Просто о сложном: что заставляет двигатель работать? В скольких десятках статей мы с вами, друзья, обсуждали нюансы работы двигателя внутреннего сгорания.
Какие детали двигателя определяют ход поршня?
Ход поршня — это расстояние между верхней и нижней мертвыми точками поршня. Он определяется радиусом кривошипа коленчатого вала.
Радиус кривошипа — это расстояние между осевой линией вращения коленчатого вала и осевой линией шатунной шейки. Радиус кривошипа равен половине хода поршня.
Рис. Ход поршня и объемы цилиндра двигателя: а — а положение поршня в нижней мертвой точке; б — положение поршня в верхней мертвой точке.
В случае замены коленчатого вала другим, имеющим больший ход, верхняя мертвая точка хода поршней может оказаться над верхней плоскостью (плитой) блока цилиндров. Решить эту проблему можно, установив новые поршни, на которых поршневые пальцы стоят выше. Еще один возможный вариант — заменить шатуны более короткими, чтобы уменьшить максимальную высоту подъема поршней в цилиндрах.
При изменении длины шатуна ход поршня не изменяется, изменяется только положение мертвых точек хода поршня.
Источник: http://ustroistvo-avtomobilya.ru/dvigatel/hod-porshnya/
Просто о сложном: что заставляет двигатель работать?
В скольких десятках статей мы с вами, друзья, обсуждали нюансы работы двигателя внутреннего сгорания. ГРМ, форсунки, зажигание, выпуск. Но не разбирали главного: а как это всё взаимосвязано, так сказать, глобально? Как работает ДВС в принципе? За счёт чего он «крутится» и не останавливается, пока не повернёшь ключ? Вот сегодня и рассмотрим этот коренной момент. Да, в сети есть гигатонны статей на эту тему, но они, на мой взгляд, по большей части занудны и не всегда понятны. Я же попробую рассказать «на пальцах», как всегда. Ну и анимация нам в помощь.
Что двигается внутри?
Есть некая идеально-выточенная (до тысячных долей миллиметра) «труба». Это цилиндр (что очевидно по геометрической форме). В него очень плотно вставляется цилиндрическая же подвижная часть — это поршень. Поршень непрерывно и циклически передвигается вверх-вниз по своей «трубе», и будучи связан некой палкой на двух осях с коленчатым валом , вращает его. Палка называется шатун , и превращает возвратно-поступательное движение поршня (то есть вверх-вниз) во вращательное движение коленчатого вала (по кругу).
Наверху, над поршнями, есть два вала называемых распределительными . Они «намертво» связаны с коленчатым валом цепью или ремнём, и вращаются всегда одновременно с ним. Задача распредвалов — вовремя открывать и закрывать клапаны над поршнями. Зачем нужны клапаны? Об этом далее.
За счёт чего двигаются поршни?
Чтобы толкнуть поршень вниз — то есть, заставить его надавить на шатун и провернуть коленчатый вал (коленвал) — необходима некая сила, которая вынудит его это сделать. В случае с двигателем внутреннего сгорания, это химическая энергия горения топлива, преобразуемая в механическую энергию движения поршней и всего остального. Но я обещал просто. Итак, что происходит в цилиндрах.
1) Сначала в цилиндр (для упрощения считаем его полностью герметичным) нужно добавить то, что будет гореть. Конечно, это топливо (в нашем случае бензин). Но ни один бензин не будет гореть в безвоздушной среде. Необходим окислитель — кислород, содержащийся в воздухе. Значит, подаём в цилиндр смесь бензина и воздуха. На этом этапе у нас открыт впускной клапан , откуда эта гремучая смесь и поступает. При этом цилиндр движется вниз, буквально засасывая эту смесь через клапан (как шприц воду, или тот же воздух). Этот такт называется впуск .
Логично спросить: ну а в самом начале-то, за счёт чего поршень движется вниз, если машина была незаведённой?! Отвечаю — есть такая штука как стартер, работающий автономно, от аккумулятора. Он и заставляет мотор сделать «первый вдох» с поворотом ключа на «старт». Стартер раскручивает коленвал тупо механически, своей шестерёнкой за маховик (это такое большое чугунное колесо в торце коленвала).
2) Отлично, взрывоопасная смесь в цилиндре! Но поршень-то уже внизу, а чтобы он начал «давить» на коленвал через шатун, он должен быть наверху! Да. Поэтому, за счёт движения других цилиндров (они обычно работают парно и асинхронно: два вверху, два внизу) и за счёт инерции вращения тяжеленного маховика , поршень снова идёт вверх. При этом, впускной клапан закрывается. Получается, что поршень, двигаясь вверх, сжимает топливовоздушную смесь в цилиндре. При этом она, по всем законам физики, ещё и нагревается. Этот такт называется сжатие . Всё логично и не так сложно, не правда ли? ?
3) Все мы знаем о свечах зажигания . Когда поршень, дойдя до верха, максимально сжал смесь, свеча даёт электродугу (искру). Её достаточно для того, чтобы смесь воспламенилась. При этом мы помним, что так как она была неслабо сжата поршнем (скажем, в 10 раз от первоначального объёма), то и без того находилась под давлением. А учитывая что смесь ещё и горючая. В общем, взрыв, возникающий в цилиндре, вызывает резкое расширение газов . А так как на данном этапе камера сгорания герметична (все клапаны закрыты), единственный «выход» для этих газов — продавить подвижный поршень вниз. Это и есть тот момент, когда на поршень давят сгораемые газы, а поршень через шатун крутит коленвал, совершая полезную работу. Такт рабочего хода .
4) Ну и «финал-апофеоз» происходящего. Логично, что теперь продукты сгорания нужно вытолкнуть из цилиндра и повторить цикл заново. Когда поршень дошёл до нижней точки и совершил работу, он снова начинает двигаться вверх (помним, что другие поршни тоже трудятся и коленвал вращается непрерывно). Но теперь уже не сжимая заготовленную смесь, а выталкивая отработанные газы. Для этого на данном этапе открывается выпускной клапан, а далее газы поступают в выпускной тракт и на улицу, через выхлопную трубу. Вы удивитесь, но это называется такт выпуска .
Ну а далее всё снова повторяется: дойдя до верха, поршень снова бежит вниз, засасывая свежий воздух вперемешку с бензином.
А «следит» за этим делом всё тот же механизм ГРМ, который строго в нужный момент открывает и закрывает нужные клапаны (на впуск и выпуск). Подробнее об этом мы уже разговаривали здесь .
К слову, теперь понятно, почему двигатель называется четырёхтактный .
Надеюсь, кому-то будет полезно!
Всем исправных двигателей и понятной матчасти!
P.S.: Друзья, буду очень рад лайкам и подписке!
Данная статья публикуется исключительно на Я.Дзен OVER 9000
Источник
Источник: http://avtika.ru/chto-takoe-hod-porshnya-v-dvigatele/
Типы поршневых ДВС по взаимному расположению цилиндров
Ни для кого не секрет, что сердцем любого автомобиля является двигатель — он многое определяет в конструкции аппарата (ведь ДВС — самый тяжелый агрегат автомобиля!), как-то особенно ассоциируется с брендом производителя, к выбору силовой установки относятся с большим вниманием и ответственностью, наконец, двигатель — это то, что с каждым годом все больше совершенствуется и модернизируется.
Первый по-настоящему удачный бензиновый ДВС создан немецким изобретателем Готлибом Даймлером при сотрудничестве с Вильгельмом Майбахом в 1883 году (патент N 28022). Это был четырехтактный одиноцилиндровый агрегат, с диаметром поршня 70 мм, и его ходом 120 мм, рабочий объём 462 см3, мощность 0,8 кВт (1,1 л.с.) при 700 об/мин. «Мобиль» Даймлера, построенный в 1885 году, развивал с этим мотором «потрясающую» максимальную скорость — 16 км/ч.
Но с течением времени этой мощности и этой скорости становилось мало, требовались более сильные движки, первоначально — для грузовых автомобилей и автобусов, чуть позднее — для спортивных аппаратов. Самым логичным решением на тот момент показалось увеличение рабочего объема, т.е. увеличение диаметра поршня/цилиндра и его хода. Однако бесконечным такое движение быть не могло — увеличение хода поршня вело за собой неизбежное увеличение длины шатуна, что требовало увеличения его прочности на излом, а это означало, что увеличивалась и его толщина. В сумме это давало увеличение веса поршня, шатуна, а так же площадь контакта стенок поршня со стенками цилиндра, т.е. увеличение трения, что сводило на нет результат такого «форсирования» двигателя. И это — всего лишь незначительная часть возникших проблем. Хотя. известны примеры одноцилиндровых двигателей объемом под 2,5 литра. Ужас, правда?
Вопрос требовал иного решения, и оно было найдено!
Рядные ПДВС (Поршневые Двигатели Внутреннего Сгорания)
Действительно, логично! Почему бы вместо одного цилиндра не использовать несколько, с несколькими шатунами, объединенными с одним коленчатым валом? Естественно, первыми появились двухцилиндровые двигатели, за ними — четырехцилиндровые. Стараясь вытащить наибольшее количество «кобыл», конструктора на заре автомобилестроения создавали просто гигантские моторы. Например, на автомобили «Руссо-Балт» С24/30 устанавливался четырехцилиндровый рядный двигатель объемом 4501 см. куб., мощностью 30 л.с., то есть удельная мощность составляла всего 6,67 л.с. на литр объема — показатель, на сегодняшний день, просто смешной.
Сегодня рядные двигатели бывают двух-, трех-, четырех-, пяти- и шестицилиндровые, но в истории известны примеры и восьмицилиндровых рядных моторов — на автомобилях ГАЗ-М1 (тогда, в 1935 году, Горьковцы не смогли освоить выпуск V-образного восьмицилиндрового Ford-BB). Недостатки такого мотора налицо — большая длина, что приводит к увеличению базы автомобиля и худшему балансу по осям. Кстати, трех- и пятицилиндровые двигатели не так уж и уступают в мощности своим четырех- и шестицилиндровым братьям. Причина — намного меньшее трение, а ведь казалось бы — отрезали всего один цилиндр!
В настоящее время у каждого производителя есть в линейке хотя бы один рядный двигатель, причины — простота производства, малые габариты и вес, высокая ремонтопригодность.
Минусы так же очевидны — ограничение по длине, а, следовательно, ограничение по количеству цилиндров, и, результат — жесткое ограничение по мощности. Кроме того — увеличение числа цилиндров вызывает удлинение коленчатого вала (и увеличение его веса. ), что означает, кроме новых потерь на трение, увеличение момента инерции. А еще- малая сбалансированность мотора.
Сегодня с рядных двигателей вытаскивают до 70-80 л.с. с литра объема, и это с серийных атмосферных, а со спортивных и турбинированных — еще больше. Кстати, самые быстрые японские автомобили сегодня оснащаются рядными шестерками.
Уже в конце XIX века конструктора отчетливо понимали, что ряд цилиндров — временное решение. А что говорить о мотоциклах, где, в целях упрощения трансмиссии, двигатель располагался не продольно, а поперечно? На мотоцикле, как и на автомобиле -мотора много не бывает.
И сразу — исторический курьез. Сам V-образный двигатель изобрел и запатентовал в 1889 году Вильгельм Майбах, работая все у того же Г. Даймлера. То есть изобретатель — немец! Но такая компоновка мотора называется «американской».
И тому есть причина: европейские мотоциклы были меньшей длины, чем американские — способствовал стиль езды (в Европе — прямо, в США — вольготно развалившись и вытянув ноги). И меняться консервативное европейское общество отказывалось наотрез. В то же время с США были самые большие доходы на душу населения и самые большие непокоренные территории, т.е. была и необходимость и возможность производить более дорогие и более мощные двигателя. Немногим позже, когда в 1911 году заводская команда «Indian» совершила налет на остров Мэн, где проводилась гонка «Турист Трофи». Американцы на V2 устроили «1-цилиндровым» европейцам полный разгром, заняв первые три места, а потом заглянули на трек «Бруклэндз», где установили целую серию рекордов, европейцы взялись за голову, и тоже обратили свое внимание на V-образники.
V-образный двигатель, имеющий возможность прижиться на автомобиле, появился чуть раньше тех памятных гонок. В начале века и авиация и автомобилестроение развивалось одновременно и параллельно, нередко подбрасывая друг другу дельные идеи, так получилось и в 1905 году, когда французский изобретатель Л. Левавассер построил V-образный двигатель водяного охлаждения «Антуанет», нашедший широкое применение не только в авиации, но и в автомобилестроении.
Вполне естественно, что первые V-образники использовались на грузовиках и автобусах, т.е. там, где большая мощь просто жизненно необходима. Ну и, конечно, на танках, когда они, наконец появились.
Ставить такие моторы на легковые автомобили долгое время считалось безумием и баловством, но, все же, потребитель взял верх над рынком. Одними из первых в освоении V-образников стал Генри Ройс. Ну и, конечно, Генри Форд — куда без него? Именно с его подачи в СССР и была предпринята одна из первых попыток создания V-образного двигателя — в 1933 году по договору от 1929 года с заводом ГАЗ Форд передал на изучение автомобиль Ford-V8-40 с двигателем V8 Ford-BB, послуживший прототипом ГАЗ-М1. Передать-то передал, а вот технологию оставил при себе. ГАЗовцы долго бились, стараясь освоить выпуск V8, но, в результате остановились на рядной восьмерке.
Вообще, кроме достоинств у V-образного ПДВС есть и свои недостатки — куда без них? В частности, на той же длине коленчатого вала находится в два раза больше поршней, а, значит шатунов, т.е. шатуны необходимо делать тоньше, чем на рядных двигателях. Еще одна проблема — система впрыска топливо-воздушной смеси — большой угол развала блоков цилиндров (порядка 45-90 градусов) вызывает необходимость использования на каждом блоке свою головку, свои топливные и воздушные шланги, а здесь уже видится проблема равномерной подачи ТВС. И это не все! Еще есть проблемы большой трудоемкости производства и ремонта двигателя.
Но малая длина при такой же мощности и большая сбалансированность мотора сделало V-образную компоновку одной из самых востребованных. К сожалению, в России такие моторы ставятся, большей частью, только на грузовики, автобусы и танки — производители легковых автомобилей освоить их масштабное серийное производство не смогли или не захотели (об этом история умалчивает).
И, все же, справедливости ради, стоит отметить успешные отечественные V-образники. Например — ГАЗ-13 «Чайка», восьмицилиндровый V-образный бензиновый двигатель объемом 3500 см. куб., мощностью 190 л.с. при 4200 об/мин, а так же ЗИЛовские 114 (V8, объем 6960 см.куб., мощность 300 л.с. при 4400 об/мин) и 117 (V8, 7680 см. куб., 315 л.с.). Хотя, все это — моторы едва ли не единичной сборки для советских «членовозов», а для них, как для детей, шло только лучшее. Что касается двигателя ГАЗ-13, то его ставили даже на БТРы. Чем не характеристика? Из «гражданских» разработок можно вспомнить опытный шестицилиндровый ГАЗ-24-11, нашедший свое место, кстати, и в автоспорте.
Второе возвращение в Европу «американского» двигателя произошло в начале 1960х годов, уже в виде V8, по сути — самого распространенного и сбалансированного двигателя. Именно с появлением такого мотора и появилась возможность создания скоростных родстеров, с которых и началось завоевание рынка США европейскими спортивными автомобилями.
Вообще, П-образники (т.н. схема Цоллера) в массовом производстве не прижились, почему — об этом ниже. Изначально, как и V-образники, такие моторы применялись на мотоциклах. Первый, по-настоящему удачный опыт относится к 1933 году, когда немецкая фирма (опять немецкая!) DKW начала широко применять подобную компоновку на своих мотоциклах, в том числе — гоночных. Во второй половине 1930х годов это были самые мощные и быстрые мотоциклы в классах 250 и 350 см. куб. С 1934 по 1939 год — всего за пять лет — мотоциклы DKW завоевали 7 чемпионских титулов на чемпионатах Европы (а их конкурентами были BMW, NSU и Silver Arrow — фирмы очень и очень серьезные!), и взяли первое место в гонке «Tourist Trophy» 1938 года.
В Советском Союзе П-образниками так же оснащались исключительно мотоциклы — тот же «Иж». Кстати, едва ли не единственный пример использования двигателя с двухпоршневой схемой Цоллера на автомобилях — Советские рекордные автомобили «Звезда» конструкции А. Пельтцера — на «Звезде-1» 1946 года стоял двигатель DKW-ULD350 с водяным охлаждением и поршневым нагнетателем.
Что же представляет из себя П-образный двигатель? Два цилиндра объединены общей камерой сгорания. Поршень, ходящий в одном из цилиндров, управляет открытием и закрытием впускных окон. Поршень другого «командует» выпускными. Выпускной поршень соединен при помощи шатуна с коленчатым валом обычным способом; шатун перепускного поршня присоединяется к боковой проушине на нижней головке выпускного шатуна, т.е.
кинематика кривошипного механизма дает возможность при ходе поршней вверх сначала перекрыть выпускные окна, а чуть позже — перепускные.
Преимущество такой схемы заключается в сдвиге фаз распределения выпускных и перепускных окон. В момент прохода поршнями н. м. т. перепускной поршень несколько отстает от выпускного и перепускные окна закрываются позднее выпускных, благодаря чему можно с успехом применить подачу горючей смеси под давлением от нагнетателя с минимальными потерями на выпуск.
По сути дела П-образный цилиндр представляет собой согнутый цилиндр двигателя с поршнями, двужущимися в противоположных направлениях.
Это в теории. На практике все гораздо сложнее. Во-первых, определенную проблему представляет устройство газораспределительного механизма. Во-вторых, низкая степень сжатия делает П-образники практически бесполезными без организации наддува, но, зато, для наддувных схем «цилиндр Цоллера» — едва ли не идеальное решение!
Крест в развитии П-образных ДВС поставила FIM, запретившая использование наддува в мотоциклетных соревнованиях. Для рядовых потребителей такая схема оказалась слишком дорогой, слишком сложной в эксплуатации, и, наконец, слишком «прожорливой».
Эти моторы, как и V-образники, пришли из авиастроения, и на гражданских автомобилях особо не прижились. В принципе, Y-образные двигатели — частный случай весьма распространенного на заре авиастроения (да и после!) авиационного лучевого или звездообразного двигателя.
Если бы не рекордные заезды начала ХХ века, то, возможно, Y-образники так никогда и не встали бы на автомобиль. Но было время, когда безумно храбрые гонщики устанавливали на болиды, больше напоминающие обычные тележки, чудовищные 20-ти, или, даже 40-ка литровые 3-лучевые многорядные моторы, развивая на них свыше 300 км/ч!
Одним из немногих был автомобиль «White Triplex» с тремя авиационными Y-образными моторами, суммарный объем которых составлял 81,2 литра, а суммарная мощность — 1500 л.с. В 1928 году на этом чудовище Рэй Кич в 1928 году показал скорость в 334 км/ч!
Плюсы Y-образной компоновки очевидны — меньшая длина, большая виброустойчивость и сбалансированность.
Из минусов — большую высоту, сложность производства и эксплуатации (целых три головки блока цилиндров. ), и очень большой нераспределенный вес.
В результате, минусы перевесили плюсы, и зведообразники остались в авиации. Впрочем, нашлось им применение на суше и не только — сегодня моторы такой компоновки с успехом применяются на тепловозах и на судах. В последнем случае это просто суперчудовищные моторы — три-семь лучей, и семь-двенадцать рядов.
Вообще, эти двигатели можно считать частным случаем V-обазников, у которых угол между цилиндрами составляет 180 градусов. Кстати, что в первую очередь приходит в голову, слыша слово «оппозитник»? Porsche? Subaru Impreza? Да, это автомобили, с оппозитными двигателями, но в России они появились задолго до них. Вспомним «ушастый» мотоцикл «Урал» — потому он и ушастый, что стоит на нем оппозитный двухцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением!
Впервые, как и большая часть моторов, оппозитники были опробованы на мотоциклах. Сразу выявились плюсы Boxer’ов (так называют оппозитные ДВС в англоязычных странах) — относительная компактность (малая высота — да, но, при этом — большая ширина!), неплохая сбалансированность и вибронагруженность, и отличная приемистость. Еще один несомненный плюс — низкий центр тяжести транспортного средства с таким ДВС, что обусловлено его малой высотой. Подумать только! В 1960х-1970х годах конструкторы спортивных автомобилей «опрокидывали» рядники на бок для снижения центра масс, а здесь — готовое решение.
Кстати, именно во многом из-за этого (а еще из-за малой длины) оппозитники прижились на автомобилях Porsche. Первый опыт применения Boxer’ов на автомобилях, хотя и принадлежит тому же Фердинанду Порше (обратите внимание — снова немец!), но не на могучих спорткарах, а на «народном» немецком автомобиле — VW Beetle(небезызвестный Фолькваген Жук). На автомобилях Porsche и Subaru — значительно позднее.
И вот здесь самое время развеять многие мифы об оппозитниках, указав на их слабые стороны. Во-первых геометрия цилиндров подвержена любопытной особенности — когда сетка хона в порядке, цилиндр уже превращается в эллипс. Причина кроется в нераспределенности (а вернее, как раз в точечном распределении) нагрузок. Огромный расход масла — течи сальников и «потение» крышек — родовая особенность оппозитных движков.
Ремень ГРМ расположен так, что называется «локоть — вот он, да не укусишь», а при его обрыве клапана обязательно встречаются с поршнем или друг с другом — мотор в капиталку. А вентиляция картера позволят «быстро и эффективно» засорить двигатель, и, если рядники или V-образники в таких условиях продолжают худо-бедно работать, то оппозитники сразу начинают выдавливать сальники.
Подведя баланс между «дебетом» и «кредитом» производители однозначно, одновременно и независимо друг от друга пришли к выводу, что для гражданских автомобилей повседневного пользования оппозитные ДВС малопригодны, а вот для спортивных и раллийных автомобилей оппозитник — вариант почти идеальный, но, опять же, по одной причине — низкий центр тяжести, а, значит, лучшая управляемость.
И у рядных, и у V-образных двигателей есть свои плюсы и минусы. А вот если бы их объединить — создать мотор, заключающий в себе положительные качества и рядных и V-образных агрегатов? Вопрос создания мотора, заключающего в себе отрицательные качества и того и другого, по понятным причинам, не ставился.
В начале 1980х годов немецкая (опять немцы. ) фирма «Volkswagen» решилась на смелый эксперимент, результатом которого стал VR-образный двигатель. Кто-то скажет — безумие! Рядно-нерядный двигатель — такое бывает? Бывает! Двигатели VR6 имеют небольшой развал между рядами цилиндров — 15 градусов, что позволяет применять на них общую головку. Нет нужды говорить, что всех проблем это не решило, но, зато, получился компактный, мощный, приемистый двигатель.
Чуть позже появилась пятицилиндровая модификация этого двигателя — VR5. То есть, по сути, от VR6 попросту отрезали один цилиндр, скомпенсировав потерю рабочего объема (читай — мощности) значительным уменьшением силы трения.
И, все же, V-образно-рядные двигатели не стали идеальным решением. Да, они обладают меньшей длиной, чем рядные моторы, и меньшей шириной, чем V-образные. Да, более упрощена (по сравнению с V-образниками) система газораспределения.
Но появилась новая проблема — чрезвычайно высокая тепловая напряженность мотора! Ведь теплообмен в пространстве между рядами цилиндров менее интенсивен, чем у V-образных ДВС, а толщина стенок не позволяет увеличить число тосольных каналов! Кстати, по этой же чине — тонких стенок цилиндров с внутренней стороны, VR-образные моторы значительно хуже держат перегрузки.
W- образные ПДВС
Начиная разговор о W-образных двигателях, в первую очередь необходимо заметить, что есть W-образники, а есть W-образники. То есть этот термин, в разные времена, означал разные типы моторов.
В первую очередь — частный случай звездообразного трехлучевого мотора, у которого все три луча направлены вверх под разными углами. Такие авиационные моторы часто применялись на рекордных автомобилях 1920х-1930х годов. Наибольшее распространение получил авиационный «Непир-Лайон». Кстати, различные модификации именно таких моторов и ставились на рекордные «Синие Птицы» Малькольма Кэмпбелла, в атмосферном и наддувном исполнении.
В те далекие времена на автомобилях (тем более — мотоциклах!) эти моторы не прижились — не было необходимости в таких мощностях, для нормальных потребностей нормальных автомобилей вполне хватало V-образников.
Второе рождение W-образных моторов, уже в новой форме, относится к концу ХХ века. Вновь появилась потребность в мощных, относительно компактных моторах, для использования их на суперкарах. Ярчайшим примером такого двигателя и, соответственно, автомобиля, является W16 на Bugatti ЕВ16/4 Veyron.
Сегодняшние W-образники — это не трехлучевые авиационные моторы — нет. Это две цилиндро-поршневые группы от моторов VR-типа. Изначально угол между ними составлял 72 градуса, но проблема заключалась в том, что на коленчатом валу примерно той же длины в этом случае размещалось вдвое больше шатунов, чем в VR-двигателе. Поэтому их пришлось делать тоньше. Шатун подвергается в двигателе наибольшим нагрузкам сжимающего, растягивающего и изгибающего вида, и слишком тонкие шатуны на повышенных оборотах начинают «поигрывать».
В двигателе W16 колоссальной мощности в 1001 л.с. для спортивного Bugatti ЕВ16/4 Veyron влияние инерционных моментов на шатуны сократили, увеличив развал между двумя VR-rpyппaми до 90R и снизив скорость поршня до 17,2 м/с. Размеры двигателя при этом выросли, но все равно остались завидно малыми для агрегата с такими показателями: его длина 710, а ширина 767 мм.
Вообще, на сегодняшний день для мощных, быстрых, скоростных автомобилей W-образный двигатель был бы наиболее оптимальным решением, если бы не изобретение еще одного немца — Феликса Ванкеля.
Снова мотор, и снова немец — изобретатель. И, опять же, стоит заметить, что и этот двигатель — далеко не сегодняшнее изобретение — Феликс Ванкель запатентовал роторно-поршневой тип двигателя еще в 1934 году. А первый действующий образец, адаптированный к установке на автомобиль, появился еще в 1958 году!
Вообще же, РПД — не совсем традиционный поршневой двигатель. В его корпусе овальной формы движутся не поршни на шатунах, а треугольный, с выпуклыми сторонами ротор (он же — поршень). Он описывает внутри корпуса кривую, называемую эпитрохоидой, при этом его вершины, плотно прилегая к стенкам корпуса, образуют 3 отдельные камеры сгорания. В каждой из них последовательно происходит обычный 4-тактный цикл. Из-за отсутствия возвратно-поступательного движения такой мотор почти не вибрирует, а его рабочие обороты значительно выше, чем у поршневого ДВС.
Более подробно этот тип двигателя описан в статье « Поршень или ротор? «.
Вообще, же тенденция пугающая. В первую очередь, проанализировав истоки каждого двигателя, оказывается, что изобрели, или начали первыми использовать какую-либо компоновку именно немцы — Готлиб Даймлер, Вильгельм Майбах, Фердинанд Порше, Феликс Ванкель, компании DKW и VW. Японцы со своим прославленным роторным Маздовским Renessis выглядят, скорее, исключением, подтверждающим правило. Опять же, не будем забывать, что одними из первых лицензии на производство «Ванкелей» приобрели тоже немцы — NSU и Mercedes-Benz! Если честно, начиная собирать информацию для этой статьи, сам не ожидал таких «откровений».
Но это — лирика. На деле ничего принципиально нового за последние полвека не придумано, и придумано (кажется!) быть не может — все типы поршневых двигателей опробованы, и, или уже живут под капотами автомобилей, или занимают место в музеях.
Поршневая схема, «отшлифованная» за добрую сотню лет, и нашедшая такое широкое применение едва ли является константой. Более полувека ведутся опыты по применению ГТД, электродвигателей и «Стирлинга» на автомобилях. Дальше опытов, правда, дело пока не доходит, но «завтра» — вообще звучит многообещающе. Но это с одной стороны.
Есть и обратная сторона медали. Не раз говорил, и повторюсь — более 80% процессов, протекающих в современном ДВС остаются неизученными и по сей день! Значит, старый добрый поршневой мотор не показал еще и одной пятой (как минимум!) своих возможностей, и отказываться от ПДВС еще рано.
А еще есть нагнетатели, выпускная и впусная система, газораспределительный механизм, и многое, многое другое, что позволяет многократно увеличить мощность мотора! Напомню — на заре автомобилестроения удельная мощность двигателя составляла около 6-7 л.с. с литра объема, сегодня — до ста, и это — безнаддувные, атмосферные двигатели.
Человечество за сорок тысяч лет своего существования и сегодня находится в начале пути научного прогресса (пусть и интенсифицирован этот процесс только последние 250-300 лет), а автомобилю — чуть более ста двадцати лет, но уже сегодня никого не удивишь «гражданскими» суперкарами (те же Bugatti, Lamborghini, Ferrari, Vector, Callaway, Pagani — лишь немногие из тех компаний-производителей!), развивающими по 350-400 км/ч. А что же скрывает за собой это таинственное «завтра»?
Источник
Источник: http://avtika.ru/chto-takoe-hod-porshnya-v-dvigatele/