Двигатель V-twin , также называемый двигателем V2 , представляет собой двухцилиндровый поршневой двигатель , в котором цилиндры расположены в форме буквы V и имеют общий коленчатый вал.
V-twin широко ассоциируется с мотоциклами , в основном устанавливается продольно, хотя также и поперечно. Они также используются в различных других наземных, воздушных и морских транспортных средствах, а также в промышленных приложениях. Конструкция V-twin восходит к концу 1880-х годов.
Один из первых двигателей V-twin был построен Готлибом Даймлером в 1889 году. Он использовался как стационарный двигатель, для лодок и в Daimler Stahlradwagen («автомобиль со стальными колесами»), втором автомобиле Даймлера. [1] Двигатель также производился по лицензии во Франции компанией Panhard et Levassor . [2]
Первый мотоцикл с двигателем V-twin был выпущен в ноябре 1902 года компанией Princeps AutoCar Company в Великобритании. [3] В следующем году мотоциклы с двигателем V-twin производились компаниями Eclipse Motor & Cycle Co в Великобритании ( модель XL-ALL ), [4] Glenn Curtiss в США и NSU Motorenwerke в Германии. [5]
Peugeot , использовавшая в своих первых автомобилях двигатели Daimler V-twin, [2] [6] начала производить собственные двигатели V-twin в начале 20-го века. Этот двигатель Peugeot устанавливался на мотоцикл Norton , который выиграл первую гонку Isle of Man TT в 1907 году. [6]
.jpg/1280px-Forked_connecting_rods_(Autocar_Handbook,_13th_ed,_1935).jpg)
Большинство двигателей V-twin имеют одну шатунную шейку , которая является общей для обоих шатунов . Шатуны могут располагаться бок о бок со смещенными цилиндрами или иметь вилочные и лопастные шатуны, что позволяет избежать скручивающих усилий, вызванных смещенными цилиндрами.
Некоторые заметные исключения включают смещение шатунной шейки на 180°, используемое в Moto Guzzi 500cc 1935 года, [7] конфигурацию с двумя шатунными шейками, используемую в Honda Shadow 750 1983 года, [8] и смещение шатунной шейки на 75° (смещение на 45° в Соединенных Штатах), используемое в Suzuki VX 800 1987 года . [9]
Хотя теоретически для двигателя V-twin возможен любой «угол V» (угол между двумя рядами цилиндров) от нуля до 180 градусов, на практике углы меньше 40 градусов используются редко. Наиболее распространенный угол V для двигателя V-twin составляет 90 градусов, что позволяет достичь идеального первичного баланса (при использовании правильного противовеса ), как у большинства Ducati , большинства Moto Guzzi , Honda RC51 , Suzuki TL1000S и TL1000R . [10] [11] Однако такое расположение приводит к неравномерному порядку зажигания : второй цилиндр срабатывает через 270 градусов после первого, а затем через 450 градусов, пока первый цилиндр снова не сработает. Двигатели с углом развала цилиндров 90 градусов иногда называют L-twin (например, «L» в TL1000R или TL1000S ), а не V-twin.
Чередование более длинных и более коротких промежутков между зажиганиями создает характерный чередующийся шум V-образного двухцилиндрового двигателя: «пхутпхут пхутпхут пхутпхут».
При использовании угла V менее 90 градусов идеальный первичный баланс может быть достигнут только при использовании смещенных шатунных шеек . В противном случае обычно требуются балансировочные валы для снижения вибрации. [10] Транспортные средства, которые используют двигатели с углом V менее 90 градусов, включают:
Транспортные средства, которые используют двигатели с углом развала цилиндров более 90 градусов, включают Moto Guzzi 500cc 1934 года (120 градусов) [12] и Zündapp KS 750 1940–1948 годов (170 градусов). [13]
Как и в других транспортных средствах, термины «продольный двигатель» и «поперечный двигатель» чаще всего используются для обозначения ориентации коленчатого вала относительно рамы. [14] [ самостоятельно опубликованный источник? ] [15] Однако некоторые компании используют противоположную терминологию, заявляя, что «поперечный» двигатель V-twin имеет цилиндры, установленные по обе стороны мотоцикла (следовательно, с коленчатым валом, работающим на одной линии с рамой), а «продольный» двигатель V-twin имеет цилиндры спереди и сзади. [16] Последний термин используется итальянским производителем Moto Guzzi. [17]
Чтобы избежать такой двусмысленности, некоторые люди используют описания «двигатель с поперечным коленчатым валом», «двигатель с продольным коленчатым валом» [14] [18] или «поперечно установленные цилиндры» [19] .
Наиболее распространенной компоновкой является установка двигателя с коленчатым валом, ориентированным поперек рамы. Преимущество такого монтажа заключается в том, что ширина мотоцикла может быть меньше, чем у продольно установленного V-twin. [20] Недостатком этой конфигурации для двигателей с воздушным охлаждением является то, что два цилиндра получают разные потоки воздуха, и охлаждение заднего цилиндра, как правило, ограничено [21] (хотя неравномерное охлаждение не так выражено, как у двигателя с параллельным двойником, где внутренние поверхности цилиндров не подвергаются никакому потоку воздуха). Некоторые поперечные V-twin используют один карбюратор в середине V-образного угла для питания обоих цилиндров. Хотя это позволяет избежать необходимости в двух карбюраторах, это создает дополнительные проблемы с охлаждением для заднего цилиндра, размещая его горячее выпускное отверстие и трубу в задней части цилиндра, где он может подвергаться меньшему потоку охлаждающего воздуха.
Поперечные двигатели V-twin использовались Harley-Davidson , Ducati и многими современными японскими мотоциклами, такими как Suzuki SV650 . Некоторые двигатели Ducati V-twin продавались как двигатели "L-twin", поскольку передний цилиндр располагался вертикально, а задний цилиндр — горизонтально, образуя таким образом форму "L".
Менее распространенной компоновкой является установка двигателя продольно. Преимуществом этой компоновки является то, что обе головки цилиндров могут выступать в воздушный поток, поэтому каждая из них может получать одинаковое количество охлаждения (для двигателей с воздушным охлаждением). [22] Кроме того, трансмиссия, расположенная позади двигателя, легче помещается в типичную раму мотоцикла, а для мотоциклов с карданным приводом не требуется коническая шестерня под углом 90° в начале карданного вала.
Как и у всех продольных двигателей, недостатком является то, что реакция крутящего момента будет скручивать мотоцикл в одну сторону (например, при резком ускорении/замедлении или при открытии дроссельной заслонки на нейтральной передаче) вместо смещения баланса веса между передними и задними колесами. Однако многие современные мотоциклы уменьшают этот эффект, вращая маховики или генераторы в противоположном направлении относительно коленчатого вала. [23] [24]
Продольные двигатели V-twin использовались в серии Honda CX и нескольких мотоциклах Moto Guzzi .
Большинство автомобилей оснащены двигателями с тремя или более цилиндрами, однако несколько небольших автомобилей были произведены с двигателями V-twin, особенно в период с 1912 по 1920 год, когда мотоколяски производились многими компаниями (из-за благоприятной налоговой позиции). Почти все они использовали фирменные двигатели, либо адаптируя более крупные мотоциклетные двигатели, используемые для работы с колясками (большие одноцилиндровые или V-twin), либо используя двигатели, специально изготовленные для мотоколясок, такие как двигатели, производимые JA Prestwich Industries (двигатели «JAP») или FE Baker Ltd (двигатели «Precision»).
В 1912 году Humber выпустила легкий автомобиль под названием Humberette с двигателем Humber V-twin с боковыми клапанами объемом 998 куб. см. Двигатель имел непосредственное сцепление, 3-ступенчатую коробку передач и выход карданного вала на задний дифференциал. Версия этого двигателя с водяным охлаждением была доступна в 1914 году, но Первая мировая война положила конец производству Humberette в 1915 году. [25]
С 1911 по 1939 год различные модели трехколесных велосипедных автомобилей Morgan 3-wheelers оснащались двигателями V-twin. Производство трехколесных моделей затем возобновилось с 2012 года по настоящее время с Morgan 3-Wheeler . Также в Соединенном Королевстве компания Birmingham Small Arms Company (BSA) выпустила несколько автомобилей, оснащенных мотоциклетными двигателями V-twin. Они выпускались с 1921 по 1926 год (четырехколесные модели) и с 1929 по 1936 год (трехколесные и четырехколесные модели). [26]
Несколько производителей выпустили модели, вдохновлённые оригинальным трёхколёсным автомобилем Morgan, например, Triking Cyclecar 1978 года выпуска (использующий двигатель Moto Guzzi) [27] , Ace Cycle Car 2006 года выпуска (использующий двигатель Harley-Davidson) [28] и JZR Trikes kit car 1990 года выпуска (использующий двигатели от нескольких производителей) [29] .
Первый автомобиль Mazda, Mazda R360 с задним расположением двигателя 1960–1966 годов , был оснащен двигателем Mazda V-twin объемом 356 куб. см (21,7 куб. дюйма) . [30] [31] Mazda B360 с передним расположением двигателя 1961–1962 годов использовал версию этого двигателя объемом 577 куб. см (35,2 куб. дюйма).
Различные двигатели V-twin были произведены для промышленного использования, например, для моек высокого давления, газонных и садовых тракторов, культиваторов, генераторов и водяных насосов. Двигатели обычно имеют воздушное охлаждение с углом V 90°. В зависимости от применения ориентация двигателя может иметь как горизонтальный, так и вертикальный коленчатый вал.
Производители коммерческих двигателей V-twin включают Briggs & Stratton с сериями Vanguard, Professional и Intek V-twin, [32] Honda с двигателями серии V-twin, [33] Kawasaki с сериями FD, FH, FR, FS и FX, [34] Subaru с серией EH, [35] Tecumseh с двигателями OV691EA и TVT691, [36] и Kohler . [37]
Но двигатель, теперь установленный ниже, перед задней осью, превратился в узкий V-образный двухцилиндровый двигатель с цилиндрами, расположенными под углом 20°, и развивал предполагаемую мощность 1,6 л. с. при 700 об/мин.
К 1934 году Guzzi предложили ряд моделей 175, 250 и 500 куб. см, включая полноценные туристические машины. В следующем году они снова подняли ставки, бросив вызов всепобеждающему Norton на легендарной гонке Isle of Man TT, по сути, трассе, которой британский гонщик владел без остатка благодаря феноменальному гонщику, шотландцу Джиму Гатри. Moto Guzzi отправился к британцу за навыками езды, некоему Стэнли Вудсу. Они дали ему новый гоночный автомобиль с 120-градусным V-образным двухцилиндровым двигателем со смещенными коленчатыми валами, работающими на 180 градусов, с коническими шестернями и валами, приводящими в движение SOHC, достаточно хорошим для 44 л. с. при 7500 об/мин и 112 миль/ч, на равных с Norton. У него был туз в рукаве, так сказать, в том, что он включал в себя тип задней подвески с поворотной вилкой, в то время как передняя часть была пружинной, конструкция, которая никогда не выигрывала Senior TT из-за недостатков в управлении, или так считалось. Guzzi также внес некоторые изменения в этот отдел. Он также был оснащен массивным передним тормозом с двумя ведущими колодцами, 4-ступенчатой коробкой передач и легкосплавными дисками, еще одним новшеством для сокращения неподрессоренной массы. Когда пыль улеглась и расчеты определились, венок победы достался Вудсу и Moto Guzzi, оставив Norton, как они говорят, ошеломленным. Мало того, Guzzi побил рекорд круга на треке. На следующий день Moto Guzzi стал всемирно известным.
В какой-то момент разработки мотоцикла компания изменила смещение шатунных шеек с 45 до 75 градусов в надежде создать более плавно работающий двигатель. Но как только началось производство, американские инженеры Suzuki решили, что новое смещение привело к меньшей мощности в среднем диапазоне, а также к слишком дезинфицированному звуку выхлопа, который не очень походил на V-Twin. Вуаля, теперь модели в США поставляются со смещением в 45 градусов, в то время как остальной мир получает 75-градусные смещенные шатунные шейки.
Zundapp (sic) был оснащен 170-градусным V-образным двухцилиндровым двигателем с воздушным охлаждением, который по конструкции был очень похож на оппозитные двухцилиндровые двигатели BMW.
Поперечно установленный [цилиндр] V-образный твин, который успешно используется в течение многих лет компанией Moto Guzzi, легко вставляется в раму и имеет превосходное охлаждение, поскольку обе головки выступают наружу. Он также обеспечивает идеальную настройку для использования карданного привода.[ постоянная мертвая ссылка ]
, которые являются продольными (они расположены в раме вдоль), наиболее очевидно демонстрируют конфигурацию «L», но двигатели Moto Guzzi, которые являются поперечными (расположены в раме крест-накрест), также имеют угол 90 градусов.
менее важно и то, что V7 мгновенно стал законодателем моды в области технологий благодаря своему инновационному поперечному двигателю V-образного типа с воздушным охлаждением и карданным приводом.
Конечно, мы могли бы написать книгу о поперечном V-Twin от Moto Guzzi.
Ducati 750 Sport с его пристегивающимися рулями и гоночной настройкой предназначен для тех, кто хочет совершать свои туристические поездки, вытянувшись в длину! Двигатель — продольный V-образный двухцилиндровый. ..Уникальный продольный двигатель 90∘ обеспечивает огромный крутящий момент на низких и средних оборотах... Moto Guzzi 850T... 850-кубовый поперечный V-образный двухцилиндровый двигатель с углом цилиндров 90°...
По словам моего источника в Moto Guzzi Technical Services, «двигатель Guzzi на самом деле является 90-градусным 'L'-твином, потому что цилиндры ориентированы под углом 90 градусов, а не типичным V-твином, который имеет меньший угол (60 градусов, 77 градусов и т. д.). Он называется «поперечным», потому что двигатель установлен с коленчатым валом, ориентированным спереди назад, а не слева направо. Из-за этого вы не можете запустить цепной или ременной привод непосредственно на заднее колесо, как в большинстве мотоциклов. Вот почему у вас есть отдельная коробка передач, которая крепится болтами к двигателю и передает мощность на заднее колесо через приводной вал. Вот как это сделано на Moto Guzzi и BMW.
...в оппозитном двигателе было три уникальных новшества, которые сохранялись на протяжении всех лет его разработки: конструкция двигателя включала поперечное расположение цилиндров, которые охлаждались за счет воздействия проходящего воздуха.
В некоторых конструктивных схемах поперечная ширина такая же, как у одноцилиндрового двигателя, что позволяет использовать очень узкие рамы и кузова с небольшими лобовыми площадями.
Воздушно-охлаждаемый крупнокалиберный V-образный двухцилиндровый двигатель в частности может сильно нагреваться, особенно задний цилиндр, который не подвергается такому количеству охлаждающего воздуха, как передний.
Хотя у Valkyrie также продольный коленчатый вал, эта крутящая реакция была устранена за счет того, что некоторые компоненты, такие как генератор переменного тока, вращаются в противоположном направлении относительно двигателя.
За счет организации вращения остальных внутренних частей двигателя в противоположном направлении относительно коленчатого вала их силы компенсируются без необходимости прибегать к весу, сложности и трению, связанным с двумя коленчатыми валами.
