V подібний двигун: особливості, переваги та недоліки

Трішки історії

Вперше ДВС, що має практичне застосування, був побудований німецькими інженерами Г. Даймлером і В. Майбахом в 1883 році. Цей одноциліндровий силовий агрегат об’ємом 462 куб. см. розвивав потужність 1,1 л. с. Однак цієї потужності було недостатньо і в подальшому її нарощування здійснювалося шляхом збільшення робочого обсягу циліндра. Але цей процес не міг тривати нескінченно, тому конструктори почали поступово збільшувати кількість циліндрів.

Так з’явилися рядні дво- чотирьох- шести- і навіть восьмициліндрові двигуни. Правда, збільшення кількості встановлених в один ряд циліндрів понад 6-ти значно збільшувало габаритні розміри підкапотного простору автомобіля. Крім великої довжини рядні мотори мають і інші недоліки, наприклад:

  • велика вага;
  • обмеження потужності;
  • недостатню збалансованість і ін.

В даний час розробкою рядних силових агрегатів займаються всі провідні виробники автомобілів. Пов’язано це з тим, що вони прості як у виготовленні, так і в процесі експлуатації. Відрізняються вони і високу ремонтопридатність.

Розуміючи, що розташування циліндрів в один ряд — це тимчасове рішення, той же В. Майбах в 1889 році винайшов і запатентував v подібний двигун. Однак перші такі ДВС почали виготовляти тільки починаючи з 1905 року, причому не в Німеччині, а в США і Франції.

особливості конструкції

Конструктивно v подібний двигун значно складніше стандартного рядного мотора. Адже вони оснащуються двома головками блоку циліндрів (ГБЦ) і мають більш складні механізми газорозподілу (ГРМ) і уприскування палива.

Велике значення в конструкції v образних двигунів грає кут розміщення циліндрів відносно один одного. В процесі еволюції створювалися різні конструкції, в яких кути розвалу циліндрів змінювалися від 1 до 180 градусів.

В результаті численних експериментів розробники прийшли до висновку, що найбільш оптимальними є кути 45, 60 і 90 градусів. Саме ці кути розвалу циліндрів має більшість сучасних v образних силових агрегатів.

Основною перевагою v образних моторів є їх компактність. При цьому, їх кілька збільшена ширина істотного значення на розміри підкапотного простору автомобіля не робить.

Різні кути розвалу циліндрів використовуються в різних силових агрегатах. Деякі їх конфігурації збалансовані дуже добре, інші вимагають використання додаткових механізмів. Так, наприклад, v подібні двигуни з оптимальним кутом розвалу, такі як:

  1. v 16 — прекрасно врівноважені і забезпечують рівномірну роботу всіх циліндрів;
  2. v 12 (що складається ніби з 2-х шестициліндрових силових агрегатів) — незалежно від кута розвалу циліндрів відмінно урівноважений;
  3. v 10 і v 8 — вимагають наявності противаг на колінчастому валу;
  4. v 2, v 4, v 6 — відрізняються підвищеною вібрацією і вимагають додаткової балансування.

Достоїнства і недоліки

Широке поширення v подібні двигуни отримали, в першу чергу, завдяки можливості отримання максимального крутного моменту. Досягається це за рахунок того, що на відміну від рядного мотора (R двигун), в якому сили, спрямовані на колінчастий вал, орієнтовані перпендикулярно, в v образному силовий агрегат вони діють по дотичній з двох сторін. При цьому досягається максимальне прискорення колінчастого вала, так як інерція, створювана при роботі, значно вища за ту, яка використовується в R-образних моторах.

Крім того, v подібний двигун має велику жорсткість колінчастого вала, що:

  • підвищує міцність всієї конструкції силового агрегату;
  • збільшує термін служби мотора;
  • дозволяє динамічно працювати як на низьких, так і на високих (граничних) оборотах.

Силові агрегати з v-подібним розташуванням циліндрів не вільні від недоліків. Серед них відзначають:

  • високу вартість;
  • великий рівень вібрацій;
  • складності при балансуванню і ін.

Однак в даний час розробники володіють відповідними конструкторськими рішеннями і технологічними можливостями, що дозволяють мінімізувати вплив цих недоліків і поліпшити ряд технічних характеристик цих моторів.

Незважаючи на те, що з моменту винаходу v образних силових агрегатів пройшло більше 100 років, їх потенціал повністю ще не розкритий. Майбутнє автомобілебудування безсумнівно пов’язано саме з цими моторами. Тому в цьому напрямку і працюють зараз численні колективи розробників, намагаючись, щоб їх виробництво стало більш технологічним і менш витратним.

перспективні розробки

Найбільш поширеним серед v образних силових агрегатів є двигун v6.

Однак саме він відрізняється високим рівнем вібрацій і вимагає досить трудомісткою балансування. В даний час існує декілька напрямків, в яких еволюціонують двигуни v 6:

  • Оппозітниє силові агрегати

Опозитний мотор — це v образний мотор, у якого кут розвалу циліндрів складає 180 градусів. Така конструкція дозволяє значно знизити центр ваги і, що особливо важливо, взаємно нейтралізувати вібрацію поршнів, зробивши робочі характеристики двигуна більш плавними. Лідером цього напряму моторобудування є компанія Fuji Heavy Indastries Ltd., яка вже багато років розробляє такі двигуни для автомобілів марки Subaru. Оппозитная компоновка дозволяє надати блоку циліндрів дуже високу міцність і жорсткість, проте значно ускладнює ремонт двигуна.

Для довідки: оппозітниє силові агрегати встановлюються практично на всі автомобілі Subaru починаючи з 1963 року.

  • VR подібні мотори

Розробка VR образних силових агрегатів — ще один напрямок, по якому розвиваються v-образні двигуни. Конструктивно такі мотори являють собою симбіоз v образного і рядного силового агрегату і відрізняються від звичайних ?? малим кутом розвалу циліндрів (15 градусів) і ?? наявністю однієї ГБЦ, яка накриває обидва ряди циліндрів.

Така компоновка дозволяє отримати компактний силовий агрегат, який менше за довжиною, ніж рядний 6-ти циліндровий мотор і ширині, ніж звичайний двигун v6.

Для довідки: мотори VR 6 встановлювалися на автомобілі компанії Volkswagen (Passat, Golf, Sharan і ін.). Вони мали заводські позначення ААА (обсяг 2,8 л., Потужність 174 к. С.) І ABV (обсяг 2,9 л., Потужність 192 к. С.).