Двигатель V12 — это двенадцатицилиндровый поршневой двигатель , в котором два ряда по шесть цилиндров расположены в V-образной конфигурации вокруг общего коленчатого вала. Двигатели V12 более распространены, чем двигатели V10 . Однако они менее распространены, чем двигатели V8 .
Первый двигатель V12 был построен в 1904 году для использования в гоночных лодках . Благодаря сбалансированной природе двигателя и плавной подаче мощности двигатели V12 использовались в ранних роскошных автомобилях, лодках, самолетах и танках. Авиационные двигатели V12 достигли своего апогея во время Второй мировой войны, после чего их в основном заменили реактивными двигателями. В гонках Формулы-1 двигатели V12 были распространены в конце 1960-х и начале 1990-х годов.
В XXI веке двигатели V12 нашли применение в качестве судовых двигателей, железнодорожных локомотивов, крупных стационарных двигателей, а также в некоторых европейских спортивных и роскошных автомобилях.
Каждый ряд двигателя V12 по сути функционирует как рядный шестицилиндровый двигатель , который сам по себе имеет идеальный первичный и вторичный баланс двигателя . Четырехтактный двигатель V12 имеет равномерный порядок зажигания при углах развала цилиндров 60, 120 или 180 градусов [1] Многие двигатели V12 используют угол развала цилиндров 60 градусов между двумя рядами цилиндров. [2] Были произведены двигатели V12 с другими углами развала цилиндров, иногда с использованием разделенных шатунных шеек для уменьшения несбалансированных вибраций. Недостатки двигателей V12 включают дополнительную стоимость, сложность, потери на трение, а также внешние размеры и вес по сравнению с двигателями, содержащими меньше 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 развала цилиндров 180 градусов часто называют двигателем с плоским двенадцатью цилиндрами . Иногда их также называют двигателями «boxer twenty», однако эта терминология неверна для большинства двигателей V12 с углом развала цилиндров 180 градусов, поскольку они используют общие шатунные шейки и поэтому не сконфигурированы как двигатели с оппозитными цилиндрами. [3]
Теоретически вращающиеся части гоночного двигателя V12 могут быть легче, чем у двигателя Crossplane V8 аналогичного рабочего 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 требуется для двигателя Crossplane V8 для достижения настройки импульсного выхлопного газа. Однако использование двигателей V12 в автоспорте в 21 веке встречается редко.
Двигатель V12 с углом развала цилиндров 60 градусов обычно уже, чем двигатель V6 или V8 с углом развала цилиндров 90 градусов и 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 применений. Благодаря своей более узкой ширине двигатель V12 распространен в качестве двигателей локомотивов, бронированных танков и морских судов. В этих применениях ширина двигателя ограничена узкими железнодорожными просветами или шириной улиц , в то время как длина транспортного средства более гибкая.
На двухвинтовых судах два двигателя V12 могут быть достаточно узкими, чтобы располагаться рядом, в то время как три двигателя V12 иногда используются в высокоскоростных трехвинтовых конфигурациях. Большие, быстрые круизные суда могут иметь шесть или более двигателей V12. В исторических поршневых истребителях и бомбардировщиках длинная, узкая конфигурация V12, используемая в высокопроизводительных самолетах, делала их более обтекаемыми, чем другие двигатели, особенно короткий, широкий радиальный двигатель .
Первый V-образный двигатель (V-образный двухцилиндровый) был построен компанией Daimler в 1889 году, [4] затем первый двигатель V8 был построен компанией Antoinette в 1903 году. За ними последовал первый двигатель V12 в 1904 году, который был построен компанией Putney Motor Works в Лондоне для использования в гоночных лодках. [5] Известный как двигатель «Craig-Dörwald» в честь партнеров-основателей Putney, [6] двигатель V12 был основан на существующем двухцилиндровом двигателе Putney с плоской головкой , углом развала цилиндров 90 градусов и алюминиевым картером. Как и во многих морских двигателях, распределительный вал мог скользить продольно, чтобы задействовать второй набор кулачков , обеспечивая синхронизацию клапанов, которая изменяла 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 известно немного. [5]
Еще два V12 появились в сезоне гонок на моторных лодках 1909-1910 годов. Lamb Boat & Engine Company в Соединенных Штатах построила двигатель объемом 25,5 л (1559 куб. дюймов) для своей 10-метровой (32-футовой) лодки «Lamb IV». Orleans Motor Company построила массивный двигатель V12 объемом 56,8 л (3464 куб. дюймов) с плоской головкой и выходной мощностью, заявленной как «почти 298 кВт (400 л. с.)». В 1914 году Panhard построила два двигателя V12 объемом 38,6 л (2356 куб. дюймов) с четырьмя клапанами на цилиндр, которые были разработаны для использования в гоночных лодках. [5]
Большие дизельные двигатели V12 широко распространены на современных круизных судах, на которых может быть до шести таких двигателей. [8] Примером современного судового двигателя V12 является двигатель Wärtsilä 46F , где 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 с их 90-сильной моделью 1912 года . Этот двигатель имел V-образный угол 60 градусов, воздушное охлаждение и расположение клапанов впуск над выпуском (F-head). Пропеллер приводился в действие от переднего конца распределительного вала, таким образом вращая скорость пропеллера на половине скорости типичного пропеллера с приводом от коленчатого вала, чтобы повысить эффективность пропеллера. [5] Двигатель Renault был тесно скопирован RAF 4 и его производными, [ необходима цитата ] 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 выдавал 104 кВт (140 л. с.) при 1800 об./мин.
В марте 1914 года в Великобритании был представлен прототип двигателя Sunbeam Mohawk V12, созданный на основе гоночного двигателя «Toodles V». Мощность серийной версии составляла 168 кВт (225 л. с.) при 2000 об./мин, что делало его самым мощным авиадвигателем в Великобритании к началу Первой мировой войны. [5] Во время и после Первой мировой войны различные компании в Соединенных Штатах производили двигатель Liberty L-12 . В Австрии двигатели Austro Daimler V12 использовались на больших летающих лодках Военно-морских ВВС и выдавали до 257 кВт (345 л. с.). К концу Первой мировой войны двигатели V12 прочно закрепились в авиации, устанавливаясь на некоторые из новейших и самых больших истребителей и бомбардировщиков.
После Первой мировой войны многие цеппелины использовали двигатели V12, произведенные компаниями Maybach и Daimler . Двигатели V12 использовались для первых трансатлантических перелетов на гидросамолетах Curtiss NC (с использованием четырех двигателей Liberty L-12), для первого беспосадочного трансатлантического перелета на Vickers Vimy (с использованием двух двигателей Rolls-Royce Eagle ) и для первого трансатлантического перелета на дирижабле класса R-34 (с использованием пяти двигателей 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 Klimov VK-107 и Mikulin AM-38 , американские Allison V-1710 и немецкие Daimler-Benz DB 600 и Junkers Jumo . Эти двигатели вырабатывали около 750 кВт (1000 л. с.) в начале войны и более 1100 кВт (1500 л. с.) на конечном этапе эволюции. Этот быстрый рост выходной мощности был обусловлен такими технологиями, как многоскоростные нагнетатели и высокооктановое топливо , а компоновка V12 была общепринятой из-за ее низких вибраций, так что мощные двигатели не разрывали легкие планеры истребителей.
Союзные войска использовали двигатели V12 с «вертикальной» конструкцией, в то время как многие немецкие двигатели (кроме BMW VI , который был разработан до Второй мировой войны) использовали перевернутую конструкцию двигателя , которая имела более низкий центр тяжести и улучшенный обзор пилота для одномоторных конструкций. Единственным американским перевернутым двигателем V12 любого типа, который хотя бы ограниченно использовался во Второй мировой войне, был Ranger V-770 с воздушным охлаждением , который использовался в самолетах, которые использовались только в учебных целях в Соединенных Штатах, таких как Fairchild AT-21 Gunner .
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 . Hurricane и Spitfire сыграли важную роль в битве за Британию . Длинная, узкая конфигурация V12 способствовала хорошей аэродинамике, в то время как его плавность позволяла использовать его с относительно легкими и хрупкими планерами.
В Соединенных Штатах двигатель Rolls-Royce Merlin производился по лицензии компанией Packard Motor Car Company и 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 Merlin устанавливались на канадские самолеты Hurricane, Lancaster и Mosquito, а также на британский Spitfire Mark XVI , который в остальном был таким же, как Mark IX с его британским Merlin. Allison V-1710 был единственным жидкостным двигателем V12, разработанным в Соединенных Штатах, который использовался на активной службе во время Второй мировой войны. Первоначально он использовался в P-38 Lightning , но система турбонагнетателя требовала громоздких воздуховодов и имела плохие характеристики на большой высоте. В 1943 году началось производство версии, использующей более традиционный механический нагнетатель .
После Второй мировой войны двигатели V12 в авиации в целом устарели из-за появления турбореактивных и турбовинтовых двигателей, которые имели большую мощность для своего веса и были менее сложными.
В автомобилях двигатели V12 встречаются реже, чем двигатели с меньшим количеством цилиндров, из-за их размера, сложности и стоимости. Они в основном использовались в дорогих спортивных и роскошных автомобилях благодаря своей мощности, плавной работе и характерному звуку.
Одно из самых ранних зарегистрированных случаев использования двигателей V12 в автомобилях произошло в октябре 1913 года, когда гоночный автомобиль, изготовленный по индивидуальному заказу, соревновался на трассе Бруклендс в Соединенном Королевстве. Автомобиль был заявлен Луисом Коаталеном , который был главным инженером Sunbeam Motor Car Company. Он был назван «Toodles V» (в честь уменьшительного имени Коаталена для своей жены) и достиг нескольких рекордов скорости в 1913 и 1914 годах. [5] Двигатель V12 имел рабочий объем 9,0 л (549 куб. дюймов), алюминиевый картер, железные цилиндры с L-образными камерами сгорания, распределительный вал-в-блоке и угол развала цилиндров 60 градусов. Каждый ряд двигателя состоял из двухцилиндровых блоков с тремя цилиндрами в каждом. Зазор клапанов устанавливался путем шлифования соответствующих деталей, в двигателе отсутствовали какие-либо простые средства регулировки. Это отражало намерение двигателя в дальнейшем использоваться в самолетах, поскольку любой метод регулировки, который мог пойти не так в полете, должен был быть исключен. Первоначально двигатель V12 имел мощность 150 кВт (200 л. с.) при 2400 об/мин и весил приблизительно 340 кг (750 фунтов).
Среди первых серийных автомобилей, использовавших двигатель V12 , были Packard Twin Six 1915 года [10] [11] двигатель National V12 1915 года [ нужна ссылка ] и Weidely Pathfinder 1917 года [12] ; все они были произведены в Соединенных Штатах.
В конце 1920-х годов число марок, предлагающих двигатели V12 для своих легковых автомобилей, возросло и достигло пика в 1930-х годах. Отсутствие вибрации и звука, присущая плавность 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 более низким показателям производительности двигателя, а виброизолирующие опоры двигателя редко устанавливались на легковые автомобили в 1920-х и начале 1930-х годов. Добавление большего количества цилиндров в двигатель было одним из нескольких методов повышения производительности.
Европейские легковые автомобили с двигателями V12 были:
Американские легковые автомобили с двигателями V12 были:
Экономические трудности, вызванные Великой депрессией, привели к тому, что все американские автопроизводители, за исключением Lincoln, прекратили производство двигателей V12 к концу 1930-х годов. Сам Lincoln прекратил производство V12 в 1948 году, и с тех пор ни один американский автопроизводитель не выпускал двигатели V12. Улучшения в конструкции двигателя, а именно камера сгорания, форма поршня, система 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 автомобилей класса люкс с двигателями V12 в 1940-х и 1950-х годах. Lincoln продолжал ограниченное производство автомобилей класса люкс с двигателями V12 с 1946 по 1948 год. Американские производители сосредоточились на постоянном улучшении 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 Packard , Auto Union и Alfa Romeo [17] (его бывший работодатель), представил свой первый легковой автомобиль Ferrari 166 Inter в 1948 году и оснастил его двигателем Colombo V12 объемом 2,0 л (122 куб. дюйма) . Недовольный надежностью и грубостью своего Ferrari 250 GT, Ферруччо Ламборгини захотел разработать собственные легковые автомобили, которые были бы более культурными и надежными, чем автомобили, производимые 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 непрерывно и по сей день.
Cadillac экспериментировал с двигателями V12 в 1963 и 1964 годах в качестве потенциального варианта двигателя для своего первого переднеприводного автомобиля Cadillac Eldorado . Однако Cadillac был недоволен производительностью своего двигателя V12, имеющего небольшое преимущество перед большим рабочим объемом V8, который было дешевле увеличить для большей мощности. [18]
В Европе несколько производителей добавили в свою линейку двигатели V12, как указано ниже:
В Соединенных Штатах серийное производство двигателей V12 не осуществлялось с 1940-х годов, а американские производители предпочитали использовать двигатели V8 с большим рабочим объемом.
Японские производители редко выпускают двигатели с большим рабочим объемом, поэтому двигатели V12 очень редки. Единственный японский двигатель V12 — это двигатель Toyota GZ 1997–2016 годов , 5,0-литровый (305 куб. дюймов) DOHC-дизайн, который использовался в лимузине Toyota Century . [26] [27]
В Китае лимузин Hongqi HQE 2009 года , оснащенный двигателем DOHC V12 объемом 6,0 л (366 куб. дюймов), является единственным китайским автомобилем, произведенным с двигателем V12. [ необходима цитата ] [28]
Двигатели V12 часто использовались в Формуле-1, особенно с сезона 1966 по сезон 1969 года . Первый двигатель V12, использованный в Формуле-1, был в гоночном автомобиле Honda RA271 1964 года , и продолжился до гоночного автомобиля Honda RA301 1968 года . В сезоне 1966 года двигатели V12 стали популярными, с новыми двигателями 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 в гоночном автомобиле Eagle Mk1 . BRM производила двигатели V12 с 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 последующее десятилетие использовалось немного двигателей V12, за исключением Alfa Romeo V12, который впервые 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 последним автомобилем Формулы-1, использовавшим двигатель V12. Двигатель Lamborghini LE3512 использовался различными командами в период с 1989 по 1993 год. Двигатель Honda RA122-E впервые был использован в McLaren MP4/6 1991 года и использовался в гонках до McLaren MP4/7A 1992 года . Двигатель Yamaha OX99 использовался в Brabham BT59 1990 года вплоть до Brabham BT60 1992 года . Самым мощным атмосферным двигателем V12, использовавшимся в Формуле-1, был Tipo 043 , использовавшийся Ferrari в 1994 году , который выдавал 850 л. с. (630 кВт) при 15 800 об/мин. [29]
В гонках прототипов спортивных автомобилей весьма успешный Audi R10 TDI 2006–2008 годов использовал 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 выпускали дизельные двигатели V12 в разное время. Например, Tatra T813 1967–1982 годов , построенная в Чехословакии, использовала 17,6-литровый (1074 куб. дюймов) атмосферный дизельный двигатель V12, а Tatra T815 1983 года выпуска доступна с 19,0-литровым (1159 куб. дюймов) дизельным двигателем V12 как в атмосферном, так и в турбированном исполнении. В Соединенных Штатах выпускались 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 в 1976–2000 годах компания Isuzu производила атмосферные дизельные двигатели V12 объемом от 14,0 до 22,0 л (от 854 до 1343 куб. дюймов) для своих тяжелых грузовиков: New Power, 810 и Giga.
Грузовики с бензиновыми двигателями V12 редки, однако несколько из них производились в Соединенных Штатах с 1930-х по 1970-е годы. В 1931 году компания American La France начала производить пожарные машины с бензиновыми двигателями V12 на основе двигателя 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 V12 GMC Twin Six 1960–1965 годов объемом 11,5 л (702 куб. дюйма) был в основном двигателем GMC 351 V6, сдвоенным, с четырьмя крышками коромысел и четырьмя выпускными коллекторами. [30] Пиковая мощность составляла всего 250 л. с. (186 кВт). Однако максимальный крутящий момент составлял 793 Н·м (585 фунт-фут).
Многие тепловозы используют двигатели V12. Примерами служат 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: [ необходима ссылка ]
V12 — это распространенная конфигурация двигателя для танков и других бронированных боевых машин . Вот несколько примеров:
.jpg/1280px-Matra_MS11_(3).jpg)