Содержание [скрыть]
Любой двигатель внутреннего сгорания, по сути, результат огромного числа компромиссных решений с целью получить в каких-то характеристиках подавляющие преимущества ценой определенного проигрыша во второстепенных показателях. Сказанное, безусловно, справедливо и для V образного двигателя.
С первого взгляда можно без запинки сказать, почему появилась V-образная конструкция мотора. С момента изобретения в 1905 схемы с развалом двух рядов, историю возникновения и развития V образного двигателя можно назвать историей борьбы за максимально компактную компоновку мотора. Можно отметить, что устройство V образного двигателя давало ряд преимуществ, недостижимых в иной компоновке:
- Сразу бросается в глаза резкое уменьшение высоты и длины мотора V-образного построения, что в авиатехнике и спортивных болидах было просто неоценимым, так как уменьшало мидель транспортного средства и потери на больших скоростях;
- уменьшение массы V образных двигателей в сравнении с рядными за счет короткого и компактного блока цилиндров, правда, с некоторым усложнением технологии изготовления;
- решалась проблема изготовления длинного коленчатого и распределительного валов для многоцилиндровых двигателей заменой на более короткий и толстый вариант для V образного варианта.
В еще более выигрышном положении оказался V образный дизельный двигатель. Высокая прочность короткой головки и блока цилиндров позволили дизелю сравняться в массогабаритных показателях с рядным бензиновым вариантом равной мощности. Кроме компактности и снижения веса, V образный вариант получил увеличенный ресурс работы.
Основным стимулом развития V образных двигателей явилась потребность во все более мощных, и в то же время компактных моторах. Если вспомнить 70-80 годы прошлого века, на рынке практически абсолютной монополией обладали мощные рядные шестицилиндровые версии, реже с 8-ю «котлами» и классическим задним приводом.
С появлением переднего привода возникла проблема с недостатком места под капотом. Если взглянуть на рядный двигатель или V образный, становится понятным, какой из вариантов проще установить на новый тип авто. Тем более, они становились все более скоростными и приземистыми, с хорошей аэродинамикой. Поэтому рядные 8-ки и 6-ки давно отправлены на свалку, хотя по уравновешенности они были непревзойденными.
Не смог составить полноценную конкуренцию V образной конструкции двигателя и оппозитный мотор. Прекрасные возможности по уравновешиванию, высокий ресурс и низкий центр тяжести не смогли полноценно противостоять двухрядке из-за запредельной ширины плоского мотора.
Угол развала между рядами цилиндров V образных двигателей стандартно принимается за 45, 60 или 90 градусов. Сложность в изготовлении блоков v образной компоновки благополучно решена применением станков с ЧПУ. Но использование двухрядной V образной схемы не является таким уж безоблачным.
Сложность обеспечения низких уровней собственных колебаний
Было бы несправедливым обойти недостатки v образных двигателей. Главные из них заложены в принципе их работы. И зачастую на преодоление врожденных проблем разработчиками тратится больше сил и средств, чем на идею.
Среди основных недостатков наиболее проблемными в решении являются:
- повышенный уровень вибраций. Как бы не были неудобными рядные 8-ки и 6-ки, но сбалансированности и низкому уровню вибрации можно было только позавидовать. В v образных двигателях главные виновники дисбаланса – шатуны сконцентрированы на предельно малом расстоянии друг от друга, уравновесить и скомпенсировать друг друга взаимным перемещением не очень получается;
- несмотря на два ряда цилиндров, поршни и шатуны обоих половинок в V образной компоновке работают на один коленвал. Размеры вкладышей меньше, приходится увеличивать диаметр шейки коленвала, делать его массивнее и более инертным. Сами вкладыши требуют неукоснительной работы системы смазки;
- в отличие от рядных и оппозитных схем, V образный блок цилиндров двигателей подвержен большим внутренним, тепловым и инерционным нагрузкам, даже в случае относительно удачной балансировки мотора. Основные деформирующие нагрузки возникают от бокового давления поршней на стенки цилиндров. Поэтому стараются разнести подальше друг от друга цилиндры с одинаковым рабочим ходом, чтобы уменьшить взаимное влияние. Как следствие, возможна деформация блока и ресурса даже при незначительном перегреве;
- высокая неравномерность вращения. Например, для 6-ти котлового дизеля последовательность работы цилиндров выглядит как 1-4-2-5-3-6. Относительно первого поршня четвертый сдвинут на 90о, далее второй на 150о, пятый, третий и шестой на - 90о, 150о, 90о соответственно.
Существующие конструкции v-образных двигателей
Наиболее ярким подтверждением успеха двоечки – можно привести семейство мотоциклов Harley-Davidson, в которых внешний вид двух цилиндров в виде буквы V стал визитной карточкой, наряду с каплевидным баком и передней вилкой. Мало того, вибрации и звук выхлопа двигателя искусственно усиливаются и модулируются для передачи мотоциклисту в виде своеобразной «фишки» транспортного средства.
Менее экзотичным и более практичным можно вспомнить бензиновый четырехтактный двухцилиндровый V образный двигатель 2v78fdi. Легкий и мощный, простой и надежный V образный двигатель компании Lifan стал одним из наиболее востребованных на разного рода мототехнике, легких вездеходах и тракторах. В комплектации с вариатором Сафари его можно увидеть на снегоходах «Буран».
Еще одним классическим примером v образной схемы шестицилиндрового двигателя можно назвать ЯМЗ-236. У дизеля реализована стандартная V образная схема, когда на три кривошипа коленвала опираются шесть шатунов, разбитых попарно. В паре один основной и один прицепной. Угол развала рядов двигателя - 60о. Мотор имеет несколько завышенную неравномерность вращения коленвала, поэтому комплектуется утяжеленным маховиком.
Поэтому наиболее долговечными оказываются двигатели, работающие на постоянной стабильной частоте вращения коленвала, например, приводы генераторов или дизель-насосные агрегаты.
Что такое V образный двигатель можно посмотреть на видео:
