Рядный восьмицилиндровый двигатель или рядный восьмицилиндровый двигатель (часто сокращенно I8 ) — это восьмицилиндровый двигатель внутреннего сгорания , в котором все восемь цилиндров установлены в прямую линию вдоль картера . Этот тип выпускался в конфигурациях с боковым расположением клапанов , IOE , верхним расположением клапанов , золотниковым расположением клапанов и верхним расположением кулачков .
Рядный восьмерочный двигатель может быть настроен на присущий первичный и вторичный баланс без несбалансированных первичных или вторичных сил или моментов. Однако крутильная вибрация коленчатого вала , присутствующая в некоторой степени во всех двигателях, достаточна для того, чтобы потребовать использования гармонического демпфера на вспомогательном конце коленчатого вала. Без такого демпфирования может возникнуть усталостная трещина вблизи задней коренной шейки подшипника , что приведет к отказу двигателя.
Хотя рядный шестицилиндровый двигатель также может быть настроен на присущий ему первичный и вторичный баланс, рядный восьмицилиндровый двигатель развивает больше рабочих тактов за один оборот и, как следствие, будет работать более плавно под нагрузкой, чем рядный шестицилиндровый двигатель. Кроме того, из-за четного числа рабочих тактов за один оборот рядный восьмицилиндровый двигатель не создает неприятных гармонических вибраций нечетного порядка в трансмиссии транспортного средства на низких оборотах двигателя.
Плавные ходовые характеристики рядного восьмицилиндрового двигателя сделали его популярным в роскошных и гоночных автомобилях прошлого. Однако длина двигателя требовала использования длинного моторного отсека, что делало базовую конструкцию неприемлемой в современных транспортных средствах. [1] Кроме того, из-за длины двигателя крутильные колебания как коленчатого, так и распределительного вала могут отрицательно влиять на надежность и производительность на высоких скоростях. В частности, явление, называемое «хлыстом коленчатого вала», вызванное воздействием центробежной силы на кривошипные ходы при высоких оборотах двигателя , может вызвать физический контакт между шатунами и стенками картера , что приводит к разрушению двигателя. В результате конструкция была почти полностью вытеснена более короткой конфигурацией двигателя V8 .
Первый рядный восьмицилиндровый двигатель был задуман Charron, Girardot et Voigt (CGV) в 1903 году, но так и не был построен. [2] [ нужна страница ] Большие успехи были достигнуты во время Первой мировой войны , когда Mercedes изготовил рядные восьмицилиндровые авиационные двигатели, такие как Mercedes D.IV. Преимущества рядного восьмицилиндрового двигателя для применения в авиации включали аэродинамическую эффективность длинной, узкой конфигурации и присущий двигателю баланс, делающий противовесы на коленчатом валу ненужными. Недостатки скручивания коленчатого вала и распределительного вала в то время не рассматривались, поскольку авиационные двигатели того времени работали на низких скоростях, чтобы поддерживать скорость конца винта ниже скорости звука.
В отличие от конфигурации двигателя V8, образцы которой использовались в автомобилях De Dion-Bouton , Scripps-Booth и Cadillac к 1914 году, до 1920 года рядные восьмицилиндровые двигатели в серийных автомобилях не применялись.
Итальянская компания Isotta Fraschini представила первый серийный автомобиль с рядным восьмицилиндровым двигателем Tipo 8 на Парижском автосалоне в 1919 году [3] Компания Leyland Motors представила свой роскошный автомобиль Leyland Eight с рядным восьмицилиндровым двигателем OHC на Международной автомобильной выставке в Олимпии, Лондон, в 1920 году. [4] [5] Братья Дюзенберг представили свой первый серийный автомобиль с рядным восьмицилиндровым двигателем в 1921 году. [6] : стр. 48
Рядовые восьмицилиндровые двигатели использовались в дорогих роскошных и высокопроизводительных автомобилях до окончания Второй мировой войны. Bugatti и Duesenberg обычно использовали рядовые восьмицилиндровые двигатели с двойным верхним распредвалом . Другие известные автомобили с рядными восьмицилиндровыми двигателями были построены Daimler , Mercedes-Benz , Isotta Fraschini , Alfa Romeo , Stutz , Stearns-Knight и Packard . Одной из маркетинговых особенностей этих двигателей была их впечатляющая длина — некоторые из двигателей Duesenberg были более 4 футов (1,2 м) в длину, что привело к длинным капотам (бонетам) на этих автомобилях.
В Соединенных Штатах в 1920-х годах производители автомобилей, включая Hupmobile (1925), Chandler (1926), Marmon (1927), Gardner (1925), Kissel (1925), Locomobile (1925) и Auburn (1925) начали использовать рядные восьмицилиндровые двигатели в автомобилях, ориентированных на средний класс. Производитель двигателей Lycoming производил рядные восьмицилиндровые двигатели для продажи производителям автомобилей, включая Gardner, Auburn, Kissel и Locomobile . Hupmobile производил собственный двигатель. Lycoming был куплен владельцем Auburn Эрретом Лоббаном Кордом , который использовал рядный восьмицилиндровый двигатель Lycoming в своем переднеприводном автомобиле Cord L-29 [7] и поручил Lycoming построить рядный восьмицилиндровый двигатель для Duesenberg Model J , который был разработан братьями Дьюзенберг для принадлежащей Cord компании Duesenberg Inc. [8] Производители автомобилей в составе Cord Corporation, включая Auburn, Cord и Duesenberg, были закрыты в 1937 году. Lycoming по сей день продолжает заниматься производством авиационных двигателей.
В конце 1920-х годов крупные продавцы Hudson и Studebaker представили рядные восьмицилиндровые двигатели для автомобилей премиум-класса в своих соответствующих линейках. За ними в начале 1930-х годов последовали Nash (с блоком двойного зажигания), REO и подразделения Buick , Oldsmobile и Pontiac компании General Motors .
Buick straight-eight имел конструкцию с верхним расположением клапанов , в то время как Oldsmobile straight-8 и Pontiac straight-8 straight-eight имели двигатели с плоской головкой . Chevrolet, как марка начального уровня, не имела straight-eight. Cadillac, люксовый бренд General Motors, остался со своими традиционными двигателями V8. Чтобы иметь двигатели, такие же плавные, как straight-eight конкурентов, Cadillac представила crossplane коленчатый вал для своего V8 и добавила двигатели V12 и V16 к вершине своей линейки.
Ford никогда не использовал рядные восьмицилиндровые двигатели; их автомобили Ford начального уровня использовали двигатели V8 с плоской головкой до 1950-х годов, в то время как их автомобили класса люкс Lincoln использовали двигатели V8 с 1930-х по 1980-е годы и двигатели V12 в 1930-х и 1940-х годах. Chrysler использовал рядные восьмицилиндровые двигатели с плоской головкой в своих автомобилях премиум-класса Chrysler, включая модель класса люкс Imperial.
Британский жёсткий дирижабль R101 был оснащён пятью рядными восьмицилиндровыми дизельными двигателями Beardmore Tornado Mk I. Эти двигатели должны были выдавать мощность 700 л. с. (520 кВт) при 1000 об/мин, но на практике имели постоянную выходную мощность всего 585 л. с. (436 кВт) при 900 об/мин. [9]
После Второй мировой войны изменения на автомобильном рынке привели к упадку и окончательному исчезновению рядного восьмицилиндрового двигателя как автомобильного. Основными пользователями рядного восьмицилиндрового двигателя были американские автомобили класса люкс и премиум, которые были перенесены с довоенных времен. Автобус Flxible intercity использовал рядный восьмицилиндровый двигатель Buick.
Во время Второй мировой войны усовершенствования в технологии нефтепереработки, используемые для производства авиационного бензина, привели к доступности больших объемов недорогого высокооктанового бензина. Двигатели могли быть спроектированы с более высокими степенями сжатия, чтобы использовать преимущества высокооктанового бензина. Это привело к более высоконагруженным двигателям, что усилило ограничения длинного коленчатого вала и распределительного вала в рядных восьмицилиндровых двигателях.
Oldsmobile заменили свой рядный восьмицилиндровый двигатель с плоской головкой на двигатель V8 с верхним расположением клапанов в 1949 году, в то время как V8 Cadillac был заменен на двигатель с верхним расположением клапанов. Chrysler заменил свой рядный восьмицилиндровый двигатель на свой знаменитый Hemi V-8 в 1951 году. Hudson снял свой рядный восьмицилиндровый двигатель в конце 1952 модельного года. Buick представил (диаметр цилиндра 4,0 дюйма × ход поршня 3 13 ⁄ 64 дюйма = 322 дюйма³ (5,277 л)) V8 в 1953 году с аналогичным рабочим объемом, как у их (диаметр цилиндра 3 7 ⁄ 16 дюйма × ход поршня 4 5 ⁄ 16 дюйма = 320,2 дюйма³ (5,247 л)) рядного восьмицилиндрового двигателя, последний выпускался до конца 1953 модельного года. Pontiac продолжал производство своего рядного восьмицилиндрового двигателя, а также рядного шестицилиндрового двигателя с L-образной головкой до конца 1954 модельного года, после чего стандартным стал двигатель V8. Packard прекратил производство своего фирменного рядного восьмицилиндрового двигателя в конце 1954 года, заменив его на V8 с верхним расположением клапанов. [10] [11]
К концу 1970-х годов двигатели V8 с верхним расположением клапанов использовались в 80% автомобилей, произведенных в США, а большинство остальных имели шестицилиндровые двигатели. [6] : стр. 99-103, 116–117
В Европе многие автомобильные заводы были разрушены во время Второй мировой войны, и потребовалось много лет, прежде чем разрушенная войной экономика восстановилась достаточно, чтобы снова сделать большие автомобили популярными. Изменение конструкции автомобилей с длинного моторного отсека между отдельными крыльями на современную конфигурацию с более коротким моторным отсеком быстро привело к упадку рядного 8-цилиндрового двигателя. В результате этого, а также из-за того, что цены на бензин в несколько раз выше, чем в США, в большинстве автомобилей в Европе использовались четырех- и шестицилиндровые двигатели, а несколько выпущенных восьмицилиндровых автомобилей имели конфигурацию V8. [6] : стр. 99-113, 119–135
Британская армия выбрала серию рядных восьмицилиндровых двигателей Rolls-Royce B80 для семейства бронированных машин Alvis FV 600. Бронеавтомобиль Alvis Saladin имел конструкцию 6x6 с моторным отсеком в задней части, 76,2-мм орудийной башней низкого давления в центре и водителем спереди. Бронетранспортер Saracen имел двигатель спереди с водителем в центре и пространство для девяти солдат сзади. Плавающий логистический транспортер Stalwart имел отделение водителя над передними колесами, более крупный двигатель B81 сзади и большой грузовой отсек посередине и сзади. Пожарная машина Salamander не была бронированной и напоминала Stalwart с обычной надстройкой пожарной машины.
Двигатели серии Rolls-Royce B80 также использовались в других военных и гражданских целях, таких как военный грузовик Leyland Martian, двигатель лебедки в бронетранспортере Centurion ARV и различные пожарные машины Dennis .
Несмотря на недостатки длины, веса, трения подшипников и крутильных колебаний, которые привели к послевоенному упадку рядного восьмицилиндрового двигателя, рядный восьмицилиндровый двигатель был предпочтительным вариантом конструкции двигателя с конца 1920-х до конца 1940-х годов и продолжал блистать в автоспорте до середины 1950-х годов. Bugatti, Duesenberg, Alfa Romeo , Mercedes-Benz и Miller построили успешные гоночные автомобили с высокопроизводительными рядными восьмицилиндровыми двигателями с двойным верхним распредвалом в 1920-х и 1930-х годах.
Братья Дюзенберг представили первый успешный рядный восьмицилиндровый гоночный двигатель в 1920 году, когда их 3-литровый двигатель занял третье, четвертое и шестое места на гонке Indianapolis 500. В следующем году один из их автомобилей выиграл Гран-при Франции , а два других заняли четвертое и шестое места в гонке. Основываясь на работе, которую компания проделала над 16-цилиндровыми авиадвигателями во время Первой мировой войны , двигатель с верхним распредвалом и тремя клапанами на цилиндр выдавал 115 лошадиных сил (86 кВт ) при 4250 об/мин и был способен развивать обороты до поразительных (на то время) 5000 об/мин. Ни один двигатель Гран-при до войны не достигал пика более 3000 об/мин. [12] : стр. 22–25
Бугатти экспериментировал с рядными восьмицилиндровыми двигателями с 1922 года, а в 1924 году он представил 2-литровый Bugatti Type 35 , один из самых успешных гоночных автомобилей всех времен, который в конечном итоге выиграл более 1000 гонок. Как и Duesenberg, Бугатти позаимствовал свои идеи из строительства авиационных двигателей во время Первой мировой войны, и, как и они, его двигатель представлял собой высокооборотный блок с верхним распредвалом и тремя клапанами на цилиндр. Он выдавал 100 л. с. (75 кВт) при 5000 об/мин и мог разгоняться до более чем 6000 об/мин. Было выпущено около 400 экземпляров Type 35 и его производных, что стало рекордом для автогонок Гран-при . [12] : стр. 26–29
.jpg/1280px-Alfa_Romeo_8C_2,3_l_Kompressor_(Foto_Spu_1975).jpg)
Alfa Romeo были первыми, кто отреагировал на технические проблемы рядных восьмицилиндровых двигателей: в их гоночных двигателях для P2 и P3 и в их спортивных автомобилях Alfa Romeo 8C 2300/2600/2900, прославившихся на Mille Miglia и Le Mans, привод распределительного вала был перемещен в центр двигателя, между цилиндрами четыре и пять, тем самым уменьшая вышеупомянутые ограничения. Рядный восьмицилиндровый двигатель фактически был построен как симметричная пара рядных четырехцилиндровых двигателей, соединенных в середине общими зубчатыми передачами для распределительных валов и нагнетателей. Он имел два верхних распределительных вала, но только два клапана на цилиндр. [12] : стр. 34–37
Alfa Romeo с рядным восьмицилиндровым двигателем вернется после Второй мировой войны , чтобы доминировать в первом сезоне гонок Формулы-1 в 1950 году, и выиграть второй сезон, конкурируя с автомобилем Ferrari с двигателем V12 в 1951 году. Alfa Romeo 158/159 Alfetta была первоначально разработана в 1937 году и выиграла 47 из 54 Гран-при, проведенных между 1938 и 1951 годами (с шестилетним перерывом в середине, вызванным войной). К 1951 году их 1,5-литровые двигатели с наддувом могли выдавать 425 л. с. (317 кВт) при 9300 об/мин и могли развивать обороты до 10500 об/мин. Однако двигатели были на пределе своего потенциала, и изменения правил для сезона 1952 года сделали Alfetta устаревшими. [12] : стр. 67–69
Mercedes-Benz создаст последние заметные гоночные автомобили с рядными восьмерками в 1955 году, выпустив победный гоночный автомобиль Формулы-1 W196 и спортивный гоночный автомобиль 300SLR . 300SLR был знаменит победой Стирлинга Мосса и Дениса Дженкинсона в гонке Mille Miglia 1955 года , но печально известен смертельной аварией Пьера Левега на гонке 24 часа Ле-Мана 1955 года . 300SLR был последней разработкой дизайна Alfa Romeo начала 1930-х годов, поскольку не только распределительный вал, но теперь и коробка передач приводились в действие от центра двигателя. Инженеры рассчитали, что крутильные напряжения будут слишком высокими, если они будут снимать мощность с конца длинного коленчатого вала, поэтому они поместили центральную зубчатую передачу посередине (которая также приводила в действие два распределительных вала, два магнето и другие аксессуары) и подключили приводной вал к картеру сцепления сзади. [12] : стр. 94-97