Источник:
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:
Четырехцилиндровые рядные двигатели негабаритны и компактны, значить его легко расположить под капотом практически любого автомобиля;
Он также немного весит сам по себе, а то что на этот тип мотора ставится всего лишь один выпускной коллектор, вес уменьшается дополнительно;
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 починки. 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 литров;
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 работы 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:
Рядная шестерка изначально сбалансирована;
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-ти цилиндровые моторы, которые являются следующим шагом в эволюции, так как они являются сдвоенными шестицилиндровыми моторами, соединенными 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 видео-объяснение принципа работы шестицилиндрового мотора:
V6
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.
V8
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);
Жесткая конструкция;
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.