Под кожей почему рядный шестицилиндровый двигатель возвращается.

Шестицилиндровый двигатель

Шестицили́ндровый дви́гатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания с шестью цилиндрами.

Рядный шестицилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением шести цилиндров, порядок работы цилиндров 1-5-3-6-2-4, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается R6 [1] [2] (от немецкого [3] «Reihe» — ряд), I6 или L6 («Straight-6», «In-Line-Six»). Плоскость, в которой находятся цилиндры, может быть строго вертикальной или находиться под определённым углом к вертикали. Во втором случае двигатель иногда называют Slant-6 (/6).

В теории I6 в четырёхтактном варианте является полностью сбалансированной конфигурацией относительно сил инерции разных порядков поршней и верхних частей шатунов (силы инерции 1-го порядка разных цилиндров взаимно компенсируют друг друга так же, как и у рядного четырёхцилиндрового двигателя, но, в отличие от последнего, силы инерции 2-го порядка также взаимно компенсируются), сочетая сравнительно невысокую сложность и стоимость изготовления с хорошей плавностью работы. Такую же сбалансированность демонстрирует и V12, работающий как два шестицилиндровых двигателя с общим коленчатым валом.

Однако на малых (холостых) оборотах коленчатого вала возможна некоторая вибрация, вызванная пульсацией крутящего момента. Рядный восьмицилиндровый двигатель, помимо полной сбалансированности, демонстрирует лучшую равномерность крутящего момента, чем рядный шестицилиндровый, но в наше время применяется очень редко из-за целого ряда иных недостатков.

Двигатели конфигурации I6 широко использовались и продолжают использоваться в настоящее время на автомобилях, автобусах, тракторах, речных судах. На легковых автомобилях в последние десятилетия, в связи с повсеместным распространением переднего привода с поперечным расположением силового агрегата, и вообще компоновочных схем с более «плотной» организацией подкапотного пространства, более популярны оказались V-образные шестицилиндровые двигатели как более компактные и короткие, хоть и более дорогие, менее технологичные и сбалансированные. Вместе с тем, отдельные производители не спешат отказываться от рядных шестицилиндровых моторов. Яркий пример — BMW. Более того, современные [ когда? ] технологии позволяют создать достаточно компактный рядный шестицилиндровый двигатель даже для поперечной установки, правда, на достаточно крупном автомобиле — примером такого силового агрегата служит Volvo S80 с передним приводом и поперечно установленной 2.9 литровой рядной «шестеркой». На соплатформенном Volvo XC90 такой двигатель сопрягается с муфтой, что обеспечивает кроссоверу с поперечным рядным шестицилиндровый двигателем возможность подключения полного привода.

Максимальный рабочий объём рядных шестицилиндровых двигателей практически не ограничен и на судовых дизелях может достигать 1820 дм³ на один цилиндр.

V-образный шестицилиндровый двигатель — двигатель внутреннего сгорания с V-образным расположением шести цилиндров двумя рядами по три, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается V6 (англ. «Vee-Six», «Ви-Сикс»).

Это второй по популярности в наши дни автомобильный двигатель после рядного четырёхцилиндрового двигателя.

Первый серийный V6 появился в 1950 году на итальянской модели Lancia Aurelia.

V6 — несбалансированный двигатель; он работает как два рядных трёхцилиндровых двигателя, и без дополнительных мер может иметь весьма большой уровень вибраций. В двигателях V6 используется дисбаланс коленвала, создаваемый противовесами (иногда дополнительно применяют маховик и шкив с дисбалансом), уравновешивающий момент от сил инерции 1-го порядка поршней и верхних частей шатунов. Кроме того, иногда (при некоторых углах развала цилиндров) для этого дополнительно используют балансировочный вал, вращающийся со скоростью коленвала, но в противоположную сторону. Это позволяет приблизить их по плавности работы и уровню вибраций к рядному шестицилиндровому двигателю. Момент инерции 2-го порядка, как правило оставляют свободным, так как он имеет небольшую величину и может быть поглощён опорами двигателя.

Как правило, угол развала цилиндров составляет 60, 90 или 120 градусов. Но встречаются и иные варианты, например 54°, 45°, 65°, 75° или 15° (VR6).

Угол развала 90° обычно встречается на двигателях, унифицированных с двигателями конфигурации V8, для которых такой угол развала является основным. В первых двигателях такой конфигурации, по причине того, что технологии тогда не позволяли сделать достаточно прочный коленвал со смещёнными шатунными шейками, а делать полноопорный коленвал с отдельными шейками для каждого шатуна невыгодно, так как по длине двигатель становится сравнимым с исходным V8 (кроме того, это усложняет двигатель), на каждой шатунной шейке располагались (так же, как и в исходном V8) по два шатуна от противоположных цилиндров (схема с 3 кривошипами, пример — Buick Special, а также советский двигатель ЯМЗ-236). Такая конструкция при угле развала 90° позволяет уравновесить момент инерции 1-го порядка без применения балансировочных валов, однако равномерных интервалов поджига смеси она не обеспечивает (рабочие ходы в цилиндрах следуют не равномерно, а через 90 и 150° по углу поворота коленчатого вала, порядок работы цилиндров при этом 1-4-2-5-3-6). Следствием этого является заметная вибрация работающего двигателя, особенно при работе на малых оборотах коленчатого вала, а также грубый и неприятный на слух звук выхлопа, а по плавности хода двигатель больше напоминает трёхцилиндровый. Чтобы уменьшить вибрации и улучшить плавность хода, применяют маховик увеличенной массы. В более современных [ когда? ] двигателях V6 с углом развала 90° используется усложнённый коленвал со смещёнными шатунными шейками (6 кривошипов), обеспечивающий равномерные интервалы поджига смеси, а момент инерции 1-го порядка уравновешивается при применении балансировочного вала (без него он уравновешивается не полностью, что потребует усовершенствованной подвески двигателя и часто неприемлемо для современного [ когда? ] легкового автомобиля из-за повышенной вибрации). Однако на болидах формулы-1 (регламент 2014) года используется именно простой коленвал с тремя кривошипами, не обеспечивающий равномерных интервалов поджига, но обладающий большей прочностью и не требующий уравновешивания момента 1-го порядка.

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

• Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
• Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
• А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце годов такие моторы сделали Volvo и Fiat.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в годах. Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

Основы работы и конструкции двигателя

Рабочий цикл четырехтактных двигателей совершается за два оборота коленчатого вала. За это время коленчатый вал получает усилие от поршня только при одном полуобороте, соответствующем рабочему ходу поршня. Три других полуоборота продолжаются по инерции, и коленчатый вал с помощью маховика перемещает поршень при всех вспомогательных тактах (выпуске, впуске и сжатии). Вследствие этого коленчатый вал одноцилиндрового двигателя вращается неравномерно: при рабочем ходе — ускоренно, а при вспомогательных тактах — замедленно. Кроме того, одноцилиндровый двигатель обычно имеет небольшую мощность и повышенную вибрацию. Поэтому на современных тракторах и автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели.

Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени). Для определения этого угла продолжительность цикла, выраженную в градусах поворота коленчатого вала, делят на число цилиндров. Например, в четырехцилиндровом четырехтактном двигателе такт расширения (рабочий ход) происходит через 180° (720 : 4) по отношению к предыдущему, т. е. через половину оборота коленчатого вала. Другие такты этого двигателя чередуются также через 180°. Поэтому шатунные шейки коленчатого вала у четырех цилиндровых двигателей расположены под углом 180° одна к другой, т. е. лежат в одной плоскости. Шатунные шейки первого и четвертого цилиндров направлены в одну сторону, а шатунные шейки второго и третьего цилиндров — в противоположную сторону. Такая форма коленчатого вала обеспечивает равномерное чередование рабочих ходов и хорошую уравновешенность двигателя, так как все поршни одновременно приходят в крайнее положение (два поршня вниз и два вверх).

Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных тракторных двигателей 1—3—4—2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

При выборе порядка работы двигателя конструкторы стремятся равномернее распределить нагрузку на коленчатый вал.

Одноименные такты у четырехтактного шестицилиндрового двигателя совершаются через поворот коленчатого вала на 120°. Поэтому шатунные шейки расположены попарно в трех плоскостях под углом 120°. У четырехтактного восьмицилиндрового двигателя одноименные такты происходят через 90° поворота коленчатого вала и его шатунные шейки расположены крестообразно под углом 90° одна к другой.

В восьмицилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала совершается восемь рабочих ходов, что способствует его равномерному вращению.

Порядок работы восьмицилиндровых четырехтактных двигателей 1— 5—4—2—6—3—7—8, а шестицилиндровых 1—4—2—5—3—6.

Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно распределить провода по свечам зажигания, присоединить топливопроводы к форсункам и отрегулировать клапаны.

Многоцилиндровые автотракторные двигатели бывают рядные и V-образные. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных —под углом. Последние обладают меньшими габаритами и массой, чем двигатели с рядным расположением цилиндров.

Современные шести- и восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров выражается в литрах и называется литражом двигателя. При малых’ объемах — до одного литра. bibliotekar.ru/auto-uchebnik/3.htm

Автомобили класса «люкс». Многоцилиндровые автомобили фирмы «Кадиллак». Однако веяния времени не затронули двигателей: при рабочем объеме до 6,7 л. bibliotekar.ru/encAuto/53.htm

Стремясь повысить мощность двигателя Отто, русский конструктор Б. Г. Луцкой разработал и изготовил в 1885 г. четырехтактный многоцилиндровый двигатель. www.bibliotekar.ru/istoria-tehniki/3.htm

Рабочий цикл восьмицилиндровых четырехтактных двигателей. Для плавной работы многоцилиндрового двигателя и уменьшения неравномерных нагрузок на коленчатый. bibliotekar.ru/auto-uchebnik/5.htm

Больше индивидуальности с новыми цветами и опциями

Благодаря новым опциям, пакетам, а также дополнительным цветам кузова, Defender предлагает широкие возможности персонализации.

В цветовую палитру экстерьера добавлены Yulong White, Silicon Silver, Hakuba Silver и Carpathian Grey, доступные в комбинации с белой или черной контрастной крышей.

Новые индивидуальные опции включают систему 3D-камер кругового обзора, складную тканевую крышу для Defender 110, светодиодные фары премиум-класса с фирменными ходовыми огнями, аудиосистему Meridian Sound System, проекционный дисплей и передние противотуманные фары.

В дополнение к этому Defender теперь предлагается с системой мониторинга слепых зон в пакете Blind Spot Assist Pack, а также с пакетом Family Pack или Family Comfort Pack. С Family Pack, автомобиль укомплектовывается третьим рядом сидений, оснащается трехзонным климат-контролем с системой охлаждения заднего ряда и системой ионизации воздуха в салоне. Набор опций пакета Family Comfort включает опции Family Pack и подогрев сидений.

Двухцилиндровый рядный двигатель объемом 800 куб.

см: технические характеристики мотора, особенности и совместимость

В двухцилиндровом параллельном двойном двигателе серии BMW Motorrad F есть два вращающихся верхних распределительных вала, приводимых в действие зубчатой цепью. Они приводят в действие четыре клапана на цилиндр через кулачковые следящие элементы. Несмотря на большой ход клапана, весь привод клапанного механизма имеет чрезвычайно малый износ, что значительно увеличивает интервалы технического обслуживания.

Дополнительные особенности BMW включают в себя подготовку смеси, которая выполняется впрыскиванием топлива в предкамеру с помощью органа управления двигателем BMS-KP и двух 46-миллиметровых дроссельных клапанов. Как время впрыска, так и количество впрыска определяется органом управления двигателем с помощью давления, подаваемого электрическим топливным насосом, в соответствии с требованиями к производительности. Топливная система работает без возврата масла и просто накачивает количество, необходимое для двигателя. Это регулирование скорости подачи экономит электроэнергию, и давление топлива может быть изменено в широком диапазоне для оптимального формирования смеси. Этот принцип защищен патентами и поэтому уникален. Чтобы измерить добавленное количество топлива, а также знакомые параметры, такие как нагрузка, скорость и температура, также используются данные об остаточном содержании кислорода в выхлопных газах. Соответствующая информация предоставляется лямбда-зондом, расположенным позади, где соединяются коллекторы. Это важно для эффективной конверсии выхлопных газов в стандартных трехходовых каталитических нейтрализаторах.

С двухцилиндровым параллельным двойным двигателем инженеры по разработке BMW сознательно сосредоточились на плавности и превосходном высвобождении мощности в диапазоне средних скоростей, а не на пиковых характеристиках. Ускорение силовой передачи порадует спортивных гонщиков, в то время как любители туристских мотоциклов будут наслаждаться легким переключением передач на двойном двигателе с высоким крутящим моментом.

Рядный двигатель

Рядными называются двигатели, где все цилиндры расположены в один ряд параллельно оси коленчатого вала. Для краткого обозначения рядных двигателей используется буква R (row, ряд) или L (line, леска) с цифрой, отражающей количество цилиндров. Так, рядный четырехцилиндровый двигатель обозначается как R4 или L4.

Минусы рядных двигателей

Количество цилиндров в рядных моторах

Самой популярной на сегодняшний день конфигурацией цилиндров для автомобильных двигателей является «рядная четверка» R4. Четыре цилиндра в ряд – это разумный компромисс между объемом, производительностью и стоимостью.

Правда, в начале 2010-х годов, когда ради экологии и экономии топлива стали массово внедряться малообъемные моторы с турбонаддувом, возросла популярность еще более компактных трехцилиндровых моторов R3.

Главная проблема рядных трех- и четырехцилиндровиков – сильные вибрации. Однако эту проблему производители частично решили с помощью уменьшения рабочего объема цилиндров и облегчения веса поршней. Также, довольно редко, встречаются пятицилиндровые рядные двигатели. О балансировке мотора с помощью балансирных валов можно прочитать в соответствующей статье.

Более совершенной, но и более дорогой, является рядная шестицилиндровая конфигурация – изначально она является лучше сбалансированной. В настоящий момент «рядные шестерки». редкость в силу дороговизны и того, что с вибрациями четырехцилиндровиков научились бороться. Наиболее активно R6 использовать продолжает компания BMW. Это довольно легко объясняется тем, что рядные шестерки тяжелы, и могут устанавливаться (за редким исключением) только на заднеприводные автомобили. Несколько меньшее распространение получили рядные “пятерки”. еще один вариант компромисса между вибронагруженностью и размером. Моторы R5 по состоянию на 2014 год встречаются на двигателях Volvo T5.

Идеальными с точки зрения балансировки являются рядные восьмицилиндровые двигатели. Они были популярны в 20-50-е годы 20 века на больших автомобилях представительского класса, в частности американских марок Packard и Buick. В советской автопромышленности рядные восьмерки встречались на ЗИС-110. Последнее не удивительно, так как модель конструировалась на базе Packard-180. Из европейских моделей с L8 можно упомянуть Alfa Romeo 8C 1931 года.

Благодаря природной сбалансированности рядные восьмерки работали тихо и с минимумом вибраций. Главной их проблемой является очень большая длина блока цилиндров, из-за чего подкапотное пространство получалось сильно вытянутым. Также, слишком длинные коленчатые валы испытывают больше нагрузок на скручивание и быстрее изнашиваются и выходят из строя. Оптимальный режим работы рядной восьмерки – это низкие обороты, на которых нагрузки на коленвал минимальны. Уже в конце 50-х годов двигатели L8 перестали производить ввиду экономической неэффективности.

Рядный шестицилиндровый двигатель

Рядный шестицилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением шести цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается I6 или L6 («Straight-6», «In-Line-Six»). Плоскость, в которой находятся цилиндры, может быть строго вертикальной, или находиться под определённым углом к вертикали. Во втором случае двигатель иногда называют Slant-6 (/6).

При определённой настройке, I6 является полностью сбалансированной конфигурацией как двухтактного так и четырёхтактного двигателя, сочетая невысокую сложность и стоимость изготовления с хорошей плавностью работы. Однако, плавность работы рядного шестицилиндрового двигателя нарушается на высоких и очень низких оборотах, поэтому конфигурация I8 считается более сбалансированной.

Двигатели конфигурации I6 широко использовались и используются в настоящее время на автомобилях, тракторах, речных судах. На легковых автомобилях в последние десятилетия, в связи с повсеместным распространением переднего привода с поперечным расположением силового агрегата, и вообще компоновочных схем с более «плотной» организацией подкапотного пространства, более популярны оказались V-образные шестицилиндровые двигатели как более компактные и короткие, хоть и более дорогие, менее технологичные и сбалансированные. Вместе с тем, отдельные производители, например, BMW, по-прежнему используют только рядные шестицилиндровые моторы. Более того, современные технологии позволяют создать достаточно компактный рядный шестицилиндровый двигатель даже для поперечной установки, правда, на достаточно крупном автомобиле — примером такого силового агрегата служит Chevrolet Epica с передним приводом и поперечно установленными 2.0 и 2.5-литровыми моторами разработки Porsche.

Рабочий объём варьируется как правило от 2,0 до 5,0 литров. Использование конфигурации в двигателях объёмом меньше 2,0 литров мало оправдано из-за относительно высокой стоимости изготовления (по сравнению с четырёхцилиндровыми двигателями) и большой (в сравнении с ними же) длины. Однако, подобные случаи имели место, например, мотоцикл Benelli 750 Sei имел двигатель I6 с рабочим объёмом всего 0,75 л.

Максимальный рабочий объём рядных шестицилиндровых двигателей практически не ограничен и на судовых дизелях может достигать 1820 дм³ на один цилиндр.

Шестицилиндровый двигатель VR

Другим направлением развития является VR-технология, которая зародилась в 1920-е годы, когда компания Lancia выпустила семейство V-образных моторов с очень маленьким углом развала цилиндров (всего 10—20°). «VR» представляет собой аббревиатуру двух немецких слов, обозначающих V-образный и R-рядный, т. е. «v-образно-рядный». [3]

Двигатель представляет собой симбиоз V-образного двигателя с минимально малым углом развала 15° и рядного двигателя, в котором шесть цилиндров расположены V-образно под углом 15°, в отличие от традиционных V-образных двигателей, имеющих угол 60° или 90°. Поршни в блоке размещаются в шахматном порядке.

Двигатель никак не наследует сбалансированность R6 [4]. но имеет лучшую компактность в сравнении с V6 и R6. Совокупность достоинств обоих типов двигателей привела к тому, что двигатель VR6 стал настолько компактным, что позволил накрыть оба ряда цилиндров одной общей головкой, в отличие от обычного V6. В результате двигатель VR6 получился значительно меньшим по длине, чем R6, и по ширине, чем обычный V6 [3].

Рабочий объём варьируется как правило от 2,0 до 5,0 л. Использование конфигурации в двигателях объёмом меньше 2,0 л мало оправдано из-за относительно высокой стоимости изготовления (по сравнению с четырёхцилиндровыми двигателями) и большой (в сравнении с ними же) длины. Однако, подобные случаи имели место, например, мотоцикл Benelli 750 Sei имел двигатель I6 с рабочим объёмом всего 0,75 л.

В настоящее время технология возрождена концерном Volkswagen, который выпустил шестицилиндровые двигатели компоновки VR6. Ставился с 1991 года (1992 модельный) на автомобили Volkswagen Passat, Golf, Corrado, Sharan. Имеет заводские индексы «AAA» объёмом 2,8 литра, мощностью 174 л/с и «ABV» объёмом 2,9 литра и мощностью 192 л/с.