Двигатель V12 — V12 engine

Двигатель V12 является двенадцати- цилиндра поршневого двигателя , где два банка из шести цилиндров расположены в конфигурации V вокруг общего коленчатого вала. Двигатели V12 более распространены, чем двигатели V10 . Однако они встречаются реже, чем двигатели V8 .

Первый двигатель V12 был построен в 1904 году для использования в гоночных лодках . Благодаря сбалансированному характеру двигателя и плавной передаче мощности двигатели V12 были популярны в ранних роскошных автомобилях, лодках, самолетах и ​​танках. Своего апогея авиадвигатели V12 достигли во время Второй мировой войны, после чего их по большей части заменили реактивные. В гонках Формулы-1 двигатели V12 были популярны в конце 1960-х — начале 1990-х годов.

Наиболее распространенным применением двигателей V12 в 21 веке были судовые двигатели, железнодорожные локомотивы, большие стационарные двигатели и европейские спортивные автомобили / автомобили класса люкс.

Содержание

• 1 Дизайн
  • 1.1 Баланс и плавность
  • 1.2 Размер и рабочий объем
• 2 Использование на морских судах
• 3 Использование в самолетах
  • 3,1 1900-х до 1930-х годов
  • 3.2 1940-х годов, чтобы представить
• 4 Использование в автомобилях
  • 4,1 1910-е годы
  • 4.2 1920-х по 1940-е годы
  • 4.3 с 1945 по 1960 годы
  • 4,4 1970-х годов, чтобы представить
  • 4.5 Список двигателей V12 производства
  • 4.6 Автогонки
• 5 Использование в грузовиках
• 6 Использование в железнодорожных локомотивах
• 7 Использование в боевых бронированных машинах
• 8 См. Также
• 9 ссылки

дизайн

Баланс и плавность

Каждый ряд двигателя V12 по существу функционирует как рядный шестицилиндровый двигатель , который сам по себе имеет идеальный баланс между первичным и вторичным двигателями . Таким образом, при правильном V-образном угле двигатель V12 может иметь идеальный баланс. Даже порядок зажигания для двигателя V12 с четырехтактным двигателем имеет интервал 60 градусов, поэтому двигатель V12 может быть идеально сбалансирован , только если V-угол 60 градусов используются. Многие двигатели V12 используют V-образный угол 60 градусов между двумя рядами цилиндров. Были произведены двигатели V12 с другими углами V-образного сечения, иногда с использованием раздельных шатунов для снижения неуравновешенных колебаний. Недостатком двигателя V12 является более высокая стоимость, сложность и потери на трение по сравнению с двигателями с меньшим количеством цилиндров.

В любой момент времени три цилиндра двигателя V12 находятся в рабочем такте, что повышает плавность подачи мощности за счет устранения промежутков между импульсами мощности.

Двигатель V12 с V-образным углом 180 градусов часто называют двигателем с плоским двенадцатью (или » оппозитным двенадцатью»). Однако эта терминология неверна для большинства двигателей V12 с поворотом на 180 градусов, поскольку они используют общие шатуны и поэтому не настроены как оппозитные двигатели.

Теоретически вращающиеся части гоночного двигателя V12 могут быть легче, чем двигатель V8 с кросс-плоскостью аналогичного рабочего объема, поскольку двигатель V12 не требует противовесов на коленчатом валу или такой же инерционной массы для маховика. Кроме того, выхлопная система двигателя V12 намного проще, чем требовалось бы для двигателя V8 с поперечным расположением плоскости для достижения импульсной настройки выхлопных газов. Однако использование двигателей V12 в автоспорте в 21 веке — редкость.

Размер и смещение

Двигатель V12 с углом наклона 60 градусов обычно уже, чем двигатель V6 или V8 с углом наклона 90 градусов с аналогичным рабочим объемом. Однако двигатель V12 обычно длиннее, чем двигатели V6 и V8. Дополнительная длина часто затрудняет установку двигателя V12 в легковой автомобиль, но длина обычно не является проблемой для двигателей грузовых автомобилей и стационарных двигателей. Из-за меньшей ширины V12 часто используется в локомотивах, бронированных танках и морских двигателях. В этих случаях ширина двигателя ограничена узкими железнодорожными просветами или шириной проезжей части , тогда как длина транспортного средства более гибкая.

В двухвинтовых лодках два двигателя V12 могут быть достаточно узкими, чтобы размещаться рядом, в то время как три двигателя V12 иногда используются в высокоскоростных трехвинтовых конфигурациях. Большие и быстрые круизные лайнеры могут иметь шесть или более двигателей V12. В исторических истребителях и бомбардировщиках с поршневыми двигателями длинная узкая конфигурация V12, используемая в высокопроизводительных самолетах, делала их более обтекаемыми, чем другие двигатели, особенно короткий и широкий радиальный двигатель .

Использование на морских судах

Первый V-образный двигатель (конструкция V-twin) был построен компанией Daimler в 1889 году, затем первый двигатель V8 был построен Антуанеттой в 1903 году. За ними последовал первый двигатель V12 в 1904 году, который был построен Putney Motor Works в Лондон для гоночных лодок. Двигатель V12, известный как двигатель Craig-Dörwald в честь партнеров-основателей Путни, был основан на существующем двухцилиндровом двигателе Патни с плоской головкой , углом поворота 90 градусов и алюминиевым картером. Как и во многих судовых двигателях, распределительный вал может скользить в продольном направлении для зацепления второго набора кулачков , давая фазы газораспределения , что обращенное вращение двигателя для достижения кормы движения вперед . Двигатель имел рабочий объем 18,4 л (1120 куб. Дюймов), вес 430 кг (950 фунтов) и развивал 110 кВт (150 л.с.). Двигатель предназначался для использования в гоночных лодках с 40-футовым корпусом, но мало что известно о его гоночных достижениях.

Еще два двигателя V12 появились в сезоне гонок на моторных лодках 1909-1910 годов. Компания Lamb Boat & Engine Company в Соединенных Штатах построила двигатель объемом 25,5 л (1559 кубических дюймов) для 32-футовой лодки Lamb IV. Orleans Motor Company построила массивный двигатель V12 с плоской головкой объемом 56,8 л (3464 куб. Дюйма) с выходной мощностью, заявленной как «почти 400 л.с. (298 кВт)». В 1914 году Panhard построил два двигателя V12 объемом 38,6 л (2356 куб. Дюймов) с четырьмя клапанами на цилиндр, которые были разработаны для использования в гоночных лодках.

Большие дизельные двигатели V12 — распространенные современные круизные лайнеры, которые могут иметь до шести таких двигателей. Примером производимого в настоящее время судового двигателя V12 является двигатель Wärtsilä 46F , где версия V12 имеет рабочий объем 1157 л (70 604 куб. Дюйма) и выходную мощность 14 400 кВт (19 300 л.с.).

Использование в самолетах

1900-1930-е гг.

Через пять лет после того, как был представлен первый двигатель V12, Renault представила первый двигатель V12 для самолетов в 1909 году. Этот двигатель имел угол поворота 60 градусов, воздушное охлаждение и расположение впускных клапанов (F-образная головка). Он имел рабочий объем 12,2 л (740 куб. Дюймов), вес 350 кг (772 фунта) и производил 103 кВт (138 л.с.) при 1800 об / мин. Пропеллер приводился в движение от переднего конца распределительного вала, таким образом, вращая скорость гребного винта на половину скорости типичного гребного винта с приводом от коленчатого вала, чтобы повысить эффективность гребного винта. Двигатель Renault был близко имитирован RAF 4 и его производными, которые использовались различными британскими военными самолетами во время Первой мировой войны. Двигатель RAF 4 имел рабочий объем 13,2 л (806 куб. Дюймов) и весил 289 кг (637 фунтов). и производил 104 кВт (140 л.с.) при 1800 об / мин.

В марте 1914 года в Великобритании был представлен прототип двигателя Sunbeam Mohawk V12 на основе гоночного двигателя Toodles V. Серийная версия имела мощность 168 кВт (225 л.с.) при 2000 об / мин, что делало ее самым мощным авиационным двигателем в Великобритании на момент начала Первой мировой войны. Во время и после Первой мировой войны различные компании в США производили Liberty. Двигатель Л-12 . В Австрии двигатели Austro Daimler V12 использовались на больших летающих лодках Военно-морских ВВС и производили до 257 кВт (345 л.с.). К концу Первой мировой войны V12 хорошо зарекомендовали себя в авиации, устанавливая на некоторые из новейших и крупнейших самолетов-истребителей и бомбардировщиков.

После Первой мировой войны многие цеппелины использовали двигатели V12 производства Maybach и Daimler . Двигатели V12 приводили в действие первые трансатлантические переходы на летающих лодках Curtiss NC (с использованием четырех двигателей Liberty L-12), первый беспосадочный трансатлантический переход на Vickers Vimy (с использованием двух двигателей Rolls-Royce Eagle ) и первый трансатлантический переход на дирижабль в дирижабле класса R-34 (с пятью двигателями Sunbeam Maori ).

1940-х годов, чтобы представить

Двигатели V12 достигли своего апогея во время Второй мировой войны с такими двигателями, как британские Rolls-Royce Merlin и Rolls-Royce Griffon , советские Klimov VK-107 и Mikulin AM-38 , американские Allison V-1710 и немецкие Daimler-Benz. DB 600 и Junkers Jumo . Эти двигатели генерировали около 750 кВт (1000 л.с.) в начале войны и более 1100 кВт (1500 л.с.) на последней стадии своего развития. Столь быстрое увеличение выходной мощности было связано с такими технологиями, как многоскоростные нагнетатели и высокооктановое топливо, а компоновка V12 была широко принята из-за его низких вибраций, так что мощные двигатели не разрывали легкие планеры истребителей.

В войсках союзников использовались двигатели V12 с «вертикальной» конструкцией, в то время как многие немецкие двигатели (кроме BMW VI , который был разработан до Второй мировой войны) использовали перевернутую конструкцию двигателя с более низким центром тяжести и улучшенным пилотом. обзорность для однодвигательных конструкций. Единственным перевернутым двигателем V12 американской конструкции , который использовался даже ограниченно во время Второй мировой войны, был Ranger V-770 с воздушным охлаждением , который использовался в самолетах, которые использовались только для учебных целей в Соединенных Штатах, таких как Стрелок Fairchild AT-21 .

Двигатель Rolls-Royce Merlin V12 использовался в нескольких британских самолетах, включая истребители Hawker Hurricane и Supermarine Spitfire , а также бомбардировщики Avro Lancaster и de Havilland Mosquito . Ураган и Спитфайр сыграли жизненно важную роль в битве за Британию . Длинная и узкая конфигурация V12 способствовала хорошей аэродинамике, а его плавность позволяла использовать его с относительно легкими и хрупкими планерами.

В США двигатель Rolls-Royce Merlin производился по лицензии компанией Packard Motor Car Company, которая использовалась в истребителе P-51 Mustang . Этот двигатель также использовался в некоторых моделях Curtiss P-40, в частности, в P-40F и P-40L. Packard Merlins приводил в действие самолеты Hurricane, Lancaster и Mosquito канадского производства, а также британский Spitfire Mark XVI , который в остальном был таким же, как Mark IX с его британским Merlin. Allison V-1710 был жидкостным охлаждением двигателя V12 разработан в Соединенных Штатах , который был использован на действительной службу во время Второй мировой войны. Первоначально он использовался в P-38 Lightning , но система турбонагнетателя требовала громоздких воздуховодов и имела плохие высотные характеристики. В 1943 году началось производство версии с более традиционным механическим нагнетателем .

После Второй мировой войны двигатели V12 в целом стали устаревшими в самолетах из-за внедрения турбореактивных и турбовинтовых двигателей, которые имели большую мощность для своего веса и меньшее количество сложностей.

Использование в автомобилях

В автомобилях двигатели V12 менее распространены, чем двигатели с меньшим числом цилиндров, из-за их размера, сложности и стоимости. Они в основном используются в дорогих спортивных и роскошных автомобилях благодаря своей мощности, плавной работе и отличительному звуку.

1910-е годы

Одно из первых зарегистрированных случаев использования двигателей V12 в автомобилях было в октябре 1913 года, когда изготовленный на заказ гоночный автомобиль соревновался на трассе Бруклендс в Соединенном Королевстве. В машину вошел Луи Коатален , главный инженер автомобильной компании Sunbeam. Он был назван «Toodles V» (в честь любимого имени Коатлена его жены) и достиг нескольких рекордов скорости в 1913 и 1914 годах. Двигатель V12 имел рабочий объем 9,0 л (549 куб. Дюймов), алюминиевый картер, железные цилиндры с L- формованные камеры сгорания, клапанный механизм «кулачок в блоке» и угол поворота 60 градусов. Каждый блок двигателя состоял из двух блоков цилиндров по три цилиндра в каждом. Клапанный зазор устанавливался шлифовкой соответствующих деталей, двигатель не имел каких-либо простых средств регулировки. Это отражало намерение позже использовать двигатель в самолетах, поскольку следовало избегать любого метода регулировки, который мог выйти из строя в полете. Первоначально V12 был рассчитан на 150 кВт (200 л.с.) при 2400 об / мин и весил приблизительно 340 кг (750 фунтов).

Среди первых серийных автомобилей с двигателем V12 были Packard Twin Six 1915 года, двигатель National V12 1915 года и Weidely Pathfinder 1917 года ; все они были построены в Соединенных Штатах.

1920-е по 1940-е годы

В конце 1920-х годов количество марок, предлагающих двигатели V12 для своих легковых автомобилей, увеличилось и достигло пика в 1930-х годах. Отсутствие вибрации и звука, плавность хода и повышенная мощность были названы ключевыми преимуществами двигателей V12. Автомобильный бензин, производившийся в 1920-х и 1930-х годах, имел более низкое октановое число , что приводило к более низким характеристикам двигателя, а виброизолирующие опоры двигателя редко устанавливались на легковые автомобили в 1920-х и начале 1930-х годов. Добавление большего количества цилиндров к двигателю было одним из методов повышения производительности.

Европейские легковые автомобили с двигателями V12 были:

• Fiat 520 ‘Superfiat’ (1921–1922)
• Daimler Double-Six (несколько моделей, построенных в разное время с 1926 по 1938 год)
• Хорьх 12 (1931–1934)
• Hispano-Suiza J12 (1931–1938)
• Maybach Zeppelin DS 7 (1928–1930) и DS 8 (1930–1938)
• Rolls-Royce Phantom III (1936–1939)

Американские легковые автомобили с двигателями V12 были:

• Auburn V-12 Speedster (1932–1934)
• Cadillac Series 370 (1931–1935) и Series 80/85 (1936–1937)
• Франклин V-12 (1932–1934)
• Lincoln K-серия / модель K (1931–1940), Custom (1941–1942) и Continental (1940–1948)
• Lincoln-Zephyr V-12 (1936–1942) и H-серия (1946–1948)
• Packard Twin Six (1916–1923 и 1932), Packard 905 (1916–1923) и Packard Twelve (1933–1939)
• Двенадцать Пирс-Эрроу (1932–1938)

Экономические трудности, вызвавшие Великую депрессию, означали, что все американские автопроизводители, за исключением Lincoln, прекратили производство двигателей V12 к концу 1930-х годов. Сами Lincoln прекратили производство V12 в 1948 году, и с тех пор ни один американский автопроизводитель не производил двигатели V12. Улучшения в конструкции двигателя, а именно в камере сгорания, форме поршня, системе подачи топлива и т. Д., Позволили более легким и дешевым двигателям V8 превзойти двигатели V12 по характеристикам.

1945 — 1960-е годы

После окончания Второй мировой войны жесткая экономия и изменение вкусов во многих европейских странах привели к исчезновению роскошных автомобилей с двигателями V12 в 1940-х и 1950-х годах. Lincoln продолжал ограниченное производство роскошных автомобилей с двигателем V12 с 1946 по 1948 год. Американские производители сосредоточились на постоянном улучшении двигателей V8 и их характеристик на протяжении 1950-х годов, что привело к первой «войне лошадиных сил» в 1960-х.

В Италии Энцо Феррари представил свой первый легковой автомобиль Ferrari 166 Inter в 1948 году и оснастил его двигателем Colombo V12 объемом 2,0 л (122 куб. Дюйма) . Недовольный надежностью и грубостью своего Ferrari 250 GT, Ферруччо Ламборгини хотел разработать собственные легковые автомобили, которые были бы более культурными и надежными, чем автомобили, производимые Ferrari. Его первый легковой автомобиль, grand tourer, был 350 GT с 3,5-литровым (214 куб. Дюймов) двигателем DOHC. Оба производителя имеют долгую историю производства автомобилей с двигателями V12, которая продолжается и по сей день.

Cadillac экспериментировал с двигателями V12 в 1963 и 1964 годах в качестве потенциального варианта двигателя для своего первого переднеприводного автомобиля Cadillac Eldorado . Однако Cadillac был недоволен работой своего двигателя V12, имея небольшое преимущество перед V8 с большим рабочим объемом, который было дешевле увеличить для большей мощности.

1970-е годы, чтобы представить

В Европе несколько производителей добавили двигатели V12 в свой модельный ряд, как указано ниже:

• Jaguar: Двигатель Jaguar V12 представлял собой полностью алюминиевую конструкцию SOHC с рабочим объемом 5,3–6,0 л (323–366 куб. Дюймов), который производился с 1971 по 1997 год. Первым вариантом двигателя была 5,3-литровая версия, используемая в Jaguar. Спортивный автомобиль E-Type.
• BMW: Производство двигателей V12 началось с двигателя BMW M70 SOHC, представленного в роскошном седане BMW 750iL 1987 года . Двигатель был модернизирован до двигателя DOHC V12 в 2003 году, а затем до двигателя DOHC V12 с турбонаддувом, который производился с 2008 года по настоящее время. Двигатели BMW V12 также использовались в нескольких моделях Rolls-Royce, начиная с 1998 года с Rolls-Royce Silver Seraph .
• Mercedes-Benz: Первым двигателем V12 компании был Mercedes-Benz M120, двигатель DOHC объемом 6,0 л (366 куб. Дюймов), представленный в роскошном седане Mercedes-Benz 600 SE 1991 года . Этот двигатель был заменен двигателем SOHC V12 в 1998 году, затем двигателем SOHC V12 с турбонаддувом, который производился с 2003 года по настоящее время. Двигатели Mercedes-Benz V12 также использовались в нескольких моделях Maybach, начиная с Maybach 57 и 62 в 2002 году.
• Aston Martin: Aston Martin DB7 V12 Vantage 1999 года использовал первый двигатель компании V12 объемом 5,9 л (362 кубических дюйма) DOHC. Этот двигатель был заменен двигателем DOHC V12 с турбонаддувом, который был представлен в Aston Martin DB11 и производится с 2016 года по настоящее время.
• Audi: Внедорожник Audi Q7 2008-2012 был оснащен двигателем Audi 6.0 V12 48v TDI , который был первым дизельным двигателем V12, используемым в серийных автомобилях.

В Соединенных Штатах не производились серийные двигатели V12 с 1940-х годов, и американские производители предпочитали вместо них использовать двигатели V8 большого объема.

Японские производители редко выпускают двигатели с большим рабочим объемом, поэтому двигатели V12 встречаются очень редко. Единственным японским двигателем V12 является двигатель Toyota GZ 1997-2016 годов, дизайн SOHC объемом 5,0 л (305 куб. Дюймов), который использовался в лимузине Toyota Century .

В Китае лимузин Hongqi HQE 2009 года , оснащенный двигателем DOHC V12 объемом 6,0 л (366 куб. Дюймов), является единственным китайским автомобилем, который будет производиться с двигателем V12.

W-образные двигатели

Необходимость вместить в тесное пространство уже существующих моделей двигатель с большим количеством цилиндров заставила инженеров компании Volkswagen еще раз пересмотреть опыт строения двигателей, накопленный европейским автопромом за двадцатый век. Результат превзошел все ожидания — двигатели рядно-смещенной компоновки получились невероятно компактными.

История создания

Еще в начале XX века компания Lancia задумалась об уменьшении размеров V-образных двигателей, устанавливавшихся на многие автомобили того времени. Более компактный силовой агрегат позволил бы уменьшить габариты автомобиля и его массу. Следовательно, уменьшилась бы его стоимость, и увеличилась бы его популярность на рынке. Инженерам Lancia удалось создать V-образный двигатель с рекордно малым углом развала цилиндров – не более 10-20 градусов.

В 1991 году немецкий концерн Volkswagen представил новую схему расположения цилиндров – рядно-смещенную

Большого распространения такой агрегат не получил, но именно он подтолкнул компанию Volkswagen к созданию принципиально нового мотора.

Двигатель VR и его особенности

В 1991 году немецкий концерн представил новую схему расположения цилиндров – рядно-смещенную. Компании требовался компактный, но мощный шестицилиндровый мотор для установки на малогабаритные модели Audi, Volkswagen и Seat: традиционный V6 в них просто-напросто не влезал.

Новый двигатель получил обозначение VR – аббревиатуру, обозначающую «v-образно-рядный». Этот мотор представлял собой эдакую помесь V-образного агрегата с очень малым развалом цилиндров и обычного рядного двигателя. Его 6 цилиндров расположены V-образно под углом 15 градусов, поршни расположены в блоке в шахматном порядке. Компактность позволяла накрыть блок цилиндров всего одной общей головкой.

Двигатель Volkswagen W12

Через какое-то время инженерам Volkswagen пришла в голову идея: «А что если расположить два наших двигателя VR вместе под углом в 72 градуса и связать их общим коленвалом?». Результатом стал чудовищный 12-цилиндровый монстр. Самое удивительное, что всю его мощь удалось уместить в блоке цилиндров, который по габаритам сопоставим с обычным двигателем V6. Впервые он был представлен публике в 2001 году на концепт-каре, получившем простое и незатейливое имя – W12. Двигатель объемом 6 литров выдавал около 600 л.с.

Единственным до сих пор выпускающимся автомобилем с подобным двигателем остается Bugatti

Незадолго до этого его испытали на прочность в 24-часовом тестовом заезде. Volkswagen W12 Coupe прошел больше 7 000 км со средней скоростью почти в 300 км/ч. В дальнейшем такие двигатели устанавливались на люксовые серийные автомобили концерна Volkswagen. Оказалось, что количество цилиндров в рамках компоновки может меняться, причем, как в большую, так и в меньшую сторону. Появился двигатель W8, а вслед за ним и невероятный W16, которым оснастили гиперкар Bugatti Veyron.

При этом сама суть мотора остается неизменной — это все те же VR4/6/8. Разница в том, что двигатели эти как бы «спарены» внутри общего блока. Поршни установлены под углом и связаны одним коленвалом.

Несмотря на оригинальность идеи постепенно из-за сложности производства Volkswagen отказался от производства двигателей этого типа, и сегодня «на конвейере» остается лишь Bugatti. Возможно, время этого мотора еще не настало.

Плюсы и минусы W-образного мотора

Главное преимущество двигателя W12 перед аналогичным по объему традиционным V-образником на 12 цилиндров – компактность. Самое забавное в том, что он компактнее даже двигателя V8. Существенная экономия подкапотного пространства автомобиля позволяет освободить место для установки различного дополнительного оборудования, будь то гидроусилители, компрессоры или турбины. Мощность и крутящий момент такого двигателя также превышают аналогичные показатели у двигателей классического V-образного типа. И это все не считая удешевления производства за счет экономии материалов, необходимых на создание маленького двигателя.

Более плотное расположение цилиндров требует серьезной модернизации системы охлаждения, в итоге приходится индивидуально охлаждать каждый цилиндр

Тут же кроется и его недостаток. Более плотное расположение цилиндров требует серьезной модернизации системы охлаждения. В итоге все сводится к тому, что в подобных двигателях приходится индивидуально охлаждать каждый цилиндр. Также имеются определенные проблемы с балансировкой конструкции, ибо вибрации в ней зашкаливают. Эту проблему решают установкой балансирных валов и использованием гидроопор.

Источник http://ru.qaz.wiki/wiki/V12_engine
Источник Источник http://blamper.ru/auto/wiki/dvigatel/w-obraznye-dvigateli-2983/