Двигатель V6 — это шестицилиндровый поршневой двигатель , цилиндры которого имеют общий коленчатый вал и расположены в V-образной конфигурации .
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 самой распространенной компоновкой шестицилиндровых автомобильных двигателей.
Из-за своей небольшой длины двигатели V6 часто используются в качестве более крупного варианта двигателя для автомобилей, которые в противном случае производятся с рядными четырехцилиндровыми двигателями, особенно в автомобилях с поперечным расположением двигателя . Обратной стороной роскошных автомобилей является то, что двигатели V6 производят больше вибраций, чем рядные шестицилиндровые двигатели . В некоторых спортивных автомобилях, таких как Porsche 911 , вместо двигателей V6 используются шестицилиндровые оппозитные двигатели из-за почти идеального баланса основного двигателя и более низкого центра тяжести (что улучшает управляемость ).
Объем современных двигателей V6 обычно составляет от 2,5 до 4,0 л (от 153 до 244 куб. Дюймов), хотя были произведены экземпляры большего и меньшего размера, такие как Mazda V6 объемом 1,8 л (110 куб. Дюймов) , использовавшаяся в Mazda MX 1991–1998 годов. -3 , [2] или 1,6-литровый (98 куб. Дюймов) двигатель Mitsubishi V6, использовавшийся в Mirage / Lancer 1992–1998 годов , в то время как самым большим бензиновым двигателем V6 был 7,8-литровый (476 куб. Дюймов) GMC V6 , использовавшийся в GMC 1962 года. Серия С/К 6500 .
Все двигатели V6 с четным интервалом между зажиганиями - независимо от угла V между рядами цилиндров - подвержены первичному дисбалансу, вызванному тем, что каждый ряд состоит из трехрядного двигателя , из-за нечетного количества цилиндров в каждом ряду. Рядные и оппозитные шестицилиндровые двигатели не испытывают такого дисбаланса. Чтобы уменьшить вибрации, вызванные этим дисбалансом, в большинстве двигателей V6 используется демпфер гармоник на коленчатом валу и/или уравновешивающий вал, вращающийся в противоположных направлениях .
Шестицилиндровые конструкции имеют меньшую пульсацию мощности, чем четырехцилиндровые двигатели, из-за перекрытия рабочих тактов шестицилиндрового двигателя. В четырехцилиндровом четырехтактном двигателе в любой момент времени только один поршень находится в рабочем такте. Каждый поршень полностью останавливается и меняет направление перед тем, как следующий начнет свой рабочий ход, что приводит к разрыву между рабочими тактами, особенно на более низких оборотах двигателя (об/мин). В шестицилиндровом двигателе с равномерным интервалом зажигания следующий поршень начинает свой рабочий ход на 60° раньше, чем заканчивается предыдущий, что приводит к более плавной передаче мощности на маховик.
Сравнивая двигатели на динамометрическом стенде, двигатель V6 показывает мгновенные пики крутящего момента на 154% выше среднего крутящего момента и спады на 139% ниже среднего крутящего момента с небольшим отрицательным крутящим моментом (реверсированием крутящего момента двигателя) между рабочими тактами. В случае четырехцилиндрового двигателя пиковые значения примерно на 270 % выше среднего крутящего момента и на 210 % ниже среднего крутящего момента, при этом между тактами передается 100 % отрицательный крутящий момент. Однако двигатель V6 с неравномерными интервалами зажигания 90° и 150° демонстрирует большие колебания крутящего момента: на 185 % выше и на 172 % ниже среднего крутящего момента. [3]
С 1991 года Volkswagen выпускает узкоугольные двигатели VR6 с углами V-образного сечения 10,5 и 15 градусов. В этих двигателях используется одна головка блока цилиндров, общая для обоих рядов цилиндров, по конструкции аналогичная двигателю Lancia V4 1922–1976 годов . Двигатели VR6 использовались в переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя , которые изначально были предназначены 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 между рядами цилиндров нет места для системы впуска, все впускные отверстия находятся на одной стороне двигателя, а все выхлопные - на другой. Он использует порядок зажигания 1-5-3-6-2-4 (это порядок зажигания, используемый большинством рядных шестицилиндровых двигателей), а не обычный порядок зажигания V6 1-2-3-4-5-. 6 или 1-6-5-4-3-2.
Угол V-образного сечения 60 градусов является оптимальной конфигурацией для двигателей V6 с точки зрения баланса двигателя. [4] Когда для каждого цилиндра используются отдельные шатунные шейки (т. е. при использовании шестиходового коленчатого вала), можно использовать равномерный интервал зажигания 120 градусов. Этот интервал воспламенения кратен углу V в 60 градусов, поэтому силы сгорания можно сбалансировать за счет использования соответствующего порядка воспламенения .
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 новаторским в использовании шестиходового коленчатого вала для снижения вибрации. В более поздних конструкциях часто используется трехходовой коленчатый вал с «летающими рычагами» между шатунными шейками, что обеспечивает равномерный интервал зажигания в 120 градусов. Тогда можно использовать пару противовесов на коленчатом валу, чтобы практически полностью нейтрализовать первичные силы [5] : 16 и снизить вторичные вибрации до приемлемого уровня. [5] : 13–16 Опоры двигателя могут быть сконструированы таким образом, чтобы поглощать оставшуюся вибрацию. [5] : 40–41
Угол V-образного сечения 60 градусов приводит к более узкому двигателю в целом, чем двигатели V6 с большими углами V-образного сечения. Этот угол часто приводит к тому, что общий размер двигателя имеет форму куба, что облегчает установку двигателя в моторном отсеке как в продольном, так и в поперечном направлении .
Многие производители, особенно американские, построили двигатели V6 с углом наклона V 90 градусов на основе существующих двигателей V8 с углом наклона 90 градусов. Такие конфигурации было легко спроектировать, удалив два цилиндра и заменив четырехходовой коленчатый вал двигателя V8 трехходовым коленчатым валом. Это снизило затраты на проектирование, позволило новому V6 использовать общие компоненты с двигателем V8, а иногда позволяло производителям создавать двигатели V6 и V8 на одной производственной линии.
Недостатком конструкции с углом развала 90 градусов является более широкий двигатель, который более подвержен вибрации, чем двигатель V6 с углом развала 60 градусов. Первоначальные двигатели V6 с углом поворота 90 градусов (например, двигатель Buick Fireball V6 ) имели три общих шатуна, расположенных под углом 120 градусов друг от друга, поскольку они произошли от двигателей V8. Это привело к неравномерному порядку зажигания: половина цилиндров использовала интервал зажигания 90 градусов, а другая половина - интервал 150 градусов. Неравномерность интервалов между стрельбами приводила к неровной работе двигателей с «неприятными» вибрациями на низких оборотах.
Некоторые современные двигатели V6 с углом поворота 90 градусов снижают вибрацию с помощью разъемных шатунов, смещенных на 30 градусов между поршневыми парами, что создает равномерный интервал зажигания в 120 градусов для всех цилиндров. [4] Например, двигатель Buick 231 V6 с «равномерным зажиганием» 1977 года представлял собой модернизированную версию двигателя Buick Fireball с коленчатым валом с разрезной шейкой для снижения вибрации за счет достижения равномерного порядка зажигания. [5] : 16 [7] Такая «разрезная» шатунная шейка слабее прямой, но современные металлургические технологии позволяют производить коленчатый вал достаточно прочный.
Уравновешивающий вал и/или противовесы коленчатого вала можно использовать для снижения вибрации в двигателях V6 с углом поворота 90 градусов. [5] : 14–44
На первый взгляд, 120 градусов могут показаться оптимальным углом V-образного угла для двигателя V6, поскольку пары поршней в чередующихся рядах могут иметь общие шатунные шейки в трехходовом коленчатом валу, а силы сгорания уравновешиваются интервалом зажигания, равным угол между рядами цилиндров. Конфигурация с углом 120 градусов, в отличие от конфигураций с углом 60 или 90 градусов, не требует, чтобы коленчатые валы с летающими рычагами, разрезные шатунные шейки или семь коренных подшипников работали равномерно. Однако первичный дисбаланс, вызванный нечетным количеством цилиндров в каждом ряду, все еще сохраняется в двигателе V6 с развалом 120 градусов. Это отличается от идеального баланса, достигаемого двигателем V8 с углом поворота 90 градусов и широко используемым коленчатым валом с поперечной плоскостью, поскольку рядный четырехцилиндровый двигатель в каждом ряду двигателя V8 не имеет этого первичного дисбаланса.
Конструкция под углом 120 градусов также приводит к большей ширине двигателя, который лишь немного уже, чем у оппозитного шестицилиндрового двигателя (который не имеет проблем с балансировкой двигателя V6). Таким образом, оппозитный шестицилиндровый двигатель использовался в различных автомобилях, тогда как использование двигателя V6 с углом поворота 120 градусов было ограничено несколькими двигателями грузовиков и гоночных автомобилей, за исключением двигателя M630 V6 от McLaren Automotive, в котором используется угол наклона двигателя 120 градусов. угол с одним уравновешивающим валом для устранения всех первичных пар. Двигатель McLaren M630 также использует преимущества широкого угла поворота за счет размещения турбокомпрессоров внутри V-образной формы, обычно называемой «горячей V-образной» конфигурацией. Ferrari 296 GTB — первый дорожный автомобиль Ferrari с турбонаддувом V6 с углом развала цилиндров 120 градусов.
Возможны и другие двигатели V6 с углом наклона, но они могут страдать от серьезных проблем с вибрацией, если они не спроектированы очень тщательно. Известные V-образные углы включают:
В 1906 году, через несколько лет после появления 4-цилиндровых двигателей и двигателей V8, был построен первый известный двигатель V6. Этот двигатель V6 представлял собой единственный прототип автомобильного двигателя, построенный компанией Marmon Motor Car Company в США. [8] Двигатель не поступил в производство. Аналогичным образом, единственный прототип двигателя был произведен компанией Buick в 1918 году. [9] : 77–78.
В 1910 году Delahaye выпустила первый 3,2-литровый двигатель V6 с расположением цилиндров 30°, 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 уже около 30 лет, и одной из ключевых целей было снижение вибраций по сравнению с двигателем V4. В двигателе V6 использовался угол наклона V-образной формы 60 градусов и шесть шатунов, что приводило к равномерному порядку зажигания для уменьшения вибраций. [12] [ нужна страница ]
Другие производители обратили 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 цельносплавном Buick 215 V8 , который имел угол крена 90 ° , но, в отличие от Buick V8, использовал цельнолитую чугунную конструкцию. Первоначально это был двигатель с неравномерным запуском, но позже Buick изменил конструкцию коленчатого вала на конфигурацию с «разрезным пальцем», чтобы создать версию с «равномерным запуском». После того, как в 1990 году он стал моделью 3800 V6, двигатель приобрел репутацию надежной, мощной и экономичной рабочей лошадки, которая стала основой среднеразмерных и полноразмерных автомобилей GM с передним приводом. Его 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 20-го века по версии Ward.
Ford представил свои европейские дорожные двигатели в 1965 году: двигатель V6 немецкого подразделения Cologne и двигатель Ford Essex V6 , представленный подразделением Ford в Соединенном Королевстве в 1966 году; оба двигателя использовали V-образный угол 60 градусов. Dino 206 GT 1967 года был первым дорожным автомобилем Ferrari с двигателем V6, угол наклона которого составлял 65 градусов.
Двигатель Alfa Romeo V6 1979–2005 годов был представлен в роскошном седане Alfa Romeo Alfa 6 , а затем использовался во многих других моделях Alfa Romeo. В этом двигателе использовался V-образный угол наклона 60 градусов, полностью алюминиевая конструкция и два клапана на цилиндр. Версия с турбонаддувом была представлена в 1991 году, а версия с четырьмя клапанами на цилиндр - в 1997 году. Также в 1970 году был представлен Citroën SM grand Tourer с 90-градусным двигателем V6 производства Maserati. Двигатель Chevrolet 90° V6 был представлен в 1978 году и производился 36 лет.
Первым серийно выпускаемым японским двигателем V6 был двигатель Nissan VG , конструкция с углом наклона 60 градусов, который производился с 1983 по 2004 год. Двигатель Honda C был представлен в 1985 году, за ним последовал двигатель Mitsubishi 6G7 и двигатель Mazda J в 1986 году. двигатель Toyota VZ в 1988 году и двигатель Isuzu V в 1992 году. Hyundai представила первый южнокорейский двигатель Hyundai Sigma, основанный на технологии, позаимствованной у подразделения Mitsubishi в 1995 году.
Немецкие автопроизводители относительно медленно внедряли двигатели V6, поскольку инженеры считали, что им не хватает плавности хода рядного шестицилиндрового двигателя. В конце концов, первым немецким двигателем V6 стал 2,8-литровый 90 ° V6, который был запущен в Audi 100 1990 года , и узкоугольный VR6 , который был представлен в 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 продолжала использовать рядные шестицилиндровые двигатели. Mercedes-Benz прекратил выпуск двигателей V6 в 2017 году и с тех пор вернулся к производству рядных шестицилиндровых двигателей.
Первым британским двигателем V6 независимой разработки стал двигатель Rover KV6 , пришедший на смену двигателю Honda C , который ранее использовался в Rover 800 . Jaguar использовал двигатель AJ-V6 на базе Ford до 2011 года в своих небольших автомобилях, но также использовал версию V6 двигателя AJ-V8 с углом поворота 90 ° с Land Rover для использования в XE, XF, XJ, F-Type и F. -Шаг. Land Rover использовал его в Range Rover, Range Rover Sport, Range Rover Velar и Discovery 4.
Двигатель V6 90 ° был снят с производства в 2020 году, и Jaguar Land Rover заменил его новым двигателем Ingenium , который имеет рядный шестицилиндровый вариант для более крупных автомобилей и внедорожников JLR.
К середине 1990-х годов компоновка V6 была наиболее распространенной конфигурацией шестицилиндровых автомобильных двигателей, причем двигатели V6 заменили большую часть рядных шестицилиндровых двигателей. Сегодня в автомобильной промышленности он постепенно заменяется 4-цилиндровыми двигателями с турбонаддувом, которые могут производить аналогичную мощность, но в меньшем корпусе, производят более чистые выбросы, имеют лучшую экономию топлива и менее дороги в производстве.
Lancia Aurelia (первый серийный автомобиль с двигателем V6) также добилась успеха в автогонках. Четыре купе Aurelia B20 участвовали в гонке Mille Miglia 1951 года , причем автомобили, занявшие лучшие места, заняли второе и четвертое места. [13] [14] Настроенная 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 на спортивных автомобилях и выиграл Carrera Panamericana 1953 года под управлением Хуана Мануэля Фанхио . [15] [16]
Первоначальная версия двигателя Ferrari Dino представляла собой гоночный двигатель объемом 1,5 л (92 куб. Дюйма), который использовался в гонках Формулы-2 в сезоне 1957 года. У него был угол наклона V-образного сечения 65 градусов и два верхних распределительных вала. 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 в автомобиле Ferrari 156 Формулы-1 1961–1964 годов использовался новый двигатель V6 с углом V-образного сечения 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. В период с 1961 по 1964 год он выиграл большое количество гонок . Однако основатель Ferrari лично не любил компоновку 120 градусов, предпочитая компоновку 65 градусов, и после этого ее заменили другие двигатели. [20] : 138–141 Двигатель Dino также использовался в Lancia Stratos , который был очень успешным раллийным автомобилем, выигравшим чемпионат мира по ралли в 1974, 1975 и 1976 годах.
Заметным гоночным примером использования двигателя Alfa Romeo V6 стал Alfa Romeo 155 V6 TI , разработанный для сезона DTM 1993 года и оснащенный двигателем объемом 2,5 л (150 куб. Дюймов), обеспечивающим пиковую мощность 360 кВт (490 л.с.) при 11 900 об / мин. .
Renault -Gordini CH1 представлял собой двигатель V6 с углом поворота 90 градусов и железным блоком цилиндров. Он был представлен в гоночном спортивном автомобиле Alpine-Renault A440 1973 года. Этот двигатель выиграл чемпионат Европы по прототипам 2-литровых двигателей в 1974 году и несколько чемпионатов Европы по Формуле-2 . Версия с турбонаддувом объемом 2,0 л (122 куб. Дюймов) использовалась в Renault Alpine A442 , выигравшем 24 часа Ле-Мана в 1978 году.
Версия двигателя Renault-Gordini CH1 объемом 1,5 л (92 куб. Дюйма) с турбонаддувом была представлена в автомобиле Renault RS01 Формулы-1 1977 года. Renault боролась с проблемами надежности в 1977 и 1978 годах; однако в сезоне 1979 года в нескольких гонках были достигнуты хорошие результаты. В 1981 году на болиде Формулы-1 Ferrari 126C использовался двигатель V6 с турбонаддувом. [21] Ferrari выиграла чемпионат конструкторов Формулы-1 с двигателями V6 с турбонаддувом в 1982 и 1983 годах. Первоначальные версии использовали угол V-образного сечения 120 градусов, а затем перешли на угол V-образного сечения 90 градусов для гоночного автомобиля Ferrari F1/87 1987 года . Другими успешными автомобилями Формулы-1 с турбонаддувом 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. 99Т и Лотус 100Т .
Nissan GTP ZX-Turbo и Nissan NPT-90 соревновались в категории прототипов спортивных автомобилей IMSA с 1985 по 1994 год и использовали двигатель V6 с турбонаддувом, основанный на двигателе серийного автомобиля Nissan VG30ET. [22] [23] Nissan 300ZX использовал аналогичный двигатель для участия в Всеяпонском чемпионате по кузовным гонкам 1996–1997 годов (теперь известном как чемпионат «Super GT»). [24] [25]
Переход на двигатели V6 в гонках на открытых транспортных средствах стал более распространенным:
Двигатели V6 являются популярными силовыми установками для средних и больших подвесных моторов . [ нужна цитата ]
Первый двигатель V6, запущенный в производство, был построен с 1908 по 1913 год на заводе Deutz Gasmotoren Fabrik в Германии. Эти двигатели V6 использовались в качестве генератора для бензиново-электрических железнодорожных двигателей. [26]
Laverda V6 — гоночный мотоцикл, представленный на выставке в Милане в 1977 году. [27] Он участвовал в 24-часовой гонке на выносливость Bol d'Or 1978 года , однако примерно через 8 часов сошел с дистанции из-за механических проблем. [28]
Horex производит дорожные мотоциклы с двигателями VR6 с 2012 года. [29] [30]
{{citation}}: CS1 maint: другие ( ссылка )