Какие компоновки моторов бывают?

Сегодня абсолютное большинство легковых автомобилей оборудованы двигателем, расположенным в передней части кузова. Многим автолюбителям известно о центральномоторной компоновке силовой установки, но встретить такой автомобиль на улицах своего города крайне сложно. Если бы не Порше, про заднемоторную компоновку уже никто и не вспомнил. Итак, какие компоновки двигателей бывают и какое расположение мотора наиболее предпочтительно?

Передняя компоновка двигателя

Переднее расположение мотора (с задним приводом) обуславливает необходимость такой детали, как карданный вал, но двигатель, расположенный спереди, легко доступен для ремонта и обслуживания. Этого недостатка лишены переднеприводные автомобили. Переднее расположение силовой установки положительно сказывается на её охлаждении, ведь радиатор системы охлаждения расположен сразу за радиаторной решёткой и охлаждающей жидкости не приходится проходить большой путь, чтобы попасть в двигатель. Переднее расположение двигателя предполагает смещение массы вперёд, но на автомобилях со спортивным характером, силовая установка сдвигается за переднюю ось — ближе к салонному отсеку. Такой приём можно встретить на автомобилях марки БМВ и он на самом деле очень положительно сказывается на развесовке.

Задняя компоновка силовой установки

Заднее расположение двигателя является наиболее дешёвым и простым решением при строительстве автомобиля, но и здесь возникают некоторые трудности. Ведь если заднемоторный автомобиль оснастить системой жидкостного охлаждения, радиатор системы охлаждения спереди кузова разместить уже не получится, его придётся размещать сзади, а найти места под массивные воздухозаборники, которые бы подавали воздух на радиатор и остужали его, не так просто. И это лишает заднемоторный автомобиль преимущества в невысокой стоимости. Поэтому многие заднемоторные автомобили оснащены воздушным охлаждением, когда мотор обдувается встречным ветром, но какой ветер может быть в городской пробке? Автомобили с воздушным охлаждением более склонные к перегреву.

Центральное расположение двигателя

Центрально моторная компоновка является наиболее прогрессивной и наиболее дорогой в плане строительства автомобиля. Двигатель, расположенный за спиной водителя, не тянет машину в повороте, так как это делает мотор расположенный спереди и тем более — сзади. Машин с центрально расположенным двигателем очень мало, ведь их производство требует высоких технологий, качественных комплектующих и умелых специалистов. Как правило, среднемоторной компоновкой отличаются итальянские суперкары, но у каждого ли водителя есть такой автомобиль в гараже?

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Типы расположения двигателей автомобилей | Интересные факты

Поперечное и продольное расположение двигателей: За и против

Поперечный тип установки автомобильных моторов доминирует в современном автомобильном конструировании, однако, по мнению некоторых специалистов, именно продольно расположенные двигатели обеспечивают максимальную производительность. Каково же соотношение этих двух видов расположения силовых агрегатов друг по отношению к другу?

Стоит отметить, что помимо технических характеристик и показателей эффективности работы, способ ориентации двигателя в подкапотном пространстве автомобиля оказывает немалое влияние и на дизайн машины. Разрабатывая автомобильный двигатель, инженеры должны ответить одновременно на несколько вопросов: как устанавливать мотор, если модель машины будет заднеприводной? Каким образом организовать свободное пространство для остальных узлов и агрегатов, размещающихся под капотом автомобиля? Какую нагрузку окажет масса мотора на кузов машины?

Другим весьма существенным моментом будет вопрос агрегатирования с разрабатываемым двигателем уже существующих трансмиссий. Ведь от этого будет зависеть общее впечатление от способностей автомобиля.

Рассматривая переднеприводные автомобили с любой из возможных ориентаций двигателей (поперечной или продольной), можно сказать, что у каждого из них имеются определенные преимущества и недостатки, влияющие как на управление автомобилем, так и на его технические характеристики. Оценка совокупности всех особенностей и является основой для выбора разработчиками той или иной модели автомобиля.

Двигатели с поперечным типом расположения

Двигатели, обладающие поперечным типом расположения в подкапотном пространстве, устанавливают перпендикулярно относительно направления движения. Такие моторы обладают горизонтальным расположением в моторном отсеке. Поперечно устанавливаемые двигатели, как правило, применяют в конструкциях переднеприводных автомобилей с передним расположением силовых агрегатов.

Началом эры моторов с поперечным типом расположения принято считать период конструирования первых моделей Mini. Конструкторы британского бренда одними из первых при помощи тяг обеспечили передачу момента от двигателя к колесам. Таким революционным решением была решена задача максимально эффективно использовать крошечное по меркам того времени подкапотное пространство автомобиля, наделив его довольно мощным мотором.

При помощи поперечной компоновки мотора инженерам Мини удалось втиснуть двигатель с относительно большим рабочим объемом в моторный отсек компактной городской машины. Впрочем, на полноценных суперкарах поперечная компоновка двигателя использовалась довольно редко. Одной из немногих моделей класса суперкаров с двигателем, установленным поперечно, является Lamborgini Miura.

Одной из главных особенностей «поперечных» моторов называют разную длину валов привода, передающих моторную тягу от двигателя к колесам. Дело в том, что конструкторам пришлось устанавливать коробку передач с одной стороны от двигателя, расположенного по центру моторного отсека, в связи с чем валы приводы, установленные через ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей) должны быть разной длины, что сказывается на равномерности износа этих элементов. В отличие от поперечно устанавливаемых силовых агрегатов, при продольном расположении двигателя валы привода имеют одинаковую длину, ведь здесь двигатель и коробка передач устанавливаются «друг за другом» по одной осевой линии.

Поперечная компоновка силового агрегата быстро стала нормой при конструировании компактных городских автомобилей массовых брендов. Обычно поперечно устанавливаемые двигатели имеют относительно небольшой рабочий объем и не более четырех цилиндров. Впрочем, некоторые автопроизводители используют поперечную компоновку для шести- и даже восьмицилиндровых моторов. В этом случае, как правило, применяется V-образное их расположение.

Главная причина широкого распространения поперечного расположения двигателей – максимальная эффективность использования моторного отсека при небольшом шасси и общих габаритах автомобиля. Установив двигатель в подкапотном пространстве поперечно, разработчик получает значительно больше свободного пространства для компоновки и оформления салона при одинаковых внешних габаритах с автомобилем, где мотор устанавливают вдоль. Особенно ценно такое качество машины в условиях городской эксплуатации с минимальным количеством свободного пространства для парковки.

Сюда же стоит добавить переднеприводный тип трансмиссии, исключающий организацию центрального тоннеля в салоне автомобиля для карданного вала. Плоский пол и максимально просторный салон – одни из ключевых элементов комфорта и эргономики современных компактных автомобилей для города.

Установленный спереди поперечно двигатель оказывает определенное влияние и на характеристики динамики движения машины. На автомобилях с подобной компоновкой основная часть массы всего автомобиля приходится на переднюю колесную ось и переднюю подвеску. Таким образом инженеры решают одну из главных задач, заключающуюся в обеспечении тяги на ведущие колеса с минимальными потерями.

Кроме того, такие автомобили более прогнозируемы и послушны в управлении на скользком покрытии. А отсутствие дополнительных компонентов трансмиссии не только позволяет уменьшить общую массу автомобиля, но и снижает себестоимость производства модели в целом.

К сожалению, у образцов моделей с поперечным расположением силового агрегата есть вполне конкретные недостатки. Так, для моторов такого типа противопоказано увеличение показателя крутящего момента. Это обусловлено все той же разницей размеров тяг. Углы падения для двух разновеликих валов будут различными, а чем длиннее вал, тем будет меньше его показатель жесткости на кручение. В свою очередь, это провоцирует падение эффективности передачи тяги от двигателя к колесам и вызывая необходимость подруливания.

В борьбе с такой особенностью разработчикам пришлось прибегнуть к определенных инженерным уловкам. Так, например, одним из способов уравновешивания показателя «крутильной жесткости» является изготовление одного из валов полым, а другого – сплошным. Подобное решение призвано сбалансировать передачу крутящего момента разновеликим валами. Первыми, кто воплотил такую инженерную задумку в реальность, стали инженеры концерна Ford при разработке одной из первых поколений хэтбека Fiesta.

Помимо указанного инженерного недостатка, поперечное расположение автомобильного двигателя имеет и более банальные минусы. Такие моторы жестко ограничены с точки зрения возможности перемещения их в моторном отсеке, поскольку занимают максимально возможное пространство с обеих сторон от внутренних поверхностей передних крыльев машины. Да и возможность увеличения мощности поперечно ориентированного мотора совсем невелика. Именно поэтому некоторые производители спорткаров, выбравших подобный тип расположения мотора у своего автомобиля, предпочитают среднемоторный вариант установки силового агрегата.

Двигатели с продольным типом расположения

Продольная компоновка силовых агрегатов в настоящее время, как правило, используется для заднеприводных автомобилей. Смонтированные точно по осевой линии машины, «продольные» моторы обеспечивают прямой путь вырабатываемой тяги от коленчатого вала к коробке передач.

Еще одним плюсом «продольных» моторов является меньший в сравнении с поперечно ориентированными аналогами уровень вибраций, вызываемых работой мотора. Однако несмотря на, казалось бы, максимально эффектную передачу мощности мотора, с инженерной точки зрения с продольно ориентированными моторами тоже не все так просто. В первую очередь, трудности возникают именно с реализацией эффективности тяги. Ведь энергия вращения от «продольного» мотора должна поменять направление на 90 градусов, а для этого приходится применять дифференциальный колесный привод. Для двигателя продольной компоновки требуется заметно больше места в моторном отсеке, ввиду чего нередко страдает эргономика и удобство салона машины.

На современных автомобилях продольное расположение мотора используется обычно при конструировании спорткаров с приводом на заднюю ось (как правило, для таких машин используется заднемоторная или среднемоторная компоновка), нередко продольно установленный двигатель можно встретить и под капотом большого полноприводного внедорожника. Это объясняется более широкими возможностями, которые предоставляет продольно ориентированный двигатель для реализации полноприводного функционала при помощи вязкостной муфты и дифференциала Торсен.

Подводя итог, необходимо сказать, что безусловного противопоставления двух представленных типов расположения двигателя быть не может. Ведь помимо типа установки агрегата в моторном отсеке на эффективность автомобиля в целом влияют такие факторы, как тип привода, передне- задне- или среднемоторное расположение двигателя. Очевидно, что наличие карданного вала в совокупности с тем или иным типом привода обеспечивает совершенно разное «поведение» автомобиля на дороге.

Другой немаловажный фактор для оценки эффективности типа расположения мотора – габариты автомобиля. Так, для компактных городских машин поперечная установка мотора будет наиболее оптимальной.

Прямая сила. Почему авто с продольными моторами быстрее, чем с поперечными

Автомобилестроение в своей истории проходило через многие варианты конструкций. Отталкиваясь от классической схемы, инженеры перебирали перспективные идеи и выпускали необычные автомобили с непривычным сейчас видом. Были заднемоторные кузова с выдвинутой вперед кабиной. Существовали среднемоторные минивэны и т.д. Часть этих конструкций нашло применение в грузовиках, в автобусах или в спортивных болидах, однако в массовых легковых машинах закрепилось две компоновки: с продольным расположением мотора и с поперечным.

Вал и коробка в салоне

Продольная конструкция считается классической и зачастую комплектуется заднеприводной трансмиссией. Еще в начале прошлого века, на заре массового автомобилестроения инженеры решили ставить моторы в передней части машины, а кабину располагали позади моторного отсека. При этом вал от мотора шел в коробку передач, которая монтировалась под ногами у водителя и переднего пассажира. Задний мост с валами и редуктором уравновешивал силовой агрегат, и автомобиль в целом вместе с пассажирами представлял из себя сбалансированную конструкцию с ровным распределением массы по кузову. Такой автомобиль хорошо вел себя в поворотах, прекрасно стабилизировался при заносе и относительно хорошо управлялся даже в сложных ситуациях на скользкой трассе. Единственным недостатком такой компоновки был дефицит свободного пространства в салоне.

В 20-х годах для снижения центра масс кабину опустили вниз, а трансмиссию с коробкой разместили внутри кузова. В итоге в машине образовался большой центральный тоннель под карданный вал и выштамповка под коробку передач, которая выпирала между водителем и пассажиром. А свободное место в багажнике «съедал» задний мост. В общем, машина могла вмещать недостаточное количество вещей и имела тесный салон, даже обладая огромными габаритами. По такому пути пошел американский автопром. Но огромные «дредноуты» не помещались в тесных европейских городах. Пришлось конструкторам для рынков Старого Света придумывать нечто особенное.

Первый Mini

Перебои с топливом и высокая цена на нефть потребовали повышения экономичности машин. Это достигалось снижением объема двигателя. Но крошечный мотор мог разгонять только легкий компактный кузов.

В общем, после многих лет поисков была разработана переднеприводная схема с поперечным расположением мотора. Впервые она реализовалась в автомобилях Mini в 1957 году и затем широко разошлась по миру.

Конструктор Алек Иссигонис из British Motor Corporation сделал Mini переднеприводным, а чтобы сэкономить место в салоне, повернул мотор поперек движения и задвинул его в пространство между бампером и ведущей передней осью. Карданный вал исчез, а прочие механизмы трансмиссии перемещались под капот и соединялись с передними колесами. Таким образом вся техника находилась в переднем свесе, а салон был предоставлен для практических нужд.

Производителям понравилась идея. Крохотный автомобиль небольшой массы мог иметь очень просторный салон. В Mini легко размещались четверо человек.

Недостаточная поворачиваемость

Между тем, поперечная компоновка хороша лишь до определенного уровня. Главный ее недостаток — неравномерное распределение масс. Практически все тяжелые агрегаты сконцентрированы впереди автомобиля, и если в машине путешествует только один человек, то центр масс смещается в нос машины. Развесовка автомобиля искажается и становится неравномерной. Примерно 60% массы приходится на переднюю ось и только 40% — на заднюю, что очень сильно влияет на управляемость.

Переднеприводной автомобиль с разгруженной кормой плохо ведет себя в экстремальных режимах. Автомобили с переднеприводной компоновкой, как правило, обладают недостаточной поворачиваемостью. На скользкой дороге их начинает выносить на обочину в таких поворотах, которые машины с продольным расположением мотора легко проходят на хорошей скорости. В общем, чтобы добиться хорошей поворачиваемости, нужна идеальная развесовка, для чего приходится опять разворачивать мотор продольно.

Для самых сильных

Сейчас поперечная схема прижилась в компактных автомобилях сегмента А, В, С и D. Это экономичные хэтчбеки и седаны Гольф-класса, такие как Ford Focus, Volkswagen Golf, Jetta, Passat, KIA Ceed и прочие. Они обладают небольшими размерами и дарят простор в салоне. Кроме того, поперечная компоновка используется и для компактных кроссоверов, таких как Volkswagen Tiguan, Nissan Qashqai и др.

Однако на полноразмерных внедорожниках и больших седанах сегмента E и выше используется продольная компоновка мотора и трансмиссии, в которой достигается идеальная развесовка по осям. Она помогает внедорожникам ездить по песчаным ухабам без риска зарыться тяжелым носом в землю, она помогает забираться на крутые склоны с пугающим углом уклона.

Продольная схема используется также в дорогих премиальных машинах с мощными моторами, которые просто не помещаются под капотом поперечно. Такая же схема находит почитателей и среди производителей дорогих спортивных машин. Она реализована на культовых американских моделях, таких как Ford Mustang, Dodge Charger, Chevrolet Camaro и пр.

В общем, поперечный мотор позволяет сделать автомобиль компактным, но просторным, а поперечная компоновка справедлива для мощных и быстрых машин.

http://4kolesa.mirtesen.ru/blog/43568041700/Kakie-komponovki-motorov-byivayut
Источник http://1gai.ru/publ/518110-tipy-raspolozheniya-dvigateley-avtomobiley-interesnye-fakty.html
Источник http://aif.ru/auto/about/pryamaya_sila_pochemu_avto_s_prodolnymi_motorami_bystree_chem_s_poperechnymi