Звездообразный двигатель
Из Википедии — свободной энциклопедии
Звёздообразный, или радиальный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, цилиндры которого расположены радиальными лучами вокруг одного коленчатого вала через равные углы. Звездообразный двигатель имеет небольшую длину и позволяет компактно размещать большое количество цилиндров. Нашёл широкое применение в авиации.
Главное отличие звёздообразного двигателя от поршневых двигателей других типов заключается в конструкции кривошипно-шатунного механизма. Один шатун является главным (он похож на шатун обычного двигателя с рядным расположением цилиндров), остальные являются прицепными и крепятся к главному шатуну по его периферии (такой же принцип применяется в некоторых V-образных двигателях). Недостатком конструкции звездообразного двигателя является возможность протекания масла в нижние цилиндры во время стоянки, в связи с чем требуется перед запуском двигателя убедиться в отсутствии масла в нижних цилиндрах. Запуск двигателя при наличии масла в нижних цилиндрах приводит к гидроудару и поломке кривошипно-шатунного механизма.
В зависимости от размеров и мощности двигателя, звездообразные двигатели могут за счёт удлинения коленчатого вала образовывать несколько звёзд-отсеков.
Четырёхтактные звездообразные моторы обычно имеют нечётное число цилиндров в отсеке — это позволяет давать искру в цилиндрах «через один». Возможна работа и с чётным количеством цилиндров (чаще всего — при расположении цилиндров в несколько рядов), но для обеспечения плавного хода их число не может быть степенью числа 2.
Самые необычные конструкции двигателей в мире
Назад в прошлое: экскурсия по двигателям.
Открыв капот автомобиля сегодня, вы наверняка встретите знакомый кусок металла. Но в истории автопромышленности было немало попыток предложить миру что-то другое. Мы собрали для вас необычные конструкции двигателей, которые были выпущены за долгую историю развития автомира.
Как же удивителен автомир! Вы посмотрите, как изменились автомобили за последние 50 лет. Но изменения можно увидеть не только во внешности и в салоне. Наибольшее количество преобразований, конечно, коснулось двигателя, коробки передач и подвески. Сегодня мы хотим поговорить о самых удивительных силовых агрегатах, которые выпускались (а некоторые выпускаются до сих пор) за долгую историю автопромышленности. Но независимо от того, снят двигатель с производства или по-прежнему выпускается, все силовые агрегаты, которые мы собрали в нашем обзоре, подчеркивают удивительную инженерную мысль, присутствующую в том или ином моторе, которая нужна для развития автомобиля в целом. Итак, вот все необычные двигатели в порядке их появления в мире:
Одноцилиндровый двигатель
Используется: с 1885 года
Одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания относится к самому первому автомобилю в мире, который был выпущен в 1885 году.
Это транспортное средство было оснащено четырехтактным мотором объемом 954 куб. см. Двигатель был установлен под сиденьем пассажира и выдавал менее 1 л. с.
Тем не менее благодаря простой конструкции мотор было легко производить и модернизировать. В итоге новые версии мотора быстро выросли в мощности до 2 л. с. Одноцилиндровые двигатели применялись с тех пор во многих легковых и экономичных автомобилях.
Используется: с 1889 года
Двигатель V-twin предлагает множество привлекательных черт для использования в автомобиле. Он компактный и легкий, поскольку большинство из них производилось на основе мотоциклетных блоков. Первым автомобилем, где начали использовать V-образный мотор, был Stahlradwagen Daimler (на фото). Но сначала этот силовой агрегат не получил большую популярность, и только в 1920-х годах эта конструкция моторов привлекла внимание, когда такие компании, как GN и Morgan, начали создавать спортивные автомобили.
Кстати, вы не поверите, но подобная конструкция мотора до сих пор производится компанией Morgan для транспортных средств Three-wheeler. Мощность современного V-twin двигателя составляет 82 л. с., которые достигаются за счет 2,0-литрового объема.
Двигатель V4
Используется: с 1887 года
На протяжении многих лет двигатель V4 не завоевал доверия у автопроизводителей. Этот мотор имеет не очень хорошую репутацию, после того как компания Ford испытала проблемы с этой конструкцией двигателей, устанавливаемых на американские автомобили в 1960-х и 1970-х годах.
Хотя его компактные размеры и неотъемлемая плавность работы должны были сделать этот мотор идеальным для использования в автомобилях различных классов. Первый двигатель V4 появился в далеком 1897 году на автомобилях компании Émile Mors.
Самым же большим двигателем V4 в истории автопромышленности стал силовой агрегат Grand Prix V4, который использовался в 1907 году в машине Дж. Уолтера Кристи. Объем мотора в этом транспортном средстве был гигантским и составлял 19 981 куб. см.
Также V-образные четырехцилиндровые двигатели использовались компанией Lancia в моделях Appia и Fulvia. С этой конструкцией мотора экспериментировала и компания Porsche в своем спорткаре 919 Le Mans.
Рядный восьмицилиндровый двигатель
Используется: с 1919 года
Как и многие другие двигатели, стоявшие на ранних автомобилях, «прямая восьмерка» была впервые разработана для самолетов. Мощность, количество цилиндров, аэродинамическая форма этого мотора делали его идеальным для этого вида воздушного транспорта. В автомобилях же этот двигатель начал использоваться в Isotta Fraschini. Затем восьмицилиндровый мотор появился в автомобилях компании Leyland Motors (1920 год). Но популяризировала его компания Bugatti, которая начала продавать автомобили не только в Европе, но и в США. Так о рядном моторе узнал весь мир.
Автомобили Bugatti (на фото) с этим мотором также долгое время доминировали в различных гонках, становясь победителями в таких соревнованиях, как Indianapolis 500, в турнирах Grand Prix и в Bonneville Salt Flats.
Рядный 12-цилиндровый двигатель
Используется: с 1920 года
С самого начала появления мощного 12-цилиндрового двигателя автопроизводители сразу поняли, что его можно использовать в роскошных автомобилях. Например, этот мотор в рамках эксперимента был установлен на автомобиль Packard (на фото).
Объем мотора составлял 7238 куб. см.
Двигатель W12
Используется: с 1927 года
Несмотря на то что W12 двигатель популяризировала компания Bentley, появились они еще в далеком 1920 году. Мотор разработали Джон Кобб и Малькольм Кэмпбелл из компании Land Speed Record. Он получил название Napier Lion aero W12.
Но идея мотора в последующем не получила распространение в автопромышленности. И только в 1990 году этот двигатель появился на болиде Life F35 Grand Prix. Однако его признали недостаточно надежным.
Затем компания Audi решила использовать W12 двигатель на своей концепции Avus. В последующем W12 мотор стали ставить на различные автомобили VW Group.
Двигатель V16
Используется: с 1929 года
Компания Maserati стала первой в автомире, кто использовал на своих автомобилях блок двигателя конфигурации V16. Впервые этот странный двигатель установили на модель Tipo V4. Затем компания Alfa Romeo установила его на Tipo 162. Также этот мотор использовала компания Auto Union при создании 490-сильного автомобиля для участия в гонках.
Во время Второй мировой войны с V16 двигателем экспериментировала компания BRM (на фото). Этот автомобиль оснащался 1,5-литровым двигателем мощностью 600 л. с. Но проблемы с системой наддува показали, что этот мотор недостаточно надежный.
Звездообразный, или радиальный двигатель
Используется: с 1935 года
Легкость и простота конструкции радиального двигателя позволяли использовать его не только в самолетах, но и в танках. Однако размер звездообразных двигателей и конструкция клапанов делали этот силовой агрегат менее привлекательным для применения в автопромышленности. Поэтому этот мотор пришел в автопромышленность лишь в 1935 году. Так, этими двигателями были оснащены некоторые болиды, принимающие участие в Гран-при Monaco Trossi (на фото).
Двухтактный радиальный двигатель с воздушным охлаждением использовал наддув и оснащался двумя рядами цилиндров (по 8 шт.).
Мощность мотора составляла 250 л. с. Это не так впечатляет, с учетом того, что объем мотора был 4,0 литра.
Этот силовой агрегат оказался проблемным: он часто перегревался. Также были проблемы с автомобилем, на который устанавливался этот тяжелый двигатель. Дело в том, что 75% веса автомобиля с радиальным мотором было сосредоточено над передней осью, что приводило к недостаточной поворачиваемости машины.
Оппозитный 12-ти цилиндровый двигатель Flat-12
Используется: с 1946 года
В 1947 году Фердинанд Порше придумал оппозитный 1,5-литровый двигатель для Cisitalia (на фото), предназначавшийся для спортивного автомобиля, участвующего в гонках. Этим автомобилем должен был стать Porsche 360. Но в итоге он так и не вышел на трассу.
В 1964 году компания Ferrari забрала эстафету по разработке этого типа двигателей себе, установив его на болид Формулы-1 Ferrari 1512. Однако когда в конце 1970-х годов появились крылатые болиды, требующие вентиляции с воздушным потоком, широкая плоская форма двигателей Flat препятствовала воздушному потоку и компания Ferrari приняла решение больше не использовать мотор в болидах F1.
Оснащались этим двигателем и Ferrari 312T, которые помогли Ferrari стать чемпионами Формулы-1 в 70-х годах. Двигатели Flat-12 также были и в серийных моделях: Berlinetta Boxer и Testarossa.
Газотурбинный двигатель в автомобиле
Используется: с 1950 года
Впервые газотурбинный двигатель в автомобиле, как это ни удивительно, использовала консервативная британская компания Rover на модели Jet 1 (на фото). После окончания Второй мировой войны в этой технологии в автопромышленности компания Rover была лидером. Первый газотурбинный мотор был установлен на шасси Р4. Автомобиль с 0-100 км/час разгонялся за 14 секунд. Первый мотор мог разгонять автомобиль до 145 км/час.
Далее модернизация мотора позволила разработчикам довести его мощность до 230 л. с., подняв максимальную скорость до 245 км/ч.
Компании General Motors и Chrysler также делали попытки в создании автомобильных газотурбинных двигателей и даже оснащали ими некоторые спортивные автомобили для участия в гонках в Ле-Мане и Формуле-1. Но в итоге американцы так и не смогли продвинуть эту идею дальше.
Сегодня газотурбинные моторы чаще всего используются в танках и другой военной технике.
Линейный трехцилиндровый двигатель
Используется: с 1953 года
Линейный трехцилиндровый двигатель впервые появился в 1950-х годах, когда компании DKW (на фото) и Saab начали использовать их в своих новых моделях. Правда, в то время эксперты не оценили модель трехцилиндрового двигателя, посчитав его очень скоромным. Это сегодня такие двигатели на вес золота благодаря легкому весу, эффективности и т. п. Сейчас трехцилиндровые моторы устанавливаются на многие модели. Популяризацию этих моторов в 21 веке начали в автомире компании Ford и Volkswagen.
Двигатель BRM H16
Используется: с 1966 года
В 1966 году британская команда Формулы-1 British Racing Motors представила странный новый мотор для своего болида, который назывался BRM H16. Конструкция мотора, по сути, представляла два плоских восьмицилиндровых двигателя, установленных друг над другом. Каждый из них оснащался отдельным коленвалом, к которым были присоединены шестерни, что делало всю конструкцию очень тяжелой.
Этот мотор устанавливался на Lotus 43 (на фото), за рулем которого сидел Джим Кларко, ставший в 1966 году победителем Гран-при США. Однако это была единственная победа болида с двигателем H16. Вскоре разработка этого мотора прекратилась в пользу более прогрессивного двигателя V12.
Роторный двигатель
Используется: с 1967 года
Компания Mazda с самого начала была привязана к роторным двигателям. Так, многие известные автомобили Mazda использовали в своей конструкции роторные моторы.
Но роторный двигатель создала не компания Mazda. Его автор – немецкий инженер Феликс Ванкель, который работал в компании NSU. Уже после изобретения роторного двигателя компания NSU была куплена компанией Mazda. Вот откуда у японцев технологии роторных силовых агрегатов.
Кстати, на основе роторных моторов на свет появилась Mazda Cosmo 110S (на фото), на основе которых японцы основали линию спортивных автомобилей.
Оппозитный восьмицилиндровый двигатель
Используется: с 1968 года
Оппозитный восьмицилиндровый двигатель уже давно популярен на самолетах. Да, оппозитные моторы дороги, но плавность их хода перечеркивает этот минус. Впервые оппозитный мотор появился на Porsche 908. Этот автомобиль был построен для спортивных гонок. Объем 3 литра, мощность 355 л. с. Это был неудачный опыт.
Двигатель V5
Используется: с 1983 года
Когда начинают говорить о двигателях V5, то, как правило, сразу вспоминают четвертое поколение Volkswagen Golf и Volkswagen Bora, в некоторых модификациях которых использовался этот вид силовых агрегатов. Впервые этот мотор VW применила на модели Passat в 1997 году. Мощность двигателя составляла 148 л. с. Этот мотор стал альтернативой для мощного V6 и недостаточно мощного четырехцилиндрового рядного мотора.
Но, несмотря на инновационность, эти моторы встретили настороженно.
Впервые подобные двигатели начала применять компания General Motors, которая разрабатывала дизельный V5. Однако до серийного выпуска GM дело так и не дошло.
Двигатель W16
Используется: с 1995 года
Обычно, когда говорят о двигателях W16, сразу вспоминают компанию Bugatti, которая оснащала свои спорткары Veyron этим мотором, который затем перешел и на новый суперкар Chiron. Но первым, кто сделал мотор W16, стал француз Рамон Хименес, построивший суперкар с таким невероятным двигателем (на фото).
Француз объединил четыре мотоциклетных двигателя Yamaha 1000cc. Двигатель оснащался двумя коленвалами и 80 клапанами. Мощность мотора составляла 560 л. с.
Bugatti же пошла еще дальше, создав мотор W16 для спорткара Veyron, мощность которого составляет от 1000 до 1200 л. с. Спорткар же Chiron, который пришел на смену Veyron, имеет мощность 1500 л. с.
Двигатель W8
Используется: с 2001 года
Возможно, этот мотор и оказался технологическим тупиком, но двигатель Volkswagen W8 все равно является довольно- таки интригующим. Он соединяет в себе два узкоугольных мотора V4 с одним общим коленчатым валом, что позволяет восьмицилиндровому двигателю занимать пространство, которое, например, занимает обычный двигатель V6.
Больше цилиндров дают большую мощность, крутящий момент и плавность хода. Например, этот двигатель устанавливался в 4,0-литровый Volkswagen Passat W8. Но эта модификация автомобиля не стала популярной. Всего было продано 11 000 автомобилей с двигателем W8.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Звездообразный двигатель на автомобиле
Другой пример. Старшее поколение должно помнить автомобиль ГАЗ 52 с форкамерным двигателем. На этом двигателе для своего времени были получены прекрасные результаты по снижению расхода топлива доходящего до 15 %, повышенный моторесурс цилиндропоршневой группы, и как в продолжение темы выпуск Газ 31 (Волга) с форкамерным двигателем. В серию двигатель пошел настолько обезображенный в угоду производственникам, что в наши дни о нем уже никто не вспоминает…, а кто и вспоминает, то только недобрыми словами.
На этом экскурс в историю мы закончим, так как сильно отклонились от первоначально заданной темы.
Любой звездообразный тип мотора при сопоставимых с рядным двигателем мощностях в полтора, а то и в два раза легче – и все это из-за особенностей его кинематической схемы. В двигателе при большом числе цилиндров (от трех до девяти) присутствует всего одна шатунная шейка.
«Звездообразный дизельный двигатель с вертикальной осью вращения в моноблоке с коробкой передач и дифференциалом – основа трансмиссии легкового переднеприводного автомобиля, … например автомобиля Ока». (Рис.4). Такой, или ему подобный двигатель-трансмиссию мог бы спокойно освоить флагман отечественного дизелестроения – Санкт-Петербургский завод «Звезда». Ему это вполне по силам. Трехлучевая звезда прекрасно вписывается в объем моторного отсека. И для этого не надо перепрофилироваться, или искать, чем загрузить невостребованные мощности завода. Надо просто захотеть.
Да и надеяться все равно больше не на кого, уже фактически не существует головных институтов таких как, например ЦНИДИ (Центральный научно-исследовательский дизельный институт), который как раз и был призван для того, что бы своевременно решать подобные задачи. Сегодня во всем институте по пальцам пересчитать оставшихся специалистов, «старая школа» вся ушла, а нового поколения, увы, нет…и так по всей России. Конечно, подобные истории плохо увязываются с научными темами, но это тоже реалии нашего времени. Поступательное движение вперед возможно только тогда, когда известно на чем «замешена экономика», на которую приходится опираться. Остается только надеться, что здравый смысл, и в нашем вопросе, все равно победит и наступит то завтра, когда придет новое поколение специалистов, которое не будет сомневаться, в каком направлении развивать двигателестроение, в нем обязательно найдется место и звездообразным двигателям с вертикально установленным коленчатым валом.
Тем более, что при такой компоновке общий вес трансмиссии автомобиля снижается в 1.5-2.0 раза. Объединение в одном моноблоке двигателя, коробки передач и дифференциала, да еще с общей системой принудительной смазки (Рис 5) сделает эту схему четвертым типом трансмиссии от рождества…. автомобиля, но первой по своим потенциальным возможностям. Да и как иначе, вся трансмиссия может собираться по принципу матрешки, двигатель к коробке и дифференциалу можно крепить даже карабинами! Отличный доступ ко всем системам и агрегатам. Заглядывая под капот автомобиля с такой компоновкой можно также смело заглянуть и под двигатель,… слегка его приподняв! Ведь никого же не удивляет, что уже полвека все лодочные моторы строятся по схеме с вертикальным коленчатым валом, пора начинать осваивать и автомобили. Плоский как блин мотор отлично уместится под капотом автомобиля, оставляя много места для фантазии разработчикам передней подвески автомобилей.
В этом силовом механизме, в отличие от традиционной звезды количество шатунов превышает вдвое количество цилиндров. Необычность конструктивного решения продиктована соображениями обеспечения симметричности рабочего процесса по цилиндрам двигателя. Все существующие звездообразные моторы строятся по схеме с одним главным шатуном, на него навешиваются и все остальные шатуны, отсюда и их название – прицепные шатуны. Последнее обстоятельство накладывает определенные трудности по обеспечению рабочего процесса, как по его неравномерности вращения, так и уравновешиванию двигателя. Разработанную кинематическую схему можно отнести к классу двигателей только с прицепными шатунами, они обеспечивают центральной втулке плоскопараллельное вращение идеально подходящее для этого класса двигателей, нельзя скидывать со счетов и полную взаимозаменяемость деталей цилиндропоршневой группы. Сама же схема «звезда» позволяет при определенных условиях построить двигатель с переменной степенью сжатия, а изменения в силовой схеме двигателя будут при этом весьма и весьма незначительными.
Сегодня уже предпринимаются, в том числе и на западе первые робкие попытки построить двигатель с вертикально стоящим коленчатым валом на базе пока классических двигателей. Очень неплохие результаты можно получить по компоновке моторного отсека с оппозитными цилиндрами. Наконец, вертикально установленные бесшатунные двигатели отлично компонуются в моторном отсеке, как в оппозитном исполнении, так и построенные по схеме «крест».
Хотя, если еще немного глубже заглянуть в историю, то можно вспомнить, что звездообразные двигатели прилаживали до этого еще и на автомобили, и порой вполне успешно. Так еще в 1935 году был построен гоночный автомобиль «Trossi-monako», где впервые в мире под руководством президента компании Карло Феличе Тросси (Karlo Felice Trossi) в переднем свесе автомобиля установили 16-цилиндровый звездообразный двигатель. Однако поставили его почему-то как и всегда горизонтально.
Нам же, рядовым пользователям дорог и интернета, простым автолюбителям остается только надеяться на то, чтобы пробить брешь в сознании « наших» автопроизводитетелей, которые надеемся, когда нибуть начнут выпускать современные, в том числе и «звездные» автомобили, не пытаясь при этом догнать запад.
Звездообразный двигатель
Звездообразный, или радиальный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, цилиндры которого расположены радиальными лучами вокруг одного коленчатого вала через равные углы. Звездообразный двигатель имеет небольшую длину и позволяет компактно размещать большое количество цилиндров. Нашёл широкое применение в авиации.
Главное отличие звездообразного двигателя от поршневых двигателей других типов заключается в конструкции кривошипно-шатунного механизма. Один шатун является главным (он похож на шатун обычного двигателя с рядным расположением цилиндров), остальные являются прицепными и крепятся к главному шатуну по его периферии (такой же принцип применяется в V-образных двигателях). Недостатком конструкции звездообразного двигателя является возможность протекания масла в нижние цилиндры во время стоянки, в связи с чем требуется перед запуском двигателя убедиться в отсутствии масла в нижних цилиндрах. Запуск двигателя при наличии масла в нижних цилиндрах приводит к гидроудару и поломке кривошипно-шатунного механизма.
В зависимости от размеров и мощности двигателя звездообразные двигатели могут за счёт удлинения коленчатого вала образовывать несколько звёзд — отсеков.
Четырёхтактные звездообразные моторы имеют нечётное число цилиндров в отсеке — это позволяет давать искру в цилиндрах «через один».