Что лучше v образный двигатель или рядной двигатель

Судовые двигатели внутреннего сгорания (СДВС)

Двигатель Mercedes V6 Rennmotor
V-образная схема двигателя

— схема расположения цилиндров поршневого двигателя внутреннего сгорания, при которой цилиндры размещаются друг напротив друга под углом от 10° до 120° (наиболее часто 45°, 60° и 90°) в форме латинской буквы «». В настоящее время в автомобилях чаще всего встречаются конфигурации с , , в спортивных моделях с 10 и 12 цилиндрами. В мотоциклах — с 2, , в спортивных моделях с 5, цилиндрами. В авиационных или корабельных двигателях — с , 5, 10, 12 или более цилиндрами. Позволяет сократить линейные размеры мотора по сравнению с рядным расположением цилиндров.

Различные углы развала цилиндров используются в различных двигателях, в зависимости от числа цилиндров. Существуют углы, при которых двигатель работает устойчивее. Очень узкие углы развала цилиндров сочетают в себе преимущества V-образного и рядного двигателей (в первую очередь в виде компактности), так и недостатки; концепция старая, пионером в области её освоения была Lancia, а концерн Volkswagen Group недавно её переработал.

Некоторые конфигурации V-образных двигателей хорошо сбалансированы, в то время как другие работают менее плавно, чем их аналоги среди рядных двигателей. С оптимальным углом развала цилиндров, двигатели V16 имеют ровную работу цилиндров и отличную уравновешенность. Двигатели V10 и могут быть сбалансированы с противовесами на коленчатый вал. Двигатели V12, состоящие из двух рядных шестицилиндровых двигателей, всегда имеют ровную работу цилиндров и отличную уравновешенность независимо от угла развала цилиндров. Другие, такие как , , , V8 и V10, показывают увеличение вибрации и обычно требует балансировки.

Некоторые типы V-образных двигателей были построены перевернутыми, в большинстве своем для авиации. Преимущества включают в себя улучшение видимости из одномоторного самолета и низкий центр тяжести. Примеры включают в себя двигатели Второй мировой войны: немецкие Daimler-Benz DB 601 и двигатели Junkers Jumo.

Авиадвигатель Liberty L-12 (V12), 1917 год

Обычной практикой считается написание V#, где # обозначает количество цилиндров в двигателе:

(V-twin)
V10
V12
V14
V16
V18
V20
V24

История создания

Еще в начале XX века компания Lancia задумалась об уменьшении размеров V-образных двигателей, устанавливавшихся на многие автомобили того времени. Более компактный силовой агрегат позволил бы уменьшить габариты автомобиля и его массу. Следовательно, уменьшилась бы его стоимость, и увеличилась бы его популярность на рынке. Инженерам Lancia удалось создать V-образный двигатель с рекордно малым углом развала цилиндров – не более 10-20 градусов.

В 1991 году немецкий концерн Volkswagen представил новую схему расположения цилиндров – рядно-смещенную

Большого распространения такой агрегат не получил, но именно он подтолкнул компанию Volkswagen к созданию принципиально нового мотора.

Работа двигателя

Что понимать расположение деталей автомобильного двигателя и перед тем, как показать двигатель в разрезе необходимо понимать принцип работы мотора. Итак, рассмотрим, что приводит в движение колеса автомобиля.

Топливо, которое находиться в бензобаке при помощи топливного насоса подаётся на форсунки или карбюратор. Стоит отметить, что горючее проходит такой важный этап, как фильтрующий топливный элемент, который останавливает примеси и чужеродные элементы, что не должны попасть в камеру сгорания.

Двигатель VR и его особенности

В 1991 году немецкий концерн представил новую схему расположения цилиндров – рядно-смещенную. Компании требовался компактный, но мощный шестицилиндровый мотор для установки на малогабаритные модели Audi, Volkswagen и Seat: традиционный V6 в них просто-напросто не влезал.

Новый двигатель получил обозначение VR – аббревиатуру, обозначающую «v-образно-рядный». Этот мотор представлял собой эдакую помесь V-образного агрегата с очень малым развалом цилиндров и обычного рядного двигателя. Его 6 цилиндров расположены V-образно под углом 15 градусов, поршни расположены в блоке в шахматном порядке. Компактность позволяла накрыть блок цилиндров всего одной общей головкой.

Вывод

Принцип работы двигателя достаточно простой. Так, если посмотреть на разрез ДВС и понять расположение деталей можно легко разобраться с устройством движка, а также последовательности его процесса работы.

Вариантов расположения деталей мотора достаточно много и каждый автопроизводитель сам решает, как расположить цилиндры, сколько их будет, а также какую систему впрыска установить. Все это и даёт конструктивные особенности и характеристики мотора.

Двигатель Volkswagen W12

Через какое-то время инженерам Volkswagen пришла в голову идея: «А что если расположить два наших двигателя VR вместе под углом в 72 градуса и связать их общим коленвалом?». Результатом стал чудовищный 12-цилиндровый монстр. Самое удивительное, что всю его мощь удалось уместить в блоке цилиндров, который по габаритам сопоставим с обычным двигателем V6. Впервые он был представлен публике в 2001 году на концепт-каре, получившем простое и незатейливое имя – W12. Двигатель объемом 6 литров выдавал около 600 л.с.

Единственным до сих пор выпускающимся автомобилем с подобным двигателем остается Bugatti

Незадолго до этого его испытали на прочность в 24-часовом тестовом заезде. Volkswagen W12 Coupe прошел больше 7 000 км со средней скоростью почти в 300 км/ч. В дальнейшем такие двигатели устанавливались на люксовые серийные автомобили концерна Volkswagen. Оказалось, что количество цилиндров в рамках компоновки может меняться, причем, как в большую, так и в меньшую сторону. Появился двигатель W8, а вслед за ним и невероятный W16, которым оснастили гиперкар Bugatti Veyron.

При этом сама суть мотора остается неизменной — это все те же VR4/6/8. Разница в том, что двигатели эти как бы «спарены» внутри общего блока. Поршни установлены под углом и связаны одним коленвалом.

Несмотря на оригинальность идеи постепенно из-за сложности производства Volkswagen отказался от производства двигателей этого типа, и сегодня «на конвейере» остается лишь Bugatti. Возможно, время этого мотора еще не настало.

Семейство двигателя В-2

Двигатель В-2 является родоначальником целого семейства быстроходных дизелей. Кроме 12-цилиндровых серийных модификаций В-2 (В-2К и В-2В) до войны была также освоена и «половинка» от двенадцатицилиндрового дизеля под обозначением В-4, но её история сложилась не очень удачно. В 1941 г. В-2 был модернизирован и получил название В-2-34. Во время войны разработаны и начали выпускаться В-2ИС (он же В-2-10), В-2-34М (он же В-34), В-2-44 (он же В-44) и В-11-ИС-3.

В 1945—1946 под руководством Я. Вихмана в СКБ-75 (моторном КБ при ЧТЗ) была закончена доводка В-12, предназначавшегося для танка ИС-4. С 1949 по 1950 годы для другого тяжёлого танка, Т-10, разрабатывался 700-сильный мотор В-12-5 (А-5), в котором, в частности, использовался нагнетатель от АМ-42, некоторое новшества которого были использованы в 1950 году при модернизации двигателя до В-12М. В 1953 году заменой генератора с трёхкиловаттного на пятикиловаттный был создан двигатель В-12-5Б (А-5Б), пошедший в серию в 1956 году. Более серьёзная модернизация прошла в 1954, когда был разработан В-12-6Б (А-6Б), через три года пошедший в серию. Модификация с более мощным на 1,5 кВт генератором получила индекс В12-6В (А-6В) и была запущена в серийное производство на следующий год, необходимость этого была вызвана повышенным энергопотреблением новых стабилизаторов.

Читать еще: Как установить защиту двигателя на пежо 206

Двигатель В12-6. Вид со стороны носка: 1 — водяной насос; 2 — лапа крепления двигателя; 3 — масляный фильтр

Двигатель В12-6. Вид со стороны нагнетателя: 1 — топливный фильтр тонкой очистки; 2 — нагнетатель; 3 — топливный насос БНК-12ТК; 4 — трубопровод для подвода масла в гидромуфту; 5 — гидромуфта привода генератора; 6 — трубопровод для отвода масла из гидромуфты;7 — генератор; 8 — коллектор распределения охлаждающей жидкости по цилиндрам

Помимо повышения характеристик серийной продукции ЧТЗ проводились и опытно-конструкторские работы, результатом которых стали эскизный проект 850-сильного В-7 в 1954 году и В12-7 (А-7) мощностью 1000 л.с. в 1956. Последний в 1959 году испытывался в тяжёлом танке Объект 770 и макете ракетного танка Объект 282. Тогда же из-за неполадок трансмиссии и ходовой провалил испытания опытный Т-10М (Объект 272) с 800-сильным двигателем В12-6Ф (А-6Ф). Наконец, в 1962—1963 гг. проводились опыты с многотопливным В-12-6БМ. На протяжении нескольких десятилетий после войны кроме дизелей В-12 семейство пополнилось танковыми двигателями В-45, В-46, В-54, В-55, В-58, В-59, В-84, В-85, В-88, В-90, В-92, В-92С2Ф (В-93) и их различными модификациями, как серийными, выпускавшимися в основном на ЧТЗ, так и опытными.

580-сильный двигатель В-55В применялся на танках Т-62, производимых с 1961 по 1975 год. Всего выпущено порядка 20 000 машин — самих танков и различной техники, созданной на их базе

Двигатель В-46 применен на средних танках Т-72, принятых на вооружение с 1973 года. Благодаря системе наддува снимали 780 л.с.

На базе двигателя В-2 во второй половине 40-х годов — в начале 50-х были созданы и освоены на Барнаултрансмаше облегченные быстроходные дизели для различных отраслей народного хозяйства — сначала шестицилиндровые Д6, а потом и 12-цилиндровые Д12. Дефорсированный Д6 получил широкое распространение на речных судах. Двигатель 3Д6 устанавливался на:

буксирные катера проекта 1606 «Костромич» (как 3Д6, так и 3Д6Н)
речные трамваи «Москвич»
речные трамваи «Москва»
буксиры БМ, БВ;
служебно-разъездные катера проектов 371 «Адмиральский» и 376 «Ярославец»

Двигатель 3Д12 устанавливался на:

буксиры ЛС-56А,
РТ проекта 911А и, позже, для отдельных речных бассейнов на суда проекта 911В;
судно на воздушной подушке «Луч» (форсированный до 520 л.с.).

Модификация 1Д6 применялась на тепловозе ТГК2, дрезине ДГК (широкой колеи), а 1Д12-применялась на большегрузных автомобилях МАЗ-525 и МАЗ-530, тепловозах ТУ2, ТУ7 железных дорог узкой (750 мм) колеи, тепловозах ТГМ1, ТГМ23, ТГМ40 нормальной (1520 мм) колеи. Также применялся в ВС СССР и РФ как привод генератора переменного тока АД-100 (100 кВт).

На тракторе ДЭТ-250 сначала стоял двигатель этого семейства В-748, позже В-30, В-31. На гусеничном тягаче высокой проходимости АТ-Т, а также инженерных машинах, созданных на его шасси (МДК-2, БАТ-М, БТМ-3) устанавливались двигатели А-401 и В-401. На инженерной машине разграждения ИМР, созданной на основе Т-55 стоял двигатель В-55.

На базе двигателей семейства В-2 в конце 50 г. — начале 60 г. на Барнаултрансмаше под руководством главного конструктора Б. Г. Егорова было создано новое поколение танковых двигателей — УТД (универсальный танковый дизель). При этом была сохранена в основном технологическая преемственность с производством двигателей В-2 (Д-12). В частности такие важные показатели, как расстояние между осями цилиндров (175 мм) и диаметр цилиндров (150 мм) одинаков с В-2. Первым в серию в 1965 году запущен шестицилиндровый УТД-20 с уменьшенной (в сравнении с В-2) высотой за счёт увеличенного до 120° угла развала цилиндров и размерности 15/15 мощностью 300 л.с. для БМП-1 и БМП-2. Вариант для БМД-1 и БМД-2 мощностью 240 л.с. при более низких оборотах получил обозначение Д-20. Для БМП-3 в конце 80 годов был разработан десятицилиндровый УТД-29.

Наследником В-2 также является новое поколение X-образных четырёхтактных танковых дизелей производства ЧТЗ семейства 2В размерности 15/16. Первенцем этого семейства в серии стал шестицилиндровый (половинка от Х-12) «боксёр» 2В-06 для БМД-3 и БТР-90.

Разработанные в основе своей в 30-х годах дизели Д12 и В-2 даже по состоянию на начало XXI века характеризуются высокими удельными параметрами, их удельная масса составляет всего 2,05 кг/л.с., а удельный расход топлива — 165 г/л.с.·ч. Недостатки же обусловлены главным образом технологическими и иного характера ограничениями, имевшимися на момент разработки двигателя и его постановки в производство, в частности:

неэффективная работа маслосъёмных колец устаревшей конструкции — как следствие, большой расход масла на угар — 20 г/л.с.·ч;
сложная схема приводов распределительных валов, содержащая большое количество механических передач (в 1930-х годах ещё не существовало приводных цепей, способных работать на высоких скоростях) — как следствие — повышенный уровень шума, низкий ресурс, сложность в обслуживании;
сложный сборный коленвал, стоимость которого составляет около 30 % от всего двигателя — в 1930-х годах ещё не существовало способов объёмной штамповки столь крупных деталей;
неэффективная система электростартерного пуска (низкий КПД стартера СТ-712, неоптимальное передаточное число);
высокая скорость роста давления на поршневую группу (так называемая жесткость работы двигателя), ведущая к уменьшению общего ресурса. Причина этого в не совсем эффективном смесеобразовании, которое обусловлено в большой мере выбранной формой камеры сгорания, количеством сопловых отверстий и некоторыми другими деталями;
отсутствие совместной балансировки коленчатого вала и маховика, не позволяет существенно увеличить ресурс.

Сборка и настройка двигателя с использованием малоквалифицированной рабочей силы приводила к браку в производстве, в особенности в первые военные месяцы. Из-за отсутствия качественной регулировки клапанов, сложной многошестерневой конструкцией передачи с маховика на ГРМ, весьма частым происшествием становилась встреча клапанов с поршнями. Двигатели первых выпусков не всегда могли наработать нормативные 50 мото/часов даже в стендовых условиях; при этом конструкция, при всей своей сложности, всё же обеспечивала высокую ремонтопригодность, вплоть до переборки мотора в полевых условиях. Тем не менее, за долгие годы серийного выпуска дизелей В-2, Д12 и Д6 их конструкция, несмотря на появление новых материалов и технических решений, позволяющих сравнительно легко устранить указанные недостатки, практически не претерпела изменений.

Плюсы и минусы W-образного мотора

Главное преимущество двигателя W12 перед аналогичным по объему традиционным V-образником на 12 цилиндров – компактность. Самое забавное в том, что он компактнее даже двигателя V8. Существенная экономия подкапотного пространства автомобиля позволяет освободить место для установки различного дополнительного оборудования, будь то гидроусилители, компрессоры или турбины. Мощность и крутящий момент такого двигателя также превышают аналогичные показатели у двигателей классического V-образного типа. И это все не считая удешевления производства за счет экономии материалов, необходимых на создание маленького двигателя.

Читать еще: В чем разница дизельным двигателем рено дастер бензиновой

Более плотное расположение цилиндров требует серьезной модернизации системы охлаждения, в итоге приходится индивидуально охлаждать каждый цилиндр

Тут же кроется и его недостаток. Более плотное расположение цилиндров требует серьезной модернизации системы охлаждения. В итоге все сводится к тому, что в подобных двигателях приходится индивидуально охлаждать каждый цилиндр. Также имеются определенные проблемы с балансировкой конструкции, ибо вибрации в ней зашкаливают. Эту проблему решают установкой балансирных валов и использованием гидроопор.

Об основных параметрах двигателя внутреннего сгорания. Оппозитный двигатель, разновидности двигателя — W-образный

Большая часть автомобилей имеют поршневой двигатель внутреннего сгорания. Его устройство весьма сложное, даже для профессионала.

При покупке автомобиля в первую очередь смотрят на характеристики двигателя. Эта статья, поможет разобраться Вам в основных параметрах двигателя.

Количество цилиндров. Современные автомобили имеют до 16 цилиндров. Это очень много. Но дело в том, что поршневые двигатели внутреннего сгорания с одинаковой мощностью и объемом, могут существенно отличаться по иным параметрам.

Как расположены цилиндры?

Цилиндры могут располагаться двумя типами: рядным (последовательным) и V-образным (двухрядным).

При большом угле развала существенно уменьшаются динамические характеристики, но при этом повышается инерционность. При малом угле развала снижается инерционность и вес, но это приводит к быстрому перегреву.

Оппозитный двигатель

Есть ещё и радикальный оппозитный двигатель имеющий угол развала в 180 градусов. В таком двигателе все недостатки и преимущества максимальны.

Рассмотрим преимущества такого мотора. Этот двигатель легко встраивается в самый низ моторного отсека, что позволяет снизить центр масс и вследствие чего, повышается устойчивость автомобиля и его управляемость, что не мало важно.

На оппозитные поршневые двигатели внутреннего сгорания вибрационная нагрузка снижена и они полностью сбалансированы. Также они небольшой длины, чем однорядные двигатели. Есть и недостатки — сама ширина моторного отсека автомобиля увеличена. Оппозитный двигатель устанавливается на автомобили марок Porsche, а также Subaru.

Разновидности двигателя – W-образный

На данный момент, W-образный двигатель, который выпускает Фольксваген, включает в себе две поршневые группы от двигателей типа VR, которые находятся под углом 72° и за счёт этого, и получается двигатель с четырьмя рядами цилиндров.

Сейчас делают W-образные двигатели с 16, 12 и 8 цилиндрами.

Двигатель W8 — четырёхрядный по два цилиндра в каждом ряду. В нём есть два балансирных вала, которые вращаются быстрее коленчатого в два раза, они нужны, чтобы уравновесить силы инерции. Этот мотор имеет место быть на автомобиле — VW Passat W8.

Двигатель W12 — четырёхрядный, но уже по три цилиндра в каждом ряду. Он встречается на автомобилях VW Phaeton W12 и Audi A8 W12.

Двигатель W16 — четырёхрядный, по четыре цилиндра в каждом ряду, он стоит только на автомобиле Bugatti Veyron 16.4. Этот двигатель мощностью 1000 л.с. и в нём сильное влияние инерционных моментов отрицательно действующих на шатуны, уменьшили за счёт увеличения угла развала до 90° , и при этом снизили скорость поршня до 17,2 м/с. Правда размеры двигателя от этого увеличились: его длина равна 710, ширина 767 мм.

И наиболее редкий тип двигателя – это рядно-V-образный ( также называемый — VR , смотрите на самом верхнем рисунке справа), который представляет из себя сочетание двух разновидностей. У двигателей VR маленький развал между рядами цилиндров, всего 15 градусов, что и позволило использовать на них одну общую головку.

Объем двигателя. От этого параметра поршневого двигателя внутреннего сгорания зависят практически все остальные характеристики двигателя. В случае увеличения объема двигателя, происходит увеличение мощности, и как следствие увеличивается расход топлива.

Материал двигателя. Двигатели, обычно делаются из трёх видов материала: алюминия или его сплавов, чугуна и других ферросплавов, либо магниевых сплавов. От этих параметров на практике зависит лишь ресурсы и шум двигателя.

Наиболее важные параметры двигателя

Крутящий момент. Он создается двигателем при максимальном тяговом усилие. Единица измерения – ньют-метры (нм). Крутящий момент на прямую влияет на “эластичность двигателя ” (способность к разгону на низких оборотах).

Мощность. Единица измерения – лошадиные силы (л.с.) От неё зависит время разгона и скорость авто.
Максимальные обороты коленчатого вала (об/мин). Указывают на число оборотов которое способен выдерживать двигатель без потери прочности ресурсов. Большое количество оборотов указывает резкость и динамичность в характере автомобиля.

Важны в автомобиле и расходные характеристики

Масло. Его расход измеряется в литра на тысячу километров. Марка масла обозначается xxWxx, где первое число обозначает густоту, второе вязкость. Масла с высокой густотой и вязкостью существенно повышают надёжность и прочность двигателя, а масла с небольшой густотой дают хорошие динамические характеристики.

Топливо. Его расход измеряется в литрах на сто километров. В современных автомобилях можно использовать практически любую марку бензина, но стоит помнить, что низкое октановое число влияет на падение прочности и мощности, а октановое число выше нормы снижает ресурс, но повышает мощность.

W-образные двигатели

Необходимость вместить в тесное пространство уже существующих моделей двигатель с большим количеством цилиндров заставила инженеров компании Volkswagen еще раз пересмотреть опыт строения двигателей, накопленный европейским автопромом за двадцатый век. Результат превзошел все ожидания — двигатели рядно-смещенной компоновки получились невероятно компактными.