Двигатель V: история главного мотора Америки

Четырехцилиндровый двигатель

Раньше четырехцилиндровый двигатель был наиболее распространенным и является предшественником двигателя V6. Это компактная система, которая подходит для большинства автомобилей, а благодаря своей легкой конструкции, он гарантирует плавную езду. С такими двигателями легче работать, потому что головки цилиндров являются самой высокой точкой для поршней.

Причина, по которой они широко используются, связана с низкими производственными затратами. К недостаткам относится невозможность установки больших цилиндров, таких как 2,5 или 3,0 литра, что ограничивает производительность, а также более высокий центр тяжести и жесткая компоновка по сравнению с V6 и V8.

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.

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.

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.

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.

Ремонт блока цилиндров

Ремонт силового агрегата является одним из самых сложных во всем автомобиле. В нем наибольшее количество узлов, без которых функционирование автомобиля невозможно. Итак, рассмотрим общий технологический процесс ремонта этой детали:

  1. Трудоемким и самым безопасным является демонтаж блока цилиндров. Стоит отсоединить все узлы, связанные с ним, а также разобрать часть вспомогательных. В зависимости от типа V8 и автомобиля процесс может составлять 8-16 часов.
  2. Разборка силового агрегата проводится на специальном стенде, который позволяет оборачивать его вокруг оси на 360 градусов.
  3. Диагностика разобранных деталей. Осмотр и промеры. В основном замеряют толщину шеек коленчатого вала и размер поршневого канала.
  4. Подбор запасных частей проводится специалистом в магазине или менеджером по запасным частям на основании первичных данных мотора, а также промеров.
  5. Следующим этапом ремонта становится шлифовка коленвала на специальном станке. Блок цилиндров при этом растачивается при помощи хонинговочного станка.
  6. Мойка деталей делается после каждой проведенной операции. Перед началом сборки все детали тщательно очищаются от стружки, грязи и прочих посторонних частиц.
  7. Процесс сборки может занимать от 16 до 48 часов, в зависимости от варианта исполнения двигателя.
  8. В конце всех манипуляций проводится испытание, сначала на специальном стенде, а потом на автомобиле.

Основные запасные части, которые используются в ремонте блока цилиндров:

  1. Поршнекомплект или гильзокомплект. Могут покупаться вместе или детали по отдельности.
  2. Вкладыши коренные и шатунные.
  3. Комлект прокладок.
  4. Насос масляный.
  5. Сальники к/вала.
  6. Шестерни привода.

Стоит отметить, что ремонт силового агрегата типа V8 — довольно дорогое удовольствие. В некоторых случаях даже очень. Многие специалисты по ремонту двигателей рекомендуют вовремя обслуживать автомобиль, поскольку это обходится намного дешевле, нежели капитальный ремонт.

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.

Что такое роторнопоршневой двигатель?

Роторно-поршневой двигатель (Ванкеля) – это мотор, в котором ротор-поршень совершает не возвратно-поступательное движение, как в бензиновых двигателях и дизелях, а вращается по определенной траектории. Благодаря этому он обладает хорошей приемистостью – быстро набирает обороты, обеспечивая автомобилю хорошую динамику разгона. Из-за конструктивных особенностей степень сжатия ограниченна, поэтому работает только на бензине и обладает худшей экономичностью из-за формы камеры сгорания. Раньше его недостатком был меньший ресурс, а теперь и невысокие экологические показатели, которым сейчас уделяется большое внимание.

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).

Двигатель V ; американская история

Ford V8 пользовался популярностью не только у поря
Ford V8 пользовался популярностью не только у порядочных граждан, но и у бандитов. Прежде всего за свой мощный мотор

Первый серийный американский автомобиль с двигателем V8 выпустила компания Cadillac в 1914 году. Под капотом Cadillac Type 51 находился 5,1-литровый мотор мощностью 70 л.с. Очень внушительный показатель для тех лет! Инженеры Кадиллак отлично поработали и сделали двигатель намного надежнее в работе чем его французский аналог.

Между тем выпуская Cadillac Type 51, компания шла на серьезный риск. Малоизвестный и дорогой мотор, вряд ли предвещал серьезный рыночный успех модели. Но ко всеобщему удивлению новинка разошлась тиражом в 13 тыс. единиц. Это стало спусковым крючком в «гонке цилиндров» среди американских автопроизводителей и поспособствовало повсеместному распространению двигателей V8 в США.

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.

ПРАВДА:

На самом деле ресурс дизеля не меньше, чем у бензинового мотора. Менее жесткий тепловой режим дает дизелю существенное преимущество по долговечности, да и более низкий рабочий диапазон оборотов снижает износ в трущихся деталях. Дизель менее критичен к составу топлива, чем бензиновый двигатель. Вот только заливать его надо в соответствии с сезоном. Требования к эксплуатации дизеля не сложнее, чем к бензиновому двигателю – заливать качественное масло и топливо, а также вовремя обслуживать.

Большинство отказов дизелей связано не с их конструктивными особенностями, а с несоблюдением простейших правил эксплуатации. Масло рекомендуется менять через 7 500 км вне зависимости от того, какая периодичность указана в инструкции. Зубчатый ремень привода ГРМ и ТНВД надо менять не реже чем через 60 тысяч км. Необходимо также внимательно следить за топливной системой, например, периодически сливать отстой из топливного фильтра, отворачивая сливную гайку. Топливный бак рекомендуется промывать два раза в год: весной и осенью. Эксплуатируя дизельный автомобиль, важно помнить, что его двигатель не любит высоких оборотов. Длительные поездки на максимальной скорости – еще один способ приблизить капремонт.

Ремонт головки блока

Один из видов ремонтных операций, который проводится в основном с износом основного силового агрегата – блока цилиндров. Рассмотрим основные операции и запасные части на примере двигателя ЗМЗ V8:

  1. Конечно же, первым пунктом становится демонтаж всей ГБЦ. Для этого следует отсоединить все, что примыкает к ней. Более детальные инструкции можно найти к каждой модели производителя отдельно.
  2. Разборка головки блока цилиндров.
  3. Осмотр и промер деталей, которые были изъяты. Определения пригодности к дальнейшему использованию.
  4. Шарошка, полировка, шлифовка и подготовка к сборке.
  5. Непосредственный процесс сборки.
  6. Установка на автомобиль и подключение.

Стоит помнить, что данные операции необходимо проводить в автосервисе, поскольку многие из них невозможно сделать в домашних условиях. Двигатели ЗМЗ V8 довольно просты в ремонте, по сравнению с грузовыми, в которых существует много нюансов.

Список основных деталей, которые выходят из строя в ГБЦ:

  1. Впускные и выпускные клапаны.
  2. Седла и сальники клапанов.
  3. Распределительные валы в отдельных случаях.
  4. Толкатели клапана.

Почти никогда не ломаются пружины клапанов и корпуса ГБЦ.

Тюнинг «восьмерки»

По большому счету, особого тюнинга на эти моторы никто не придумывал. Конечно, в 70-80-е годы на масклкарах пробовали что-то переделывать, чтобы добавить мощности, но не получалось. Современные инженеры совершили единственную доработку – установку турбонаддува, которая прибавила тяговых характеристик.

Как сознавался разработчик «Додж Челленджер»: «зачем усовершенствовать то, что и так совершенно?». Ни один производитель, особенно старых американских «зверей», не считает, что нужно тюнинговать двигатели их производства, поскольку все что можно уже установлено и подогнано под максимальную мощность.

Французские пионеры

De Dion-Bouton с двигателем V8 мощностью 35 л.с.,
De Dion-Bouton с двигателем V8 мощностью 35 л.с., выпускался с 1910 по 1914 год

Как и многие другие разработки, V8 пришел в автомобильную индустрию из авиации. В 1904 году, небольшая французская фирма Antoinette разработала восьмицилиндровый V-образный мотор мощностью 50 л.с. Он весил всего 86 кг, что предопределило его широкое применение в авиации. Спустя год, Рено начинает эксперименты с установкой V8 на гоночные автомобили.

Вообще французские автопроизводители начала XX века находились на острие технического прогресса, причем не только в моторостроении. Вот и первый относительно массовый автомобиль с «восьмеркой» под капотом — это французский De Dion-Bouton 1910 года. Именно с De Dion связан первый приход двигателя V8 на американскую землю. В 1912 году несколько автомобилей были представлены на автомобильной выставке в Нью-Йорке, где очень заинтересовали местных автопроизводителей.

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.

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.

Обслуживание Vобразных «восьмерок»

Двигатель любого автомобиля должен регулярно обслуживаться, чтобы нормально и долгосрочно функционировать. Что же входит в этот процесс? Рассмотрим поближе:

  1. Замена масла и фильтрующих элементов.
  2. Промывка топливной системы и ремонт ТНВД.
  3. Замена свечей зажигания и накаливания.
  4. Регулировка клапанов.
  5. Замена прокладки клапанной крышки и поддона.
  6. Регулировка зажигания.
  7. Поточная замена деталей, которые вышли из строя.

Облуживание двигателя V8 для каждого автомобиля имеет свои сроки, но не стоит их откладывать, поскольку несвоевременная замена или ремонт могут привести к разным последствиям, в том числе и полной замене поршневой группы или мотора в сборе.

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.