Что такое угол развала цилиндров у v образного двигателя ответ

Что такое угол развала цилиндров у v образного двигателя ответ

Угол развала цилиндров

угол между плоскостями, проходящими через оси цилиндров левого и правого ряда ДВС

угол развала угол рампы


Ссылки исходящие (структура 3-х уровней):

Двигатели внутреннего сгорания. Рядный. Оппозитный. V-образный.

История двигателя строения формировалась спонтанно и хаотично. Первые двигатели были значительны по размеру и рабочему объему. При этом двигатели были простейшими по своей конструкции. Встречались 1 цилиндровые двигатели объемом порядка 8 литров. Здесь много причин, во первых технологии, во вторых низкий КПД, в конце концов отсутствие элементарного опыта и знаний.

На сегодняшний день даже у современных двигателей КПД составляет порядка 20 %, что ничтожно мало. То есть только порядка 2 литров бензина из 10 залитых в бак тратиться на создание крутящего рабочего момента на валу двигателя, остальное просто вылетает в трубу, переходит в тепловую энергию, трансформируется в детонации, тратиться на силы трения и инерции и т.д. Тем не менее уже сформировалось общее мнение эффективного двигателя внутреннего сгорания. При этом поршни двигателя и соответственно рабочие камеры имеют довольно ограниченные размеры. Все дело в том, что компактные механизмы обладают меньшими силами инерции, меньше подвержены детонациям, но об этом далее. Сейчас прежде всего хотелось сказать, что соотношения цилиндров к общему объему двигателя относятся с соотношением 1 цилиндр на 170-900 см кубических одной рабочей камеры. Слишком маленькие поршни имеют ограничения по своим конструктивным характеристикам, так как даже при высокой компрессии порядка 14-16 атмосфер (бензиновый двигатель) миниатюрность ограничивает и передачу усилий на шатун от поршня. При слишком значительных размерах поршней невозможно добиться точной сбалансированности механизма и соответственно получить высокие обороты частоты вращения двигателя, вернее сказать это очень сложно и высокотехнологично.

Рис. 1 Так примером малолитражных автомобилей с маленькими цилиндрами являются: рядная «четвёрка» у Subaru R1 — 658 см³. трехцилиндровый Smart — 799 см³ , трехцилиндровый Matiz — 796 см³ , четырёхцилиндровый Matiz— 995 см³. , четырёхцилиндровый Hyundai i10 и Kia Picanto- 1086 см³. Автомобили с двигателями где встречаются цилиндр гиганты: V-образная «восьмёрка» купе Chevrolet Corvette Z06 — 7011 см³, рядная «шестёрка» Nissan Patrol TB48DE — 4758 см³.

Рядный двигатель

Наименование двигателя говорит само за себя. В таком двигателе все поршни в головке цилиндров расположены рядно – в один ряд. Такие двигатели наиболее просты по своей конструкции и технологии производства деталей к ним. Подобные двигатели ремонтопригодны в частных мастерских. Это что говориться классика.
Обозначение двигателей начинается с буквы R. Так R2 значит что в двигателе 2 цилиндра в ряд, R3 три цилиндра в ряд и так далее. Если относительно расположения цилиндров все понятно, то их базирование на коленчатом валу может быть различным. Смотрите на рисунок 2 ниже

Рис. 2 Пример А: трехцилиндровый рядный двигатель с углами между кривошипами 120 градусов, Равномерное по времени зажигание смеси за один период (оборот коленчатого вала) реализовано в конструкции двигателя по схеме В – двухтактных цикл работы (углы между кривошипами 180 градусов). Вариант С, фактически альтернатива одному большому поршню, при этом двигатель получается более компактным (такая конструкция двигателя применена на автомобиле «Ока»)

Наиболее распространенными из рядных двигателей на сегодняшний момент являются четырехцилиндровые двигатели. Их объем вирируется, как правило в пределах от 1 литра до 2,4 литров. Многое в эффективности двигателей зависит от подачи топливно-воздушной смеси, но это тема другой статьи. Несимметричная конструкция двигателя относительно коленчатого вала вносит свои коррективы. Так коленчатый вал выполнен с компенсирующими отливами. Фактически они гасят инерционные силы от поступательного движения поршней при вращении коленчатого вала (хорошо видны на рисунке 7)


Рис. 3 Пример когда двухцилиндровый двигатель при реализации турбонаддува достигает столь высокой мощности Fiat 500 двигатель 0,9 л – 85 л.с. и самые простые и дешевые двухцилиндровые представители российская Ока и индийская Tata Nano

Рис. 4 Рядный пятицилиндровый двигатель от Mercedes Benz

Моторы с шестью цилиндрами в ряд также не популярны. Все дело даже не в том, что они потребляют много бензина, проблема рядных двигателей это их размеры. Такие двигатели хорошо только вписываются в фюзеляж самолета а в капот машины уже не каждой. При установки многоцилиндровых двигателей приходится изощряться чтобы мотор и КПП поместились в одном моторном отсеке. Так Austin Maxi 2200 выпускавшийся в Англии в середине 60-х годов имел коробку передач размещенную под двигателем. Автомобиль Volvo S80 с шестью цилиндрами в ряд имеет очень компактную коробкой передач (Рис.5 ). Каково же решение, если требуется повышение мощности, при условии что двигатель должен иметь более компактные формы. Ответ прост половина цилиндров симметрично переноситься оппозитно – друг напротив друга. То есть угол между цилиндрами составляет 180 градусов. Отсюда и название оппозитные двигатели.

Читать еще:  Что то гудит в двигателе на форде

Рис. 5 Рядные многоцилиндровые моторы на Austin Maxi 2200 и Volvo S80

Оппозитный двигатель

Оппозитные двигатели маркируются буквой B. Что означает Boxer -аналогия перемещения рук от соперника к сопернику на боксерском ринге. Так например B2 означает двухцилиндровый двигатель, B4 четырехцилиндровый и т.д. Плюсы оппозитников очевидны они короче рядных двигателей в два раза. Это как два рядных двигателя, один напротив другого передающий свой крутящий момент на один коленчатый вал. (рис. 6)


Рис. 6 Двухцилиндровый оппозитный, хорошо знакомый в советском союзе мотор мотоцикла Урал и французский Citroen 2CV



Рис. 7 Четырехцилиндровый оппозитный мотор

Еще одним важным плюсом оппозитников является относительная уравновешенность. Фактически все элементы симметричны, что значительно уменьшает вибрации. Кроме того, конструктивной особенностью является жесткий блок, с центральным креплением вала, что также положительно сказывается на гашении вибраций.
Стоит заметить что двухцилиндровый оппозитный мотор не уравновешен относительно возникновения вибраций, в следствии того что перемещение двух цилиндров друг к другу или друг от друга пытаются создает крутящий момент для коленчатого вал в вертикальной оси. Точка центра вращения крутящего момента находится между креплениями шатунов на коленчатом валу. Стоит добавить еще два цилиндра которые будут работать в противофазе первым и мы компенсируем этот недостаток оппозитного мотора.
С плюсами оппозитников мы разобрались, но ведь не бывает все так хорошо. Да действительно, оппозитники фактически требуют две головки, раздвоенную систему питания, более сложную конструкцию и технологию изготовления блока (рис 8)

Рис. 8 Оппозитный двигатель от Porsche имеет две одинаковые головки клапанов. При этом привод распределительных валов – цепная передачи имеется спереди и сзади, для распределительного вала одной и второй головки.

V образный двигатель

Фактически V образные моторы это частный случай оппозитников, когда рядные моторы установлены не один напротив другого под 180 градусов, а с углом например 60 или 90 градусов. Здесь возникает желание уменьшить угол между цилиндрами до такого чтобы минимизировать габариты двигателя. Так например выпускавшиеся автомобили Lancia Fulvia в 70-х годах прошлого века имели V образный мотор с углом развала блока 23° (Рис. 8).
Так в чем же проблема? Дело не в том, что это невозможно разместить конструктивно поршни так близко к друг другу. Дело в том, что мы получаем очень неуравновешенную систему. Перемещение поршней и их инерционные силы не будут уравновешиваться, а даже наоборот будут складываться. Опять получается сложная конструкция коленчатого вала с значительными противовесами. Чем меньше угол, тем сложнее укротить инерционную силу поршней.

Рис. 8 Lancia Fulvia с углом развала блока мотора между цилиндрами в 23 градуса

Кроме противовесов могут применяться компенсационные валы. Фактически такие валы вращаясь создают силу обратную силам вибрации. Так например подобные валы применялись компаниями Audi, VW, Saab, Ford, Fiat (Рис. 9)

Рис. 9 Двигатель с четырьмя цилиндрами в ряд и компенсационными валами. Компенсационные валы приводятся цепной передачей от коленчатого вала. В некоторых случая валы приводятся двумя независимыми цепными передачами от коленчатого вала.

Частные случаи V образного двигателя

Сегодня вопрос мощности и компактности перед конструкторами ведущих авто производителей стоит на первом месте. В связи с этим появились W образные моторы с минимальным углом развала цилиндров – 15 градусов. Начало этой революционной серийной конструцкии мотора положил WV Golf VR6 третьего поколения.

Само обозначение двигателя VR говорит само за себя. V образный с минимальным углом развала таким, что можно добавить букву R рядный. Еще такие двигатели называют смещено рядными. Дальше больше, мотористы компании Volkswagen взяли два двигателя VR и расположили под углом один к другому (угол составил 72 градуса).

Так серийно выпускались двигатели W8, которыми был оборудован Passat. 12 цилиндровый W образник стоял на VW Roadster 1998 года Сложность изготовления таких моторов колоссальна. Начиная от конструирования и расчетов и заканчивая технологиями в производстве, что в итоге сказывается на их цене и серии производства.

Сводная информация по детонациям в различных видах двигателей

Теперь после того как мы пробежались по все конструкциям двигателей немного сухой статистики подтверждающей нашу теорию. .в таблице ниже приведена информация о присутствующих в двигателях внутреннего сгорания силах и о их уравновешенности при работе. Так зеленые клетки указывают на уравновешенность либо отсутствие детонаций. Красные на проблемные силы проявляющиеся при той или иной конструкции мотора.

Таблица.1 Показатели различных проявляющихся вибраций в двигателях внутреннего сгорания (Для просмотра таблицы в увеличенном размере кликните на ее изображение)

* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.
То есть согласно таблице максимально уравновешенные моторы рядный шестицилиндровый, восьмицилиндровый и оппозитный шестицилиндровый. К сожалению такие компоновки совсем не дешевы и как правило применяются уже в автомобилях бизнес класса.

Читать еще:  Tsi обороты двигателя при скорости

Нестандартная фигура

У ДВИГАТЕЛЕЙ ЭТО, СКОРЕЕ, ПРЕИМУЩЕСТВО.

ТЕКСТ / МИХАИЛ ГЗОВСКИЙ

Как сделать автомобиль просторным, безопасным и при этом мощным? С точки зрения двигателистов, задача (в самом упрощенном виде) выглядит так: вписать в моторный отсек достаточное количество полулитровых цилиндров! Цифра взята не с потолка: нетрудно подсчитать, что у моторов современных автомобилей среднего класса объем одного цилиндра, как правило, лежит в пределах 450–550 смз, а литровая мощность — в диапазоне от 45 до 55 кВт/л. Путем проб и ошибок инженеры пришли к этой «формуле» как к приемлемому компромиссу между наиболее выгодными характеристиками, экологичностью, ресурсом и т. д. Места под капотом может не хватить для традиционных рядных и V-образных моторов, и поэтому их дополнили «гибриды». Новые буквы в азбуку двигателестроения привнес «Фольксваген», предложив оригинальное решение компоновочных проблем.

Сегодня концерн стал единственным производителем компактных моторов, сочетающих преимущества рядных и V-образных схем и потому получивших обозначение VR. Началось все в 1991 году, когда фирма из Вольфсбурга освоила шестицилиндровый двигатель серии VR с углом развала всего 15°! «Гольфы» и «пассаты» с мощными моторами VR6, а позже и V5 аналогичной конструкции увенчали модельные ряды.

Параллельно шла работа еще над одним необычным проектом. В 1991-м состоялся дебют первого W-образного мотора с тремя рядами цилиндров на концепт-каре «Ауди-Авус Кваттро». И хотя с VR-моторами он имел мало общего, многие идеи позже пригодились. Десятилетие спустя мотористы вернулись к необычной схеме и развили ее: теперь два VR-блока образуют четыре (!) ряда цилиндров с общим коленчатым валом. Точнее было бы обозначить такой мотор не латинской буквой W, а символом. Глава «Фольксвагена», генератор нестандартных технических решений Фердинанд Пиех, объясняет концепцию собственной формулой: V+V=W. Ныне VR- и W-моторы образовали целое семейство (см. рис.).

Для чего понадобилось городить этот огород? «Доброжелатели» говорят, что приверженность «Фольксвагена» к концепции V-образных моторов с малым углом развала блоков цилиндров и W-образным двигателем объясняется лишь схожестью с логотипом фирмы — VW. Впрочем, вряд ли эта красивая гипотеза — единственное объяснение политике «Фольксвагена»: без технического резона концерн (во главе с конструктором-двигателистом) не пошел бы на столь рискованный эксперимент.

«Фольксвагеновский» мотор VR6 примерно на четверть короче рядного аналога и почти наполовину у’же, чем стандартный V-образный с углом развала 90°. А, к примеру, шестилитровый W12, который совсем недавно определили под капот » Ауди А8″, позволил сохранить полноприводную трансмиссию, которой не нашлось бы места при традиционном расположении 12 цилиндров! Ведь длина W12 составляет 513 мм при ширине 710 мм, что не больше аналогичных параметров V-образной «восьмерки» от той же «Ауди». Длина W8 всего 420 мм, а W16 — 710 мм. В случае с W8 и W12 оба блока цилиндров с углом развала 72°, а у W16 от «Бугатти» ради плавности хода угол развала между VR-блоками сделали прямым.

Исполнение головок при VR- и W-концепциях практически одинаково. В обоих случаях составные распределительные валы позволяют изменять фазы газораспределения. Привод, ради экономии места — цепью, причем со стороны маховика. Каждый распределительный вал сделан сборным и полым, сами же кулачки напрессованы. Кованые коленчатые валы с пятью опорами на W8 и семью на W12 отличаются смещенными по отношению к друг к другу шейками поршней — так обеспечивают постоянный временной промежуток между импульсами зажигания.

W8 единственный получил два вращающихся в противоположных направлениях балансирных вала. На остальных эти устройства не нужны, поскольку плавность работы у них близка к рядным двигателям. Благодаря слитым блокам цилиндров W-образные моторы легче. Блок и головка сделаны из легкого сплава, лишь постель коленчатого вала отлита из чугуна.

Огромное преимущество двигателей VR- и W-компоновки, наряду с компактными размерами, заключается и в принципе стандартных кубиков — модульности, позволяющей использовать одни и те же клапаны, коромысла, поршни для обширнейшего семейства моторов объемом от 1,8 до 8 л. Соответственно, все агрегаты могут быть изготовлены на одном и том же заводе «Фольксваген» в Зальцгиттере. А унификация остается важнейшим условием рентабельного производства!

Пока по VR-принципу компонуют лишь бензиновые моторы. В дизеле плотная компоновка и высокие термические нагрузки еще сдерживают конструкторов и технологов.

Проделанная «Фольксвагеном» работа значительно больше, чем просто громкие эксперименты ради престижа марки. Помимо упомянутого выше 12-цилиндрового мотора «Ауди», четырехлитровые W8 уже устанавливают на новый «Пассат». На очереди другие модели, в частности будущие вседорожник «Колорадо» и престижный лимузин D1. Увенчает гамму в 2003 году восьмилитровый W16, которому доверят место в моторном отсеке «Бугатти». А вот мотор W10, которому прочили место в семье «Бентли», показал себя не лучшим образом, и от него решили отказаться.

Читать еще:  Электрические схемы подключения реверсивного двигателя

Конечно же, новые двигатели не лишены недостатков: из-за неодинаково длинных впускных и выпускных каналов на переходных режимах возникают сложные процессы, не лучшим образом сказывающиеся на показателях мощности и экономичности. И все-таки, одержимые инженеры из Вольфсбурга не собираются изменять принятой концепции. По их прогнозам, уже к 2003 году все моторы нового типа будут оснащены непосредственным впрыском, хотя сделать это на «тесной» четырехклапанной головке непросто. Например, президент «Бугатти», он же и главный конструктор двигателей «Фольксваген» Карл-Хайнц Номан, говорит, что потребуется ювелирная работа, сравнимая по точности с работой часовщиков.

Итак, усилиями двигателистов и технологов компоновщики получили больший простор для воплощения своих идей. Кроме того, рост мощности уже не подразумевает удлинения капота.

Суждено ли грандиозному проекту похоронить традиционные схемы? Посмотрим, какую альтернативу предложат «Фольксвагену» конкуренты!

Технически изощренному W12 от «Ауди» мало равных. пока!

Двигатели VR с пятью и шестью цилиндрами уже не первый год ставят на «фольксвагены» и СЕАТы, а вот W-образная «восьмерка» и 12-цилиндровый мотор появились совсем недавно — на «Пассате» и » Ауди А8″. На очереди W16 для «Бугатти» и VR4 для «Фольксвагена-Поло»,

W-образные двигатели — много цилиндров в малом объеме

В своих материалах мы нередко упоминаем двигатели W8, W12, W16, ставшие своеобразной визитной карточкой концерна «Volkswagen». Читатели подробнее просят рассказать о том, что они из себя представляют. По принципу действия — ничего особенного: это обычные поршневые моторы. Их изюминка — в оригинальной конструкции.

V-образную схему, позволяющую поместить двигатель с достаточно большим числом цилиндров в тесное подкапотное пространство, используют почти все автопроизводители. А в конце 80-х годов прошлого века на фольксвагеновских автомобилях «Passat» и «Golf» впервые появился VR6 — шестицилиндровый двигатель с малым углом развала блоков цилиндров. Настолько малым (всего 15 градусов, в то время как у обычных V6 — от 60 до 90 градусов и больше), что вместо V-образной пары блоков по три цилиндра мотор внешне представляет собой один блок клиновидной формы с шестью цилиндрами. Если форму V6 фигурально можно уподобить канцелярской «галочке», то VR6 той же «галочке» со сложенными «крыльями». Аббревиатура VR6 расшифровывалась как «рядно-V-образный шестицилиндровый». Само название говорило о том, что конструкция объединяет две схемы построения двигателей. Смотрелась эта «шестерка» чуть пошире и покороче рядной «четверки».

Эксперимент оказался удачным, и через несколько лет инженеры из Вольфсбурга разработали еще и пятицилиндровый двигатель. Не мудрствуя лукаво от «шестерки» убрали один цилиндр, и получился VR5. Логично было сделать следующий шаг, и фольксвагеновцы его сделали: соорудили пару VR, по четыре цилиндра каждый, и соединили их в виде V под углом 72 градуса. Идея в том, что на каждом «крыле галочки» помещается вдвое больше цилиндров, чем в простом V-образном двигателе. Новый мотор назвали W-образным чисто условно, поскольку на конфигурацию буквы W эта схема не похожа. Но смысл ясен: «W» — двойное «V».

От восьми до шестнадцати

Первый из этих двигателей — четырехлитровый W8 мощностью 275 сил – устанавливался на «VW Passat». Без проблем разместившись под капотом автомобиля «семейного» класса, он приблизил «Пассат» к более престижному бизнес-классу.

На «восьмерках» процесс, разумеется, не остановился. Флагман входящей в состав концерна VW марки «Audi» долго оставался без 12-цилиндрового мотора. Такое положение дел было недопустимо: ведь конкуренты — BMW и Mercedes-Benz — уже полтора десятка лет выпускали представительские седаны с мощными V12. И в 2000 году «А8» обзавелась стратегическим «W12». Мотор сделан по образу и подобию «W8»- только на «крыльях галочки» размещалось не по четыре, а по шесть цилиндров. Малогабаритный 420-сильный двигатель нашел себе место и на новом флагмане «Фольксвагена» — «Phaeton».

Но и этого немцам показалось мало, для перешедшей в 1998 году под эгиду VW марки «Bugatti» потребовался очень мощный и легкий силовой агрегат. Им стал уникальный сверхкомпактный и ультрамощный (1001 л.с.) — W16. Мотор восьмилитрового объема образовали две «восьмерки», сращенные под прямым углом. Почти квадритная форма (длина всего 71 см, зато высота 77 см) позволила вписать двигатель перед задней осью спорткара.

Похоже, это еще не последнее слово, которое могут сказать W-образные моторы. Главное их преимущество — возможность и дальше наращивать число цилиндров, не вылезая за рамки компактного подкапотного пространства. Как водится, есть и обратная сторона медали — сложность и дороговизна в обслуживании и ремонте. Неофициального сервиса такие двигатели не переносят, даже элементарная, казалось бы, замена свечей зажигания может обернуться головной болью для механиков, не знакомых с такими моторами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector