Двигатель V12 — это двенадцатицилиндровый поршневой двигатель , в котором два ряда по шесть цилиндров расположены V- образно вокруг общего коленчатого вала. Двигатели V12 встречаются чаще, чем двигатели V10 . Однако они менее распространены, чем двигатели V8 .
Первый двигатель V12 был построен в 1904 году для использования на гоночных лодках . Благодаря сбалансированному характеру двигателя и плавной передаче мощности двигатели V12 использовались в первых роскошных автомобилях, лодках, самолетах и танках. Авиационные двигатели V12 достигли своего апогея во время Второй мировой войны, после которой их в основном заменили реактивные двигатели. В гонках Формулы-1 двигатели V12 были распространены в конце 1960-х - начале 1990-х годов.
Двигатели V12 в 21 веке применялись в качестве судовых двигателей, железнодорожных локомотивов, больших стационарных электростанций, а также в некоторых европейских спортивных и роскошных автомобилях.
Каждый блок двигателя V12 по существу функционирует как рядный шестицилиндровый двигатель , который сам по себе имеет идеальный баланс первичного и вторичного двигателей . Четырехтактный двигатель V12 имеет равномерный порядок зажигания при углах V 60, 120 или 180 градусов. [1] Многие двигатели V12 используют угол V 60 градусов между двумя рядами цилиндров. [2] Двигатели V12 с другими углами V-образного сечения производились, иногда с использованием разъемных шатунов для уменьшения несбалансированных вибраций. К недостаткам двигателей V12 относятся дополнительная стоимость, сложность, потери на трение, а также внешний размер и вес по сравнению с двигателями с меньшим количеством цилиндров.
В любой момент времени три цилиндра двигателя V12 находятся в рабочем такте, что повышает плавность подачи мощности за счет устранения промежутков между импульсами мощности.
Двигатель V12 с углом наклона V-образного сечения 180 градусов часто называют оппозитным двенадцатым двигателем . Их также иногда называют двигателями «двенадцать оппозитных двигателей», однако эта терминология неверна для большинства двигателей V12 с разворотом на 180 градусов, поскольку они используют общие шатуны и поэтому не сконфигурированы как оппозитные двигатели. [3]
Теоретически вращающиеся части гоночного двигателя V12 могут быть легче, чем крестообразный двигатель V8 аналогичного объема, поскольку двигателю V12 не требуются противовесы на коленчатом валу или такая же инерционная масса для маховика. Кроме того, выхлопная система двигателя V12 намного проще, чем требовалась бы для двигателя V8 с поперечной плоскостью для достижения импульсной настройки выхлопных газов. Однако использование двигателей V12 в автоспорте в 21 веке является редкостью.
Двигатель V12 с углом развала 60 градусов обычно уже, чем двигатель V6 или V8 с углом развала 90 градусов с аналогичным рабочим объемом. Однако двигатель V12 обычно длиннее двигателей V6 и V8. Дополнительная длина часто затрудняет установку двигателя V12 в легковой автомобиль, но длина обычно не является проблемой для грузовиков и стационарных транспортных средств. Из-за более узкой ширины двигатель V12 широко используется в локомотивах, бронетанковых и морских двигателях. В этих приложениях ширина двигателя ограничена узкими просветами железнодорожных путей или шириной улиц , тогда как длина транспортного средства является более гибкой.
В двухвинтовых лодках два двигателя V12 могут быть достаточно узкими, чтобы располагаться рядом, тогда как три двигателя V12 иногда используются в высокоскоростных трехвинтовых конфигурациях. Большие, быстрые круизные лайнеры могут иметь шесть и более двигателей V12. В исторических истребителях и бомбардировщиках с поршневыми двигателями длинная и узкая конфигурация V12, используемая в высокопроизводительных самолетах, делала их более обтекаемыми, чем другие двигатели, особенно короткий и широкий радиальный двигатель .
Первый V-образный двигатель (конструкция V-образного двухцилиндрового двигателя) был построен Даймлером в 1889 году, [4] затем первый двигатель V8 был построен Антуанеттой в 1903 году. За ним последовал первый двигатель V12 в 1904 году, который был построен Путни. Motor Works в Лондоне для использования в гоночных лодках. [5] Двигатель V12 , известный как двигатель Крейга-Дёрвальда в честь партнеров-основателей Патни, [6] был основан на существующем двухцилиндровом двигателе Патни с конструкцией с плоской головкой , углом V-образного сечения 90 градусов и алюминиевым картером. Как и во многих судовых двигателях, распределительный вал мог перемещаться в продольном направлении, чтобы задействовать второй набор кулачков , обеспечивая синхронизацию клапанов, которая меняла вращение двигателя для достижения движения назад . [7] Двигатель имел рабочий объем 18,4 л (1120 куб. Дюймов), вес 430 кг (950 фунтов) и позволял развивать гоночные лодки длиной 12 м (40 футов), но о его гоночных достижениях мало что известно. [5]
Еще два V12 появились в сезоне гонок на моторных лодках 1909–1910 годов. Компания Lamb Boat & Engine в США построила двигатель объемом 25,5 л (1559 куб. Дюймов) для своей лодки Lamb IV длиной 10 м (32 фута). Компания Orleans Motor Company построила массивный двигатель V12 с плоской головкой объемом 56,8 л (3464 куб. Дюймов) и выходной мощностью, заявленной как «почти 298 кВт (400 л.с.)». В 1914 году компания Panhard построила два двигателя V12 объемом 38,6 л (2356 куб. Дюймов) с четырьмя клапанами на цилиндр, которые были разработаны для использования на гоночных лодках. [5]
Большие дизельные двигатели V12 распространены на современных круизных лайнерах, на которых может быть до шести таких двигателей. [8] Примером производимого в настоящее время судового двигателя V12 является двигатель Wärtsilä 46F , версия V12 имеет рабочий объем 1157 л (70 604 куб. Дюймов) и выходную мощность 14 400 кВт (19 300 л.с.). [9]
Renault представила первый двигатель V12 для самолетов в своей модели 1912 года мощностью 90 л.с. Этот двигатель имел угол наклона V-образного сечения 60 градусов, воздушное охлаждение и расположение впускных и выпускных клапанов (F-образная головка). Гребной винт приводился в движение от переднего конца распределительного вала, таким образом, скорость вращения гребного винта составляла половину скорости обычного гребного винта с приводом от коленчатого вала, чтобы повысить эффективность гребного винта. [5] Двигатель Renault был очень похож на RAF 4 и его производные, которые использовались различными британскими военными самолетами во время Первой мировой войны. Двигатель RAF 4 имел рабочий объем 13,2 л (806 куб. дюймов), весил 289 кг (637 фунтов) и производил 104 кВт (140 л.с.) при 1800 об/мин.
В марте 1914 года в Великобритании был представлен прототип двигателя Sunbeam Mohawk V12, основанный на гоночном двигателе Toodles V. Серийная версия имела мощность 168 кВт (225 л.с.) при 2000 об/мин, что делало его самым мощным авиационным двигателем в Великобритании на момент начала Первой мировой войны. [5] Во время и после Первой мировой войны различные компании в Соединенных Штатах выпустила двигатель Liberty L-12 . В Австрии двигатели Austro Daimler V12 использовались на больших летающих лодках ВВС ВМС и развивали мощность до 257 кВт (345 л.с.). К концу Первой мировой войны двигатели V12 прочно зарекомендовали себя в авиации и использовались на некоторых новейших и крупнейших истребителях и бомбардировщиках.
После Первой мировой войны многие цеппелины использовали двигатели V12 производства Maybach и Daimler . Двигатели V12 были использованы при первых трансатлантических перелетах летающих лодок Curtiss NC (с использованием четырех двигателей Liberty L-12), первом беспосадочном трансатлантическом перелете на самолете Vickers Vimy (с использованием двух двигателей Rolls-Royce Eagle ) и первом трансатлантическом перелете самолета дирижабль класса Р-34 (с пятью двигателями Sunbeam Maori ).
Двигатели V12 достигли своего апогея во время Второй мировой войны с такими двигателями, как британские Rolls-Royce Merlin и Rolls-Royce Griffon , советские Климов ВК-107 и Микулин АМ-38 , американский Allison V-1710 и немецкий Daimler-Benz. ДБ 600 и Юнкерс Юмо . Эти двигатели вырабатывали около 750 кВт (1000 л.с.) в начале войны и более 1100 кВт (1500 л.с.) на последней стадии развития. Такое быстрое увеличение выходной мощности произошло благодаря таким технологиям, как многоскоростные нагнетатели и высокооктановое топливо , а компоновка V12 была широко принята из-за ее низкой вибрации, чтобы мощные двигатели не разрывали легкие планеры истребителей.
В войсках союзников использовались двигатели V12 «вертикальной» конструкции, тогда как во многих немецких двигателях (кроме BMW VI , который был разработан до Второй мировой войны) использовалась перевернутая конструкция двигателя, имевшая более низкий центр тяжести и улучшенное пилотирование. обзорность для одномоторных конструкций. Единственным перевернутым двигателем V12 американской конструкции, который хотя бы ограниченно эксплуатировался во время Второй мировой войны, был Ranger V-770 с воздушным охлаждением , который использовался в самолетах, которые использовались только в учебных целях на территории Соединенных Штатов, таких как Стрелок Fairchild AT-21 .
Двигатель Rolls-Royce Merlin V12 использовался в нескольких британских самолетах, включая истребители Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire , а также бомбардировщики Avro Lancaster и de Havilland Mosquito . «Харрикейн» и «Спитфайр» сыграли жизненно важную роль в битве за Британию . Длинная и узкая конфигурация двигателя V12 способствовала хорошей аэродинамике, а его плавность хода позволяла использовать его с относительно легкими и хрупкими планерами.
В США двигатель Rolls-Royce Merlin производился по лицензии компанией Packard Motor Car Company, который использовался в истребителе P-51 Mustang . Этот двигатель также использовался в некоторых моделях Curtiss P-40, в частности в P-40F и P-40L. Packard Merlins приводил в движение самолеты Hurricane, Lancaster и Mosquito канадского производства, а также построенный в Великобритании Spitfire Mark XVI , который в остальном был таким же, как Mark IX с его британским Merlin. Allison V-1710 был единственным двигателем V12 с жидкостным охлаждением, разработанным в США и использовавшимся на действительной службе во время Второй мировой войны. Первоначально он использовался в P-38 Lightning , но система турбонагнетателя требовала громоздких воздуховодов и имела плохие высотные характеристики. В 1943 году началось производство версии с более традиционным механическим нагнетателем .
После Второй мировой войны двигатели V12 в целом устарели в самолетах из-за появления турбореактивных и турбовинтовых двигателей, которые имели большую мощность для своего веса и меньше осложнений.
В автомобилях двигатели V12 встречаются реже, чем двигатели с меньшим количеством цилиндров, из-за их размера, сложности и стоимости. В основном они используются в дорогих спортивных и роскошных автомобилях благодаря своей мощности, плавности работы и характерному звуку.
Одно из первых зарегистрированных применений двигателей V12 в автомобилях произошло в октябре 1913 года, когда гоночный автомобиль, построенный по индивидуальному заказу, участвовал в соревнованиях на трассе Бруклендс в Соединенном Королевстве. В машину вошел Луи Коатален , который был главным инженером компании Sunbeam Motor Car Company. Он получил название «Toodles V» (в честь любимого имени Коаталена для своей жены) и установил несколько рекордов скорости в 1913 и 1914 годах. Двигатель V12 имел рабочий объем 9,0 л (549 куб . Дюймов), алюминиевый картер двигателя, железные цилиндры. с Г-образными камерами сгорания, распредвалом и углом наклона V 60 градусов. Каждый ряд двигателей состоял из двухцилиндровых блоков по три цилиндра в каждом. Зазор клапанов регулировался путем шлифовки соответствующих деталей, поскольку в двигателе не было каких-либо простых средств регулировки. Это отражало намерение позже использовать двигатель в самолетах, поскольку следует избегать любого метода регулировки, который мог пойти не так в полете. Первоначально двигатель V12 имел мощность 150 кВт (200 л.с.) при 2400 об/мин и весил примерно 340 кг (750 фунтов).
Среди первых серийных автомобилей, в которых использовался двигатель V12, были Packard Twin Six 1915 года , [ 10 ] [11] двигатель National V12 1915 года и Weidely Pathfinder 1917 года ; [12] все из которых были построены в Соединенных Штатах.
В конце 1920-х годов количество марок, предлагающих двигатели V12 для своих легковых автомобилей, увеличилось и достигло пика в 1930-х годах. Отсутствие вибрации и звука, плавность хода и повышенная мощность были названы ключевыми преимуществами двигателей V12. [13] Автомобильный бензин, произведенный в 1920-х и 1930-х годах, имел более низкое октановое число , что приводило к снижению характеристик двигателя, а виброизолирующие опоры двигателя редко устанавливались на легковые автомобили в 1920-х и начале 1930-х годов. Добавление большего количества цилиндров к двигателю было одним из нескольких способов повышения производительности.
Европейские легковые автомобили с двигателями V12 были:
Американские легковые автомобили с двигателями V12 были:
Экономические трудности, вызвавшие Великую депрессию, привели к тому, что все американские автопроизводители, за исключением Lincoln, к концу 1930-х годов прекратили производство двигателей V12. Сами Lincoln прекратили производство V12 в 1948 году, и с тех пор ни один американский автопроизводитель не производил двигатели V12. Улучшения в конструкции двигателя, а именно в камере сгорания, форме поршня, системе подачи топлива и т. д., позволили более легким и дешевым двигателям V8 превзойти двигатели V12 по производительности.
После окончания Второй мировой войны экономическая экономия и изменение вкусов во многих европейских странах привели к упадку роскошных автомобилей с двигателями V12 в 1940-х и 1950-х годах. Линкольн продолжал ограниченное производство роскошных автомобилей с двигателями V12 с 1946 по 1948 год. Американские производители сосредоточились на постоянном совершенствовании двигателей V8 и их характеристик в течение 1950-х годов, что привело к первой «войне лошадиных сил» в 1960-х годах.
В Италии Энцо Феррари , который долгое время восхищался двигателями V12 компаний Packard , Auto Union и Alfa Romeo [17] (его бывший работодатель), представил в 1948 году свой первый легковой автомобиль Ferrari 166 Inter и оснастил его двигателем объемом 2,0 л ( 122 куб. Дюймов) Двигатель Colombo V12. Неудовлетворенный надежностью и грубостью своего Ferrari 250 GT, Ферруччо Ламборгини захотел разработать собственные легковые автомобили, которые были бы более культурными и надежными, чем автомобили, выпускаемые Ferrari. Его первым легковым автомобилем, Grand Tourer, был 350 GT с двигателем DOHC объемом 3,5 л (214 куб. Дюймов). Оба производителя имеют долгую историю производства автомобилей с двигателями V12, которая продолжается и по сей день.
Компания Cadillac экспериментировала с двигателями V12 в 1963 и 1964 годах в качестве потенциального варианта двигателя для своего первого в мире переднеприводного автомобиля Cadillac Eldorado . Однако Cadillac был недоволен характеристиками своего двигателя V12, поскольку у него было мало преимуществ перед двигателем V8 с большим рабочим объемом, который было дешевле увеличить для большей мощности. [18]
В Европе несколько производителей добавили в свою линейку двигатели V12, как указано ниже:
В Соединенных Штатах двигатели V12 массового производства не производились с 1940-х годов, и американские производители предпочитают вместо этого использовать двигатели V8 большого объема.
Японские производители редко выпускают двигатели с большими рабочими объемами, поэтому двигатели V12 встречаются очень редко. Единственный японский двигатель V12 — это двигатель Toyota GZ 1997–2016 годов , двигатель DOHC объемом 5,0 л (305 куб. Дюймов), который использовался в лимузине Toyota Century . [26] [27]
В Китае лимузин Hongqi HQE 2009 года выпуска с двигателем DOHC V12 объемом 6,0 л (366 куб. Дюймов) является единственным китайским автомобилем, выпускаемым с двигателем V12. [ нужна ссылка ] [28]
Двигатели V12 часто использовались в Формуле-1, особенно с сезона 1966 по сезон 1969 года . Первый двигатель V12, использованный в Формуле-1, был установлен на гоночном автомобиле Honda RA271 1964 года , а затем использовался на гоночном автомобиле Honda RA301 1968 года . В сезоне 1966 года двигатели V12 стали популярными благодаря новым двигателям V12 от Ferrari, Maserati и Weslake. Двигатель Ferrari дебютировал в гоночном автомобиле Ferrari 312 и использовался до Ferrari 312B 1975 года , после чего Ferrari перешла на оппозитный двенадцатицилиндровый двигатель. Двигатель Maserati был представлен в Cooper T81 и использовался до Cooper T86 1969 года . Двигатель Weslake V12 использовался с 1966 по 1968 год и был представлен на гоночном автомобиле Eagle Mk1 . BRM производила двигатели V12 от гоночного автомобиля BRM P133 1968 года до BRM P207 1977 года . Двигатель Matra Sports V12 был представлен в гоночном автомобиле Matra MS11 1968 года и использовался до Ligier JS9 1978 года . В следующее десятилетие использовалось несколько двигателей V12, за исключением Alfa Romeo V12, который сначала использовался в Brabham BT48 1979 года , а затем в Alfa Romeo до Alfa Romeo 182 1982 года .
Возрождение двигателей V12 в Формуле-1 началось в 1989 году с появлением гоночного автомобиля Ferrari 640 . Ferrari продолжала использовать двигатели V12 до тех пор, пока Ferrari 412 T2 1995 года не стала последней машиной Формулы-1, использовавшей двигатель V12. Двигатель Lamborghini LE3512 использовался различными командами в период с 1989 по 1993 год. Двигатель Honda RA122-E впервые использовался в McLaren MP4/6 1991 года и участвовал в гонках до McLaren MP4/7A 1992 года . Двигатель Yamaha OX99 использовался в Brabham BT59 1990 года и вплоть до Brabham BT60 1992 года . Самым мощным безнаддувным двигателем V12, использовавшимся в Формуле-1, был Tipo 043 , использовавшийся Ferrari в 1994 году , который выдавал 850 л.с. (634 кВт) при 15 800 об/мин. [29]
В гонках на прототипах спортивных автомобилей весьма успешная Audi R10 TDI 2006–2008 годов использовала дизельный двигатель V12 с двойным турбонаддувом . Peugeot 908 HDi FAP , представленный в 2007 году, также использовал дизельный двигатель V12 с двойным турбонаддувом.
Несколько производителей грузовиков в разное время производили дизельные двигатели V12. Например, Tatra T813 1967–1982 годов, построенная в Чехословакии, использовала безнаддувный дизельный двигатель V12 объемом 17,6 л (1074 куб. Дюймов) , а Tatra T815 с 1983 года по настоящее время доступна с дизельным двигателем V12 объемом 19,0 л (1159 куб. Дюймов). как без наддува, так и с турбонаддувом. В США производились версии V12 Detroit Diesel Series 71 1938–1995 годов , Detroit Diesel Series 149 1967–1999 годов и Detroit Diesel Series 92 1974–1995 годов. В Японии Isuzu производила безнаддувные дизельные двигатели V12 объемом от 14,0 л (854 куб. Дюймов) до 22,0 л (1343 куб. Дюймов) в 1976–2000 годах для своих тяжелых грузовиков: New Power, 810 и Giga.
Грузовики с бензиновыми (бензиновыми) двигателями V12 встречаются редко, однако некоторые из них производились в США с 1930-х по 1970-е годы. В 1931 году американская компания La France начала производить пожарные машины с бензиновыми двигателями V12 на базе мотора Lycoming BB . В 1935 году двигатель V12, используемый в роскошном автомобиле Pierce Arrow, был установлен на пожарные машины, построенные Seagrave (производство продолжалось до 1970 года, поскольку Seagrave приобрела оборудование для производства самих двигателей Pierce Arrow). Бензиновый двигатель GMC Twin Six объемом 11,5 л (702 куб. Дюймов) 1960–1965 годов по сути представлял собой сдвоенный двигатель GMC 351 V6, с четырьмя крышками клапанов и четырьмя выпускными коллекторами. [30] Пиковая мощность составляла всего 250 л.с. (186 кВт). Однако пиковый крутящий момент составил 793 Нм (585 фунт-фут).
Многие тепловозы используют двигатели V12. Примеры включают двигатель EMD 12-710 мощностью 2,39 МВт (3200 л.с. ) и двигатель GEVO-12 мощностью 3,28 МВт (4400 л.с.) (используемый в североамериканских локомотивах GE ES44AC ).
Двигатели V12 , используемые в железнодорожных локомотивах, включают :
V12 — стандартная конфигурация двигателя для танков и других боевых бронированных машин . Некоторые примеры:
.jpg/1280px-Matra_MS11_(3).jpg)