Как работает двигатель в 8 – Восьмицилиндровый двигатель — Википедия

Содержание

Восьмицилиндровый двигатель — Википедия

Рядный восьмицилиндровый нижнеклапанный двигатель автомобиля Oldsmobile выпуска 1940-х годов

Восьмицили́ндровые дви́гатели — двигатели внутреннего сгорания, имеющие восемь цилиндров.

Рядный восьмицилиндровый двигатель — конфигурация двигателя внутреннего сгорания с рядным расположением восьми цилиндров, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто обозначается I8 или L8 (Straight-8, In-Line-Eight).

Является полностью сбалансированной конфигурацией двигателя. По сравнению с рядным шестицилиндровым двигателем I8 совершает больше рабочих циклов в единицу времени, и, как следствие, работает более плавно под нагрузкой и не создаёт дополнительных вибраций в трансмиссии автомобиля на малых оборотах.

Вследствие этого, а также — благодаря простоте изготовления относительно V8, в прошлом (1920-е — 1950-е годы) рядные восьмёрки часто применялись на спортивных и дорогостоящих легковых автомобилях, особенно в США. В довоенные годы варианты комплектации с такими двигателями имели практически все американские автомобили среднего и высшего классов, за исключением марок Cadillac, Mercury и Lincoln, которые традиционно использовали только V8. Модели Buick имели верхнеклапанные I8, остальные марки использовали схему с нижним расположением клапанов. Первым серийным автомобилем с двигателем этой конфигурации был Packard Straight Eight модели 1923 года. В СССР двигатель такой компоновки использовался на автомобилях высшего класса Л-1, ЗИС-101 и ЗИС-110.

Однако большая длина такого двигателя требует длинного моторного отсека, что делает I8 неприемлемым для современных легковых автомобилей. Кроме того, длинные коленчатый и распределительные валы подвержены дополнительным торсионным (на скручивание) нагрузкам, что существенно снижает их ресурс, а при увеличении числа оборотов двигателя выше определённого предела из-за деформации коленчатого вала возникает риск физического контакта между шатунами и стенками картера, что приводит к выходу двигателя из строя.

По этим причинам использование конфигурации L8 всегда сводилось к двигателям большого рабочего объёма с небольшими максимальными оборотами. В настоящее время на автомобилях этот тип двигателя практически полностью вытеснен менее сбалансированным, но намного более компактным и лучше поддающимся форсированию V8, однако рядные 8-цилиндровые двигатели продолжают использоваться на тепловозах, судах и в стационарных установках.

V-образный 8-цилиндровый двигатель — двигатель внутреннего сгорания с V-образным расположением восьми цилиндров двумя рядами по четыре, и поршнями, вращающими один общий коленчатый вал. Часто его обозначают как V8 (англ. «Vee-Eight», «Ви-Эйт»)

Общий обзор[править | править код]

V8 — конфигурация, часто используемая в автомобильных двигателях большого рабочего объёма. Редкие V8 обладают рабочим объёмом менее трёх литров. Максимальный же рабочий объём современных серийных V8 для легковых автомобилей достигает 13 литров (малосерийная Weineck Cobra 780 cui). Получивший широкое распространение российский дизель ЯМЗ-238 имеет рабочий объём 14,9 л. На крупных тракторах и грузовых автомобилях встречаются двигатели V8 рабочим объёмом до 24 л.

V8 также часто используется в высших эшелонах автоспорта, особенно в США, где он обязателен в IRL, ChampCar и NASCAR. В 2006 году Формула 1 перешла на использование безнаддувного двигателя V8 объёмом 2,4 литра взамен 3-литровых V10, с целью снижения мощности автомобилей.

V8 объёмом всего лишь 500 см³ использовался на гоночном мотоцикле Moto Guzzi V8 1955 года; позже количество цилиндров на гоночных мотоциклах было ограничено.

Технические особенности[править | править код]

V8 — несбалансированный двигатель; в простейшем случае он представляет собой два рядных четырёхцилиндровых двигателя с общим коленвалом. При этом шатуны противоположных цилиндров имеют общие шатунные шейки коленвала, число шатунных шеек — 4. При этом центральные кривошипы коленвала направлены в одну сторону, а пара крайних развёрнуты на 180° относительно средних. В данной конфигурации неуравновешена горизонтальная сила инерции 2-го порядка поршней и верхних частей шатунов, вызванная несинусоидальным движением поршней. Данная сила инерции порождает высокочастотную вибрацию, которая проявляется в виде гула в салоне автомобиля. Уравновешивание данной силы требует применения двух балансировочных валов, вращающихся в 2 раза быстрее коленвала, в разные стороны. Поэтому такая конфигурация, как правило, применяется на высокооборотных двигателях гоночных автомобилей, например, Ferrari, где требования к вибронагруженности не так важны. К тому же она позволяет максимально облегчить коленвал, а также (благодаря равномерным интервалам чередования вспышек в каждом отдельном ряде цилиндров) применить простую и эффективную настроенную систему выпуска отработавших газов. В результате этого достигается кривая крутящего момента, сдвинутая к 7000—8500 мин

−1, а на оборотах ближе к низким двигатель «спит», а настроенный выпуск дает характерное «формульное», «металлическое» звучание. Угол развала, как правило, 90°, обеспечивающий равномерные интервалы поджига смеси без применения смещённых шатунных шеек коленвала.

Однако в дорожных автомобилях обычно применяют иную конфигурацию коленвала, так называемый крестообразный коленвал, у которого крайние шатунные шейки повёрнуты относительно средних на угол 90° и развёрнуты на 180° друг относительно друга (средние шейки также развёрнуты на 180°). Шатуны противоположных цилиндров при этом также имеют общие шатунные шейки. В таком двигателе силы инерции 2-го порядка уравновешиваются взаимным движением поршней, однако силы инерции 1-го порядка, вызванные возвратно-поступательным движением поршней, вызывают момент инерции, который можно полностью скомпенсировать дисбалансом коленвала, создаваемым массивными противовесами, расположенными на крайних щёках коленвала (иногда дополнительно применяют маховик и шкив с дисбалансом). Таким образом, при угле развала цилиндров 90° удаётся полностью сбалансировать двигатель без применения балансировочного вала. При углах развала цилиндров, отличных от 90°, дополнительно используют балансировочный вал, вращающийся со скоростью коленвала, но в противоположную сторону. В двигателях V8 с данной конфигурацией коленвала вспышки в каждом отдельном ряде цилиндров чередуются с неравномерными интервалами, однако в целом они чередуются равномерно. Очерёдность работы левого и правого рядов при этом такая: Л-П-Л-Л-П-Л-П-П. Данная особенность усложняет систему выпуска, а также является причиной характерного «бормотания», «бульканья». Для настроенного выхлопа требуется связать вместе выхлопные трубы от отдельных рядов цилиндров, в результате они напоминают пучок змей, как в Ford GT40. Такая сложная система выпуска отработавших газов была основной проблемой для конструкторов одноместных гоночных автомобилей. Также массивные противовесы, требующиеся для балансировки, утяжеляют коленвал и не позволяют быстро ускориться или замедлиться. По этой причине данная конфигурация обычно не применяется на спортивных автомобилях. Обычно для таких V8 характерно обилие крутящего момента на низких и средних оборотах, и при применении схемы газораспределения OHV двигатель не развивает более 6500 об/мин. Двигатели с такой характеристикой устанавливаются на американские автомобили. Так же, в наше время преимущественно пикапы и внедорожники, дорогие модели фирм Mercedes-Benz, Lexus с изменяемыми фазами газораспределения. Благодаря хорошей и ровной тяге такие моторы основную часть времени работают на небольших оборотах, что положительно сказывается на моторесурсе и акустическом комфорте. В паре с ними оптимально использование классической гидромеханической автоматической трансмиссии, так как потери в гидравлическом элементе при характерных для них значениях крутящего момента и небольших максимальных оборотах сравнительно невелики.

Углы развала[править | править код]

Наибольшее число производителей V8 использовали и используют угол развала в 90°. Серия тяжёлых среднеоборотных дизелей Д49, применяемых на тепловозах, судах, передвижных электростанциях, выполнена с прицепными шатунами одного ряда цилиндров и углом развала 42°, который эквивалентен углу развала 45° при использовании обычных шатунов.[1]

Поскольку многие двигатели конфигураций V6 (например, ЯМЗ-236) и V10 были созданы на базе V8, они также часто имеют угол развала 90°.

В качестве примера двигателя с отличным от 90° углом развала можно взять Ford/Yamaha V8, используемый в автомобиле Ford Taurus SHO. Он был разработан на базе мотора Ford Duratec V6 и имеет общий с ним угол развала в 60°. В нём для уравновешивания момента 1-го порядка применён балансировочный вал, а также для обеспечения равномерных интервалов поджига смеси используются смещённые шатунные шейки коленвала. Одна из версий этого двигателя используется в автомобилях Volvo начиная с 2005 года.

В автомобилях Lamborghini используется угол развала 88°.

История[править | править код]

В 1902 году француз Леон Левассер (фр. Léon Levavasseur) получил патент на двигатель Antoinette V8, производство которого было начато в 1904 году. Он устанавливался на малые суда и самолёты.

В 1905 году английская фирма Rolls-Royce построила 3 экземпляра модели V8 с двигателем рабочим объёмом 3536 см³. Так как полная мощность этого мотора позволяла превысить установленную тогдашним британским законодательством для «самобеглых колясок» максимальную скорость в 20 миль в час (32 км/ч), на него устанавливался ограничитель оборотов. Удалось продать лишь один автомобиль (шасси 40518), да и он вскоре был возвращён фирме-изготовителю и отправлен в металлолом. Остальные использовались для демонстрации и в качестве транспорта для посетителей фабрики. 1905 Rolls-Royce V8 — единственная модель фирмы, ни одного экземпляра которой не сохранилось до наших дней.

В 1910 году французский производитель De Dion-Bouton представил публике 7773-кубовый V8 для автомобиля. В 1912 году он был экспонатом выставки в Нью-Йорке, где вызвал неподдельный интерес у публики. И хотя сама фирма выпустила очень немного автомобилей с этим двигателем, в США идея V8 большого рабочего объёма «пустила корни» всерьёз и надолго. Правда, первый американский V8 разработала фирма Marmon ещё в 1904 году, но он был исключительно опытным и не предназначался для серийного производства.

Первым относительно массовым автомобилем с V8 стал Cadillac модели 1914 года. Двигатель имел объём 5429 см³ и был нижнеклапанным, в первый же год было выпущено порядка 13 тысяч «Кадиллаков» с этим двигателем. Oldsmobile, другое подразделение GM, в 1916 году выпустил собственный V8 объёмом 4 литра. Chevrolet начал выпуск 4,7-литровых V8 в 1917 году, но в 1918 году фирма была включена в состав GM на правах подразделения и сосредоточилась на выпуске экономичных «народных» автомобилей, которым по понятиям тех лет V8 не полагался, так что производство двигателя было прекращено.

В сегмент недорогих автомобилей V8 перенесла фирма Ford с её Model 18 (1932). Технической особенностью двигателя этого автомобиля был блок цилиндров в виде одной чугунной отливки. Это нововведение потребовало значительного усовершенствования технологии литья. Достаточно сказать, что до 1932 года создание подобного двигателя представлялось многим технически невозможным. V-образные двигатели тех лет имели отдельные от картера цилиндры, что делало их изготовление сложным и дорогостоящим. Двигатель модели 18 получил название Ford Flathead и выпускался в США до 1954 года, когда его сменил верхнеклапанный Ford Y-Block, а в Европе и Бразилии — до начала 1960-х (на грузовиках — до начала 1990-х). На других американских автомобилях этого ценового сегмента (Plymouth, Chevrolet) V8 появились лишь в пятидесятые годы.

Начиная с 1930-х — 1940-х годов двигатели конфигурации V8 получили в Северной Америке очень широкое распространение. Вплоть до 1980-х годов версии, оснащённые двигателями V8, имели североамериканские модели всех классов, кроме субкомпактов. В частности, на конец 1970-х годов, до 80 % выпущенных в США легковых автомобилей имели двигатель конфигурации V8. Поэтому двигатели V8, как правило, ассоциируются именно с североамериканской автомобильной промышленностью, значительная часть терминологии так же имеет американское происхождение. Именно V8, в частности, снабжались в 60-е и начале 70-х годов так называемые «маслкары».

По такой же схеме строились (и продолжают строиться) советские карбюраторные двигатели типа ЗМЗ-53А (66, 511, 513, 523 и т. д.) и ЗИЛ-130, а также легковые автомобилей «Чайка» и ЗИЛ, причём двигатели выпуска Заволжского завода имеют алюминиевые гильзованные блоки цилиндров и доведены до требований норм Евро 4 (5).

В Европе же в довоенные и первые послевоенные годы такими двигателями оснащали преимущественно автомобили высших классов, собираемые в мизерных количествах вручную. Например, Tatra T77 (1934—1938) имела 3,4-литровый V8 и была выпущена в количестве всего 249 единиц[2].

В 1950-е годы в производственной программе европейских производителей премиум-сегмента появляются серийные модели с V8, например, BMW 502 или Facel Vega Excellence (последняя имела американский двигатель производства Chrysler). Но и тогда, и впоследствии они оставались на европейских легковых автомобилях относительно редкой экзотикой. После нефтяного кризиса начала 70-х же, двигатели большого рабочего объёма в Европе вообще сильно потеряли спрос, и после этого V8 встречались лишь на самых дорогих комплектациях автомобилях таких производителей категории «премиум», как BMW или Mercedes.

Автомобили фирмы Bentley (и, до недавнего времени, Rolls-Royce) оснащались и продолжают оснащаться моторами V8 серии L (от L410 1959 года до современного L410HT, 6,2—6,75 л). Что интересно, среди современных бензиновых моторов — это один из самых низкооборотистых двигателей. Несмотря на двойной турбонаддув, мотор имеет «красную зону» при 4,5 тыс. оборотов в минуту и холостой ход немногим больше 500 об/мин (большая часть современных дизельных двигателей обладает намного большими «скоростями работы»). Несмотря на то, что мотору более 50 лет, разработчики и инженеры добились от мотора с глубоко консервативной схемой клапанного механизма OHV (верхние клапаны, нижний распредвал, привод толкателями) изменяемых фаз газораспределения путём установки распредвала сложной формы.

  • Nunney, M J. Light and Heavy Vehicle Technology.

ru.wikipedia.org

Принцип работы двигателя V8: Видео

Пример работы двигателя V8 на пластиковой модели

Сегодня мы разберемся как работает двигатель V8, от основ, до деталей, на примере 3D-отпечатанного пластикового мотора, копии двигателя Chevrolet Camaro LS3.

 

Первое, о чем хотелось бы сказать – двигатель получил свое названием из-за 90-градусного развала цилиндров относительно коленчатого вала. В данном случае, угол между поршнями такого силового агрегата соответствует прямому, хотя на самом деле он может быть любым.

 

Цилиндро-поршневая группа

Количество цилиндров – 8. Счет рабочих цилиндров начинается с переднего правого и идет таким образом:

 

Смотрите также: Принцип работы сцепления для новичков: Видео

 

Двигатель V8 работает на основе базовых принципов обычного бензинового четырехтактного силового агрегата, со стандартным набором тактов: Впуск (бензин и воздух смешивается в цилиндрах), Сжатие (происходит сжатие смеси до давления степени сжатия, происходит зажигание свечей), Рабочий ход (движение поршня в сторону нижней мёртвой точки под давлением горячих газов, передаваемого поршнем через шатун коленчатому валу), Выпуск (отработавшая смесь выводится из цилиндров). 55 секунда видео.

 

Далее цикл повторяется. В двигателях V8 эти циклы проходят в восьми разных цилиндрах, в разное время работы мотора. Для мотора LS3, зажигание происходит по следующему порядку: 1-8-7-2-6-5-4-3. Важная деталь: каждый цилиндр активируется при каждом обороте коленчатого вала на 90-градусов, что означает, в каждое мгновение два цилиндра в работающем двигателе совершают Рабочий ход.

 

Обычный четырёхцилиндровый мотор будет совершать в два раза меньше работы, только одним цилиндром, что делает работу последнего не такой гладкой, как мотора V8.

 

Газораспределительный механизм

Клапанный механизм. Впуск воздуха происходит из верхней части двигателя, сбоку крышки цилиндра. С противоположенной стороны через схожие отверстия в крышки цилиндров происходит удаление отработавших газов из цилиндров.

 

Как видно, в крышке цилиндров стоят по два клапана (один-впускной, одни-выпускной). В данном двигателе – больший клапан – впускной, меньшие – выпускной. Клапаны приводятся в движение двумя распределительными валами, проложенными по центру крышек цилиндров. Принцип работы показан на 2:16 минуте видео.

 

На каждые два оборота коленчатого вала, распределительный вал делает один оборот.

 

Работа коленвала продемонстрирована на модели на 3 минуте видео. Обратите внимание, что на одну шатунную шейку коленвала, через шатунные подшипники установлено по два шатуна поршней. Также в видео акцентируется внимание на противовесах коленчатого вала и их форме, балансирующую систему от центробежных сил и инерции (3.30 минута видео). Помимо этого, в ролике говорится о том, что данный мотор, как и многие другие V8, имеет крестообразный коленчатый вал, который крайне выгодно сбалансирован по так называемым вторичным вибрациям, имеет компактную компоновку и очень выносливую основу.

 

И вообще, двигатели V8 отличаются крайне сбалансированной работой.

 

В минусы записывают: высокий центр тяжести, относительную сложность конструкции, больший вес.

 

www.1gai.ru

характеристика, фото, схема, устройство, объем, вес. Автомобили с двигателем V8

В настоящее время существует несколько вариантов силовых агрегатов в зависимости от компоновки и количества цилиндров. Двигатель V8 относится к моторам высшего уровня для легковых машин, так как им оснащают спортивные и элитные модели. Поэтому они не сильно распространены, но востребованы.

Определение

Двигатель V8 представляет собой силовой агрегат с V-образным расположением цилиндров в два ряда по четыре и общим коленвалом.

Предпосылки создания

В начале прошедшего века не было прямой связи между объемом мотора и количеством цилиндров. Однако со временем такие факторы, как увеличение оборотов и мощности, а также стремление к снижению стоимости привели к введению среднего объема цилиндра. К тому же появилось такое понятие, как литровая мощность. Таким образом, они связали мощность двигателя с количеством цилиндров. То есть каждый цилиндр имеет определенный объем, а с конкретного значения объема снимают определенную мощность. Причем эти характеристики оптимизированы, то есть выходить за их рамки при серийном производстве невыгодно. Таким образом, небольшие массовые модели стали оснащать моторами малого объема с небольшим количеством цилиндров, а для достижения высокой мощности потребовалось создавать многоцилиндровые силовые агрегаты большего объема.

История

Первый двигатель V8 запустили в производство в 1904 г. Он был разработан двумя годами ранее Леоном Левассером. Однако его применяли не для автомобилей, а устанавливали на самолеты и небольшие суда.

Первый автомобильный двигатель V8 объемом 3536 см3 выпустила фирма Rolls-Royce. Однако она построила лишь 3 автомобиля, оснащенных им.

В 1910 г 7773 см3 V8 был представлен производителем De Dion-Bouton. И хотя автомобилей, оснащенных им, было выпущено также совсем немного, в 1912 г его представили в Нью-Йорке, вызвав большой интерес. После этого созданием таких двигателей занялись американские производители.

Первой относительно массово производить автомобили с двигателем V8 стала фирма Cadillac в 1914 г. Это был нижнеклапанный мотор объемом 5429 см3. Существует мнение, что его конструкция была скопирована с упомянутого выше французского силового агрегата. В первый год выпустили примерно 13 000 автомобилей, оснащенных им.

Через 2 года свою версию V8 объемом 4 л представил Oldsmobile.

В 1917 г Chevrolet также начал выпуск 4,7 л V8, однако, в следующем году производитель вошел в состав GM, подразделениями которого являлись и две упомянутые выше фирмы. Однако Chevrolet, в отличие от них, сориентировали на выпуск экономичных автомобилей, на которые предполагалось устанавливать более простые двигатели, поэтому производство V8 остановили.

Все рассмотренные выше двигатели устанавливали на дорогие модели. Впервые в массовый сегмент их перенесла фирма Ford в 1932 г на Model 18. Более того, данный силовой агрегат имел значительное техническое новшество. Он был оснащен литым чугунным блоком цилиндров, хотя до этого производство таких деталей некоторые считали технически невозможным, поэтому цилиндры были отделены от картера, что усложняло и удорожало их изготовление. Для создания цельной детали потребовалось усовершенствовать технологию литья. Новый силовой агрегат назвали Flathead. Его производили до 1954 г.

В США особо обширное распространение двигатели V8 обрели в 30-е гг. Они стали настолько популярными, что такими силовыми агрегатами оснащали все классы легковых автомобилей, кроме субкомпактного. А авто с двигателем V8 к концу 1970-х гг составляли 80% всех производимых в США. Поэтому многие термины, связанные с этими силовыми агрегатами, американского происхождения, а V8 у многих все еще ассоциируются с американскими автомобилями.

В Европе данные двигатели не обрели такой популярности. Так, в первой половине прошедшего века ими оснащали лишь штучно выпускаемые элитные модели. Только в 50-е гг начали появляться первые серийные восьмицилиндровые моторы или автомобили с двигателем V8. И то некоторые из последних оснащали силовыми агрегатами американского производства.

Компоновка

В начале прошлого века встречались весьма необычные для современности схемы двигателей, например, семицилиндровые, рядные восьмицилиндровые и звездообразные.

С упорядочением конструкции моторов, благодаря введению названных выше принципов, количество цилиндров было теперь определено для двигателей в зависимости от их мощности. И далее, возник вопрос об оптимальном их расположении.

Первым появился наиболее простой вариант компоновки — рядное расположение цилиндров. Такой вид предполагает их установку в ряд друг за другом. Однако данная компоновка актуальна для двигателей с количеством цилиндров не более шести. При этом наиболее распространены четырехцилиндровые варианты. Двух- и трехцилиндровые моторы встречаются относительно редко, хотя и появились еще в начале XX в. Пятицилиндровые двигатели также не особо распространены, к тому же они были разработаны лишь в середине 70-х гг. Шестицилиндровые рядные моторы в настоящее время утрачивают популярность. Рядную компоновку восьмицилиндровых двигателей перестали применять еще в 30-х гг.

Применение V-образной схемы для моторов с большим количеством цилиндров обусловлено компоновочными соображениями. Если использовать рядную компоновку для многоцилиндровых силовых агрегатов, то они получатся слишком длинными, и возникает проблема с их размещением под капотом. Сейчас наиболее распространена поперечная компоновка, а разместить рядный даже шестицилиндровый силовой агрегат таким образом очень сложно. В данном случае наибольшие проблемы возникают с размещение коробки передач. Именно поэтому такие двигатели уступили в распространенности V6. Последние можно расположить как продольно, так и поперечно.

Применение

Рассматриваемую схему чаще всего используют на двигателях большого объема. Их устанавливают в основном на спортивные и премиальные модели среди легковых автомобилей, а также на тяжелые внедорожники, грузовики, автобусы, тракторы.

Характеристики

К осноновным параметрам V8 относят объем, мощность, угол развала, уравновешенность.

Объем

Данный параметр является одним из основных для любого двигателя внутреннего сгорания. В начале истории ДВС не было никакой связи между объемом мотора и количеством цилиндров, а средний объем был значительно выше, чем сейчас. Так, известны 10 л одноцилиндровый мотор и 23 л шестицилиндровый.

Однако позже были введены упомянутые выше нормативы объема цилиндра и зависимость между объемом и мощностью.

Как было сказано, рассматриваемую компоновку применяют в основном для многолитровых силовых агрегатов. Поэтому объем двигателя V8 обычно составляет не менее 4 л. Максимальные значения данного параметра для современных двигателей легковых автомобилей и внедорожников достигают 8,5 л. На грузовики, тракторы и автобусы устанавливают более объемные силовые агрегаты (до 24 л).

Мощность

Данная характеристика двигателя V8 может быть определена на основе удельной литровой мощности. Для бензинового атмосферного мотора она составляет 100 л.с. Таким образом, 4 л мотор имеет мощность в среднем 400 л.с. Следовательно, варианты большего объема мощнее. В случае применения некоторых систем, особенно наддува, литровая мощность значительно возрастает.

Угол развала

Данный параметр актуален лишь для двигателей V-образной компоновки. Под ним понимают угол между рядами цилиндров. Для большинства силовых агрегатов он составляет 90°. Распространенность такого расположения цилиндров объясняется тем, что оно позволяет достичь низкого уровня вибраций и оптимального поджига смеси и создать низкий и широкий двигатель. Последнее благоприятно сказывается на управляемости, так как такой силовой агрегат способствует снижению центра тяжести.

Несколько реже встречаются моторы с углом развала 60º. Значительно меньше двигателей с еще более минимальным углом. Это позволяет снизить ширину двигателя, однако, на таких вариантах сложно гасить вибрации.

Существуют двигатели и с развернутым углом развала цилиндров (180º). То есть их цилиндры расположены в горизонтальной плоскости, а поршни движутся навстречу друг другу. Однако такие моторы называют не V-образными, а оппозитными и обозначают литерой B.Они обеспечивают очень низкий центр тяжести, вследствие чего такие двигатели устанавливают в основном на спортивные модели. Однако они отличаются большой шириной, поэтому оппозитные моторы встречаются редко из-за сложности размещения.

Вибрации

Данные явления в любом случае проявляются при работе поршневого ДВС. Однако конструкторы стремятся максимально снизить их, так как они не только сказываются на комфорте, но и при чрезмерном уровне могут привести к повреждению и разрушению двигателя.

При его функционировании действуют разнонаправленные силы и моменты. Для снижения вибраций необходимо уравновесить их. Одним из решений этого является конструирование двигателя таким образом, чтобы моменты и силы были равными и разнонаправленными. С другой стороны, достаточно доработать лишь коленвал. Так, можно изменить расположение его шеек и установить на нем противовесы либо использовать балансирные валы противовращения.

Уравновешенность

Прежде всего, следует отметить, что среди распространенных двигателей уравновешены лишь два типа — рядные и оппозитные, причем шестицилиндровые. Моторы прочих компоновок различаются по данному показателю.

Что касается V8, они весьма хорошо уравновешенны, а особенно варианты с прямым углом развала цилиндров и расположенными в перпендикулярных плоскостях кривошипами. Дополнительно придается плавность благодаря возможности обеспечения равномерного чередования вспышек. Такие двигатели имеют всего два неуравновешенных момента на щеках крайних цилиндров, которые могут быть полностью скомпенсированы двумя противовесами на коленвале.

Преимущества

V-образные двигатели отличаются от моторов с рядной компоновкой повышенным крутящим моментом. Этому способствует схема двигателя V8. В отличие от рядного мотора, где направление сил прямо перпендикулярно, в рассматриваемом двигателе они воздействуют на вал с двух сторон по касательной. Благодаря этому создается значительно большая инерция, придающая валу динамичное ускорение.

К тому же коленчатый вал V8 отличается повышенной жесткостью. То есть данный элемент прочнее, поэтому более долговечен и эффективен при работе на предельных режимах. А также это расширяет диапазон рабочих частот двигателя и позволяет быстрее набирать обороты.

Наконец V-образные моторы более компактны в сравнении с рядными. Причем они не только короче, но и ниже, что видно по фото двигателя V8.

Недостатки

Моторы рассматриваемой компоновки отличаются сложной конструкцией, что обуславливает высокую стоимость. Кроме того, при относительно небольших длине и высоте они широки. Также вес двигателя V8 большой (от 150 до 200 кг), что вызывает проблемы с развесовкой. Поэтому их не устанавливают на небольшие автомобили. К тому же такие моторы имеют значительный уровень вибраций и сложны в балансировке. Наконец, они затратны в эксплуатации. Во-первых это обусловлено тем, что устройство двигателя V8 весьма сложное. К тому же он имеет большое количество деталей. Поэтому ремонт двигателя V8 сложен и дорог. Во-вторых, такие моторы характеризуются высоким расходом топлива.

Современное развитие

В развитии всех двигателей внутреннего сгорания в последнее время наблюдается тенденция к повышению эффективности, экономичности. Этого достигают путем снижения объема и применения различных систем вроде непосредственного впрыска топлива, турбонаддува, изменяемых фаз газораспределения и т. д. Это привело к тому, что большие двигатели, в том числе и V8, постепенно утрачивают популярность. Многолитровые моторы теперь заменяют на турбированные двигатели меньшего объема. Это особенно коснулось версий V12 и V10, которые заменяют на наддувные V8, а последние — на V6. То есть средний объем моторов снижается, что отчасти обусловлено ростом эффективности, показателем которой является литровая мощность.
Однако на спортивных и элитных автомобилях все же используют мощные многолитровые силовые агрегаты. Причем их производительность также существенно возросла в сравнении с прошлым благодаря применению современных технологий.

Перспективы

Несмотря на перспективы замены ДВС электрическими и прочими экологически безвредными двигателями, они все еще не утратили актуальность. В частности V-образные варианты считаются весьма перспективными. К настоящему времени конструкторами разработаны способы устранения их недостатков. К тому же, по их мнению, потенциал таких силовых агрегатов не полностью раскрыт, поэтому их просто модернизировать.

fb.ru

Принцип работы двигателя V8: Видео

Пример работы двигателя V8 на пластиковой модели

Сегодня мы разберемся как работает двигатель V8, от основ, до деталей, на примере 3D-отпечатанного пластикового мотора, копии двигателя Chevrolet Camaro LS3.

 

Первое, о чем хотелось бы сказать – двигатель получил свое названием из-за 90-градусного развала цилиндров относительно коленчатого вала. В данном случае, угол между поршнями такого силового агрегата соответствует прямому, хотя на самом деле он может быть любым.

 

Цилиндро-поршневая группа

Количество цилиндров – 8. Счет рабочих цилиндров начинается с переднего правого и идет таким образом:

Смотрите также: Принцип работы сцепления для новичков: Видео

Двигатель V8 работает на основе базовых принципов обычного бензинового четырехтактного силового агрегата, со стандартным набором тактов: Впуск (бензин и воздух смешивается в цилиндрах), Сжатие (происходит сжатие смеси до давления степени сжатия, происходит зажигание свечей), Рабочий ход (движение поршня в сторону нижней мёртвой точки под давлением горячих газов, передаваемого поршнем через шатун коленчатому валу), Выпуск (отработавшая смесь выводится из цилиндров). 55 секунда видео.

 

Далее цикл повторяется. В двигателях V8 эти циклы проходят в восьми разных цилиндрах, в разное время работы мотора. Для мотора LS3, зажигание происходит по следующему порядку: 1-8-7-2-6-5-4-3. Важная деталь: каждый цилиндр активируется при каждом обороте коленчатого вала на 90-градусов, что означает, в каждое мгновение два цилиндра в работающем двигателе совершают Рабочий ход.

Обычный четырёхцилиндровый мотор будет совершать в два раза меньше работы, только одним цилиндром, что делает работу последнего не такой гладкой, как мотора V8.

 

Газораспределительный механизм

Клапанный механизм. Впуск воздуха происходит из верхней части двигателя, сбоку крышки цилиндра. С противоположенной стороны через схожие отверстия в крышки цилиндров происходит удаление отработавших газов из цилиндров.

Как видно, в крышке цилиндров стоят по два клапана (один-впускной, одни-выпускной). В данном двигателе – больший клапан – впускной, меньшие – выпускной. Клапаны приводятся в движение двумя распределительными валами, проложенными по центру крышек цилиндров. Принцип работы показан на 2:16 минуте видео.

На каждые два оборота коленчатого вала, распределительный вал делает один оборот.

Работа коленвала продемонстрирована на модели на 3 минуте видео. Обратите внимание, что на одну шатунную шейку коленвала, через шатунные подшипники установлено по два шатуна поршней. Также в видео акцентируется внимание на противовесах коленчатого вала и их форме, балансирующую систему от центробежных сил и инерции (3.30 минута видео). Помимо этого, в ролике говорится о том, что данный мотор, как и многие другие V8, имеет крестообразный коленчатый вал, который крайне выгодно сбалансирован по так называемым вторичным вибрациям, имеет компактную компоновку и очень выносливую основу.

И вообще, двигатели V8 отличаются крайне сбалансированной работой.

В минусы записывают: высокий центр тяжести, относительную сложность конструкции, больший вес.

Информационное издание: Новости гаи, дтп, штрафы пдд, ГИБДД, Экзамен ПДД онлайн. Техосмотр

Читайте также:

sovavto.org

Как выглядел и работал 18-литровый Ford GAA

Двигатель, который в своё время использовался на американских танках M4 Sherman, стал настоящей легендой. Он увидел свет перед Второй мировой войной: 27-литровый V12 предназначался для использования на самолетах. Но Ford GAA в конечном итоге превратился из 12-цилиндрового в 8-цилиндровый V8, который стали применять во всем мире для военных и гражданских целей.

Мощный Ford V8

Предвидя начало Второй мировой войны, Генри Форд приступил к разработке двигателя, который должен был стать лучше, чем любые конкурирующие проекты. Он считал, что с началом войны будет очень высок спрос на высокопроизводительные легкие двигатели для истребителей, и хотел получить контракт на их поставку для армии. Форд начал работу над V12, который должен был превзойти знаменитый двигатель Merlin от Roll-Royce, обладая идентичным 27-литровым объемом.

Двигатель должен был стать более продвинутым и более мощным, чем Merlin. В итоге компания Ford представила ВВС США 27-литровый V12 с углом развала цилиндров 60 градусов и четырьмя клапанами на цилиндр. На тот момент у двигателя был ряд действительно выдающихся характеристик. Генри Форд был настолько уверен, что выиграет крупный контракт, что начал серийное производство деталей двигателя.

Прототип Ford GAA был намного более продвинутым, чем Merlin или более старый Allison, и сумел развить 1800 лошадиных сил во время первого тестового прогона. Но на рынке отдали предпочтение двигателю Allison V12 из-за того, что он выпускался уже несколько лет, к нему было уже произведено множество запасных частей, а рабочие уже имели опыт в ремонте и обслуживании его. Именно по этим соображениям военные выбрали конкурента Форда.

Однако не всё было потеряно. Танковые войска нуждались в двигателях V8 для танков Sherman («Шерман»), поэтому к Ford обратились с запросом о переделке двигателя, который компания демонстрировала представителям военной авиации. Инженеры Ford удалили четыре цилиндра и сделали 18-литровый V8. Чтобы ускорить сборку и поставку этого нового двигателя, они сохранили предыдущий дизайн движка V12, оставив 60-градусный угол развала цилиндров (что было типичнее для V12) и полностью алюминиевую конструкцию.

V8 был намного проще, чем использовавшаяся до этого M4A4 — 30-цилиндровая силовая установка Chrysler A57 multibank, состоящая из пяти автомобильных бензиновых двигателей L6

Так появился на свет Ford GAA- крупнейший бензиновый движок V8 в истории. Для своего времени GAA был настоящим чудом техники. Из-за того, что он изначально был предназначен для использования на военной технике, в двигателе не было никаких ремней или цепей, вся конструкция была предназначена для обеспечения долговечности эксплуатации и сокращения необходимости технического обслуживания. Что встречалось очень редко в то время, свечи зажигания в двигателе были расположены централизованно в камере сгорания, а это приводило к лучшему сгоранию топлива.

Танк с тем самым легендарным двигателем.

Новый движок для «Шерманов» имел сдвоенный верхний распределительный вал, два выпускных и два впускных клапана на цилиндр. 90-килограммовый маховик был использован для сглаживания вибрации при работе огромного двигателя.

18-литровый V8 производил 500 л.с. при 2600 об / мин, создавая чудовищный крутящий момент в 1400 нм на холостом ходу. Движок был разработан специально так, чтобы работать в основном на низких оборотах и поддерживать постоянную высокую мощность. В связи с этим был установлен регулятор-ограничитель на 2600 об / мин. Известно, что экипажи танков с этим двигателем часто снимали ограничитель, чтобы увеличить обороты и мощность в опасных ситуациях.

Без ограничителя двигатель выдавал до 3800 об / мин, но при этом мог пойти «вразнос». Еще одна особенность GAA заключалась в том, что два карбюратора были установлены на противоположных концах друг от друга на двигателе, что делало топливно-воздушную смесь более богатой в концах цилиндров, по сравнению с центром, а это часто приводило к более быстрому загрязнению свечей зажигания.

В музее танков, Бовингтон

GAA V8 блестяще показал себя на полях битвы и зарекомендовал себя вскоре после окончания войны, когда военные двигатели начали использоваться на гражданской технике. Из-за своей высокой надежности и работы на низких оборотах двигатель был идеальным для использования в промышленности, например, на нефтяных месторождениях, на грузовиках и лодках. Важно, что GAA имел огромные возможности для увеличения мощности и крутящего момента, особенно при использовании с турбонагнетателем.

Оказалось, что поршни могут вполне хорошо работать при разгоне вплоть до 1200 л.с., после чего кольца начинают разрушаться. Сами поршни могли начинать трескаться даже при умеренном поддуве воздуха. С каждым годом появлялись новые модификации, такие как замена поршней и пружин клапанов, балансировка движущихся компонентов, а также добавление прямого впрыска и турбонаддува. С их помощью умельцы смогли обеспечить устойчивую мощность в 2200 л.с. Неудивительно, что двигатель стал популярным на гоночных треках, где он показал себя так хорошо, что впоследствии его запретили использовать в гонках в 1950-х годах. Совсем недавно на тракторных гонках смогли из этого двигателя времен Второй мировой выжать 5000 л.с.

Так уж случилось, что Ford GAA – двигатель, который изначально предназначался для танков – доказал свою адаптивность, непревзойдённую надёжность и использовался для выполнения широкого круга задач.

2drive.ru

Работа цилиндров 8 цилиндрового двигателя

Для большинства автолюбителей принцип работы двигателя с 8 цилиндрами остается тайной за семью печатями. В каком-то смысле это нормально, ведь тема не самая простая, чтобы каждый второй смог досконально изучить ее.

Однако бывают ситуации, когда определенные базовые знания о работе движка все же будут не лишними.

Содержание статьи

Немного истории

Начало ХХ века ознаменовалось целой кучей патентов в области автопромышленности. Двигатели, шины, диски, формы кузова и т.п. Все это ознаменовало масштабный скачок автомобильной индустрии, выдвинув ее едва ли не в первые промышленные дивизионы. Большинство технологий, используемых при сборке современных автомобилей, были зачаты в те самые годы. Нашим современникам осталось лишь отточить их до нынешнего вида.

Патент на первый восьмицилиндровый двигатель не так давно отметил свое столетие. Правда об автомобилях с таким объемом мотора тогда речи не шло – скорее небольшие корабли и молодые образцы авиатехники. А вот с 1914 года немногие тогдашние автолюбители могли ощутить гул работы цилиндров 8 цилиндрового авто двигателя. Его объем на тот момент не превышал 4х литров. Были, конечно, и более ранние опыты с установкой такого движка на авто, но упоминать о них смысла нет, так как они очень быстро сходили на нет, не оставив для нас ни одного рабочего прототипа.

А как сейчас?

Вопреки расхожему мнению, двигатели с 8 цилиндрами ставят не только на люксовые иномарки, но и на обычные тракторы, грузовики и строительную технику. Как и с двигателями послабее, наиболее сбалансированным видом является рядный тип мотора. Иными словами, когда все цилиндры расположены в ряд. Именно ими долгое время комплектовали самые дорогие автомобили. Особенно ценима такая конструкция была в Америке. Впрочем, рекордсменами здесь являются немцы, высоко ценящие баланс и надежность рядного движка.

Но даже им, со временем, пришлось перейти на V-образные двигатели. Причина проста и банальна – восьмицилиндровый «питон»  попросту не вмещался в стандартном моторном отсеке современных авто.

Порядок работы

Именно это будет наиболее прикладной информацией для рядового водителя. Дело в том, что зная порядок работы сердца вашего авто, вы без труда сможете подкорректировать зазор клапанов или заняться зажиганием.

Описывать порядок работы 8 цилиндров рядного двигателя смысла нет, так как в легковых авто они сейчас почти не встречаются. А вот V-образные движки имеют достаточно выверенную последовательность: 1 – 5 – 4 – 8 – 6 – 3 – 7 – 2. Интервал рабочего цикла составляет 90 градусов (т.е. через 90 градусов поворота коленвала, после начала работы первого цилиндра, начинает работать следующий. В нашем случае, пятый.). Такой интервал обеспечивает весьма мягкую работу двигателя. Если вы счастливый обладатель дизельного гиганта ЗиС, то порядок работы будет немного отличаться: 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8. Как видите, при любом раскладе (это касается всех двигателей любой цилиндровости) рабочий цикл движка начинается с первого цилиндра.

Стоит помнить, что работа 8 цилиндрового V-образного двигателя отличается от двигателя 6 цилиндров и выполняется в индивидуальном для  каждого производителя порядке. Схема приведенная выше является наиболее обобщенной, но не стопроцентно подходящей для каждого авто. Даже тип модификации мотора играет роль.

Понятное дело, что при необходимости калибровки клапанного зазора, большинство хозяев поведут своих коней в автосервис. Да и головку БЦ не каждый возьмется чинить самостоятельно. Но если вы подлинный фанат автомобилей, то вы просто обязаны хотя бы раз поработать с вашим мотором самостоятельно. А знание о порядке работы движка вам в этом сильно поможет.

Видео пример работы

avtotehnar.ru

Двигатель внутреннего сгорания — урок. Физика, 8 класс.

Обрати внимание!

Двигатель внутреннего сгорания — распространённый вид теплового двигателя, который работает на жидком топливе (бензин, керосин, нефть) или горючем газе.

 

Двигатель состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень \( 3\), соединённый при помощи шатуна \(4\) с коленчатым валом \(5\).

 

Два клапана, впускной \(1\) и выпускной \(2\), при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты.

 

Через клапан \(1\) в цилиндр поступает горючая смесь, которая воспламеняется при помощи свечи \(6\), а через клапан \(2\) выпускаются отработавшие газы.

 

Топливо в нём сгорает прямо в цилинде.

 

 

Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками.

 

Расстояние, проходимое поршнем между мёртвыми точками, называют ходом поршня.

 

Такие двигатели называют четырёхтактными, т.к. рабочий цикл происходит за четыре хода или такта: впуск (а), сжатие (б), рабочий ход (в) и выпуск (г).

 

 

1 такт (впуск) — при такте впуска поршень от верхней мёртвой точки перемещается к нижней мёртвой точке. Цилиндр заполняется горючей смесью через открытый впускной клапан. Т.е. поршень всасывает горючую смесь.

 

 

2 такт (сжатие) — при такте сжатия поршень от нижней мёртвой точки перемещается к верхней мёртвой точке. Поршень движется вверх. Оба клапана плотно закрыты, и поэтому рабочая смесь сжимается. При сжатии температура смеси и давление повышаются. 

 

3 такт (рабочий ход) —  рабочая смесь воспламеняется от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания. В начале такта рабочего хода сгорающая смесь начинает активно расширяться. А т.к. впускной и выпускной клапаны всё ещё закрыты, то расширяющимся газам остаётся только один единственный выход — давить на подвижный поршень. Поршень под действием этого давления начинает перемещаться к нижней мёртвой точке, создаётся крутящий момент. 

 

 

4 такт (выпуск) — при движении поршня от нижней мёртвой точки к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан (впускной всё ещё закрыт), и отработавшие газы с огромной скоростью выбрасываются из цилиндра двигателя.

 

 

После такта выпуска начинается новый рабочий цикл, всё повторяется.

Для того чтобы вращение вала было более равномерным, двигатель обычно делают многоцилиндровым: 2-, 3-, 4-, 6-, 8-цилиндровым и т.д.

Источники:

http://webmyoffice.ru/media/files/99/dvigatel-moto-2.jpg

http://usauto.ucoz.ru/news/bilet_6/2011-04-26-4

http://autooboz.info/wp-content/uploads/2007/09/dvigatel-vnutrennego-sgoraniya2.jpg

http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-2.jpg

http://dvigyn.com/wpcontent/images_18/princip_raboti_dvigatelya_vnutrennego_sgoraniya_v_4_takta-3.jpg

www.yaklass.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о