Обзор V образного двигателя, его преимущества и недостатки

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.

v образный двигатель

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.

Похожие темы

Всегда будьте в курсе наших новостей

Подпишись на ежедневную рассылку лучших новостей

Подписка бесплатна для любых мобильных абонентов Вы можете отказаться от рассылки в любой момент

Размещенная на сайте информация является собственностью администрации сайта и охраняется законом об авторском праве. Копирование информации возможно только при размещении активной гиперссылкой на страницу-источник.

Материалы: http://autodont.ru/dvigatel/v-obraznyj-dvigatel

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.

Тонкости конструкции v образных двигателей

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 90 о , далее второй на 150 о , пятый, третий и шестой на - 90 о , 150 о , 90 о 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 - 60 о . 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:

Материалы: http://mashintop.ru/articles.php?id=2788

В общем случае v образный двигатель – это обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), цилиндры которого конструктивно расположены друг против друга под определенным углом. Как и любой другой мотор, он во многом определяет конструкцию автомобиля.

Впервые ДВС, имеющий практическое применение, был построен немецкими инженерами Г. Даймлером и В. Майбахом в 1883 году. Этот одноцилиндровый силовой агрегат объемом 462 куб. см. развивал мощность 1,1 л. с. Однако этой мощности было недостаточно и в дальнейшем ее наращивание осуществлялось путем увеличения рабочего объема цилиндра. Но этот процесс не мог продолжаться бесконечно, поэтому конструкторы начали постепенно увеличивать количество цилиндров.

Так появились рядные двух- четырех- шести- и даже восьмицилиндровые двигатели. Правда, увеличение количества установленных в один ряд цилиндров более 6-ти значительно увеличивало габаритные размеры подкапотного пространства автомобиля. Кроме большой длины рядные моторы имеют и другие недостатки, например:

• большой вес;
• ограничение мощности;
• недостаточную сбалансированность и др.

В настоящее время разработкой рядных силовых агрегатов занимаются все ведущие производители автомобилей. Связано это с тем, что они просты как в изготовлении, так и в процессе эксплуатации. Отличаются они и высокой ремонтопригодностью.

Понимая, что расположение цилиндров в один ряд – это временное решение, тот же В. Майбах в 1889 году изобрел и запатентовал v образный двигатель. Однако первые такие ДВС начали изготавливать только начиная с 1905 года, причем не в Германии, а в США и Франции.

Конструктивно v образный двигатель значительно сложнее стандартного рядного мотора. Ведь они оснащаются двумя головками блока цилиндров (ГБЦ) и имеют более сложные механизмы газораспределения ( ГРМ ) и впрыска топлива.

Большое значение в конструкции v образных двигателей играет угол размещения цилиндров относительно друг друга. В процессе эволюции создавались различные конструкции, в которых углы развала цилиндров изменялись от 1 до 180 градусов.

В результате многочисленных экспериментов разработчики пришли к выводу, что наиболее оптимальными являются углы 45, 60 и 90 градусов. Именно эти углы развала цилиндров имеет большинство современных v образных силовых агрегатов.

Основным достоинством v образных моторов является их компактность. При этом, их несколько увеличенная ширина существенного значения на размеры подкапотного пространства автомобиля не оказывает.

Разные углы развала цилиндров используются в различных силовых агрегатах. Некоторые их конфигурации сбалансированы очень хорошо, другие требуют использования дополнительных механизмов. Так, например, v образные двигатели с оптимальным углом развала, такие как:

1. v 16 – прекрасно уравновешены и обеспечивают равномерную работу всех цилиндров;
2. v 12 (состоящий как-бы из 2-х шестицилиндровых силовых агрегатов) – независимо от угла развала цилиндров отлично уравновешен;
3. v 10 и v 8 – требуют наличия противовесов на коленчатом валу;
4. v 2, v 4, v 6 – отличаются повышенной вибрацией и требуют дополнительной балансировки.

Широкое распространение v образные двигатели получили, в первую очередь, благодаря возможности получения максимального крутящего момента. Достигается это за счет того, что в отличие от рядного мотора (R двигатель), в котором силы, направленные на коленчатый вал, ориентированы перпендикулярно, в v образном силовом агрегате они действуют по касательной с двух сторон. При этом достигается максимальное ускорение коленчатого вала, так как инерция, создаваемая при работе, значительно выше той, которая используется в R-образных моторах.

Кроме того, v образный двигатель имеет большую жесткость коленчатого вала, что :

• повышает прочность всей конструкции силового агрегата;
• увеличивает срок службы мотора;
• позволяет динамично работать как на низких, так и на высоких (предельных) оборотах.

Силовые агрегаты с v-образным расположением цилиндров не свободны от недостатков. Среди них отмечают:

• высокую стоимость;
• большой уровень вибраций;
• сложности при балансировке и др.

Однако в настоящее время разработчики владеют соответствующими конструкторскими решениями и технологическими возможностями, позволяющими минимизировать влияние этих недостатков и улучшить ряд технических характеристик этих моторов.

Несмотря на то, что с момента изобретения v образных силовых агрегатов прошло более 100 лет, их потенциал полностью еще не раскрыт. Будущее автомобилестроения несомненно связано именно с этими моторами. Поэтому в этом направлении и работают сейчас многочисленные коллективы разработчиков, стараясь, чтобы их производство стало более технологичным и менее затратным.

Наиболее распространенным среди v образных силовых агрегатов является двигатель v6.

Однако именно он отличается высоким уровнем вибраций и требует достаточно трудоемкой балансировки. В настоящее время существует несколько направлений, в которых эволюционируют двигатели v 6:

Оппозитный мотор – это v образный мотор, у которого угол развала цилиндров составляет 180 градусов. Такая конструкция позволяет значительно снизить центр тяжести и, что особенно важно, взаимно нейтрализовать вибрацию поршней, сделав рабочие характеристики мотора более плавными. Лидером этого направления моторостроения является компания Fuji Heavy Indastries Ltd., которая уже много лет разрабатывает такие двигатели для автомобилей марки Subaru. Оппозитная компоновка позволяет придать блоку цилиндров очень высокую прочность и жесткость, однако значительно усложняет ремонт мотора.

Для справки: оппозитные силовые агрегаты устанавливаются практически на все автомобили Subaru начиная с 1963 года.

Разработка VR образных силовых агрегатов – еще одно направление, по которому развиваются v-образные двигатели. Конструктивно такие моторы представляют собой симбиоз v образного и рядного силового агрегата и отличаются от обычныхŸ малым углом развала цилиндров (15 градусов) иŸ наличием одной ГБЦ, которая накрывает оба ряда цилиндров.

Такая компоновка позволяет получить компактный силовой агрегат, который меньше по длине, чем рядный 6-ти цилиндровый мотор и ширине, чем обычный двигатель v6.

Для справки: моторы VR 6 устанавливались на автомобили компании Volkswagen (Passat, Golf, Sharan и др.). Они имели заводские обозначения ААА (объем 2,8 л., мощность 174 л. с.) и ABV (объем 2,9 л., мощность 192 л. с.).

Материалы: http://dvigatels.ru/uhod/v-obraznyj-dvigatel.html