Які схеми автомобільних двигунів існують
Двигуни, у яких циліндри розміщені низкою в одній площині, мають позначення "R". Рядні двигуни (Рис. 1) - звичайнісінькі і дешеві, так як, в порівнянні з іншими схемами, складаються з малої кількості деталей. Логічно, що на зорі автомобілізму переважна частина машин оснащувалася конкретно такими двигунами. Але зараз робити великий моторний відсік - недозволена розкіш, адже при цьому залишається мало місця на пасажирський салон. Тим паче, що більшість сучасних авто оснащені переднім приводом.
Мотор у них зазвичай розміщений поперечно, інакше масивні рядні "вісімки" і інші багатоциліндрові агрегати розташувати під капотом практично неможливо. Крім того, довжелезний колінвал дуже важко зробити міцним. Він може не витримати великих навантажень, характерних сьогоднішнім високофорсованим движкам. Природно, дорогі матеріали і технології в змозі вирішити дилему, але це неминуче збільшить ціну виробництва такого автомобіля.
1 - Рядні,
2 - V-подібні,
3 - опозитний,
4 - VR,
5 - W-подібні (1 варіант компонування - три ряди циліндрів з великим кутом розвалу),
6 - W-подібні (2 варіант компоновки - поєднання двох VR-образних схем).
Але рядні двигуни з парним числом циліндрів досить добре врівноважені. Природно, в будь-якому движку нестатичні деталі є джерелами різного роду сил і моментів, від яких відбуваються вібрація і шум. Але в цьому випадку, додаткових заходів для їх зниження конструкторам використовувати не потрібно. А саме, рядна "шістка" з самого початку повністю збалансована, тому її до цих пір використовують на деяких дорогих і популярних машинах типу моделей BMW. Але німецькі авто оснащені заднім приводом, тому інженери могли розмістити мотор уздовж і не мати при цьому ніяких проблем.
А ось концерн "Volvo" на моделі "S80" примудрилася встановити такий движок поперек (!) Моторного відсіку (раніше це вдалося лише в 70-х роках минулого століття британцям з компанії "Austin"). Попутно шведам довелося подбати і про розробку суперпактной коробки.
4х-циліндрові рядні двигуни не так збалансовані як "шістки", але вони менше за обсягами. Тому "четвірки" зараз є найпопулярнішими двигунами з двигунів "до 2,5 літрів робочого об'єму". (До речі, у деяких чотирициліндрових дизелів обсяг перевищує 3 л.) Вони всюди використовуються на моделях малогабаритного і "домашнього" класів, також на дешевих спортивних автомобілях і джипах. Треба визнати, що в двигунах з непарним числом циліндрів збалансованість, в більшості випадків, знаходиться не на належному рівні - хотілося б трохи краще. Наприклад, на деяких малолітражки, на кшталт "Шевроле Spark", вживаються трьохциліндровий движки.
Рядні "п'ятірки" популярнішим. Вони знаходяться в гамі таких виробників, як "Дженерал моторс", "Volvo", "Форд" ...
V-подібні
У цих схемах автомобільних двигунів (Рис. 2) циліндри розташовані в 2-ух площинах, начебто утворюють собою латинську букву "V" (насправді, це два рядних мотора із загальним коленвалом). Кут між ними іменується "кутом розвалу". Як правило він - або 60 °, або становить 90 °.
1-ша величина ідеально підходить для V6. А кут 90 градусів - кращий варіант для V8. У порівнянні з рядними, V-подібні двигуни практично вдвічі коротше (при схожому кількості циліндрів), трохи нижче, але кілька ширше. В цілому, останні компактніше, тому більша частина сучасних багатоциліндрових двигунів збудовано за такою збірці.
Але "V-божники" більш складні і більш дорогі, так як циліндри в 2 ряди - це значить вдвічі більше за все: головок блоку і інших деталей. Крім того, такі движки витримують підвищену вібронагруженность. Особливо, цим грішить популярний V6, адже будь-яка його "половинка" - трясуча "трійка". Щоб зменшити вплив вищевказаних недоліків, конструкторам доводиться використовувати різні технічні пристосування типу балансирних валів або особливих подушок кріплення мотора, що робить автомобіль більш складним, а тому і дорогим.
оппозітниє
"Боксери". Циліндри в цих двигунах розташовуються в одній площині по паралелі до землі, але розміщені один навпроти одного (Рис. 3). Ці двигуни мають кут розвалу блоку 180 °. Таку збірку завжди позначають буквою "B" ( "Boxer"). Тонкий движок також має всі переваги свого V-образного побратима, але при цьому добре урівноважений і допомагає істотно перерозподілити центр ваги автомобіля, покращуючи таким чином його маневреність і стійкість.
Але збірка "Вoxer" досить трудомістка і, як наслідок, дорого обходиться автолюбителям - як при покупці, так і при подальшому обслуговуванні. Чи не якщо навіть не враховувати цього, то не можна не відзначити, що такий двигун займає досить багато місця вшир, через це колісні арки теж мають недостатній розмір, і кут обертання керованих коліс скорочується. При цьому на деяких моделях відділ двигуна так щільно "упакований", що для підміни свічок запалювання потрібно частково розбирати двигун, або знімати його з подушок кріплення.
Тому, незважаючи на те, що 1-і "оппозита" з'явилися практично одночасно з народженням самого автомобіля, зараз їх використовують тільки дві компанії: "Porsche" і "Субару". При цьому в сьогоднішньої комплектації "боксерів" майже не буває більше шести циліндрів. А раніше випускалися і 12-циліндрові "боксери", а компанія "Porsche" хоч і відчувала мотор "B16", але так і не наважилася використовувати його в марках гоночних машин.
Піонером цієї збірки стала фірма "Lancia", в 20-60-х роках минулого століття випускала V-подібні 4х і 6-тіціліндрових движків з дуже невеликим кутом розвалу блоку: 10 ° -20 °. Такі двигуни за розміром менше звичайних рядних, але простіше і бюджетні V-образних, тому що вони оснащені тільки однією головкою блоку (Рис. 4). Але, через зайву вібрації, схожа схема не стала популярною серед автолюбителів. Тільки 16 років тому компанія "Фольксваген" відродила цю збірку. Сімейство двигунів, що мають кут розвалу від 10,6 ° до 15 °, концерн охрестив "VR" (іншими словами V-образно-рядні), і з того часу це позначення в автомобільній промисловості стало офіційним.
W-подібні
На відміну від попередньої збірки, ця схема двигуна стовідсотково зобов'язана своїм виникненням концерну "Фольксваген" (до цього вона зустрічалася тільки в авіації). Автоінженер з Вольфсбурга просто взяли два движка типу "VR" і з'єднали їх одним коленвалом. В результаті вийшла модель двигуна, яка при тих же 8- і 12-тіціліндрах істотно компактніше своїх суперників з цим же числом циліндрів. Існує два варіанти компонування - три ряди циліндрів з великим кутом розвалу і поєднання двох VR-образних схем (Рис. 5,6).
Зараз движки схожою збірки можна зустріти під капотом більш популярних моделей концерну: наприклад, на "Фольксваген Phaeton", а також "Bentley Continental GT". Але німецькі інженери на цьому не зациклилися і зробили, мабуть, ще більш складні движки в світі - "W16" і "W18". які були розроблені спеціально для перспективних автомобілів "Bugatti". При цьому "W16" все-таки пішов в дрібносерійне виробництво і зараз встановлюється на суперкар "Bugatti Veyron 16.4".