенных моторах, ведь 1 000 с гаком лошадиных сил в компактном кузове с выполнением строгих норм экологичности – это в немалой степени заслуга W16 под его капотом.

Ф актически, это два рядно-разнесенных блока по 8 цилиндров – эдакий V-образник, собранный из двух V-образников. Схема эта не уникальна, ее использовали во множестве двигателей с самым различным числом цилиндров от четырех включительно. Даже на массовых машинах!

Итальянские прародители

Началось все вовсе не с машин VW , как вы могли подумать. Рядно-разнесенные двигатели появились под капотом итальянских спортивных машин. Lancia Lambda выпускалась с 1922 по 1931 год и под капотом имела моторы 2,1 – 2,6 литра. А последний вариант такого мотора применялся аж до семидесятых годов. Lancia Fulvia с мотором V 4 на самом деле имела не V- образный, а именно рядно-разнесенный двигатель.

На фото: Lancia Fulvia ‘1970–73

С 1922 года в Lancia опробовали больше десятка вариантов компоновки с углом развала 10-23 градуса и с рабочим объемом от 900 до 2 600 «кубиков». Моторы оказались компактными, с хорошим потенциалом по форсированию, но изрядно дорогими. Ведь блок цилиндров пришлось сделать алюминиевым, конструкция была сложной, а система зажигания отличалась необходимостью точной установки фаз и не очень надежным распределителем. При малом угле развала угол между контактами прерывателя оказывался слишком мал, и время накопления импульса было неравномерным, что приводило к необходимости дальнейшего усложнения конструкции. Но преимущество по части механики несомненно имелось, особенно в сочетании со схемой газораспределения с двумя верхними распределительными валами.

На фото: Под капотом Lancia Lambda ‘1922–25

90-е и 00-е

В 1991 году компания VW представила свои новые модели Corrado VR 6 и Passat VR 6 в Европе. В 92-м VW Golf III VR 6 стал первым компактным хэтчбеком с шестицилиндровым мотором в своем классе.

Конструкция первых VR 6 – «рядно-разнесенных» моторов VW – была оптимизирована для поперечной установки и достаточно специфична. Угол развала цилиндров составлял 15 градусов, для компенсации разной длины впускных каналов использовалась сложная настройка впускного коллектора. Привод ГРМ со стороны маховика использует две цепи: одна приводит промежуточный вал, вторая непосредственно распределительные валы.

На фото: Volkswagen Golf VR6 ‘1991–1997

Первые моторы имели рабочий объем 2,8 литра и 12 клапанов, мощность при этом составляла 174 л.с. Для полноприводных Passat была предназначена версия с рабочим объемом 2,9 литра и мощностью 190 л.с., а позже вариант с рабочим объемом 2,9 стал основным для Golf , Corrado и Passat .

В 1997 году создали вариант VR 5 объемом 2,3 литра и мощностью 150 л.с. Следующий, 24-клапанный вариант мотора 2,8 увидел свет в 1999 году: его мощность составила 204 л.с.; в 2001-м дебютировал и 20-клапанный вариант мотора VR 5. В этом же году на Beetle RSi появился и вариант мотора VR 6 объемом 3,2 литра – позже его также ставили на Audi TT и Golf R 32. Версии двигателя после 2005 года получили непосредственный впрыск, что было отражено в названии моделей. Подобные моторы стояли на VW Touareg и Porsche Cayenne . И не только на них!

На фото: Volkswagen New Beetle RSi ‘2001–03

Кстати, с VR 6 связана еще одна забавная история. Мотор Mercedes серии M 104.900, который ставили под капот первых минивэнов марки, многих знатоков моторов Mercedes может озадачить. Потому что вместо классической рядной «шестерки» серии М104 под капотом Vito стоял фольксвагеновский VR 6. Да-да, именно с названием серии М104.900. Компания просто покупала блок цилиндров с ГБЦ у VW и оснащала своим навесным оборудованием, и он получал новое обозначение в «духе марки».

В 2008 году конструкция мотора была значительно переработана. Вариант объемом 3,6 литра сохранил общую компоновку, но угол развала цилиндров уменьшился до 10,5 градуса. Такие двигатели выпускались только с непосредственным впрыском FSI, а м ощность возросла до 300 л.с.

Результатом объединения двух рядно-разнесенных блоков стали W- образные моторы на 8, 12 и 16 цилиндров, а «география» распространения таких моторов, помимо Audi , где они применялись очень широко, захватила еще и марки Bentley и Spyker .

Особенности конструкции

Что же такое изобрели в Lancia , что впоследствии так удачно начали применять в VW и смогли развить до мотора самого-самого крутого гиперкара? Не секрет, что рабочий объем и мощность любого двигателя внутреннего сгорания ограничены в первую очередь по компоновочным соображениям. Нельзя слишком увеличивать ход поршня: увеличивается его средняя скорость, и приходится снижать обороты. Нельзя слишком увеличивать диаметр цилиндров: приходится мириться с неравномерностью наполнения, детонацией и, опять же, снижением оборотов.

На фото: Под капотом Lancia Fulvia

Увеличение же числа цилиндров приводит к разрастанию габаритов двигателя. А чем длиннее блок цилиндров и коленчатый вал, тем сложнее обеспечить жесткость конструкции и ее работу на высоких оборотах, тем сложнее бороться с крутильными колебаниями и тем выше масса мотора. Если перейти на V-образную схему расположения цилиндров, то возрастает сложность газораспределительного механизма. Удваивается число головок блоков, число распределительных валов в случае верхнего их расположения, усложняются впускные и выпускные коллекторы и увеличивается их число.

Конечно, как говорит одна хорошая пословица, «это не проблемы, это расходы», но для массовых автопроизводителей расходы — это проблема, и очень важная. Суть идеи инженеров Lancia заключалась в том, что можно ограничиться углом развала, при котором все цилиндры могут располагаться в одном блоке цилиндров, а не в разных «полублоках». И венчает конструкцию всего одна головка блока, но двухрядная, в которой всего один набор распределительных валов.

Такая конструкция внешне выглядит как очень «толстый» рядный мотор. У него межцилиндровое расстояние меньше диаметра цилиндра и всего один впускной и выпускной коллектор. При этом нет необходимости сильно сокращать зазор между гильзами цилиндров для сокращения длины двигателя, можно сохранить каналы охлаждения, а можно воспользоваться возросшей толщиной блока для создания более сложной схемы циркуляции охлаждающей жидкости. Получается компактно и довольно технологично.

Прекрасная идея, но по-настоящему ее ценность смогли оценить лишь к концу 90-х годов, когда необходимость повышения мощности при сокращении габаритов мотора и увеличении объема салона заставили производителей искать новые пути и решения. А тотальное превосходство переднеприводной схемы с рядно-линейным расположением агрегатов заставило создавать максимально ужатые по длине конструкции моторов.

Для суперкаров же и просто люксовых машин компактный двигатель с большим рабочим объемом оказался сущим подарком. В данном случае суть даже не в том, что мотор легче, или что двигатели привычной V- образной схемы нельзя впихнуть под капот. Лишние несколько килограммов или сантиметров всегда возможны, но рост массы и габаритов требует повышения мощности, а это, опять же, масса или габариты.

К тому же с ростом мощности все важнее становится такое понятие, как «тепловой пакет» двигателя. Чем мощнее мотор, тем большее внимание нужно уделять системе охлаждения, зачастую максимальная мощность будет ограничена именно возможностями системы охлаждения. А она ограничена габаритами моторного отсека и возможностями блока цилиндров по теплоотдаче. Меньше мотор — больше места для радиаторов, лучше работа помпы, лучше «прокачиваемость» блока и ГБЦ, и мотор лучше переносит работу при повышенной температуре и кратковременные тепловые пики.

Что дальше?

Сейчас кажется, что моторы с рядно-разнесенной компоновкой снова сходят с дистанции: при рабочем объеме в полтора-два литра сложная компоновка не нужна, а двухлитровые моторы с наддувом уже прописались под капотами машин F-класса — например, у «семерки» BMW . Остаются только многоцилиндровые монстры, которые выглядят как исчезающий вид. Но я надеюсь, что изящность этой компоновочной схемы еще пригодится, а созданные на ее базе шедевры будут радовать нас еще не один десяток лет.

Оксли: Почему V-образные двигатели мощнее рядных?


Обозреватель MotoGP Мэт Оксли в последней колонке для сайта Motorsport Magazine пытается проанализировать, почему в современной эре MotoGP у Ducati и Honda — быстрейших байков чемпионата с двигателями V4, — такое преимущество в динамике над рядными Yamaha и Suzuki.

В 2020 году Yamaha и Suzuki, которые придерживаются рядных двигателей, продолжат вечную гонку лошадиных сил в стремлении догнать V-образные агрегаты. Скорее всего, выйти вперёд или хотя бы сравниться им не удастся. Правда, полного паритета с V-образными рядным двигателям не нужно: достаточно того, чтобы разница не была критичной.

То, что побеждающая машина MotoGP не обязана иметь V-образное сердце, доказано Yamaha: с 2002 года (начала 4-тактной эры чемпионата) «камертоны» выиграли 7 чемпионатов, 10 — Honda, 1 — Ducati. Кроме того, на 2 быстрейших прямиках MotoGP — Лосаил и Муджелло, — в 2019 году разница между первыми «вэшками» и первыми рядниками не превышала 4 км/ч.

Было бы неразумно сводить успехи и провалы мотоциклов исключительно к двигателю. На уровень команд влияет всё: заводской бюджет, укомплектованность мотогоночного отдела, талант имеющихся гонщиков, понимание работы с покрышками и электроникой. Появление на сцене MotoGP Марка Маркеса в 2013-м и его неразрывная связь с Repsol Honda привели к тому, что за последние 7 сезонов урожай результатов сильно сместился в сторону конкретного пилота, конкретного мотоцикла и конкретной команды.

Читайте также  Как узнать крутящий момент двигателя?

За последние 50 гонок (ГП Италии 2017 — ГП Валенсии 2019) V-образные Ducati и Honda приезжали первыми в 44 случаях, указывает Оксли. Вместе с тем, за предпредыдущие 50 (ГП Индианаполиса 2014 — ГП Франции 2017) Honda/Ducati выиграли 25 раз, Yamaha/Suzuki — другие 25. За идеальным балансом сил стояло иное соотношение сил: на успехи Маркеса Yamaha отвечала сильным дуэтом Хорхе Лоренсо-Валентино Росси. С его распадом в конце 2016-го и техническим упадком Yamaha 2017 — 2018 годов, стоявшим за 25 беспобедными этапами подряд, связано резкое падение эффективности «рядного» лагеря MotoGP. Второй силой чемпионата стали V-образные Ducati.

Успехи машин разных замыслов цикличны в любом моторном виде спорта. До 2017 года в MotoGP не было доминирования V-образных мотоциклов с тех времён, как 9-кратный чемпион Валентино Росси контролировал чемпионат в начале нулевых, выступая за Honda вместе с Максом Бьяджи, Сете Жибернау, Тору Укава и другими атлетами Дома из Токио. Периоды равновесия сменялись уклоном в пользу рядных двигателей (благодаря победам Лоренсо-Росси) и обратно. Марк Маркес, всего раз проигравший чемпионат рядному мотоциклу, вернул «престиж» двигателю V4.

Официальное 3D-видео MotoGP показывает выгоду и сложности каждой компоновки

Вероятно, новый рассвет рядных двигателей не за горами. За 2019 год Yamaha (Маверик Виньялес) и Suzuki (Алекс Ринс) выиграли по 2 заезда — на 1 больше, чем Ducati. Успех это или поражение, зависит от точки зрения: рядные байки выигрывали чаще, чем второй самый сильный V-образник, но в 3 раза реже (4 против 12), чем сильнейший из них.

Так как все победы Honda — локомотива среди байков V4, — завоёвывались Маркесом, остаётся открытым вопрос, насколько этому поспособствала конструкция RC213V, и насколько — навыки гонщика, аналогов которым в чемпионате нет. Райдер #93 выиграл 6 титулов за 7 попыток и 56 побед за 127 стартов:

V-образные байки MotoGP выиграли 44 из последних 50 гонок MotoGP с 88 процентами побед, и возглавляли протоколы скоростей на 47 гонках из последних 50 — это 94 процента успеха.

Чем можно объяснить это доминирование? Просто фактом, что у двигателей V4 больше лошадиных сил? И если они выдают больше мощи, как они это делают?

Да, они выдают больше лошадиных сил. И чаще всего из-за коленвала. У V4 короче коленвал, чем у рядной четвёрки, так что он твёрже и крепче. Еще он создаёт меньше трения, потому что вращается на 3 опорах, не на 5 — минимуме, который требуется рядной четвёрке. Да и со смежными шатунами на тех же нижних шатунных головках они образуют менее приводную пару. Еще лучше: у 90-градусной «вэшки» первичная уравновешенность совершенна.

Еще есть потери при прокачке, в которых мощность расходуется на прокачивание воздуха в двигателе между впуском и выпуском. До 300 литров воздуха в секунду протекают через 1000-кубовый двигатель на 18 000 об/мин, а компоновка коленвала V4 решает это гораздо лучше, чем коленвал рядной четвёрки, то есть V4 теряет меньше мощи на потерях прокачки.

Так что коленвал покрепче, вибраций поменьше и баланс получше позволяют конструкторам жестче налегать на двигатель ради оборотов побольше и лошадиных сил побольше, с дополнительным преимуществом меньших потерь при трении и прокачке.

Тем временем конструкторы рядных четвёрок MotoGP должны поладить с гибкостью коленвала, гибкостью картера, повышенным трением, повышенной вибрацией и большими потерями при прокачке, из-за чего двигатель не может без проблем вырабатывать больше лошадиных сил (Yamaha производит картеры своих YZR-M1 из цельных болванок, чтобы уменьшить гибкость).

90-градусная конфигурация, используемая Ducati в MotoGP с 2003-го и Honda с 2012-го, имеет следующее преимущество: она позволяет конструкторам использовать больше разнообразных несимметричных порядков зажигания — большой взрыв (big bang), долгий взрыв (long bang) и т.д., — в попытках произвести более дружелюбный к гонщику тип мощи и крутящего момента.

Плюсы и минусы у различных типов двигателей: обзор

Каждый тип ДВС хорош по-своему, хотя идеала нет

Самые распространенные типы двигателей внутреннего сгорания в мире – это четырехцилиндровый рядный, четырехцилиндровый оппозитный, рядный шестицилиндровый, V6 и V8 – имеют свои плюсы и минусы. Вот все, что вам нужно знать о них, в одной удобной подборке.

Какой мотор сделает больше мощности: 4,0-литровый V6 или 4,0-литровый V8? Ответ не так прост и очевиден. При обсуждении различных двигателей их тип не является наиболее серьезным фактором, влияющим на то, сколько энергии они произведут. Приложите к созданию инженерную изобретательность, и ваш четырехцилиндровый двигатель сможет получить столько же мощности, сколько среднестатистический V12. Так что же заставляет производителей выбирать различные компоновки двигателей? Вот преимущества и недостатки каждого из вариантов движков.

Рядные четырехцилиндровые силовые агрегаты

Начнем с одного из самых распространенных двигателей – рядного четырехцилиндрового. Есть причина, по которой он так распространен. В основном потому, что это так просто: один блок цилиндров, одна головка цилиндров и один клапанный механизм. Вот все, что вам нужно о нем знать:

Преимущества:

Четырехцилиндровый рядный двигатель негабаритен и компактен, значит, его легко расположить под капотом практически любого автомобиля;

Он также немного весит сам по себе, а за счет того, что на этот тип мотора ставится всего лишь один выпускной коллектор, вес дополнительно уменьшается;

Поскольку у него только одна головка цилиндров, это означает наличие меньшего количества движимых частей по сравнению с моторами с развалом. Это означает меньшие энергопотери и уменьшает вероятность неисправностей;

Двигатель хорошо сбалансирован, поскольку два внешних поршня движутся в противоположном направлении от внутренних двух поршней (см. рисунок выше);

Четырехцилиндровые двигатели просты в обслуживании и починке. Головка блока – это высшая точка, которая делает доступ к свечам и приводу клапанов незатруднительным;

Четырехцилиндровые двигатели требуют менее высоких производственных затрат.

Минусы:

Несмотря на то что первичные силы сбалансированы идеально, этого нельзя сказать о так называемых вторичных силах, действующих на работу мотора, что в конечном счете ограничивает размеры двигателя;

Рядные четверки редко превышают объем 2,5 литра;

В больших по объему четырехцилиндровых двигателях возникает необходимость балансировки валов для снижения уровня вибрации из-за тех самых вторичных сил;

Высокий центр тяжести по сравнению с некоторыми компоновками оппозитных H4;

Не такие «неубиваемые», как некоторые версии V6 и V8.

Вот краткое видео, объясняющее принцип работы четырехцилиндрового двигателя:

Горизонтально-оппозитный

С точки зрения производительности существует не так много вариантов, столь же привлекательных, как двигатель с горизонтально уложенными противоположно расположенными цилиндрами. Оппозитный силовой агрегат не столь частый гость под капотом автомобилей, но с технической точки зрения это логичный выбор для вашего гоночного автомобиля.

Преимущества:

Первичные и вторичные силы хорошо сбалансированы. Это плавный в работе двигатель;

Баланс позволяет снизить вес коленчатого вала, что уменьшает инерционные потери от вращения;

Низкий центр тяжести обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.

Минусы:

Размер: это очень широкие двигатели;

Оппозитные двигатели когда-то использовались в Формуле 1 именно из-за своих преимуществ в производительности, но ввиду их большой ширины они препятствовали работе с воздушным потоком вокруг кузова болида и с тех пор больше не используются;

Сложность: две головки цилиндров системы привода клапанов;

Во время работы наблюдается дисбаланс в плоскости из-за смещения поршней по отношению к коленчатому валу;

Обслуживание может быть сложным, если под капотом теснота.

Рядный шестицилиндровый

Объект привязанности инженеров, рядная шестерка является результатом прикрепления двух дополнительных цилиндров к рядному четырехцилиндровому двигателю. BMW любит их, Toyota частенько использовала такие двигатели тоже, сделав один из самых известных своих моторов – 2JZ. Так что такого особенного в этой шестерке?

Преимущества:

Компоновка в сочетании с порядком воспламенения смеси в цилиндрах создает практически самый «гладкий» в работе мотор. В плане уменьшения вибраций круче могут быть только V12 и оппозитные 12-цилиндровые моторы, которые являются следующим шагом в эволюции, так как они представляют собой сдвоенные шестицилиндровые моторы, соединенные вместе;

Но по сравнению с «V»-образными компоновками производственные затраты на один блок со всеми цилиндрами в одной плоскости весомо снижаются;

Простой дизайн, легко работать с двигателем и чинить его. Также как с рядным четырехцилиндровым мотором.

Минусы:

Капот должен соответствовать длине силового агрегата, автомобиль должен быть средних размеров;

Не идеальное решение для переднеприводных автомобилей;

Высокий центр тяжести, особенно в сравнении с оппозитными моторами;

Конструкция не настолько жесткая, как «V»-образные двигатели, так как мотор – длинный и достаточно узкий.

Вот краткое видеообъяснение принципа работы шестицилиндрового мотора:

Теперь разрежьте эту прямую «шестерку» пополам и соедините два блока цилиндров общим коленвалом. Думаете, инженеры здесь перемудрили? Зачем делать «V»-образник, если уже есть отличный рядный силовой агрегат? Ну, для автомобилей Формулы 1 он подходит, значит, у него есть свои преимущества.

Преимущества:

Они компактны и могут легко использоваться как для переднеприводных, так и для заднеприводных автомобилей;

Компоновка позволяет сделать более объемные версии, чем есть у четырехцилиндровых двигателей, что типично означает больше мощности;

Это жесткая конструкция во всех смыслах;

Формула 1 решила использовать V6, а не рядные четырехцилиндровые моторы в сезоне 2014 года, потому что они хотели интегрировать двигатель в качестве дополнительного ребра жесткости в конструкции автомобиля.

Минусы:

2 головки цилиндров означают добавление к стоимости, сложности и весу;

Дополнительные инерция и трение (больше движимых частей);

Высокий центр тяжести против плоских оппозитных двигателей;

Стоимость часто больше, чем у рядных четырехцилиндровых движков;

Дисбаланс требует дополнительного веса на противовесах коленчатого вала, разгружая коренные подшипники от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс;

Два выпускных коллектора также означают дополнительный вес.

Когда вы добавляете цилиндр на каждую из сторон блоков V6, вы получаете сердце американского масклкара… – V8. Он может издавать утонченное утробное ворчание, но так ли он хорош в реальности? Вот его главные плюсы и минусы.

Преимущества:

Размеры (короткий по длине);

Хороший баланс, в зависимости от типа коленчатого вала и порядка воспламенения горючей смеси (flatplane vs crossplane);

Позволяет сделать моторы с большими объемами.

Минусы:

Как и V6, вес двигателя V8 может быть достаточно высоким, и он явно будет весить больше шестицилиндрового движка;

Дополнительные инерция и трение (больше движимых частей);

Стоимость и сложность будут выше;

Более высокий центр тяжести против оппозитного;

Большие размеры, как правило, ограничивают использование двигателя в транспортных средствах компоновкой привода RWD/AWD. Переднеприводные варианты есть, но очень редки.

Если хотите, можете дать нам знать ниже в комментариях, какой тип двигателя вы в настоящее время используете, что вам нравится и не нравится в нем.