8 самых известных типов двигателей в мире и их отличия

После прочтения нашего обзора вы будете понимать, как работают восемь типов двигателей в мире.

Двигатель – это агрегат, который может преобразовать одну энергию в механическую. В эту категорию входит множество видов двигателей, начиная от паровых (двигатели внешнего сгорания) и электрических и заканчивая двигателями внутреннего сгорания (бензиновые, дизельные моторы и т. д.). Мы покажем вам восемь самых известных в мире двигателей, а также просто и интуитивно понятно расскажем вам, как они работают, описав принципы их работы.

1. Оппозитный двигатель

В горизонтально противоположном двигателе (оппозитном) поршни двигаются по обеим сторонам коленчатого вала влево и вправо в горизонтальном направлении. В этом случае высота двигателя уменьшена. За счет использования оппозитного двигателя уменьшается центр тяжести транспортного средства – автомобиль движется более плавно. Крутящий момент, создаваемый поршнями с обеих сторон, компенсирует друг друга, значительно уменьшая вибрацию транспортного средства во время движения.

Также подобная конструкция позволяет сделать двигатели высокооборотистыми. Но, несмотря на высокие обороты, оппозитные моторы имеют меньше шума, чем обычные ДВС.

Двигатели с горизонтальным ходом поршней использует компания Porsche почти во всех моделях. Но, например, в Porsche Cayenne и Panamera оппозитные двигатели не применяются.

2. Рядный двигатель

В рядном двигателе все его цилиндры расположены рядом друг с другом в одной плоскости. Конструкция цилиндров и коленвала довольно-таки проста. Головка блока цилиндров имеет небольшую стоимость при изготовлении. Также рядные двигатели отличаются высокой стабильностью, характеристиками крутящего момента на низких оборотах, низким расходом топлива и компактным размером. Рядные двигатели обычно обозначаются латинской буквой «L-n», где n – количество цилиндров рядного двигателя. Современные автомобили в основном имеют двигатели с обозначением L3, L4, L5, L6.

3. Двигатель V-типа (V-образный силовой агрегат)

V-образный двигатель разделяет все цилиндры на две группы друг напротив друга под определенным углом. В итоге мотор образует плоскость под углом. Если посмотреть на этот тип двигателя со стороны, то он будет иметь V-образную форму. V-образные двигатели имеют небольшую высоту и длину. Этот тип моторов удобнее размещать в автомобиле по сравнению с обычными рядными моторами, которые по своим размерам гораздо больше.

В настоящее время во многих автомобилях среднего и люкс-класса используются V-образные двигатели. Чаще всего это 6-цилиндровые силовые агрегаты. Например, такие двигатели стоят на Volkswagen Passat, Audi A6 и Mercedes E-класса AMG.

4. Квазитурбинный двигатель

Квазидвигатель представляет собой модифицированный двигатель, основанный на роторном силовом агрегате. Если в обычном роторном двигателе задействованы три лопасти, то квазидвигатель использует цепной ротор, состоящий из четырех частей. Это беспоршневой роторный мотор с ромбовидным ротором. Преимущество двигателя: это новый тип двигателя небольшого размера, с высокой мощностью, высоким крутящим моментом, который может работать на множестве источников энергии.

В настоящий момент квазидвигатель не используется ни на одном автомобиле, поэтому невозможно проверить, подходит ли он для замены обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания или в качестве лучшей альтернативы обычным роторным моторам. Квазидвигатель все еще находится в стадии создания прототипа.

5. Роторный двигатель

Внутреннее пространство корпуса роторного двигателя всегда разделено на три рабочие камеры. Во время движения ротора объем трех рабочих камер постоянно изменяется. Двигатель также имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание и выпуск последовательно завершаются в циклоидальном цилиндре.

Роторный двигатель сильно отличается от обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Себестоимость производства роторных моторов существенно больше, также как и их последующее обслуживание и ремонт. Кроме того поршневой двигатель по сравнению с роторным эффективней с точки зрения мощности, веса, выбросов и энергопотребления.

В сочетании с этим, а также в связи со странности технологий роторного двигателя, крупные автомобильные компании пришли к выводу, что использование роторных силовых агрегатов в автопромышленности бессмысленно. Так как роторные моторы не показали своих преимуществ перед обычными, у автомобильных компаний не появилось энтузиазма по их дальнейшей разработке. Только компания Mazda до сих пор тратит огромные деньги на разработку новых поколений роторных моторов.

6. Двигатель Green Steam

Green Steam – эффективный, экономичный и простой двигатель, разработанный изобретателем Робертом Грином из Лагуна Вудс, Калифорния, США. Этот мотор преобразует избыточное тепло в водяной пар, который и приводит в движение силовой агрегат. Легкий и компактный двигатель Green Steam преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное. Его основной характеристикой является гибкий вал, который передает возвратно-поступательное движение от поршней к кривошипу «Z», таким образом, совершая вращательное движение, не используя запястья, шатуны или коленчатые валы.

Этот мотор может использоваться для воздушных насосов, генераторов, водяных насосов, воздуходувок горячего воздуха, аппаратов дистилляции воды, тепловых насосов, кондиционеров, модельных самолетов и т. д.

Одним из наиболее уникальных преимуществ двигателя является его способность генерировать энергию из тепла двигателей. По существу, отработанное тепло выхлопных газов от двигателя транспортного средства может быть преобразовано в энергию, используемую для некоторых систем охлаждения и насосов транспортного средства. Этот двигатель повысит уровень эффективности любого транспортного средства или системы машины, на которой он установлен.

7. Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга относится к типам силовых агрегатов внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменении давления. Принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянном сжатии рабочего цилиндра, в результате чего происходит нагревание его внутренней части, а затем охлаждение. Из-за перепада давления из цилиндра извлекается энергия, образуемая при изменении давления. Обычно в качестве рабочего тела используется водород или гелий. Но чаще в таких моторах используется воздух.

Двигатели Стирлинга отлично подходят для преобразования тепла в электроэнергию. Например, многие специалисты считают, что эти моторы подходят для солнечных электрических установок.

То есть это идеальные силовые агрегаты для преобразования солнечной энергии в электричество.

8. Радиальный двигатель (звездообразный)

Звездообразный двигатель представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры расположены вокруг коленчатого вала. Один поршень соединен с коленвалом через главный шатун. Остальные поршни прикреплены через шатуны к кольцам главного ведущего шатуна.

Двигатель преимущественно создан для использования в самолетах. До появления реактивных двигателей в большинстве поршневых авиационных двигателей использовались подобные звездообразные конструкции силовых агрегатов. Эти моторы, как правило, устанавливались на самолеты небольшой дальности. Остальные самолетные моторы имели V-образную форму.

Некоторые современные легкие самолеты до сих пор оснащаются радиальными моторами.

Ряд компаний продолжает строить радиальные системы сегодня. Например, вот современный авиационный радиальный 9-цилиндровый двигатель Веденеев мощностью 360–450 л. с., который в настоящий момент используется на самолетах Яковлева и Сухого.

Двигатели Формулы-1 — Formula One engines

С момента своего создания в 1947 году Формула-1 использовала множество правил для двигателей . «Формулы», ограничивающие объем двигателя, регулярно использовались в гонках Гран-при после Первой мировой войны . Формулы двигателей разделены по эпохам.

• Чемпионат мира Формулы-1 2020
• Чемпионат мира Формулы-1 2021

• История Формулы 1
• Гонки Формулы-1
• Правила Формулы-1
• Машины Формулы-1
• Двигатели Формулы-1
• Шины Формулы-1

• ( Победители GP
• Поляки
• Самые быстрые круги

• Чемпионы
• Числа )

• ( Победители GP
• Чемпионы )

• Сезоны
• Гран-при
• Схемы

• Национальные цвета
• Спонсорские ливреи

• Гоночные флаги
• Красный флаг

• Женщины-водители
• Телеканалы

• Смертельные случаи
• Видео игры

• Драйверы
• Конструкторы
• Двигатели
• Шины
• Гонки

• FIA
• Всемирный совет автомобильного спорта FIA
• Группа Формулы-1
• Liberty Media
• Ассоциация конструкторов Формулы-1
• Ассоциация команд Формулы-1
• Ассоциация водителей Гран-при

• v
• т
• е

Содержание

• 1 Операция
• 2 Короткоходный двигатель
• 3 История
  • 3,1 1947–1953
  • 3,2 1954–1960
  • 3,3 1961–1965
  • 3,4 1966–1986
  • 3,5 1987–1988
  • 3,6 1989–1994
  • 3,7 1995–2005
  • 3.8 2006–2013
  • 3.9 2014–2021
  • 3.10 2022 г. и далее
  • 3.11 Развитие спецификации двигателя
  • 3.12 Текущие технические характеристики двигателя
    • 3.12.1 Сжигание, конструкция, работа, мощность, топливо и смазка
      • 3.12.1.1 Принудительная индукция и передача по нажатию
      • 3.12.1.2 Системы ERS
• 4 записи
  • 4.1 Гран-при чемпионата мира, выигранные производителем двигателей
  • 4.2 Наибольшее количество побед за сезон
    • 4.2.1 По номеру
    • 4.2.2 В процентах
  • 4.3 Большинство последовательных побед
• 5 ссылки
• 6 Внешние ссылки

Операция

Формула-1 в настоящее время использует 1,6-литровый четырехтактный двигатель V6 с турбонаддувом, 90 градусов, с двумя верхними распредвалами (DOHC), поршневые двигатели . Они были представлены в 2014 году и претерпевали изменения за прошедшие сезоны.

Мощность, которую производит двигатель Формулы-1, создается при работе с очень высокой скоростью вращения, до 15 000 оборотов в минуту (об / мин). Это контрастирует с двигателями дорожных автомобилей аналогичного размера, которые обычно работают со скоростью менее 6000 об / мин. Базовая конфигурация безнаддувного двигателя Формулы-1 не претерпела значительных изменений со времен Cosworth DFV 1967 года, и среднее эффективное давление оставалось на уровне около 14 бар MEP. До середины 1980-х годов двигатели Формулы-1 были ограничены скоростью около 12 000 об / мин из-за традиционных металлических пружин клапана, используемых для закрытия клапанов. Скорость, необходимая для приведения в действие клапанов двигателя на более высоких оборотах, требовала еще более жестких пружин, что увеличивало потери мощности для привода распределительного вала и клапанов до такой степени, что потеря мощности почти компенсировала выигрыш в мощности за счет увеличения оборотов в минуту. Они были заменены на пневматические пружины клапана, представленные Renault в 1986 году, которые по своей природе имеют повышающуюся скорость (прогрессивную скорость), что позволило им иметь чрезвычайно высокую жесткость пружины при больших ходах клапана без значительного увеличения требований к приводной мощности при меньших ходах, тем самым снижая общая потеря мощности. С 1990-х годов все производители двигателей Формулы-1 использовали пневматические пружины клапана с сжатым воздухом, позволяющие двигателям развивать скорость более 20 000 об / мин.

Короткоходный двигатель

В автомобилях Формулы-1 используются короткоходные двигатели. Для работы на высоких оборотах двигателя ход должен быть относительно коротким, чтобы предотвратить катастрофическое повреждение, обычно из-за шатуна , который испытывает очень большие нагрузки на этих скоростях. Короткий ход означает, что для достижения рабочего объема 1,6 литра требуется относительно большой диаметр цилиндра . Это приводит к менее эффективному такту сгорания, особенно при более низких оборотах.

В дополнение к использованию пневматических пружин клапана , высокая мощность двигателя Формулы-1 стала возможной благодаря достижениям в области металлургии и конструкции, что позволило более легким поршням и шатунам выдерживать ускорения, необходимые для достижения таких высоких скоростей. Улучшенная конструкция также позволяет более узкие концы шатунов и коренные подшипники. Это обеспечивает более высокие обороты и меньшее тепловыделение, вызывающее повреждение подшипников. Для каждого хода поршень от виртуального упора доходит почти до удвоенной средней скорости (примерно 40 м / с), а затем возвращается к нулю. Это происходит один раз для каждого из четырех тактов в цикле: один впуск (вниз), один сжатие (вверх), один мощность (при выключении зажигания), один выпуск (вверх). Максимальное ускорение поршня происходит в верхней мертвой точке и находится в районе 95 000 м / с 2 , что примерно в 10 000 раз больше стандартной силы тяжести (10 000 g ).

История

Двигатели Формулы-1 на протяжении многих лет проходили через множество правил, производителей и конфигураций.

1947–1953 гг.

В эту эпоху использовались довоенные правила для двигателей Voiturette с атмосферными двигателями объемом 4,5 л и наддувом объемом 1,5 л . Indianapolis 500 (который был этапом чемпионата мира среди водителей с 1950 года) использовал довоенные правила Гран-при, с 4,5-литровым атмосферным двигателем и 3,0-литровым двигателем с наддувом. Диапазон мощности составлял до 425 л.с. (317 кВт), хотя BRM Type 15 1953 года, как сообщается, достиг 600 л.с. (447 кВт) с 1,5-литровым двигателем с наддувом.

В 1952 и 1953 годах чемпионат мира среди пилотов проводился в соответствии с правилами Формулы 2 , но существующие правила Формулы-1 оставались в силе, и в те годы все еще проводились гонки Формулы-1.

1954–1960

Объем двигателя без наддува был уменьшен до 2,5 л, а объем автомобилей с наддувом был ограничен до 750 куб. Ни один конструктор не построил двигатель с наддувом к чемпионату мира. Indianapolis 500 продолжал использовать старые правила довоенных. Диапазон мощности был до 290 л.с. (216 кВт).

1961–1965

Представленная в 1961 году на фоне некоторой критики, новая формула с уменьшенным двигателем объемом 1,5 л взяла под контроль Формулу-1, так же как каждая команда и производитель перешли с передних на среднемоторные автомобили. Хотя изначально они были недостаточно мощными, через пять лет средняя мощность увеличилась почти на 50%, а время круга стало лучше, чем в 1960 году. Для международных гонок Formula была сохранена старая формула объемом 2,5 литра, но она не достигла большого успеха до появления. в серии Tasman Series в Австралии и Новой Зеландии в течение зимнего сезона, в результате чего автомобили объемом 1,5 л стали самыми быстрыми одноместными автомобилями в Европе за это время. Диапазон мощности составлял от 150 л.с. (112 кВт) до 225 л.с. (168 кВт).

1966–1986

В 1966 году, когда появились спортивные автомобили, способные обогнать болид Формулы 1 благодаря гораздо более крупным и мощным двигателям, FIA увеличила объем двигателя до 3,0 л атмосферного и 1,5 л сжатого двигателя. Хотя некоторые производители требовали двигателей большего размера, переход не был гладким, и 1966 был переходным годом, когда несколько новичков использовали 2,0-литровые версии двигателей BRM и Coventry-Climax V-8. Появление серийно выпускаемого Cosworth DFV в 1967 году позволило небольшим производителям присоединиться к серии с шасси собственной разработки. Компрессионные устройства были разрешены впервые с 1960 года, но только в 1977 году компания фактически имела финансирование и заинтересованность в их создании, когда Renault дебютировала со своим новым Gordini V-6 Turbo на Гран-при Великобритании в Сильверстоуне в том же году. . В 1980 году Renault доказала, что турбонаддув — это способ оставаться конкурентоспособным в Формуле-1 (особенно на высотных трассах, таких как Кьялами в Южной Африке и Интерлагос в Бразилии); Этот двигатель имел значительное преимущество в мощности по сравнению с двигателями Ford-Cosworth DFV , Ferrari и Alfa Romeo без наддува. Вслед за этим в 1981 году Ferrari представила свой совершенно новый двигатель с турбонаддувом. Вслед за этими разработками владелец Brabham Берни Экклстоун сумел заставить BMW с 1982 года производить для команды рядные четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом. А в 1983 году Alfa Romeo изготовила двигатель V-8 с турбонаддувом, и в том же году и в последующие годы Honda , Porsche (под маркой TAG ), Ford-Cosworth и другие более мелкие компании сделали двигатели с турбонаддувом, в основном V-6 с двойным турбонаддувом. . Чрезвычайно мощный рядный четырехцилиндровый двигатель BMW M12 / 13 с турбонаддувом , использовавшийся в 1983 году в очень успешном Brabham BT52 , который выиграл чемпионат водителей Нельсона Пике в этом году, выдавал около 1400–1500 л.с. (1040–1120 кВт) при максимальной мощности. более 5 бар наддува в квалификационной отделке, но был настроен на мощность от 850 до 900 л.с. (630–670 кВт) в гоночной спецификации. К середине 1985 года каждая соревнующаяся команда имела в своей машине двигатель с турбонаддувом. К 1986 году показатели мощности достигли беспрецедентного уровня: все двигатели достигли более 1000 л.с. (750 кВт) во время квалификации с неограниченным давлением турбонаддува; Это было особенно заметно на двигателях BMW на автомобилях Benetton, которые во время квалификации достигали около 1400 л.с. (1040 кВт) при давлении наддува 5,5 бар. Однако эти двигатели и коробки передач были очень ненадежными из-за огромной мощности двигателя и продержались всего около четырех кругов. В гонке ускорение турбонагнетателя было ограничено для обеспечения надежности двигателя; Но двигатели по-прежнему выдавали 850–1000 л.с. (630–750 кВт) во время гонки. Диапазон мощности с 1966 по 1986 год составлял от 285 л.с. (210 кВт) до 500 л.с. (370 кВт), с турбонаддувом от 500 л.с. (370 кВт) до 900 л.с. (670 кВт) в гоночной конфигурации, а в квалификации — до 1400 л.с. ( 1040 кВт). Следуя своему опыту в Индианаполисе, в 1971 году Lotus провела несколько неудачных экспериментов с турбиной Pratt & Whitney, установленной на шасси, которое также имело полный привод .

1987–1988

После преобладания турбонагнетателя принудительная индукция была разрешена в течение двух сезонов, прежде чем ее окончательно запретили. Правила FIA ограничивали давление наддува до 4 бар в квалификации 1987 г. для 1,5 л турбо; и позволил использовать формулу на 3,5 л больше. В эти сезоны по-прежнему преобладали двигатели с турбонаддувом: Honda RA167E V6 поставляла Нельсону Пике, выигравшему сезон Формулы-1 1987 года на Williams, также выигравшем чемпионат конструкторов, за ним последовал TAG -Porsche P01 V6 в McLaren, затем снова Honda с предыдущим RA166E для Lotus, затем Собственный двигатель Ferrari 033D V6.

Остальная часть энергосистемы была оснащена турбодвигателем Ford GBA V6 в Benetton с единственным безнаддувным двигателем, производным от DFV Ford-Cosworth DFZ 3,5 л V8 мощностью 575 л.с. (429 кВт) в Тиррелле , Лола , AGS , март. и Колони . Массивно-мощный рядный четырехцилиндровый BMW M12 / 13, установленный в Brabham BT55, наклонен почти горизонтально и в вертикальном положении под брендом Megatron в Arrows и Ligier , вырабатывая 900 л.с. (670 кВт) при 3,8 бар в гоночной версии в гоночной комплектации, и невероятные 1,400–1,500 л.с. (1 040–1120 кВт) при давлении 5,5 бар в квалификационной спецификации. Zakspeed строил свою собственную рядную четверку с турбонаддувом, Alfa Romeo должна была снабдить Ligiers рядным четырехцилиндровым двигателем, но сделка сорвалась после того, как были проведены первоначальные испытания. Alfa по-прежнему была представлена ​​своим старым 890T V8, используемым Osella , а Minardi был оснащен двигателем Motori Moderni V6.

В сезоне Формулы-1 1988 года снова доминировали двигатели с турбонаддувом, ограниченные до 2,5 бар, и Honda с ее RA168E с турбонаддувом V6 мощностью 640 л.с. (477 кВт) при 12500 об / мин в квалификации, на этот раз гонщики McLaren Айртон Сенна и Ален Прост выиграли все гран-при за исключением одного победителя Ferrari с его 033E V6 мощностью около 650 л.с. (485 кВт) при 12800 об / мин в квалификации. Сразу за ним Ford представил свой 3,5-литровый двигатель V8 DFR, производящий 620 л.с. (462 кВт) при 11000 об / мин для Benetton, а 640-сильный (477 кВт) Megatron-BMW M12 / 13 по- прежнему приводил в движение Arrows, опережая Lotus-Honda. Джадд представил свой 600-сильный (447 кВт) CV- 3,5-литровый V8 для March, Williams и Ligier, а остальная часть энергосистемы в основном использовала Ford Cosworth DFZ предыдущего года с мощностью 590 л.с. (440 кВт), за исключением Zakspeed с собственными 640 л.с. (477 кВт). ) двигатель и 700 л.с. (522 кВт) Alfa-Romeo V8 с турбонаддувом для Osella.

1989–1994

Турбокомпрессоры были запрещены в сезоне Формулы-1 1989 года , оставив только безнаддувную формулу объемом 3,5 л. Honda по-прежнему доминировала со своим RA109E 72 ° V10, выдававшим 685 л.с. (511 кВт) при 13 500 об / мин на автомобилях McLaren , что позволило Просту выиграть чемпионат перед своим товарищем по команде Сенной. Позади был Renault RS01 с двигателем Williams с двигателем V10 67 °, выдающим 650 л.с. (485 кВт) при 13 300 об / мин. Ferrari с его 035/5 65 ° V12, развивающим 660 л.с. (492 кВт) при 13000 об / мин. Сзади сеть питалась в основном от Ford Cosworth DFR V8 мощностью 620 л.с. (462 кВт) при 10750 об / мин, за исключением нескольких автомобилей Judd CV V8 в автомобилях Lotus, Brabham и EuroBrun , а также двух чудаков: 620 л.с. (460 кВт) Lamborghini 3512. 80 ° V12 с двигателем Lola и 560 л.с. (420 кВт) Yamaha OX88 75 ° V8 в автомобилях Zakspeed. Ford начал опробовать свой новый дизайн, 75 ° V8 HBA1 с Benetton.

1990 Формулы сезона вновь доминировали Honda в McLarens с 690 л.с. (515 кВт) @ 13500 оборотов в минуту RA100E подачи питания Айртон Сенна и Герхард Бергер впереди 680 л.с. (507 кВт) @ 12750 оборотов Ferrari Tipo 036 от Алена Проста и Найджела Мэнселл . Следом за ними лидировали Ford HBA4 для Benetton и Renault RS2 для Williams с 660 л.с. (492 кВт) при 12 800 об / мин, оснащенные двигателями Ford DFR и Judd CV . Исключение составляли Lamborghini 3512 в моделях Lola и Lotus, а также новый Judd EV 76 ° V8 мощностью 640 л.с. (477 кВт) при 12500 об / мин в автомобилях Leyton House и Brabham. Два новых претендентов были Life , которые построили для себя в F35 W12 с тремя цилиндрами четыре банки @ 60 °, и Subaru дает колоны 1235 плоско-12 от Motori Moderni

Honda по-прежнему лидировала в сезоне Формулы-1 1991 года на McLaren Сенны с 725–760 л.с. (541–567 кВт) при 13 500–14 500 об / мин 60 ° V12 RA121E , опережая Williams с двигателем Renault RS3 с мощностью 700 л.с. (520 кВт). @ 12500 об. / Мин. Ferrari отстала со своим Tipo 037 , новым 65-градусным двигателем V12, выдающим 710 л.с. (529 кВт) при 13 800 об / мин, также оснащенным Minardi , опережая Ford HBA4 / 5/6 на автомобилях Benetton и Jordan. Позже Тиррелл использовал предыдущую Honda RA109E, Джадд представил свой новый GV, а Dallara оставил предыдущий электромобиль Lotus, Yamaha передала свой 660 л.с. (492 кВт) OX99 70 ° V12 компании Brabham, двигатели Lamborghini использовались Modena и Ligier. Ilmor представил свой LH10 , двигатель V10 мощностью 680 л.с. (507 кВт) при 13000 об / мин, который в конечном итоге стал Mercedes с Leyton House, а Porsche поставил небольшой успешный V12 3512 для Footwork Arrows ; остальная часть поля была оснащена Ford DFR .

В 1992 году двигатели Renault стали доминирующими, особенно после ухода из спорта Honda в конце 1992 года. Двигатели Renault V10 объемом 3,5 л, которыми оснащена команда Williams F1, вырабатывали постоянную выходную мощность в диапазоне 750–830 л. С. 619 кВт; 760–842 л.с.) при 13000–14500 об / мин в конце эпохи безнаддувных двигателей объемом 3,5 л. Renault выигрывал последние три чемпионата мира подряд в эпоху формулы 3,5 л вместе с Williams (1992–1994).

К концу сезона 1994 года Ferrari 043 выдавал 820 л.с. (611 кВт) при 15 800 об / мин.

1995–2005

В эту эпоху использовалась формула 3,0 л с диапазоном мощности от 650 л.с. (485 кВт) до 965 л.с. (720 кВт), в зависимости от числа оборотов в минуту , и от восьми до двенадцати цилиндров. Renault был первым доминирующим поставщиком двигателей с 1995 по 1997 год, выиграв первые три чемпионата мира с Williams и Benetton в то время. В 1995 году выигравший чемпионат Benetton B195 выдавал мощность 675–740 л.с. (503,3–551,8 кВт), а победивший в чемпионате 1996 года Williams FW18 производил 700–750 л.с. (522,0–559,3 кВт) своего 3,0-литрового двигателя V10 . Победивший в чемпионате 1997 года FW19 производил около 760 л.с. (566,7 кВт) при 16000 об / мин от своего 3,0-литрового двигателя V10 Renault RS9 . Большинство автомобилей 1995–2000 годов давали постоянную мощность от 700 до 800 л.с. Большинство автомобилей Формулы-1 в течение сезона 1997 года с комфортом выдавали стабильную выходную мощность 740–760 л.с. (551,8–566,7 кВт) при 16 000 об / мин. С 1998 по 2000 годы именно сила Mercedes позволила Мика Хаккинену выиграть два чемпионата мира. McLaren MP4 / 14 1999 года производил 785-810 л.с. при 17000 об / мин. Ferrari постепенно улучшала свой двигатель. В 1996 году они перешли с традиционного двигателя V12 на более компактный и легкий двигатель V10. Они предпочли надежность мощности, изначально проиграв Mercedes с точки зрения полной мощности. Первый двигатель Ferrari V10, выпущенный в 1996 году, выдавал 715 л.с. (533 кВт) при 15 550 об / мин, по сравнению с их самым мощным двигателем V12 объемом 3,5 л (в 1994 г.), который выдавал 820 л.с. (611 кВт) при 15 800 об / мин, но больше по мощности. от их последнего 3,0-литрового V12 (в 1995 году), который производил 700 л.с. (522 кВт) при 17000 об / мин. На Гран-при Японии в 1998 году двигатель Ferrari 047D выдавал более 800 л.с. (600 кВт). С 2000 года им всегда хватало мощности и надежности.

BMW начала поставлять свои двигатели для Williams с 2000 года. В первом сезоне двигатель был очень надежным, хотя и немного уступал по мощности двигателям Ferrari и Mercedes. BMW E41 Приведено Williams FW22 произведено около 810 л.с. @ 17500 оборотов в минуту, в течение сезона 2000 года. BMW решительно пошла вперед с разработкой двигателя. P81 , используемый в течение сезона 2001 года, был в состоянии поразить 17,810 оборотов в минуту. К сожалению, надежность была большой проблемой из-за нескольких взрывов в течение сезона.

BMW P82 , двигатель, использовавшийся командой BMW WilliamsF1 в 2002 году, достиг максимальной скорости в 19 050 оборотов в минуту на своей последней стадии эволюции. Кроме того, это был первый двигатель эпохи 3,0-литрового двигателя V10, преодолевший рубеж 19 000 об / мин во время квалификации Гран-при Италии 2002 года . Двигатель BMW P83, использовавшийся в сезоне 2003 года, развивал впечатляющие 19 200 об / мин и преодолел отметку в 900 л.с. (670 кВт) при мощности около 940 л.с. и весил менее 200 фунтов (91 кг). Honda RA003E V10 также преодолела отметку в 900 л.с. (670 кВт) на Гран-при Канады 2003 года .

В 2005 году для двигателя V10 объемом 3,0 л было разрешено не более 5 клапанов на цилиндр. Кроме того, FIA ввела новые правила, ограничивающие каждый автомобиль одним двигателем на два уик-энда Гран-при, делая упор на повышение надежности. Несмотря на это, выходная мощность продолжала расти. Двигатели Mercedes в этом сезоне имели около 930 л.с. (690 кВт). Двигатели Renault, Toyota, Ferrari и BMW производили от 920 л.с. (690 кВт) до 950 л.с. (710 кВт) при 19000 об / мин. У Honda было около 965 л.с. (720 кВт).

2006–2013 гг.

В 2006 году двигатели должны были быть 90 ° V8 с максимальной емкостью 2,4 литра с диаметром цилиндра 98 мм (3,9 дюйма), что подразумевает ход поршня 39,8 мм (1,57 дюйма) при максимальном диаметре цилиндра. Двигатели должны иметь два впускных и два выпускных клапана на цилиндр, быть безнаддувными и иметь минимальный вес 95 кг (209 фунтов). Двигатели предыдущего года с ограничителем оборотов были разрешены в 2006 и 2007 годах для команд, которые не смогли приобрести двигатель V8, а Scuderia Toro Rosso использовала Cosworth V10, после того, как Red Bull захватила бывшую команду Minardi , не включив новые двигатели. . В сезоне 2006 года были зафиксированы самые высокие пределы оборотов в истории Формулы-1 — более 20 000 об / мин; до того, как в 2007 году для всех конкурентов был введен обязательный ограничитель оборотов на 19 000 об / мин. Cosworth смог достичь чуть более 20 000 об / мин со своим V8, а Renault — около 20 500 об / мин. Хонда сделала то же самое; правда, только на динамометрическом стенде.

Предварительное охлаждение воздуха перед его поступлением в цилиндры, впрыск любого вещества, кроме воздуха и топлива, в цилиндры, впускные и выпускные системы с изменяемой геометрией , а также регулируемые фазы газораспределения были запрещены. Каждый цилиндр мог иметь только одну топливную форсунку и одну свечу искрового зажигания . Отдельные пусковые устройства использовались для запуска двигателей в шахтах и ​​на сетке. Картер и блок цилиндров должны были быть из литых или деформируемых алюминиевых сплавов. Коленчатый вал и распределительные валы должны были быть из сплава железа , поршни — из алюминиевого сплава, а клапаны — из сплавов на основе железа , никеля , кобальта или титана . Эти ограничения были введены для снижения затрат на разработку двигателей.

Уменьшение мощности было разработано так, чтобы снизить мощность трехлитровых двигателей примерно на 20%, чтобы уменьшить увеличивающуюся скорость автомобилей Формулы-1. Несмотря на это, во многих случаях характеристики автомобиля улучшились. В 2006 году Toyota F1 объявила о выходе своего нового двигателя RVX-06 примерно 740 л.с. (552 кВт) при 18 000 об / мин , но реальные цифры, конечно, получить трудно. Большинство автомобилей этого периода (2006-2008 гг.) Выдавали обычную выходную мощность примерно 730-785 л.с. при 19 000 об / мин (более 20 000 об / мин в сезоне 2006 г. ).

Спецификация двигателя была заморожена в 2007 году, чтобы снизить затраты на разработку. Двигатели, которые использовались в Гран-при Японии 2006 года, использовались в сезонах 2007 и 2008 годов и были ограничены до 19 000 об / мин. В 2009 году ограничение было снижено до 18 000 об / мин, и каждому водителю разрешалось использовать максимум 8 двигателей в течение сезона. Любой гонщик, нуждающийся в дополнительном двигателе, получает 10 мест на стартовой решетке за первую гонку, в которой используется двигатель. Это увеличивает важность надежности, хотя эффект заметен только к концу сезона. Некоторые изменения конструкции, направленные на повышение надежности двигателя, могут быть выполнены с разрешения FIA. Это привело к тому, что некоторые производители двигателей, особенно Ferrari и Mercedes, использовали эту возможность, внося изменения в конструкцию, которые не только повышают надежность, но и, как побочный эффект, увеличивают выходную мощность двигателя. Поскольку двигатель Mercedes оказался самым мощным, FIA разрешила перенастройку двигателей, чтобы позволить другим производителям соответствовать мощности.

В 2009 году Honda покинула Формулу 1. Команду приобрел Росс Браун , создав Brawn GP и BGP 001 . Из-за отсутствия двигателя Honda Brawn GP переоборудовали двигатель Mercedes на шасси BGP 001. Команда с новым брендом выиграла чемпионат конструкторов и чемпионат пилотов у более известных и хорошо зарекомендовавших себя соперников Ferrari, McLaren-Mercedes и Renault.

Cosworth , отсутствовавший с сезона 2006 года , вернулся в 2010 году. Новые команды Lotus Racing , HRT и Virgin Racing , наряду с уже существующей Williams , использовали этот двигатель. В этом сезоне также отказались от двигателей BMW и Toyota , поскольку автомобильные компании вышли из Формулы-1 из-за экономического спада.

В 2009 году строителям было разрешено использовать системы рекуперации кинетической энергии (KERS), также называемые рекуперативными тормозами . Энергия может храниться либо в виде механической энергии (как в маховике), либо в виде электрической энергии (как в батарее или суперконденсаторе) с максимальной мощностью 81 л.с. (60 кВт; 82 л.с.). В какой-то момент сезона им пользовались четыре команды: Ferrari, Renault, BMW и McLaren.

Хотя KERS все еще был разрешен в Формуле-1 в сезоне 2010 года, все команды согласились не использовать его. KERS вернулся в сезон 2011 года, когда только три команды решили не использовать его. В сезоне 2012 года без KERS выступали только Marussia и HRT, а в 2013 году все команды на сетке имели KERS. С 2010 по 2013 год автомобили имеют обычную мощность 700–800 л.с., в среднем около 750 л.с. при 18 000 об / мин.

2014–2021 гг.

FIA объявила о замене 2,4-литровых двигателей V8 на 1,6-литровые двигатели V6 в сезоне 2014 года . Новые правила разрешают использование систем рекуперации кинетической и тепловой энергии . Принудительная индукция теперь разрешена, и вместо ограничения уровня наддува вводится ограничение расхода топлива на уровне 100 кг бензина в час максимум. Они звучали по-разному из-за нижнего предела оборотов (15 000 об / мин) и турбонагнетателя. Хотя нагнетатели разрешены, все конструкторы решили использовать турбо.

Новая формула позволяет использовать двигатели с турбонаддувом , которые последний раз появлялись в 1988 году . Их эффективность повышена за счет турбо-компаундирования за счет рекуперации энергии из выхлопных газов. Первоначальное предложение о четырехцилиндровых двигателях с турбонаддувом не приветствовалось гоночными командами, в частности Ferrari. Адриан Ньюи заявил во время Гран-при Европы 2011 года, что переход на двигатель V6 позволяет командам использовать двигатель в качестве напряженного элемента , в то время как для рядного 4-го двигателя потребуется пространственная рама. Был достигнут компромисс, разрешив вместо этого использовать двигатели с принудительной индукцией V6. Двигатели редко превышают 12 000 об / мин во время квалификации и гонки из-за новых ограничений расхода топлива.

Системы рекуперации энергии, такие как KERS, имели прирост 160 л.с. (120 кВт) и 2 мегаджоуля за круг. KERS был переименован в Motor Generator Unit – Kinetic ( MGU-K ). Также были разрешены системы рекуперации тепловой энергии под названием Motor Generator Unit – Heat ( MGU-H ).

Сезон 2015 года стал улучшением по сравнению с 2014 годом, добавив примерно 30–50 л.с. (20–40 кВт) большинству двигателей, из которых самый мощный двигатель Mercedes — 870 л.с. (649 кВт). В 2019 году заявленная мощность двигателя Renault в квалификационных условиях составляла 1000 л.с.

Из предыдущих производителей только Mercedes, Ferrari и Renault производили двигатели по новой формуле в 2014 году, тогда как Cosworth прекратил поставки двигателей. Honda вернулась в 2015 году со своим собственным двигателем, в то время как McLaren использовала мощность Honda, заменив мощность Mercedes в 2014 году. В 2019 году Red Bull перешла с двигателя Renault на двигатель Honda. Honda поставляет как Red Bull, так и AlphaTauri. Компания Honda должна выйти из числа поставщиков силовых агрегатов в конце 2021 года .

2022 год и далее

В 2017 году FIA начала переговоры с существующими конструкторами и потенциальными новыми производителями по следующему поколению двигателей с предполагаемой датой ввода в эксплуатацию в 2021 году, но отложенной до 2022 года . Первоначальное предложение было разработано, чтобы упростить конструкцию двигателей, сократить расходы, продвигать новые модели и устранить критику в адрес двигателей поколения 2014 года. Он призвал сохранить 1,6-литровую конфигурацию V6, но отказался от сложной системы Motor Generator Unit – Heat ( MGU-H ). Генератор двигателя Блок-Kinetic ( МГУ-K ) будет более мощным, с большим акцентом на развертывании водителя и более гибкого внедрения для обеспечения тактического использования. Предложение также призывало к введению стандартизованных компонентов и конструктивных параметров, чтобы компоненты, производимые всеми производителями, были совместимы друг с другом в системе, получившей название «включай и работай». Было также внесено еще одно предложение о разрешении полноприводных автомобилей с приводом передней оси от блока MGU-K — в отличие от традиционного карданного вала — который функционировал независимо от MGU-K, обеспечивающего мощность на заднюю ось, отражая система, разработанная Porsche для спортивного автомобиля 919 Hybrid .

Развитие спецификации двигателя

Текущие технические характеристики двигателя

Сжигание, строительство, эксплуатация, мощность, топливо и смазка

• Производители : Mercedes , Renault , Ferrari и Honda.
• Тип : гибридный с промежуточным охлаждением
• Такт двигателя сгорания : четырехтактный поршневой цикл Отто
• Конфигурация : одинарный гибридный двигатель V6 стурбонаддувом
• Угол V : угол цилиндра 90 °
• Объем : 1,6 л (98 куб. Дюймов )
• Диаметр цилиндра : Максимум 80 мм (3.15 в )
• Ход : 53 мм (2.09 в )
• Клапанный : DOHC , 24 клапана (четыре клапана на цилиндр)
• Топливо : неэтилированный бензин с октановым числом 98–102 + биотопливо 5,75%.
• Подача топлива : бензин с прямым впрыском
• Давление впрыска топлива : 500 бар (7252 фунт / кв. Дюйм ; 493 атм ; 375031 торр ; 50000 кПа ; 14765 дюймов ртутного столба )
• Расход ограничителя массового расхода топлива : 100 кг / ч (220 фунтов / ч) (-40%)
• Диапазонрасходатоплива : 6 миль на галлон_{— США} (39,20 л / 100 км )
• Аспирация : с одинарным турбонаддувом
• Выходная мощность : 875–1000 + 160 л.с. (652–746 + 119 кВт ) при 10 500 об / мин
• Крутящий момент : прибл. 600–650 Нм (443–479 ft⋅lb )
• Смазка : Сухой картер
• Максимальные обороты : 15000 об / мин
• Управление двигателем : McLaren TAG-320
• Максимум. скорость : 370 км / ч (230 миль / ч ) (Монца, Баку и Мексика); 340 км / ч (211 миль / ч ) нормальные гусеницы
• Охлаждение : один механический водяной насос, питающий систему охлаждения с одной передней стороны
• Зажигание : индуктивное с высокой энергией
• Запрещенные материалы для двигателей : сплавы на основе магния, композиты с металлической матрицей (MMC), интерметаллические материалы, сплавы, содержащие более 5% по весу платины, рутения, иридия или рения, сплавы на основе меди, содержащие более 2,75% бериллия, любые другие сплавы. класс, содержащий более 0,25% бериллия, сплавы и керамика на основе вольфрама, а также композиты с керамической матрицей

Принудительная индукция и двухпозиционный

• Поставщики турбокомпрессоров : Garrett Motion ( Ferrari ), IHI Corporation ( Honda ), Mercedes AMG HPP ( собственный Mercedes ) и Pankl Turbosystems GmbH ( Renault ).
• Вес турбокомпрессора : 8 кг (18 фунтов ) в зависимости от используемого корпуса турбины
• Ограничение оборотов турбокомпрессора : 125000 об / мин
• Нагнетание давления : одноступенчатый компрессор и выхлопная турбина, общий вал
• Давление на уровне турбонаддува : не ограничено, но обычно обычно от 4,0 до 5,0 бар (от 58,02 до 72,52 фунтов на кв. Дюйм ; от 3,95 до 4,93 атм ; от 3000,25 до 3750,31 торр ; от 400,00 до 500,00 кПа ; от 118,12 до 147,65 дюймов ртутного столба ) абсолютное
• Wastegate : максимум два, с электронным или пневматическим управлением

Системы ERS

• MGU-K RPM : макс. 50 000 об / мин
• Мощность МГУ-К : Макс.120 кВт
• Энергия, извлекаемая MGU-K : не более 2 МДж / круг
• Энергия, выделяемая MGU-K : не более 4 МДж / круг
• MGU-H RPM :> 100000 об / мин
• Энергия, восстанавливаемая MGU-H : Неограниченная (> 2 МДж / круг)

Записи

Цифры верны по состоянию на Гран-при Абу-Даби 2020 года

Жирным шрифтом выделены производители двигателей, которые участвовали в Формуле-1 в сезоне 2020 года.

Гран-при чемпионата мира выиграл производитель двигателей

^ * Построен Cosworth

^ ** Построен Ilmor в период с 1997 по 2005 год.

^ **** Indianapolis 500 был частью чемпионата мира Водителей с 1950 по 1960 .

Наибольшее количество побед за сезон

По номеру

По проценту

* Только Альберто Аскари участвовал в гонке « Индианаполис 500» 1952 года на Ferrari.
** Alfa Romeo не участвовала в гонках Indianapolis 500 1950 года .

Длинноходные и короткоходные моторы – в чем разница, и какие лучше?

Признайтесь, что вы часто видели в тест-драйвах фразы про «типично короткоходный характер мотора» и не вполне понимали, о чем идет речь. Сегодня мы наконец расскажем, что такое коротко- и длинноходные моторы, в чем разница подходов к проектированию двигателей, и почему сейчас можно уверенно сказать, что «длинноходники» все-таки победили.

Средняя скорость, и какой она бывает

Д ля понимания вопроса придется вспомнить немного о конструкции ДВС и принципах его работы. Вы наверняка знаете, что в основе любой конструкции двигателя внутреннего сгорания лежит воздействие расширяющихся газов на поршень. Поршни могут быть любой формы и размеров, но у любого поршня есть такой параметр, как средняя скорость, и от нее зависит очень и очень многое.

Средняя скорость поршня – это величина, которую можно определить по формуле Vp = Sn/30, где S – ход поршня, м; n – частота вращения, мин-1. И именно она определяет степень возможного форсирования двигателя по оборотам, ускорения элементов шатунно-поршневой группы во время работы, а также его механический КПД.

От средней скорости поршня зависят нагрузки на стенку поршня, на поршневой палец, шатун и коленвал. Причем зависимость эта квадратичная: с увеличением скорости (Vp) в два раза нагрузки увеличиваются в четыре раза, а если в три – то в девять раз.

Эксперименты инженеров-мотористов уже очень давно доказали, что классическая конструкция шатунно-поршневой группы выдерживает максимальную скорость порядка 17-23 м/с. И чем выше эта величина, тем скорее изнашивается мотор. Увеличить скорость поршня практически невозможно – самые облегченные гоночные двигатели Формулы-1 имели скорость порядка 23-25 м/с, и это безумно много. Этого удалось достичь только потому, что «формульные» моторы рассчитаны на очень короткую эксплуатацию – от них не требуется «ходить» по 100 000 км.

От теории – к практике. Как известно, мощность мотора – это производная от крутящего момента, помноженного на обороты (об этом я писал большую статью с таблицами и графиками). То есть, если мы хотим получить больше мощности, то надо увеличивать обороты. А так как скорость поршня ограничена, то у нас не остается другого выбора, кроме как уменьшить его ход. Чем меньше расстояние нужно пройти поршню за один оборот, тем меньше может быть его скорость.

Короткоходные, длинноходные и «квадратные» моторы

Казалось бы, выше мы только что озвучили два прекрасных аргумента для максимального уменьшения хода поршня. К тому же, чем меньше ход поршня, тем больше диаметр цилиндра при том же объеме, и тем более крупные клапаны можно поставить. Улучшается газообмен, а значит, и работа мотора в целом… Но, как оказалось, безмерно уменьшать ход тоже нельзя.

Чем меньше ход, тем больше должен быть диаметр цилиндра, если мы хотим сохранить объем. А вот форма камеры сгорания с ростом диаметра цилиндра ухудшается, соотношение объема камеры и площади неизбежно растет, увеличивается коэффициент остаточных газов, возрастают тепловые потери, ухудшается сгорание топлива… КПД падает, склонность к детонации повышается, ухудшаются экономичность и экологичность.

При уменьшении хода поршня снижается, к тому же, и диаметр кривошипа коленчатого вала, а значит, уменьшается крутящий момент мотора. Ухудшаются и массогабаритные параметры двигателей – они становятся куда крупнее в горизонтальном сечении. К тому же для сохранения рабочего объема приходится увеличивать число цилиндров, а это уже ведет к резкому повышению сложности конструкции. В общем, нужен был компромисс.

Основные задачи проектирования моторов решили к 60-м годам прошлого века, тогда же нащупали пределы прочности конструкции по средней скорости поршня. Стало ясно, что оптимальные параметры мощности, общего КПД и габаритов у атмосферного мотора получаются в том случае, если диаметр цилиндра равен ходу поршня или чуть меньше.

На фото: двигатель Nissan Qashqai

Если они совпадают, то такие моторы еще называют «квадратными». Моторы, у которых диаметр цилиндра все-таки больше хода поршня, называют короткоходными, а те, у которых он меньше, – длинноходными.

Внимательный читатель скажет: стоп, а откуда вообще взялись короткоходные моторы, если эксперименты доказали, что эффективнее всего «квадратные» или чуть-чуть длинноходные?! Все просто: короткоходники получили распространение в автоспорте. Там расход топлива и приемистость на низких оборотах не сильно «делали погоду», и можно было пожертвовать КПД ради достижения большей мощности на высоких оборотах при сохранении малого рабочего объема.

Для получения лучшей топливной экономичности, тяги и чистоты выхлопа, наоборот, ход поршня увеличивали, жертвуя оборотами и максимальной мощностью. Длинноходные моторы применяли там, где были нужны тяга и экономичность.

Тем временем, к 80-м годам среднюю скорость поршня в серийных моторах довели до предела в 18 м/с, дальше ее увеличивать не получалось. Такая ситуация сохранилась до 90-х, когда требования к массогабаритным и экономическим характеристикам моторов резко возросли.

Длинноходный прогресс

90-е годы – это в первую очередь массовое внедрение новых экологических норм, резкое повышение массы кузова автомобилей из-за новых требований по пассивной безопасности, а заодно и возросшие требования к габаритам и экономичности силовых агрегатов. Машины становились просторнее изнутри и безопаснее во всех смыслах.

А двигателям приходилось поспевать за прогрессом. Массовый переход на многоклапанные головки блоков цилиндров повысил мощность и сделал моторы чище. Средний рабочий объем мотора постарались уменьшить и тем самым выиграть в расходе топлива и габаритах. Прогресс в области конструирования поршневой группы позволил уменьшить высоту поршня и увеличить длину шатуна, сделав больше механический КПД мотора.

Следовательно, стало возможно перейти к более длинноходным конструкциям, которые при том же рабочем объеме были компактнее, имели больший крутящий момент и к тому же стали экономичнее. Облегчение поршневой группы позволило снизить нагрузки на нее при высоких оборотах, а массовое внедрение турбонаддува и регулируемого впуска – еще и выиграть в максимальной мощности и тяге. Умеренно длинноходные моторы от этого только выиграли.

В 2000-е в стане двигателей объемом от 2 литров наметился перелом в переходе от «квадратов» к длинноходным конструкциям. И вот вам несколько примеров. При рабочем объеме 2 литра моторы VW серии ЕА888 (стоят на множестве моделей концерна от Skoda Octavia до Audi A5) имеют ход поршня 92,8 мм при диаметре цилиндра 82,5, а 2-литровые моторы Renault серии F4R (более всего известный по Duster) – 93 мм и 82,7 соответственно. Моторы Toyota объемом 1,8 л серии 1ZZ (Corolla, Avensis и др.) – еще более длинноходные, их размерность 91,5х79.

На фото: двигатель Volkswagen Golf GTI

Рабочие обороты таких двигателей заметно уменьшились, особенно у турбонаддувных, снизились и обороты максимальной мощности. А значит и снижение механического КПД уже не столь важно, зато преимущества налицо. По габаритам моторы лишь немного больше «классических» 1,6 из недавнего прошлого, а по тяге и расходу топлива намного превосходят однообъемных предшественников.

В современных моторах пытаются сочетать высокую эффективность работы длинноходных моторов и повышенный механический КПД короткоходных. Так, в ультрасовременном (но тем не менее уже снимаемом с производства) моторе BMW серии N20В20 (стоят на 1-й, 3-й, 5-й сериях, X1 и X3) применяется несимметричная поршневая группа, в которой ось коленчатого вала и ось поршневых пальцев смещены относительно оси цилиндров. Тут используются регулируемый маслонасос, плазменное напыление цилиндров, бездроссельный впуск и прочие технические «фокусы» для снижения механических потерь и сопротивления впуска. Размерность этого длинноходного мотора 90,1х84, и никто не скажет, что у него плохие характеристики хоть в чем-то, кроме надежности.

Дизели

Дизельные моторы, которые в силу особенностей рабочего цикла обычно являются длинноходными и низкооборотными, выиграли вдвойне. Внедрение турбонаддува резко подняло крутящий момент и позволило снизить степень сжатия, а прогресс топливной аппаратуры и поршневой группы – еще и увеличить рабочие обороты.

На фото: двигатель Volkswagen Golf TDI

В итоге дизели превзошли по литровой мощности атмосферные бензиновые моторы, а по крутящему моменту – бензиновые моторы с наддувом. Так, двигатели серии N57 (3-я, 5-я, 7-я серии, X3, X5 и др.) от BMW при диаметре цилиндра 84 мм и ходе поршня 90 мм имеют рабочий объем 2,993 литра, мощность до 381 л. с. и 740 Нм крутящего момента. Средняя скорость поршня при этом – 13,2 метра в секунду.

Оборотная сторона

Конечно же, беспроигрышных лотерей не бывает, и чудесной высокой отдачи добились ценой надежности – тут нет никакого секрета. Старый принцип актуален и поныне: у «сильно длинноходных» моторов высокая средняя скорость поршня увеличивает нагрузку на стенки цилиндра.

Конечно же, материалы становятся лучше, но при сравнении двигателей одной серии с разными параметрами хода поршня и диаметра цилиндра заметно, что длинноходные модели более склонны к износу поршневых колец и задирам цилиндров. И ресурс поршневой у них оказывается существенно ниже, чем у более «квадратных» собратьев.

А вот при сравнении разных моторов все далеко не так однозначно. На моторах с алюминиевым блоком и алюсиловым покрытием стараются снизить нагрузку на стенку цилиндра в том числе и снижением хода поршня, но, как правило, все равно ресурс получается меньше, чем у моторов с чугунными гильзами или блоком.

Мотор Renault-Nissan серии M4R (Qashqai, Fluence и др.), который пришел на смену уже упомянутому чугунному F4R, имеет ход поршня 90,1 мм при диаметре цилиндра 84 – он все еще длинноходный, но ход поршня значительно сократился. Габариты при этом не увеличиваются за счет более тонкостенной конструкции блока цилиндров.

На фото: двигатель Renault Latitude

Современные двигатели не нуждаются в высоких оборотах для достижения высокой мощности, а экономичность и экологичность становятся все важнее. Пусть даже в реальной эксплуатации заявленные характеристики и не подтверждаются… К тому же, можно путем усложнения конструкции обойти множество ограничений, которые десятки лет заставляли делать выбор между мощностью и экономичностью моторов.

Короткоходные «крутильные» моторы просто вымирают, им нет места в новом мире. Даже в Формуле-1 отказались от экстремальных конструкций с рабочими оборотами за 19 тысяч и соотношением диаметра цилиндра и хода поршня больше 2,4 к 1. Конечно, для фанатов и гоночных серий выпуск подобной техники сохранится, но в практическом плане смысла в ней уже нет. Победа длинноходных конструкций, за редким исключением, фактически состоялась.

Одним из немногих «оплотов короткоходности» до недавнего времени оставались атмосферные V6 и V8 от Mercedes-Benz. Так, моторы серии М272 (E-Klasse W211, M-Class W164 и др.) – откровенно короткоходные во всех вариантах исполнения. Например, у 3-литровой версии соотношение хода к диаметру будет 82,1 к 88. Как и их предки в лице М104, так и их наследники вплоть до М276, они были олицетворением успешных короткоходных моторов. Компания не стремилась к излишней компактности моторов, места было достаточно, а момента у двигателей объемом 3-3,5 литра и так хватало с запасом. Городить длинноходную конструкцию не было смысла.

Но новое поколение двигателей AMG серий М133/М176 с наддувом стали длинноходными – 83х92 мм, как и перспективная рядная шестерка 3,0 с наддувом серии М256 – 83х92,4 мм.

На фото: двигатель Mercedes-AMG CLA 45 4MATIC

Из «могикан» остаются разве что моторы GM, их блок V8 6,2 Vortec/L86/LT1 все еще не стремится к компактности, имея размерность 103,25х92 мм, и даже компрессорная версия LT4 сохраняет ту же размерность блока. Но это, скорее всего, тоже ненадолго.

Конец спорам

Даунсайз, наддув, непосредственный впрыск, гладкая моментная характеристика, высокий крутящий момент, регулируемый ГРМ и продвинутые трансмиссии сотворили маленькое чудо. Споры «длинноходный или короткоходный» уже более не актуальны.

Моторы вдруг прибавили в литровой мощности до границ, ранее считавшихся возможными только для специально подготовленных гоночных моторов. Увидев цифры в 120-150 л. с. с литра объема, мы уже не удивляемся, и даже 200 л. с. на литр кажутся вполне реальными, а «смешной» паспортный расход топлива для мощной и тяжелой машины кажется вполне реальным. Дизельные двигатели из «гадких утят» превратились в прекрасных лебедей с литровой мощностью даже большей, чем у бензиновых двигателей.

Во многом все это, плюс уменьшение габаритов и веса моторов, стало возможным благодаря длинноходной конструкции. Окончательно оформившийся тренд вряд ли переломится, особенно с учетом прогнозируемого вытеснения ДВС электромоторами и разнообразными «удлинителями дистанции».

Источник http://1gai.ru/publ/522108-8-samyh-izvestnyh-tipov-dvigateley-v-mire-vot-chem-oni-otlichayutsya.html
Источник http://ru.qaz.wiki/wiki/Formula_One_engines
Источник Источник http://www.kolesa.ru/article/dlinnohodnye-i-korotkohodnye-motory-v-chem-raznitsa-i-kakie-luchshe