Что значит рядная шестерка
Почему рядные 6-цилиндровые двигатели надёжнее всех остальных
За более чем 100-летнюю историю развития автомобильной промышленности двигатели эволюционировали ничуть не меньше, чем сами автомобили и превратились из маломощных 1-цилиндровых агрегатов в сверхмощные многоцилиндровые с разным расположением цилиндров.
Современные легковые автомобили оснащаются различными по объёму как рядными, так и V-образными и даже W-образными двигателями, а количество цилиндров в них может достигать 16-ти, например двигатели автомобилей Bugatti Veyron и Bugatti Chiron.
Однако, если заглянуть в историю, то можно неоднократно убедиться, что самыми надёжными двигателями, способными без проблем преодолеть 500 000 и более километров пробега, всегда были рядные 6-цилиндровые.
Ярким доказательством этому являются легендарные двигатели Nissan серии RB25, Toyota серии 2JZ, Mercedes-Benz серии M104 и BMW серии M50.
Так в чём же преимущество рядных 6-цилиндровых двигателей и почему они настолько надёжны?
Во-первых, в отличие от V-образных и тем более W-образных двигателей, конструкция рядных двигателей, в том числе 6-цилиндровых, более проста, а чем проще механизм, тем он надёжнее и долговечнее.
Во-вторых, рядные 6-цилиндровые двигатели на много дешевле в ремонте и техническом обслуживании, чем аналогичные по объёму, мощности и количеству цилиндров V-образные двигатели.
В-третьих, рядные 6-цилиндровые двигатели наиболее сбалансированые, чем V-образные двигатели с таким же количеством цилиндров, благодаря чему нагрузка на детали двигателя меньше, а их ресурс соответственно больше.
В-четвёртых, в отличие от рядных двигателей с меньшим количеством цилиндров, рядные 6-цилинровые двигатели обладают достаточно большой мощностью, в связи с чем не нуждаются в форсировании, что в свою очередь позволяет сохранить их ресурс.
В-пятых, рядные 6-цилинровые двигатели более экономичны, чем V-образные двигатели с таким же объёмом и количеством цилиндров.
К сожалению, последнее время по ряду причин всё больше автопроизводителей постепенно отказываются от производства рядных 6-цилинровых двигателей и оснащения ими своих автомобилей.
В первую очередь это связано с высоким спросом на дешёвые переднеприводные автомобили с поперечным расположением двигателя, которые технически невозможно, да и не нужно оснащать рядными 6-цилинровыми двигателями.
Ну и, конечно же, не последнюю роль во всём этом сыграли экологи и их жёсткие стандарты вредных выбросов в атмосферу. Ведь именно экологи заставили большинство автопроизводителей отказаться от производства рядных 6-цилинровых двигателей в пользу более экологичных и мощных за счёт турбонаддува V-образных аналогов.
В заключение отмечу, что в настоящее время рядными 6-цилиндровыми двигателями оснащают свои легковые автомобили преимущественно BMW и Mercedes-Benz. К счастью, эти два немецких автопроизводителя пока не планируют отказываться от производства рядных 6-цилиндровых двигателей.
Понравилась публикация? Поделись!
СОДЕРЖАНИЕ
Дизайн
Диапазон смещения
В автомобилях конструкция с прямыми шестью цилиндрами используется для рабочего объема двигателя от примерно 2000 до 5000 кубических сантиметров (от 120 до 310 кубических дюймов ). Его также иногда используют для двигателей меньшего размера, но они, хотя и очень плавные, имеют тенденцию быть довольно дорогими в производстве с точки зрения соотношения цены и мощности. Поскольку длина двигателя примерно пропорциональна количеству цилиндров в одном ряду, рядная шестерка обязательно длиннее, чем альтернативные компоновки, такие как I4, V4, V6 или V8.
Баланс и плавность
Вторичный дисбаланс в значительной степени предотвращается, поскольку коленчатый вал имеет шесть ходов кривошипа, расположенных в трех плоскостях со смещением под углом 120 °. В результате основная часть вторичных сил, вызванных отклонением поршней от чисто синусоидального движения, сводится к нулю. В частности, инерционные свободные силы второго порядка (удвоенная частота вращения коленчатого вала) и четвертого порядка (см. Статью о балансе двигателя ) в сумме равны нулю, но шестой порядок и выше не равны нулю. Обычно это незначительный вклад в большинстве приложений, но может быть значительным при очень больших перемещениях, несмотря на обычное и выгодное использование длинных шатунов, уменьшающих вторичные (второго порядка и выше) колебания в движении поршня в этих приложениях.
Инерционный момент
Двухтактные двигатели
Некоторые из 120 возможных конфигураций коленчатого вала обладают полезными свойствами, но все они имеют некоторый дисбаланс качания, который может потребовать или не потребовать балансирного вала, в зависимости от применения. Это связано с тем, что шесть поршней с шестью уникальными фазами не могут быть «спарены», как в случае с четырехтактным двигателем. Двигатели Детройта использовали конфигурацию, которая после того, как первичная пара качания была сбалансирована, была также идеально сбалансирована для всех других пар качания до 6-го порядка. Mercury начал использовать конфигурацию, которая отключила только первичную пару качания и работала без балансира.
Возвратно-поступательные массы всех конфигураций по-прежнему неуравновешены только на уровне 6-го порядка и выше в своей плоскости движения, но баланс обмена кинетической энергией между поршнями улучшился до остаточных колебаний инерционного крутящего момента 6-го порядка и выше по сравнению с четырьмя. несбалансированность конструкции хода от 3-го порядка и выше.
Коленчатый вал
Использование в автомобилях
Производители начали заменять двигатели V8 двигателями с рядными шестью цилиндрами и двигатели V6 с четырьмя рядными двигателями, в то время как двигатели V8 стали меньше. Это было частью тенденции к двигателям с более высоким КПД с меньшим количеством цилиндров, но с той же выходной мощностью, что и предыдущие более крупные двигатели, поскольку стандарты экономии топлива стали более строгими. Результатом модульной конструкции двигателей стало то, что рядные 6-цилиндровые двигатели могли быть построены на тех же сборочных линиях, что и рядные четырехцилиндровые двигатели, в то время как двигатели V8, меньшие, чем предыдущие V8, могли быть построены с теми же компонентами, что и рядные четырехцилиндровые двигатели того же семейства.
Европа
Volvo начала производство рядных шестицилиндровых двигателей с двигателей Penta DB 1929-1958 годов с плоской головкой. Компания возобновила производство в 1969 году с бензиновым двигателем Volvo B30 с верхним расположением клапанов, за которым последовали рядные шестицилиндровые версии модульного двигателя Volvo, представленные в 1995 году, а затем двигатель Volvo SI6, представленный в 2006 году. Когда Volvo перешла на платформы с поперечным расположением двигателя в 1990-х годах. (из-за перехода на передний привод), такие модели, как Volvo S80 1998-2006 годов, использовали необычную конструкцию рядного шестицилиндрового двигателя с поперечной установкой. Длина двигателя / трансмиссии была минимизирована за счет использования короткого блока трансмиссии и перемещения агрегатов двигателя с передней и задней части двигателя. Производство рядных шестицилиндровых двигателей Volvo было прекращено в 2015 году.
Объединенное Королевство
Перед Второй мировой войной Райли построил ряд моделей, оснащенных рядными шестицилиндровыми двигателями, включая седан Kestrel 12/6 и родстер MPH.
Компактный рядный шестицилиндровый Triumph использовался в их роскошных седанах и спорткарах с середины 1950-х до середины 1970-х годов. Он был доступен в объемах 1,6 л (98 куб. Дюймов), 2,0 л (120 куб. Дюймов) и 2,5 л (150 куб. Дюймов). Triumph заявила, что их модель TR5 была первым автомобилем в Великобритании, который в стандартной комплектации оснащался системой впрыска топлива; TR5 имеет рядную шестицилиндровую Triumph объемом 2,5 л. Другие автомобили Triumph, использующие рядную шестицилиндровую Triumph:
В седане Rover SD1 в качестве базовых и средних двигателей использовались рядные шестерки объемом 2,3 и 2,6 л (140 и 160 куб. Дюймов), разработанные Triumph.
Соединенные Штаты
Кайзер джип представила Торнадо прямо-6 для 1963. Это был первый США разработан серийно выпускаемый верхний кулачок (OHC) автомобильный двигатель. Он был прочным и рассчитан на работу в тяжелых условиях, а также отличался самым низким удельным расходом топлива среди всех серийных бензиновых двигателей, представленных на рынке в то время. Тем не менее, он был сложным (по стандартам 1960-х годов) для гражданских автомобилей в США, но продолжал устанавливаться на военных джипах, а также производился в течение 1982 года компанией IKA в Аргентине.
После топливного кризиса 1970-х годов тенденция заключалась в создании небольших автомобилей с большей экономией топлива. Несмотря на это, рядные шестицилиндровые двигатели стали редкостью в американских автомобилях, хотя они продолжали использоваться в грузовиках и фургонах. Снижение рядной шестерки было ответом на более компактный размер компоновки V6. Рядная шестерка требовала более длинного моторного отсека, который больше подходил к большему автомобилю. Более короткий V6 можно было использовать в более коротком моторном отсеке и, следовательно, лучше вписать в более компактный автомобиль. Также было относительно легко отрезать два цилиндра от конструкции V8 для производства V6, например, Buick 3800, Chevrolet с 90-градусным V6, который можно было производить на той же сборочной линии, что и V8, что было удобно для американских производителей.
В 2018 году Chevrolet представила Chevrolet Silverado 2019 года с 3,0-литровым рядным шестицилиндровым дизельным двигателем Duramax.
Шестёрки рядные и V-образные: плюсы и минусы
6-цилиндровые двигатели ассоциируются с некоторыми из самых лучших автомобилей всех времён, так каким же образом кардинально отличаются V-образные.
6-цилиндровые двигатели ассоциируются с некоторыми из самых лучших автомобилей всех времён, так каким же образом кардинально отличаются V-образные моторы от своих рядных братьев?
6-цилиндровые моторы устанавливались в некоторые модели, со временем ставшие по-настоящему легендарными, среди которых есть Jaguar E-Type, Toyota Supra и BMW M3, где под капотом стоят рядные моторы, а также Honda NSX, GT-R R35 и Lancia Stratos с двигателями, имеющими V-образную компоновку. К сожалению, золотое время рядных шестёрок подошло к концу, так как всё в наше время всё чаще производители используют именно моторы типа V6, причём как в обычных моделях, так и в их заряженных версиях. Так в чём же преимущества и недостатки каждой схемы, и почему V6 сейчас доминирует?
Преимущества рядных шестёрок
В первую очередь, как и любой рядный двигатель, такие шестёрки довольно просты и надёжны. Блок цилиндров изготавливать проще, да и в отличие от V-образных моторов во втором комплекте ГБЦ и распредвалов нет необходимости. Вместо использования четырёх коротких распредвалов рядная шестёрка может довольствоваться двумя длинными валами.
Простота таких моторов также важна при ремонте, так как на рядном двигателе легко можно подобраться к любой свечи зажигания, проводам и прочим элементам при плановом обслуживании, что делает любую рядную шестёрку хорошим товарищем механика.
Недостатки рядных шестёрок
К сожалению, есть множество причин тому, что рядные шестёрки сейчас вымерли. Размещение такого мотора всегда вызывало вопросы, так как из-за дополнительных цилиндров установить такой мотор вдоль можно не под каждый капот. Если же ставить его поперечно, то не остаётся места для трансмиссии и приводов, которые нужны при использовании на переднеприводных моделях. А так как производители стараются делать максимально универсальные моторы для применения на множестве моделей, длинные «рядники» им просто не нужны.
Кроме того, у длинного мотора и его компонентов страдает жёсткость по сравнению с более компактными моделями. Длинные распредвалы и коленвалы слегка прогибаются во время вращения, а блок цилиндров не такой жёсткий, как у тех же V6. Размеры рядной шестёрки также плохо влияют на центр тяжести автомобиля, так как он расположен несколько выше, чем более компактные модели.
Из-за более компактных параметров такой мотор можно поставить в куда большее количество моделей из линейки производителя, что снижает стоимость на тестирование других вариантов двигателей.
А свободное место, сэкономленное размерами двигателя, может быть использовано для установки различных видов нагнетателей. Переднеприводные модели также могут использовать V6 в качестве мотора, что может привести к появлению действительно крутых моделей вроде MG ZS180 с двигателем Rover KV6 под капотом или Mazda MX-6, на второе поколение которой ставили 2,5-литровый V6. Таким образом V6 позволяет компаниям без проблем создавать мощные версии скучных моделей с 4-цилиндровыми моторами без серьёзных изменений размеров кузова или компоновки моторного отсека.
У таких моторов пусть и такое же количество цилиндров, как у рядного собрата, но V6 совсем не так хорошо сбалансирован. По сути созданный из двух рядных 3-цилиндровых двигателей, любой V6 требует специальных балансировочных валов, которые будут уравновешивать мотор во время его работы. Без таких балансировочных валов на коленвал действовали бы огромные вибрации, создаваемые подобным мотором при возвратно-поступательных движениях.
Балансировка двигателя ухудшается с ростом объёма такого мотора (длинный ход поршня) и увеличением размера цилиндра (так как растёт масса поршня). Противовесы в таком случае также добавляют сложности в строение двигателя и процесс производства, увеличивая его стоимость. Например, у DOHC V6 должно быть 4 распредвала и 24 клапана, а дополнительные балансировочные валы, расположенные в каждой ГБЦ, лишь добавят сложности при обслуживании и обеспечат головную боль тому, кто решиться туда залезть.
Хотя многие автолюбители и жаловались на отсутствие современных рядных шестёрок, в скором времени всё может кардинально изменится. Совсем недавно Mercedes-Benz представили новый мотор подобной компоновки, который будет использовать 48В-аккумулятор для питания навесного оборудования и помощи трансмиссии. И даже при подобном возрождении рядных шестёрок советую вспомнить, что BMW сделали себе имя именно 4-цилиндровыми моторами, в том числе на моделях M3 и 2002.
При отсутствии рядных шестёрок V6 полностью заняли их место на рынке, и потребуется время для изменения ситуации. Но с таким разнообразием моделей, использующих V6, трудно сомневаться в потенциале таких моторов, который можно раскрыть небольшими доработками.
А двигатель какого формата предпочитаете именно вы? Хотите ли вы увидеть возвращение рядных 6-цилиндровых моторов под капоты современных спортивных автомобилей? Излагайте свои мысли по этому поводу в комментариях!
V6, W12 и рядная «четверка» — разбираемся в компоновках двигателей
Читая описания двигателей автомобилей, каждый из нас сталкивался с такими терминами, как «четырехцилиндровый», «V8» или «рядная шестерка». Но всегда ли мы четко представляем себе, что скрывается за этими понятиями? Предлагаем вам небольшой «путеводитель» по терминологии, связанный с компоновкой моторов наших «железных коней».
Д ля начала вспомним, как работает «сердце» автомобиля. В каждом двигателе внутреннего сгорания есть цилиндры, в которых происходит чрезвычайно важный процесс — сгорание смеси топлива и воздуха. Энергия сгорания топливно-воздушной смеси и является той силой, которая приводит в движение автомобиль — вытесненные из цилиндров поршни толкают коленчатый вал, который в свою очередь, приводит в движение колеса автомобиля.
Мощность двигателя зависит, в основном, от двух факторов — размера цилиндров, а также их количества. При прочих равных условиях более мощным будет тот двигатель, в котором цилиндров больше, а сами они крупнее.
Если вы встретите в описании двигателя обозначение V6, это значит, что у данного мотора 6 цилиндров. Но что же такое «V»? Тут мы подходим непосредственно к вопросу о расположении цилиндров в двигателе. Рассмотрим основные компоновки двигателей.
Рядный двигатель(англ. inline engine, straight engine)
В английском языке также имеет обозначение I (сокр. от inline), например, I4 – это рядный двигатель с четырьмя цилиндрами или «рядная четверка». Также иногда рядный двигатель обозначают литерой R (R6 – рядный шестицилиндровый). Все цилиндры такого двигателя расположены в одну линию, «лицом» вверх, как правило, в поперечном направлении, и приводят один общий коленвал. Такая конфигурация считается «классической» — ведь самый первый в истории автомобильный двигатель, состоявший всего из двух цилиндров, был рядным. Рядными моторами оснащают большинство автомобилей. Случается, что цилиндры в рядном двигателе располагаются не в поперечном, а в продольном направлении. В английском языке продольное расположение рядного двигателя называется «straight» в отличие от поперечного — «inline». Продольная компоновка часто встречается у автомобилей класса «премиум», например, у BMW.
Конструкция рядных двигателей проста и надежна, их удобно ремонтировать. Для чего же тогда понадобились другие компоновки? Все дело в том, что рядные моторы занимают под капотом слишком много места. Разместить при такой конфигурации большое количество цилиндров проблематично, да и коленчатый вал при большой длине рядного двигателя испытывает чрезмерные торсионные нагрузки. Именно поэтому рядные двигатели имеют не более шести цилиндров.
V-образный двигатель (англ. V engine, Vee engine)
Цилиндры такого двигателя поделены на два блока, расположенных под углом 60-90 градусов по отношению друг к другу. Иными словами, цилиндры V-образного мотора образуют латинскую букву «V», в основании которой находится общий коленвал.
V-образная конфигурация цилиндров двигателя позволяет разместить в том же объеме пространства большее количество цилиндров в сравнении с рядными двигателями. В основном, она присуща дорогим и спортивным автомобилям.
Оппозитный или боксерский двигатель (англ. flat engine, boxer engine)
Как и в случае с V-образным двигателем, цилиндры оппозитного мотора разделены на два ряда, но угол их развала составляет 180 градусов. Получается, что каждый из рядов как бы лежит на боку и «смотрит» в противоположную от другого сторону. Движение поршней напоминает удары боксеров, стоящих спиной друг к другу (отсюда и второе название двигателя). Такая компоновка мотора обеспечивает низкий центр тяжести, что, как правило, улучшает управляемость автомобиля. Однако, «боксеры» имеют более сложное, чем у рядных агрегатов, устройство и занимают больше места в ширину. Сегодня оппозитные двигатели устанавливают на свои модели лишь два производителя — Porsche и Subaru. Боксерские моторы имеют обозначение B (от англ. boxer) – например, B6.
VR-образныеи W-образные двигатели(англ. VR engine, W engine)
Двигатель типа VR (V-образный рядный) был разработан концерном Volkswagen. Он работает по тому же принципу, что и V-образный двигатель, однако угол, образуемый между рядами цилиндров, настолько мал (10-15 градусов против 60-90 градусов у V-образных моторов), что все цилиндры помещаются в одном блоке. При этом цилиндры двух рядов, как правило, располагаются в шахматном порядке относительно друг друга. По сути VR – это нечто среднее между рядным и V-образным двигателем. Что же касается W-образного двигателя, то он попросту состоит из двух VR-моторов, соединенных под углом у оснований. Коленвал у такого двигателя также один.
Двигатели VR сегодня используются редко, а W-конфигурациявстречается, например, у флагманского люксового седана Bentley Mulsanne.
Теперь, когда мы разобрались с основными компоновками двигателей, остановимся поподробнее на том, какое количество цилиндров может иметь мотор легкового автомобиля.
На заре автомобилестроения двигатели автомобилей могли оснащать всего одним цилиндром, но сейчас такая компоновка больше не встречается.
Двухцилиндровые агрегаты тоже встречаются крайне редко. В недавнем прошлом двухцилиндровым двигателем комплектовалась российская «Ока», а сегодня единственным легковым автомобилем, который оснащают двухцилиндровым двигателем, является ситикар Fiat 500. Кстати, благодаря технологии турбонаддува, «фиатовский» мотор с двумя цилиндрами развивает весьма приличные 85 л.с.
Трехцилиндровыми двигателями комплектуют, в основном, компактные городские автомобили, например, Smart ForTwo или «тройняшек» Citroen C1, Peugeot 107 и Toyota Aygo. Турбированные моторы с тремя цилиндрами встречаются и у более крупных авто — таких как Mini Cooper, Ford Focus и Peugeot 308.
Моторы с пятью цилиндрами появились сравнительно недавно — в середине 1970-х годов. Большой популярности они не приобрели — из-за нечетного количества цилиндров такие двигатели имеют проблемы с балансировкой и излишне вибрируют.
Среди немногочисленных автомобилей, которые сегодня оснащают пятицилиндровыми агрегатами — Audi RS3, Audi RS Q3 и пара моделей Volvo.
Шестицилиндровые двигатели часто используются в премиальных моделях — как в рядной, так и в V-конфигурации. Звук таких моторов отличается более высокой, «спортивной» тональностью. В некоторых суперкарах, таких как Ford GT, шестицилиндровый мотор оснащают большими турбинами, чтобы обеспечить мощность, которой раньше можно было ожидать только от двигателей с восемью или более цилиндрами.
Двигатели с восемью и более цилиндрами не бывают рядными — ведь расположить такое количество цилиндров в одну линию весьма проблематично. Такими агрегатами, как V8, V10 и V12 комплектуют суперкары и седаны класса «люкс». Некоторые топовые модели концерна Volkswagen оснащаются двигателями W12, а гиперкар Bugatti Veyron наделили мотором W16.
Конечно, число и расположение цилиндров — это далеко не единственные параметры двигателей внутреннего сгорания, однако знание этих базовых понятий необходимо для понимания принципов работы автомобиля и осознания собственных предпочтений при выборе машины. Надеемся, что данная статья поможет вам лучше ориентироваться в мире «железных коней».