Двигатель V6 — это шестицилиндровый поршневой двигатель , в котором цилиндры имеют общий коленчатый вал и расположены в форме буквы V.
Первые двигатели V6 были разработаны и произведены независимо компаниями Marmon Motor Car Company , Deutz Gasmotoren Fabrik и Delahaye . Двигатели, построенные после Второй мировой войны, включают двигатель Lancia V6 1950 года для Lancia Aurelia [1] и двигатель Buick V6 1962 года для Buick Special . Компоновка V6 стала наиболее распространенной компоновкой для шестицилиндровых автомобильных двигателей.
Из-за своей короткой длины двигатели V6 часто используются в качестве более крупного варианта двигателя для транспортных средств, которые в противном случае производятся с рядными четырехцилиндровыми двигателями, особенно в транспортных средствах с поперечным расположением двигателя . Недостатком для автомобилей класса люкс является то, что двигатели V6 производят больше вибраций, чем рядные шестицилиндровые двигатели . Некоторые спортивные автомобили, такие как Porsche 911, используют оппозитные шестицилиндровые двигатели вместо двигателей V6 из-за их почти идеального первичного баланса двигателя и более низкого центра тяжести (что улучшает управляемость ).
Рабочий объем современных двигателей V6 обычно составляет от 2,5 до 4,0 л (от 153 до 244 куб. дюймов), хотя выпускались как более крупные, так и меньшие экземпляры, такие как 1,8-литровый (110 куб. дюймов) двигатель Mazda V6, используемый в Mazda MX-3 1991–1998 годов [2] или 1,6-литровый (98 куб. дюймов) двигатель Mitsubishi V6, используемый в Mirage / Lancer 1992–1998 годов , в то время как самым большим бензиновым V6 был 7,8-литровый (476 куб. дюймов) двигатель GMC V6, используемый в серии GMC C/K 6500 1962 года .
Все двигатели V6 с равномерным интервалом зажигания — независимо от угла V между рядами цилиндров — подвержены первичному дисбалансу, вызванному тем, что каждый ряд состоит из рядного трехцилиндрового двигателя , из-за нечетного количества цилиндров в каждом ряду. Рядные шестицилиндровые двигатели и оппозитные шестицилиндровые двигатели не испытывают этого дисбаланса. Для уменьшения вибраций, вызванных этим дисбалансом, большинство двигателей V6 используют гармонический демпфер на коленчатом валу и/или вращающийся в противоположном направлении балансировочный вал .
Шестицилиндровые конструкции имеют меньшую пульсацию в подаче мощности, чем четырехцилиндровые двигатели, из-за перекрытия рабочих ходов шестицилиндрового двигателя. В четырехцилиндровом четырехтактном двигателе только один поршень находится в рабочем ходе в любой момент времени. Каждый поршень полностью останавливается и меняет направление, прежде чем следующий поршень начинает свой рабочий ход, что приводит к зазору между рабочими ходами, особенно на более низких оборотах двигателя (RPM). В шестицилиндровом двигателе с равномерным интервалом зажигания следующий поршень начинает свой рабочий ход на 60° раньше, чем заканчивается предыдущий, что приводит к более плавной подаче мощности на маховик.
Сравнивая двигатели на динамометре, двигатель V6 показывает мгновенные пики крутящего момента на 154% выше среднего крутящего момента и спады на 139% ниже среднего крутящего момента, с небольшим количеством отрицательного крутящего момента (реверсирование крутящего момента двигателя) между рабочими тактами. В случае четырехцилиндрового двигателя пики примерно на 270% выше среднего крутящего момента и на 210% ниже среднего крутящего момента, при этом 100% отрицательного крутящего момента обеспечивается между тактами. Однако V6 с неравномерными интервалами зажигания 90° и 150° показывает большие колебания крутящего момента на 185% выше и на 172% ниже среднего крутящего момента. [3]
С 1991 года Volkswagen выпускает двигатели VR6 с узким углом развала цилиндров 10,5 и 15 градусов. Эти двигатели используют одну головку блока цилиндров, общую для обоих рядов цилиндров, в конструкции, похожей на двигатель Lancia V4 1922-1976 годов . Двигатели VR6 использовались в автомобилях с поперечным расположением двигателя и передним приводом, которые изначально были разработаны для рядных четырехцилиндровых двигателей. Благодаря минимальной дополнительной длине и ширине двигателя VR6 его можно было относительно легко установить в моторном отсеке, чтобы обеспечить увеличение рабочего объема на 50 процентов.
Поскольку в V-образном двигателе между рядами цилиндров нет места для впускной системы, все впуски находятся на одной стороне двигателя, а все выпуски — на другой. Он использует порядок работы 1-5-3-6-2-4 (который является порядком работы большинства рядных шестицилиндровых двигателей), а не обычный порядок работы V6 1-2-3-4-5-6 или 1-6-5-4-3-2.
Угол развала цилиндров в 60 градусов является оптимальной конфигурацией для двигателей V6 с точки зрения баланса двигателя. [4] При использовании отдельных шатунных пальцев для каждого цилиндра (т. е. при использовании шестиходового коленчатого вала) можно использовать равномерный интервал зажигания в 120 градусов. Этот интервал зажигания кратен углу развала цилиндров в 60 градусов, поэтому силы сгорания можно уравновесить с помощью соответствующего порядка зажигания .
Однако рядный трехцилиндровый двигатель, образующий каждый ряд цилиндров, создает несбалансированные вращательные и возвратно-поступательные силы. Эти силы остаются несбалансированными во всех двигателях V6, что часто приводит к использованию балансировочного вала для снижения вибрации.
Двигатель Lancia V6 1950 года был пионером в использовании шестирядного коленчатого вала для снижения вибрации. Более поздние конструкции часто используют трехрядный коленчатый вал с «летающими рычагами» между шатунными шейками, чтобы обеспечить равномерный интервал зажигания в 120 градусов. Затем можно использовать пару противовесов на коленчатом валу, чтобы почти полностью нейтрализовать первичные силы [5] : 16 и снизить вторичные вибрации до приемлемого уровня. [5] : 13–16 Опоры двигателя могут быть спроектированы для поглощения этих остаточных вибраций. [5] : 40–41
Угол развала цилиндров в 60 градусов приводит к более узкому двигателю в целом, чем двигатели V6 с большими углами развала цилиндров. Этот угол часто приводит к тому, что общий размер двигателя имеет форму куба, [ необходима ссылка ] что облегчает установку двигателя как продольно, так и поперечно в моторном отсеке.
Многие производители, особенно американские, строили двигатели V6 с углом развала цилиндров 90 градусов на основе своих существующих двигателей V8 с углом развала цилиндров 90 градусов. Такие конфигурации было легко спроектировать, удалив два цилиндра и заменив четырехрядный коленчатый вал двигателя V8 на трехрядный. Это снизило затраты на проектирование, позволило новому V6 использовать те же компоненты, что и двигатель V8, а иногда и производителю выпускать двигатели V6 и V8 на одной производственной линии.
Недостатками конструкции с углом развала 90 градусов являются более широкий двигатель, который более подвержен вибрации, чем двигатель V6 с углом развала 60 градусов. Первоначальные двигатели V6 с углом развала 90 градусов (например, двигатель Buick Fireball V6 ) имели три общие шатунные шейки, расположенные под углом 120 градусов друг к другу, из-за их происхождения от двигателей V8. Это приводило к неравномерному порядку зажигания, при этом половина цилиндров использовала интервал зажигания в 90 градусов, а другая половина — в 150 градусов. Неравномерные интервалы зажигания приводили к неровной работе двигателей с «неприятными» вибрациями на низких оборотах двигателя.
Некоторые современные двигатели V6 с углом развала цилиндров 90 градусов снижают вибрации, используя разделенные шатунные шейки, смещенные на 30 градусов между парами поршней, что создает равномерный интервал зажигания в 120 градусов для всех цилиндров. [4] Например, двигатель Buick 231 «равномерного зажигания» V6 1977 года был модернизированной версией двигателя Buick Fireball с разделенным коленчатым валом для снижения вибрации за счет достижения равномерного порядка зажигания. [5] : 16 [7] Такая «разделенная» шатунная шейка слабее прямой, но современные металлургические технологии позволяют производить коленчатый вал достаточной прочности.
Для снижения вибраций в двигателях V6 с развалом цилиндров 90 градусов можно использовать балансировочный вал и/или противовесы коленчатого вала. [5] : 14–44
На первый взгляд, 120 градусов может показаться оптимальным углом V для двигателя V6, поскольку пары поршней в чередующихся рядах могут совместно использовать шатунные шейки в трехходовом коленчатом валу, а силы сгорания уравновешиваются интервалом зажигания, равным углу между рядами цилиндров. Конфигурация 120 градусов, в отличие от конфигураций 60 градусов или 90 градусов, не требует коленчатых валов с летающими рычагами, разделенными шатунными шейками или семью коренными подшипниками для равномерного зажигания. Однако первичный дисбаланс, вызванный нечетным числом цилиндров в каждом ряду, все еще сохраняется в двигателе V6 120 градусов. Это отличается от идеального баланса, достигаемого двигателем V8 90 градусов с обычно используемым крестообразным коленчатым валом, потому что рядный четырехцилиндровый двигатель в каждом ряду двигателя V8 не имеет этого первичного дисбаланса.
Конструкция с углом развала в 120 градусов также приводит к большой ширине двигателя, будучи лишь немного уже, чем оппозитный шестицилиндровый двигатель (который не имеет проблем с балансировкой двигателя V6). Поэтому оппозитный шестицилиндровый двигатель использовался в различных автомобилях, тогда как использование 120-градусного двигателя V6 было ограничено несколькими двигателями грузовиков и гоночных автомобилей, за исключением двигателя M630 V6 от McLaren Automotive, который использует угол развала в 120 градусов с одним балансирным валом для устранения всех первичных пар. Двигатель McLaren M630 также использует преимущество широкого угла, размещая турбонагнетатели внутри V-образного блока, обычно называемого конфигурацией «горячего V-образного блока». Ferrari 296 GTB — первый дорожный автомобиль Ferrari, оснащенный турбонаддувом V6 с углом развала в 120 градусов между рядами цилиндров.
Другие углы V6 двигателей возможны, но они могут страдать от серьезных проблем с вибрацией, если не очень тщательно спроектированы. Известные V-углы включают в себя:
В 1906 году, через несколько лет после появления 4-цилиндровых двигателей и двигателей V8, был построен первый известный двигатель V6. Этот двигатель V6 был единственным прототипом автомобильного двигателя, построенным компанией Marmon Motor Car Company в Соединенных Штатах. [8] Двигатель не был запущен в производство. Аналогично, единственный прототип двигателя был выпущен компанией Buick в 1918 году. [9] : 77–78
В 1910 году компания Delahaye выпустила первый 30° 3,2-литровый двигатель V6, который был установлен в автомобиле Delahaye Type 44 1911 года. [10] [11]
Двигатель Lancia V6 был представлен в Lancia Aurelia 1950 года . Lancia производила двигатели V4 около 30 лет, и одной из основных целей было снижение вибраций по сравнению с двигателем V4. Двигатель V6 использовал 60-градусный V-образный угол и шесть шатунных шеек, что приводило к равномерному порядку зажигания для снижения вибраций. [12] [ нужна страница ]
Другие производители обратили на это внимание, и вскоре были разработаны другие двигатели V6. В 1959 году двигатель GMC V6 был представлен в виде 60-градусного бензинового двигателя объемом 305 куб. дюймов (5 л), используемого в пикапах и грузовых автомобилях . Двигатель Buick V6 был представлен в 1962 году и был основан на полностью литом Buick 215 V8 , который разделял его угол наклона в 90 ° , но в отличие от Buick V8 использовал полностью чугунную конструкцию. Первоначально это был двигатель с неравномерным сгоранием, но позже Buick перепроектировал коленчатый вал в конфигурацию «шплинт», чтобы создать версию с «равномерным сгоранием». После того, как в 1990 году он стал 3800 V6, двигатель приобрел репутацию надежной, мощной, экономичной рабочей лошадки, которая стала основой переднеприводных среднеразмерных и полноразмерных автомобилей GM. Производство было прекращено в 2008 году. Было построено более 25 миллионов единиц, что сделало его одним из самых производимых двигателей в истории, и он вошел в список 10 лучших двигателей XX века по версии Ward.
Ford представил свои европейские двигатели для дорожных автомобилей в 1965 году с двигателем Cologne V6 немецкого подразделения и двигателем Ford Essex V6 , представленным подразделением Ford в Великобритании в 1966 году; оба двигателя использовали 60-градусный V-образный угол. Dino 206 GT 1967 года был первым дорожным автомобилем Ferrari с V-образным 65-градусным V-образным углом.
Двигатель Alfa Romeo V6 1979-2005 годов был представлен в роскошном седане Alfa Romeo Alfa 6 и позже использовался во многих других моделях Alfa Romeo. Этот двигатель имел V-образный угол 60 градусов, полностью алюминиевую конструкцию и два клапана на цилиндр. Турбированная версия была представлена в 1991 году, а версия с четырьмя клапанами на цилиндр была представлена в 1997 году. Также в 1970 году был представлен Citroën SM grand tourer, оснащенный 90-градусным V6, созданным Maserati. Двигатель Chevrolet 90° V6 был представлен в 1978 году и производился в течение 36 лет.
Первым серийным японским двигателем V6 был двигатель Nissan VG с 60-градусной конструкцией, который выпускался с 1983 по 2004 год. Двигатель Honda C был представлен в 1985 году, за ним последовали двигатель Mitsubishi 6G7 и двигатель Mazda J в 1986 году, двигатель Toyota VZ в 1988 году и двигатель Isuzu V в 1992 году. В 1995 году компания Hyundai представила первый южнокорейский двигатель Hyundai Sigma, основанный на технологии, позаимствованной у подразделения Mitsubishi.
Немецкие автопроизводители относительно медленно принимали двигатели V6, поскольку инженеры считали, что им не хватает плавности рядного 6-цилиндрового двигателя. В конце концов, первым немецким двигателем V6 был 2,8-литровый 90 ° V6, который был запущен в 1990 году в Audi 100 , и узкоугольный VR6 , который был представлен во всей линейке среднеразмерных и спортивных автомобилей Volkswagen в 1990-х годах. В 1998 году Mercedes-Benz представил M112 , свой первый двигатель V6, в то время как BMW продолжал использовать рядные 6-цилиндровые двигатели. Mercedes-Benz прекратил выпуск своих двигателей V6 в 2017 году и с тех пор вернулся к производству рядных 6-цилиндровых двигателей.
Первым независимо разработанным британским двигателем V6 был двигатель Rover KV6 , который заменил двигатель Honda C , который ранее использовался в Rover 800. Jaguar использовал двигатель AJ-V6 на базе Ford до 2011 года в своих меньших автомобилях, но также поделился версией V6 двигателя 90 ° AJ-V8 с Land Rover для использования в XE, XF, XJ, F-Type и F-Pace. Land Rover использовал его в Range Rover, Range Rover Sport, Range Rover Velar и Discovery 4.
Двигатель 90 ° V6 был снят с производства в 2020 году, и Jaguar Land Rover заменил его новым двигателем Ingenium , который имеет рядный 6-цилиндровый вариант для более крупных автомобилей и внедорожников JLR.
К середине 1990-х годов компоновка V6 была наиболее распространенной конфигурацией для шестицилиндровых автомобильных двигателей, причем двигатели V6 заменили большинство рядных шестицилиндровых двигателей. Сегодня в автомобильной промышленности ее постепенно заменяют турбированные 4-цилиндровые двигатели, которые могут производить аналогичную мощность, но в меньшем корпусе, который производит более чистые выбросы, имеет лучшую топливную экономичность и менее затратен в производстве.
Lancia Aurelia (первый серийный автомобиль с двигателем V6) также добился успеха в автогонках. Четыре купе Aurelia B20 были представлены в гонке Mille Miglia 1951 года , а лучшие автомобили заняли второе и четвертое места. [13] [14] Тюнингованная версия двигателя Lancia V6 объемом 3102 куб. см (189 куб. дюймов) мощностью 169 кВт (230 л. с.) использовалась в Lancia D24 . D24 участвовал в гонках спортивных автомобилей и выиграл Carrera Panamericana 1953 года с Хуаном Мануэлем Фанхио за рулем. [15] [16]
Первоначальная версия двигателя Ferrari Dino представляла собой гоночный двигатель объемом 1,5 л (92 куб. дюйма), использовавшийся в гонках Формулы-2 в сезоне 1957 года. Он имел V-образный угол 65 градусов и два верхних распредвала. Dino V6 претерпел несколько изменений, включая версию объемом 2,4 л (146 куб. дюймов), использовавшуюся в гоночном автомобиле Ferrari 246 Formula One 1958 года. [17] [18] Несколько лет спустя автомобиль Ferrari 156 Formula One 1961-1964 годов использовал новый двигатель V6 с V-образным углом 120 градусов и рабочим объемом 1,5 л (92 куб. дюйма). [19] Этот двигатель был короче и легче двигателя Ferrari Dino, а простота и низкий центр тяжести двигателя были преимуществом в гонках. Он выиграл большое количество гонок между 1961 и 1964 годами . Однако основатель Ferrari испытывал личную неприязнь к компоновке в 120 градусов, предпочитая компоновку в 65 градусов, и после этого она была заменена другими двигателями. [20] : 138–141 Двигатель Dino также использовался в Lancia Stratos , который был весьма успешным раллийным автомобилем, выигравшим чемпионат мира по ралли в 1974, 1975 и 1976 годах.
Известным гоночным автомобилем с двигателем Alfa Romeo V6 стала модель Alfa Romeo 155 V6 TI , разработанная для сезона DTM 1993 года и оснащенная двигателем объемом 2,5 л (150 куб. дюймов), развивающим максимальную мощность 360 кВт (490 л. с.) при 11 900 об/мин.
Renault -Gordini CH1 был 90-градусным двигателем V6 с железным блоком. Он был представлен в 1973 году в гоночном спорткаре Alpine -Renault A440 . Этот двигатель выиграл чемпионат Европы среди прототипов 2 л в 1974 году и несколько европейских чемпионатов Формулы-2 . Турбированная версия 2,0 л (122 куб. дюйма) использовалась в Renault Alpine A442 , который выиграл гонку 24 часа Ле-Мана в 1978 году.
Турбированная версия двигателя Renault-Gordini CH1 объемом 1,5 л (92 куб. дюйма) была представлена в болиде Renault RS01 Формулы-1 1977 года. Renault боролась с проблемами надежности в 1977 и 1978 годах; однако, сезон 1979 года показал некоторые хорошие результаты в нескольких гонках. В 1981 году болид Ferrari 126C Формулы-1 использовал турбированный двигатель V6. [21] Ferrari выиграла чемпионат конструкторов Формулы-1 с турбированными двигателями V6 в 1982 и 1983 годах. Первоначальные версии использовали 120-градусный V-образный угол, прежде чем перейти на 90-градусный V-образный угол для гоночного автомобиля Ferrari F1/87 1987 года . Другими успешными автомобилями Формулы-1 с турбированным двигателем V6 в эпоху 1982-1988 годов были McLaren MP4/2 , McLaren MP4/3 , McLaren MP4/4 , Williams FW10 , Williams FW11 , Williams FW12 , Lotus 95T , Lotus 97T , Lotus 98T , Lotus 99T и Lotus 100T .
Nissan GTP ZX-Turbo и Nissan NPT-90 соревновались в категории прототипов спортивных автомобилей IMSA с 1985 по 1994 год и использовали турбированный двигатель V6, созданный на основе двигателя серийного автомобиля Nissan VG30ET. [22] [23] Nissan 300ZX использовал аналогичный двигатель для участия в чемпионате All Japan Grand Touring Car Championship 1996-1997 годов (теперь известном как чемпионат «Super GT»). [24] [25]
Уменьшение размеров двигателей до V6 в гонках на открытых колесах стало более распространенным:
Двигатели V6 являются популярными силовыми установками для средних и больших подвесных лодочных моторов . [ требуется ссылка ]
Первый двигатель V6, который был запущен в производство, был построен в период с 1908 по 1913 год компанией Deutz Gasmotoren Fabrik в Германии. Эти двигатели V6 использовались в качестве генератора для бензиново-электрических железнодорожных двигателей. [26]
Laverda V6 — гоночный мотоцикл, представленный на Миланском автосалоне 1977 года. [27] Он участвовал в гонке на выносливость Bol d'Or 24 часа 1978 года, однако сошел с дистанции из-за механических проблем примерно через 8 часов. [28]
Horex выпускает дорожные мотоциклы с двигателями VR6 с 2012 года. [29] [30]
{{citation}}: CS1 maint: другие ( ссылка )