Оксли: Почему V-образные двигатели мощнее рядных

Оксли: Почему V-образные двигатели мощнее рядных?

Обозреватель MotoGP Мэт Оксли в последней колонке для сайта Motorsport Magazine пытается проанализировать, почему в современной эре MotoGP у Ducati и Honda — быстрейших байков чемпионата с двигателями V4, — такое преимущество в динамике над рядными Yamaha и Suzuki.

В 2020 году Yamaha и Suzuki, которые придерживаются рядных двигателей, продолжат вечную гонку лошадиных сил в стремлении догнать V-образные агрегаты. Скорее всего, выйти вперёд или хотя бы сравниться им не удастся. Правда, полного паритета с V-образными рядным двигателям не нужно: достаточно того, чтобы разница не была критичной.

То, что побеждающая машина MotoGP не обязана иметь V-образное сердце, доказано Yamaha: с 2002 года (начала 4-тактной эры чемпионата) «камертоны» выиграли 7 чемпионатов, 10 — Honda, 1 — Ducati. Кроме того, на 2 быстрейших прямиках MotoGP — Лосаил и Муджелло, — в 2019 году разница между первыми «вэшками» и первыми рядниками не превышала 4 км/ч.

Было бы неразумно сводить успехи и провалы мотоциклов исключительно к двигателю. На уровень команд влияет всё: заводской бюджет, укомплектованность мотогоночного отдела, талант имеющихся гонщиков, понимание работы с покрышками и электроникой. Появление на сцене MotoGP Марка Маркеса в 2013-м и его неразрывная связь с Repsol Honda привели к тому, что за последние 7 сезонов урожай результатов сильно сместился в сторону конкретного пилота, конкретного мотоцикла и конкретной команды.

За последние 50 гонок (ГП Италии 2017 — ГП Валенсии 2019) V-образные Ducati и Honda приезжали первыми в 44 случаях, указывает Оксли. Вместе с тем, за предпредыдущие 50 (ГП Индианаполиса 2014 — ГП Франции 2017) Honda/Ducati выиграли 25 раз, Yamaha/Suzuki — другие 25. За идеальным балансом сил стояло иное соотношение сил: на успехи Маркеса Yamaha отвечала сильным дуэтом Хорхе Лоренсо-Валентино Росси. С его распадом в конце 2016-го и техническим упадком Yamaha 2017 — 2018 годов, стоявшим за 25 беспобедными этапами подряд, связано резкое падение эффективности «рядного» лагеря MotoGP. Второй силой чемпионата стали V-образные Ducati.

Успехи машин разных замыслов цикличны в любом моторном виде спорта. До 2017 года в MotoGP не было доминирования V-образных мотоциклов с тех времён, как 9-кратный чемпион Валентино Росси контролировал чемпионат в начале нулевых, выступая за Honda вместе с Максом Бьяджи, Сете Жибернау, Тору Укава и другими атлетами Дома из Токио. Периоды равновесия сменялись уклоном в пользу рядных двигателей (благодаря победам Лоренсо-Росси) и обратно. Марк Маркес, всего раз проигравший чемпионат рядному мотоциклу, вернул «престиж» двигателю V4.

Официальное 3D-видео MotoGP показывает выгоду и сложности каждой компоновки

Вероятно, новый рассвет рядных двигателей не за горами. За 2019 год Yamaha (Маверик Виньялес) и Suzuki (Алекс Ринс) выиграли по 2 заезда — на 1 больше, чем Ducati. Успех это или поражение, зависит от точки зрения: рядные байки выигрывали чаще, чем второй самый сильный V-образник, но в 3 раза реже (4 против 12), чем сильнейший из них.

Так как все победы Honda — локомотива среди байков V4, — завоёвывались Маркесом, остаётся открытым вопрос, насколько этому поспособствала конструкция RC213V, и насколько — навыки гонщика, аналогов которым в чемпионате нет. Райдер #93 выиграл 6 титулов за 7 попыток и 56 побед за 127 стартов:

V-образные байки MotoGP выиграли 44 из последних 50 гонок MotoGP с 88 процентами побед, и возглавляли протоколы скоростей на 47 гонках из последних 50 — это 94 процента успеха.

Чем можно объяснить это доминирование? Просто фактом, что у двигателей V4 больше лошадиных сил? И если они выдают больше мощи, как они это делают?

Да, они выдают больше лошадиных сил. И чаще всего из-за коленвала. У V4 короче коленвал, чем у рядной четвёрки, так что он твёрже и крепче. Еще он создаёт меньше трения, потому что вращается на 3 опорах, не на 5 — минимуме, который требуется рядной четвёрке. Да и со смежными шатунами на тех же нижних шатунных головках они образуют менее приводную пару. Еще лучше: у 90-градусной «вэшки» первичная уравновешенность совершенна.

Еще есть потери при прокачке, в которых мощность расходуется на прокачивание воздуха в двигателе между впуском и выпуском. До 300 литров воздуха в секунду протекают через 1000-кубовый двигатель на 18 000 об/мин, а компоновка коленвала V4 решает это гораздо лучше, чем коленвал рядной четвёрки, то есть V4 теряет меньше мощи на потерях прокачки.

Так что коленвал покрепче, вибраций поменьше и баланс получше позволяют конструкторам жестче налегать на двигатель ради оборотов побольше и лошадиных сил побольше, с дополнительным преимуществом меньших потерь при трении и прокачке.

Тем временем конструкторы рядных четвёрок MotoGP должны поладить с гибкостью коленвала, гибкостью картера, повышенным трением, повышенной вибрацией и большими потерями при прокачке, из-за чего двигатель не может без проблем вырабатывать больше лошадиных сил (Yamaha производит картеры своих YZR-M1 из цельных болванок, чтобы уменьшить гибкость).

90-градусная конфигурация, используемая Ducati в MotoGP с 2003-го и Honda с 2012-го, имеет следующее преимущество: она позволяет конструкторам использовать больше разнообразных несимметричных порядков зажигания — большой взрыв (big bang), долгий взрыв (long bang) и т.д., — в попытках произвести более дружелюбный к гонщику тип мощи и крутящего момента.

Volkswagen и VR-образный двигатель

Рядно-смещенная компоновка, которую обозначают буквами «VR», появилась еще в 1920-е годы, когда компания Lancia имела выпуск семейства V-образных моторов с очень маленьким углом развала цилиндров (всего 10-20°). Однако, впоследствии такие агрегаты не нашли распространения, в первую очередь из-за чрезмерной вибронагруженности.

Лишь в 1991 году компания Volkswagen возродила рядно-смещённую схему, т.к. в то время немецкий концерн нуждался в мощном шестицилиндровом моторе для установки на компактные модели Seat, Audi и Volkswagen. Традиционный V6 оказался для них слишком широким. Новые двигатели получили обозначение VR, и с тех пор это название стало официальным для рядно-смещённых агрегатов. «VR» — аббревиатура двух немецких слов, обозначающих V-образный и R-рядный, то есть «v-образно-рядный». Двигатель, спроектированный компанией Volkswagen представляет собой симбиоз V-образного двигателя с очень маленьким углом развала 15° и рядного двигателя. Его 6 цилиндров расположены V-образно под углом 15°, а традиционные V-образные двигатели, имеют угол 60° или 90°. Поршни расположены в специальном блоке в шахматном порядке. Совокупность достоинств этих типов двигателей привела к тому, что двигатель VR6 стал настолько компактным и мобильным, что это позволило накрыть оба ряда цилиндров общей головкой, в отличие от стандартного V-образного двигателя. В итоге двигатель VR6 получился существенно короче по длине, чем рядный 6 цилиндровый, и уже по ширине, чем V-образный 6-цилиндровый двигатель. Ставился с 1991 года на автомобили Volkswagen Passat, Corrado, Golf, Vento, Jetta, Sharan.

Первые двенадцатиклапанные моторы VR6 имели заводские индексы «AAA» (объём 2.8 литра, мощность 174 л.с.) и «ABV» (объём 2.9 литра, мощность 190 л.с.). Со временем в линейке моторов Volkswagen появились и другие модификации, выплывающие из данной компоновки:

VR5 — VR6, у которого нет одного цилиндра,

W8 — имеет два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра в каждом моторе, на одном коленвале в одном блоке,

W12 — два мотора VR6, которые установли под углом 72° на одном коленвале.

Позже, как развитие данной вариации, появились двигатели R36 и R32, объёмом 3,6 л и 3,2 л соответственно.

Модификации двигателей VR6, устанавливавшихся на автомобили Volkswagen:

• «AAA» (2.8), 174 л.с. — Passat (06/1991-12/1996), Golf (01/1992-12/1997), Jetta (07/1993-08/1996), Vento (07/1994-12/1997), Sharan (09/1995-03/1998)
• «ABV» (2.9), 184 л.с. — Passat (10/1994-12/1996)
• «ABV» (2.9), 190 л.с. — Corrado (08/1991-07/1995), Golf (10/1994-12/1997)
• «AES» (2.8), 140 л.с. — Transporter/California (01/1996-05/2000)
• «AMY» (2.8), 174 л.с. — Sharan (04/1998-02/2000)
• «AFP» (2.8), 177 л.с. — Jetta (11/1998-06/2002)
• «AYL» (2.8), 204 л.с. — Sharan (04/2000-)
• «AUE» (2.8), 204 л.с. — Bora (05/2000-04/2001), Golf(01/00-04/01)

R32:

• «AYT» (3.2), 241 л.с. — Phaeton (05/2002-05/2005)
• «BKL» (3.2), 241 л.с. — Phaeton (08/2003-)
• «BRK» (3.2), 241 л.с. — Phaeton (05/2004-)
• «BUB» (3.2), 250 л.с. — Golf (11/2005-)
• «BML» (3.2), 244 л.с. — Golf (10/2003-05/2004)
• «BFH» (3.2), 244 л.с. — Golf (06/2002-05/2004)

R36:

• «BLV» (3.6, 280 л.с. — Passat (09/2005-)
• «BHL» (3.6, 280 л.с. — Touareg (10/2005-)
• «BHK» (3.6), 280 л.с. — Touareg (10/2005-)

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

V образный двигатель

Сегодня уже никто не может представить свою жизнь без машин, а значит и без двигателей. Самой известным типом внутреннего сгорания мотора является V образный двигатель. Он получил свое название за характерное расположение цилиндров, которые имеет различный уровень наклона по отношению друг другу. Диапазон угла вели, с 10 градусов и до 120.Рассматриваемый тип мотора работает по такому же принципу, как и любой двигатель внутреннего сгорания, различия состоят только в положении цилиндров.

1. Область применения
2. Классификация v двигателя
3. Положительные и отрицательные стороны
4. Будущее V двигателей

Область применения

Главной причиной большой популярности рассматриваемой модели состоит в том, что данный мотор иметь большую область применения. Он успешно используется в таких отраслях, как машиностроение, постройка самолетов и кораблей. Помимо этого, стоит отметить, что v двигатели используются и в мотоциклах. Как правило, сфера и область применения зависит от того, сколько цилиндров имеет рассматриваемая модели, а также особенности их расположения. Особенности размещения цилиндров имеют немалое влияние на такие технические характеристики, как плавность работы, величина вибрации, сложность балансировки и так далее.

v образный двигатель для авиации

Классификация v двигателя

Обычно двигатели классифицируются по порядку работы, в данном случае порядок работы не так важен, так как основной критерий является наличие определенного количества цилиндров и особенности их расположения. Стоит сразу отметить, то наиболее часто используемые углы в моделях двигателей составляют 45, 90 и 60 градусов. Обычно они применятся на машинах и мотоциклах. В зависимости от количества цилиндров выделяют следующие типы двигателей:

• V2 используют в стандартных автомобилях
• V3
• V4
• V5
• V6 – наиболее популярный тип, применяется в машинах
• V8 часто используется в спорткарах
• V10
• V12
• V14
• V16
• V18
• V20
• V24

Сразу стоит выделить те отрасли, где применяется каждая модель двигателя. Моторы, которые обладают двумя и четырьмя цилиндрами используются в мотоциклах. Но встречаются случаи, когда на спортивных моделях вы можете встретить двигатель, который обладает пятью или даже шестью цилиндрами. Такие виды обладают невероятно большой мощностью по меркам мотоциклов, которая позволяет им достигать самых высоких скоростей.

Если вести речь об автомобилях, то тут самыми распространенными являются модели, которые имеют по 6 или 8 цилиндров, правда, также в спортивных моделях их число может достигать 10 а иногда даже 12. Это также производится для того, чтобы достичь максимальной мощности. Правда, при установке такой модели следует подготовить и все остальные системы.

В авиации и кораблестроение применятся больший ряд двигателей. Здесь вы можете встретить четырех, пяти, восьми, десяти, двенадцати, четырнадцати, шестнадцати, восемнадцати двадцати и двадцати четырех цилиндровые двигатели. Применение их вызвано тем, что существует особый порядок работы во многих системах, которые требуют не только большой, но также порой и малой мощности, которая нужна для выполнения менее больших, но все же значимых задач. Примером их могут послужит внутренние системы корабля, которые не требуют большого двигателя для полноценного обслуживания.

Как правило, рассматриваемое устройство располагается вверх. Это наиболее часто используемая форма расположения. Но встречаются случаи, когда инженеры делают наоборот и направляют их вниз. Как и для чего это делается. Дело в том, что при определенной конструкции того или иного аппарата, стандартное расположение просто напросто неудобно, так как создает лишние проблемы, например, занимая большое количество места. Говоря о примерах, можно отметить авиацию. Именно здесь активно применяется обратное расположение, которое нужно для того, чтобы ничего не мешало пилоту управлять самолетом, так как это может привести к необратимым последствиям. Но, все же всем больше нравиться стандартное расположение, так как именно его видят люди под капотом своих автомобилей.

v образный двигатель дна мотоцикле

Положительные и отрицательные стороны

Если затронуть такую тему, как преимущества, которые имеет v образный двигатель над моделью R образного мотора, то можно столкнуться с большим количеством различных мнений, которые говорят о том, то каждый специалист выделяет свои особенности эксплуатации каждого вышеупомянутого типа. Итак, в чем же основные преимущества двигателя, который имеет цилиндры, расположенные под углом?

В первую очередь стоит обратиться к истории создания рассматриваемого мотора. Дело в том, что на начальном этапе разработки основной задачей, которая стояла перед инженерами, являлось достижение максимальной компактности при сохранении мощности у высокого крутящего момента. Сразу можно сказать, то обе проблемы бы успешно решены, что и дало начало плюсам рассматриваемого типа. Итак, как же были решены данные проблемы?

В первую очередь стоит объяснить такое явление, как увеличение крутящего момента. Дело в том, что в отличие от R образного мотора, где силы направлены прямо перпендикулярно, такая модель, как v образный двигатель имеет такой порядок работы, при котором силы действуют на вал по касательной с двух сторон. Это позволяет достичь максимального ускорения вала, так как инерция, которая создается при работе значительно выше, чем та, которая появляется при функционирования моделей R.

Помимо увеличения крутящего модели можно отметить компактность. Мотор обладает меньшей высотой и длинной. Но не только эти положительные моменты можно выделить из порядка работы. Итак, у моделей V типа можно отметить большую жесткость коленчатого вала, которая влияет не только на прочность конструкции, но также и на срок службы всей системы, большим диапазоном рабочих частот, это дает возможность двигателю не только быстро набирать обороты, но и динамично работать даже на пределе возможностей.

К сожалению, модели V состоят не толь из плюсов. Дело в том, что они обладают более сложной конструкцией, а поэтому стоят на порядок дороже, а также большая ширина мотора. Но особенно важно то, что практически все они имеет немалый уровень вибрации и определенные сложность при балансировке. Правда сейчас, чтобы избежать данных недостатков в работе, инженеры компаний намеренно утяжеляют ту или иную часть.

Будущее V двигателей

Несмотря на все недостатки, можно уверенно сказать, что будущее за данным видом двигателей. Конечно, каждый из них имеет ряд недостатков, но инженеры уже сегодня знают, как их ликвидировать. Также стоит отметить, что данный тип гораздо легче модифицировать и уже на сегодняшний день известно, что практически любой вид V двигателя, не полностью раскрыл свой потенциал, иными словами, для большинства есть еще определенный резерв, который позволит увеличить большое количество технических характеристик.

V образный двигатель был запатентован в США еще в 1905 году, сто лет назад, но за это время люди все еще полностью не раскрыли все его особенности. Сегодня инженеры работают над тем, чтобы производство моделей стало менее затратным, что позволит приобрести автомашину с хорошим мотором мог себе каждый человек, даже с малым или низким доходом.

Раскоксовывание V-образных и оппозитных двигателей

Мы часто слышим вопрос о том, как много нужно средства для раскосовки в тот или иной двигатель – зачастую для стандартных четырехцилиндровых рядных двигателей достаточно около 190 миллилитров средства. Если ваш ДВС имеет больше цилиндров, наклоненные цилиндры или больший объем, то дозировку раскоксовки нужно повышать. Индивидуальный расчет дозировки под каждый определенный тип мотора или их группу– это долгое занятие, которое отнимет у нас все свободное время.

Если днище поршня имеет технологические углубления большого объема, то даже в стандартный двигатель, о котором мы упомянули выше, может не хватить 190 миллилитров жидкости для раскоксовки.

Рис.1. Основные схемы расположения цилиндров в внутри двигателя:
а) вертикально; б) с наклоном; в) v-образно; г) оппозитное расположение.

Выгодная раскоксовка двигателя – рассмотрим варианты

1. В первом варианте предлагаем вам обратиться к несложной формуле, которая поможет подсчитать дозировку раскоксовки для вашего ДВС.

• V – количество раскосовки типа ML202 или ML203 Novator в миллилитрах на один цилиндр.
• D – диаметр поршня в сантиметрах.
• π – постоянная в 3,14.
• h – уровень жидкости над поршнем в сантиметрах.

Если ваш мотор имеет вертикальное расположение, либо цилиндры слегка под наклоном, то значение h может быть около сантиметра от верхнего края. При наличии фасонных выемок на днище поршня, доза препарата возрастает пропорционально объему выемок – показано на рисунке 2.

Рис. 2. Раскоксовка двигателя с цилиндрами, расположенными вертикально или под наклоном.

Если ваш мотор имеет цилиндры с большим наклоном, то поверхность поршня покрывается лишь на три четвери, так как средство способно проникнуть к любой загрязненной поверхности. Раскоксовка в таком случае потребует увеличенной дозы средства.

Рис. 3. Раскоксовка двигателя с V-образным расположением

Если двигатель имеет большой объем, то возникает вопрос о возможности сэкономить средство – для этого выполняют процедуру поочередно. Сначала работают с одним цилиндром, затем откачивают остатки препарата и используют с другим цилиндром, добавляя новую дозу средства. Поочередная раскоксовка V-образных ДВС была заимствована у оппозитных моделей – процесс показан на рисунке №4.

Рис.4. В цилиндр вливают немного раскосовывающего средства во время сжатия. Поршень отведен от камеры сгорания.

Клапаны закрываются при сжатии, а препарат добавляется в дозировке, которой хватит для перекрытия любых выемок в поршне и камере сгорания. После этого вкручивают свечу и поджимают средство – вращают гайку коленвала или ведущее колесо – рисунок №5. В таком случае вал нельзя проворачивать стартером, иначе получите гидродинамический удар.

Поджимаем средство:

1. Подкрутите вал и вращайте колесо на включенной передаче – рычаг поставьте на четвертую передачу и вращайте ведущее, пока поршень не встанет в желанное положение.
2. Простой и безопасный способ заключается в регулировке положения поршней при помощи поворота коленвала за его гайку.

По истечении 20 минут отведите поршень и снимите свечу, чтобы затем шприцом и трубкой откачать остатки жидкости из цилиндра – эти остатки затем используются повторно для следующего цилиндра.

Рис. 5. Поджатие препарата позволяет получить максимальный эффект.

Не волнуйтесь, когда при раскосовке с ручным поджатием цилиндров остывает двигатель – температура не имеет решающего значения, так как средство смачивает всю поверхность и заполняет собой все технологические выемки. Если вам требуется много раскоксовывающей жидкости, то лучшим вариантом будет ML202 или ML203 Novator – у них есть фасовка по 330 и 320 миллилитров.

Для автомобилей с большим объемом двигателя экономия препарата возможна за счет следующих манипуляций:

• Залейте жидкость внутрь цилиндра.
• Немного надавите на такте сжатия.
• Оставьте все на 15 минут – давление протиснет жидкость внутрь отложений.
• Откачайте средство.

Далее руководствуйтесь данной темой и последовательно проведите работу со всеми цилиндрами или группами, а затем повторите процедуру 3 раза – поставьте автомобиль на ночь, чтобы утром завершить процесс раскоксовки.