В целом, расположение двигателя, а также других компонентов влияет на распределение веса и рациональное использование объема кузова и подкузовного пространства. В свою очередь, это влияет на управляемость, простоту обслуживания и ремонта двигателя, помогает реализовать максимальный потенциал автомобиля с точки зрения ходовых качеств и т.д.
Продольное и поперечное расположение двигателя
Споры о том, что лучше — продольная или поперечная установка двигателя — не имеют смысла. Оба варианта имеют свои преимущества и недостатки, и выбор зависит от веса, размера и предполагаемого использования. Поэтому оба варианта можно встретить в спецтехнике, грузовиках и автобусах, но лучше знать их характеристики и отличительные особенности.
Большинство автомобилей оснащены продольным двигателем, который считается классическим кузовом. При такой компоновке двигатель располагается вдоль оси автомобиля. Здесь возможны несколько вариантов:
- над передней осью с заднеприводной версией;
- привод на передние колеса без применения центрального тоннеля;
- за задней осью в заднеприводной версией (заднеприводное исполнение);
- перед задней осью в варианте авто с задним приводом.
Особенности конструкции требуют использования дифференциала, так как энергия коленчатого вала двигателя передается на ведущие колеса через кардан под углом 90 градусов. По этой причине производитель использует дополнительные компоненты, что влияет на стоимость, надежность и вес автомобиля. Это, в свою очередь, может повлиять на другие параметры, такие как вес, стабильность и т.д. Преимущества:
- Более низкие вибрации.
- Высокий уровень комфорта в салоне.
- Большой выбор схем исполнения.
- Увеличение цены автомобиля.
- Повышение веса из-за добавления дифференциала.
- Ухудшение характеристик в плане экономичности.
- Проблемы с управляемостью.
- Необходимость увеличения подкапотного пространства и габаритов.
- Сложность достижения максимальной эффективности тяги.
Последний фактор связан с тем, что направление вращения должно быть изменено на 90 градусов. Это требует дифференцированного механизма, что усложняет конструкцию. Продольное расположение чаще всего используется на грузовиках, автобусах и других заднеприводных автомобилях.
Такая схема сборки обеспечивает точную передачу мощности от коленчатого вала непосредственно к коробке передач, что делает ее интересной не только для грузовых, но и для легковых автомобилей. Он используется, прежде всего, в конструкции заднеприводных спортивных автомобилей или больших внедорожников.
Плюсы и минусы поперечно расположенных двигателей
Альтернативой вышеупомянутому варианту является поперечное расположение двигателя, при котором силовой агрегат расположен под углом 90 градусов к главной оси транспортного средства. Из-за недостатков продольной конструкции это решение постепенно набирает популярность, в том числе для грузовиков, спецтехники и автобусов. Это также важно для небольших автомобилей, коммерческого транспорта и даже спортивных автомобилей.
- Переднеприводное, когда КПП подключена к двигателю и находится в одном кожухе с главной передачей. Такой вариант более компактный и позволяет эффективно использовать внутрисалонное пространство.
- Заднеприводное исполнение с поперечным расположением двигателя автомобиля перед задней осью.
Использование поперечной версии больше не доставляет конструкторам головной боли в плане передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Это объясняется тем, что для поворота системы на 90 градусов не требуется дополнительных компонентов. Преимущества этой конструкции:
- Экономия места под капотом.
- Снижение веса транспортного средства.
- Возможность избежать применения в конструкции кардана.
- Отсутствие в салоне тоннеля при заднеприводном исполнении, что повышает комфорт для водителя и пассажиров.
- Улучшенная управляемость, благодаря смещению веса на переднюю часть. При этом снижается риск потери управления и заноса.
- Уменьшение прожорливости.
- Неравномерное распределение массы.
- Сложность установки таким способом 6-ти или 8-цилиндровых моторов.
- Меньшая мощность двигателя.
Основным недостатком, который многие видят, является просто распределение веса. Не секрет, что самые тяжелые части автомобиля находятся в передней части. Когда в грузовике находится только один человек, центр тяжести смещается в переднюю часть автомобиля, что приводит к неравномерному распределению веса. В этом случае 60 % веса приходится на переднюю и 40 % на заднюю часть автомобиля.
Где используются поперечные двигатели
Несмотря на популярность автомобилей с продольными двигателями, поперечные двигатели постепенно набирают популярность и уже находятся «на подъеме». Сегодня они все чаще используются в легковых автомобилях классов A, B, C и D, а также в различных моделях кроссоверов, таких как Nissan Qashqai, Tiguan и других.
Эти двигатели используются во многих грузовиках и автобусах. Последние доступны в различных конфигурациях:
- Передний привод, поперечное расположение. В таком случае силовая часть состоит из двигателя, сцепления, главной передачи, приводного вала ведущих колес и КПП.
- Задний привод, поперечное расположение с углом размещения на 60, 65, 80 и 90 градусов. Здесь применяется главная передача, кардан, мотор, сцепление, КПП и угловой редуктор.
- Заднее расположение двигателя, поперечная установка. Конструктивно в состав силовой части входит сам мотор, сцепление, КПП, кардан и главная передача.
Отдельную группу составляют сочлененные автобусы, имеющие заднюю часть, в которой двигатель установлен поперечно в задней части. Конструктивно система состоит из двигателя, сцепления, коробки передач, конической передачи, главной передачи и карданного колеса.
На практике поперечные двигатели чаще всего используются в легковых автомобилях, где пространство ограничено. Если требуются более мощные двигатели, как в грузовиках, специальных автомобилях и автобусах, то продольная версия является правильным выбором.
Типы расположения двигателей автомобилей | Интересные факты
В современном автомобилестроении преобладает поперечное расположение двигателя, но, по мнению некоторых экспертов, именно продольное расположение двигателя обеспечивает максимальную эффективность в легковых автомобилях. Какова взаимосвязь между этими двумя системами трансмиссии? Это то, что мы хотим выяснить вместе.
Сразу следует отметить, что способность двигателя ориентироваться в автомобиле оказывает значительное влияние на дизайн самого автомобиля, помимо его производительности и эффективности. При проектировании автомобильного двигателя инженерам приходится отвечать сразу на несколько вопросов: Как его расположить, если модель автомобиля будет иметь задний привод? А также, — Как организовать свободное пространство для других блоков и модулей под капотом автомобиля? Насколько сильно вес двигателя повлияет на кузов?
Еще одним и очень важным моментом будет вопрос о том, как совместить разработанный двигатель с существующими коробками передач. Действительно, от этого будет зависеть общее и конкретное впечатление о работе автомобиля в целом.
Если рассматривать автомобили с передним приводом и с одной из возможных ориентаций установленных в них двигателей (поперечной или продольной), то можно сказать, что каждая из этих ориентаций имеет свои специфические преимущества и недостатки, которые влияют как на управляемость автомобиля, так и на его технические характеристики. Оценка всех его характеристик является основой для дальнейшего выбора производителями конкретной модели автомобиля.
Двигатели с поперечным типом расположения
Двигатели, расположенные в моторном отсеке поперечно, устанавливаются перпендикулярно направлению движения. Эти двигатели в основном устанавливаются горизонтально в моторном отсеке. Двигатели с поперечным расположением обычно используются в переднеприводных автомобилях и переднемоторных силовых агрегатах.
Началом эры поперечно расположенных силовых агрегатов принято считать период производства первых моделей Mini. Конструкторы британской марки автомобилей одними из первых стали передавать крутящий момент непосредственно от двигателя к колесам с помощью тяговых брусьев. Это революционное решение заключалось в максимально эффективном использовании крошечного (по меркам того времени) пространства под капотом и оснащении автомобиля достаточно мощным двигателем.
Благодаря поперечному расположению двигателя инженерам Mini удалось втиснуть относительно большой двигатель в моторный отсек небольшого городского автомобиля. Однако следует отметить, что такая поперечная компоновка двигателя редко используется в полноценных суперспортивных автомобилях. Одной из немногих моделей в классе суперспортивных автомобилей, где двигатель установлен поперечно, является Lamborghini Miura.
Одной из главных особенностей двигателей с поперечным расположением является разная длина приводных валов, передающих тягу от двигателя к колесам. Проблема заключается в следующем. Конструкторам пришлось установить коробку передач с одной стороны двигателя, который находится в середине моторного отсека. Поэтому валы коробки передач, установленные через шарниры постоянной скорости, должны быть разной длины, что влияет на равномерность износа этих компонентов. В отличие от поперечно установленных силовых агрегатов, в продольно установленных двигателях валы трансмиссии имеют одинаковую длину, поскольку здесь двигатель и трансмиссия установлены «один за другим» на одной линии валов.
Поперечное расположение силового агрегата быстро завоевало признание в конструкции компактных городских автомобилей многих марок. Как правило, поперечно установленные двигатели имеют относительно небольшой рабочий объем и не более четырех цилиндров. Однако некоторые автопроизводители используют такое поперечное расположение для шести- или даже восьмицилиндровых двигателей. В этом случае обычно выбирается V-образное расположение.
Основной причиной широкого распространения поперечного расположения является максимальное использование пространства для двигателя при небольшом шасси и малых габаритных размерах автомобиля. Благодаря поперечной установке двигателя на нижней стороне кузова, конструктор получает значительно больше пространства для компоновки и дизайна интерьера при тех же внешних размерах, чем в автомобиле с продольно установленным двигателем. Эта особенность автомобиля особенно ценна в условиях городского движения с небольшим количеством свободных парковочных мест.
Здесь также стоит отметить тип трансмиссии с приводом на передние колеса, что исключает организацию центрального тоннеля в кабине для гребного вала. Ровный пол и просторный салон — один из ключевых элементов комфорта и эргономики современных компактных автомобилей для города.
Двигатели с продольным типом расположения
Продольная трансмиссия в настоящее время (как правило) используется для заднеприводных автомобилей. Продольные» двигатели устанавливаются непосредственно на центральной оси автомобиля и направляют тягу, создаваемую коленчатым валом, прямо на трансмиссию.
Еще одним преимуществом продольных двигателей является то, что вибрации двигателя ниже, чем при поперечной установке. Но, несмотря на кажущуюся легкость передачи мощности двигателя, с технической точки зрения все не так просто даже с продольно ориентированными двигателями. Прежде всего, это эффективность тяги, которую трудно реализовать. В конце концов, энергия вращения «продольного» двигателя должна изменить направление на 90 градусов, поэтому необходимо использовать дифференциальный колесный двигатель. Такой продольный двигатель требует значительно больше места в моторном отсеке, что часто сказывается на эргономике и комфорте внутри автомобиля.
В современных автомобилях продольное расположение двигателя обычно используется в заднеприводных спортивных автомобилях (для таких автомобилей обычно используется заднемоторная или среднемоторная компоновка). Нередко под капотом большого полноприводного внедорожника можно увидеть продольно расположенный двигатель. Это связано с более широкими возможностями, которые предоставляет продольно расположенный двигатель для реализации полного привода с вязкостной муфтой и дифференциалом Thorsen.
В целом, нельзя безоговорочно противопоставлять два представленных типа двигателей. Это связано с тем, что помимо способа установки силового агрегата в моторном отсеке, на общую производительность автомобиля влияют такие факторы, как тип привода, передне-заднее или среднемоторное расположение двигателя. Очевидно, что наличие карданного вала в сочетании с тем или иным типом привода приведет к совершенно иному «поведению» автомобиля на дороге.
Еще одним важным фактором при оценке характеристик типа двигателя является размер автомобиля. Для компактных городских автомобилей, например, оптимальным является поперечный двигатель.
Автор.
Поперечное расположение двигателя
В этом случае силовой агрегат должен быть установлен под капотом перпендикулярно оси кузова автомобиля. Сегодня в большинстве случаев используется поперечное расположение двигателя. Даже в спортивных и суперкарах такая компоновка встречается редко.
Считается, что идея создания такого двигателя с поперечным расположением двигателя принадлежит англичанам. Британским инженерам пришлось вместить мощный двигатель в относительно небольшое пространство под капотом одной из первых моделей Mini.
Поэтому данное конструкторское решение используется для экономии места при небольших габаритах современных автомобилей. Кроме того, комфорт в салоне повышается за счет отказа от изогнутого тоннеля карданного вала — пол плоский. Это также важно для переднеприводных автомобилей, так как тяга на передних колесах почти не страдает.
Еще одним преимуществом поперечного расположения двигателя является то, что автомобиль лучше управляется на скользкой дороге, так как большая часть общей конструкции приходится на переднюю ось и колеса.
Однако у этих типов автомобильных двигателей есть и недостатки, которые не стоит игнорировать. Во-первых, практически невозможно существенно повысить эффективность «поперечного двигателя» естественным путем (за счет увеличения числа цилиндров). Большинство из них имеют относительно небольшой рабочий объем и всего четыре цилиндра.
Также рекомендуем прочитать статью о том, что такое двигатели внутреннего сгорания. В этой статье вы узнаете больше о типах двигателей внутреннего сгорания, основных различиях между силовыми установками, устройстве и других особенностях и параметрах.
Во-вторых, такие двигатели невозможно перемещать в моторном отсеке (что важно для замены и регулировки), поскольку они часто занимают все свободное пространство.
Обратите внимание, что инженерам также пришлось решать проблему, связанную с необходимостью управлять автомобилем во время движения. Это связано с тем, что двигатели имеют разные размеры (при продольном расположении длина одинакова) и нет идеального баланса крутящего момента. В то же время, устранение дополнительных механических недостатков делает конструкцию несколько дороже.
Подведем итоги
Из всего этого можно сделать следующие выводы:
-
Нет смысла спорить о том, какой двигатель — продольный или поперечный, что лучше и какую машину выбрать. В конце концов, оба типа привода имеют свои преимущества и недостатки, которые примерно уравновешивают друг друга.
Рекомендуем также прочитать статью о назначении и классификации двигателей внутреннего сгорания. В этой статье вы узнаете больше о сферах применения двигателей внутреннего сгорания, особенностях их использования и т.д.
Продольная ориентация
Автомобили с продольными двигателями имеют совершенно иной внешний вид и положение на рынке. Эти автомобили в основном имеют задний привод.
Их особенность заключается в том, что они идеально прилегают к центральной линии автомобиля. Это позволяет конкурентам создавать прямой путь в продольном направлении при генерации тягового усилия и передаче его от коленчатого вала к трансмиссии.
По сравнению с поперечными двигателями продольные двигатели также выигрывают за счет меньшей вибрации в трансмиссии. Инженерам удается добиться большей мощности, эффективности и производительности по сравнению с продольно расположенными двигателями.
Однако эти преимущества не означают, что это легко. Здесь тоже есть свои подводные камни.
Как отмечают сами инженеры и конструкторы, достичь эффективности тяги, полученной при таком расположении, довольно сложно. Ведь энергия, вырабатываемая при вращении, должна изменить направление, как если бы она мгновенно повернулась на 90 градусов. Для достижения этой цели используются различные движения колес. Такие агрегаты требуют больше места под капотом. Часто это происходит в ущерб комфорту и эргономике кабины.
Несмотря на прямую передачу мощности от коленчатого вала и минимальные потери, это немного сложно. Перенаправление энергии вращения на 90 градусов вынуждает инженеров использовать дифференциал. Это означает, что в конструкцию автомобиля необходимо интегрировать дополнительные элементы, что негативно сказывается на стоимости автомобиля, общей массе и расходе топлива.
Статистика четко показывает, что большинство современных автомобилей в продольном направлении — это в основном спортивные автомобили или автомобили с повышенной мощностью. В то же время они работают и с задним приводом. Для таких автомобилей часто используется средний или задний привод.
Нередко эти агрегаты можно встретить на капоте больших внедорожников и крупных кроссоверов с полным приводом, где крутящий момент двигателя передается на все четыре колеса. Это связано с более широкими возможностями мощного заднего привода с дифференциалом Torsen и ШРУСом. С продольными двигателями такая концепция может быть реализована оптимально.
Сегодня рассматриваемое выравнивание называют классической компоновкой двигателя внутреннего сгорания. Маловероятно, что классические автомобили будут заброшены, пока существуют заднеприводные и некоторые полноприводные автомобили с высокими эксплуатационными характеристиками. Ведь именно спортивные автомобили, гиперкары, спорткары, внедорожники с полным приводом и заднеприводные автомобили считаются основой для продольной ориентации.
При такой ориентации сам моторный отсек часто перемещается с обычной передней части автомобиля в середину или даже в заднюю часть, где большинство из нас привыкло видеть багажник.
Продольные двигатели требуют использования более крупных кузовов. Это значительно затрудняет нормальное вождение на дорогах с интенсивным движением и оживленными улицами. Это существенно, когда двигатель установлен параллельно автомобилю из-за более крупного кузова. В тех случаях, когда внешние размеры остаются достаточно компактными, чтобы автомобиль не стал слишком большим, инженерам приходится идти на жертвы в плане внутреннего пространства. В результате относительно небольшие автомобили с продольными двигателями менее комфортны и имеют худшую эргономику салона, чем их поперечные собратья.
Подводим итоги
Трудно определить победителя между продольными и поперечными двигателями. Это практически невозможно.
Невозможно объективно сказать, какое положение двигателя лучше, если сравнивать поперечную или продольную ориентацию в подкапотном пространстве. И на это есть свои причины. В частности:
- Спор относительной того, какой двигатель лучше, фактически не имеет никакого смысла. Сравнивать поперечный и продольный способ установки не корректно, поскольку каждый из них обладает своими сильными и слабыми сторонами, количество которых одинаковое;
- Оба варианта ориентации преследуют разные цели и ориентированы на различные автомашины;
- Поперечные ДВС подходят под малолитражки, компактные городские автомашины с передним приводом. Это оптимальный вариант для ситуаций, когда основную роль играет компактность машины с необходимостью сохранить достаточное свободное пространство в салоне;
- Моторы-продольники созданы для мощных заднеприводных и переднеприводных автомобилей с повышенной производительностью и эффективностью работы силовой установки. Крупные габариты позволяют исключить проблемы с дефицитом места в салоне, тем самым комфорт и эргономика не страдают;
- Во всех ситуациях есть свои исключения. То есть продольную ориентацию могут применять на некоторых суперкарах, внедорожниках и полноприводных автомашинах. Также поперечные моторы встречаются на достаточно компактных автотранспортных средствах.
Поэтому можно с уверенностью сказать, что каждый тип крепления силового агрегата в моторном отсеке имеет свой смысл существования.
Этот выбор позволяет инженерам и производителям автомобилей использовать оптимальную компоновку для решения поставленной технической задачи. Поскольку транспортные средства имеют различные требования, характеристики и возможности, каждая ситуация требует особого расположения. Это позволяет минимизировать неэффективность, избежать проблем с пространством под капотом, наилучшим образом использовать внутреннее пространство и т.д.
В целом, каждая схема нашла свое место в автомобильной промышленности. Лишь изредка они смотрят друг на друга.
Преимущества и недостатки продольного расположения двигателя
Продольное расположение двигателя является классическим и может использоваться как на задне-, так и на переднеприводных автомобилях. В этом случае используется дифференциал, поскольку энергия вращающегося коленчатого вала двигателя должна передаваться на ведущие колеса под углом 90 градусов через карданный вал. Наконец, в конструкцию автомобиля необходимо интегрировать различные дополнительные компоненты, что всегда влияет на надежность и стоимость автомобиля. Самое главное, продольное расположение двигателя увеличивает общий вес автомобиля и, следовательно, управляемость и расход топлива из-за увеличения веса дифференциала.
Следует иметь в виду, что такое продольное расположение двигателя всегда приводит к увеличению пространства под капотом, двигатели получаются соответственно большими, и на узких улицах больших городов эксплуатация таких автомобилей всегда проблематична. Неудивительно, что сегодня многие производители автомобилей отходят от классической продольной конструкции двигателя и устанавливают его поперечно под капотом.
Подводим итоги
Трудно определить победителя между продольными и поперечными двигателями. Это практически невозможно.
Невозможно объективно сказать, какое положение двигателя лучше, если сравнивать поперечную или продольную ориентацию в подкапотном пространстве. И на это есть свои причины. В частности:
- Спор относительной того, какой двигатель лучше, фактически не имеет никакого смысла. Сравнивать поперечный и продольный способ установки не корректно, поскольку каждый из них обладает своими сильными и слабыми сторонами, количество которых одинаковое;
- Оба варианта ориентации преследуют разные цели и ориентированы на различные автомашины;
- Поперечные ДВС подходят под малолитражки, компактные городские автомашины с передним приводом. Это оптимальный вариант для ситуаций, когда основную роль играет компактность машины с необходимостью сохранить достаточное свободное пространство в салоне;
- Моторы-продольники созданы для мощных заднеприводных и переднеприводных автомобилей с повышенной производительностью и эффективностью работы силовой установки. Крупные габариты позволяют исключить проблемы с дефицитом места в салоне, тем самым комфорт и эргономика не страдают;
- Во всех ситуациях есть свои исключения. То есть продольную ориентацию могут применять на некоторых суперкарах, внедорожниках и полноприводных автомашинах. Также поперечные моторы встречаются на достаточно компактных автотранспортных средствах.
Поэтому можно с уверенностью сказать, что каждый тип крепления силового агрегата в моторном отсеке имеет свой смысл существования.
Этот выбор позволяет инженерам и производителям автомобилей использовать оптимальную компоновку для решения поставленной технической задачи. Поскольку транспортные средства имеют различные требования, характеристики и возможности, каждая ситуация требует особого расположения. Это позволяет минимизировать неэффективность, избежать проблем с пространством под капотом, наилучшим образом использовать внутреннее пространство и т.д.
В целом, каждый нормативный акт нашел свое место в автомобильной промышленности. И они редко смотрят друг на друга.
Классификация двигателей автомобиля и их маркировка
Двигатели классифицируются по определенным признакам:
- Число тактов. Большинство автомобильных двигателей работает и четырехтактном цикле.
- Расположение цилиндров. Чем больше цилиндров,тем ровнее ход двигателя, поскольку тем меньше интервал времени между механическими импульсами, создаваемыми во время рабочих тактов. В рядном двигателе все цилиндры расположены в один ряд.
Четырехцилиндровые, пятицилиндровые и шестицилиндровые двигатели обычно являются рядными.
В V-образных двигателях, например, V-6 и V-8, цилиндры расположены в два ряда под углом друг к другу — аналогично букве V.
Читайте также: Как часто вы меняете масло в своем двигателе?
Рисунок Изменение положения цилиндров в двигателе автомобиля
- Продольное или поперечное расположение двигателя. Двигатели устанавливаются вдоль продольной оси автомобиля (продольное расположение) или поперек нее (поперечное расположение). Один и тот же двигатель в разных моделях автомобилей может быть установлен по-разному.
Рис. Типичная схема заднеприводного автомобиля с передним расположением двигателя
Типичный пример заднеприводного и переднеприводного автомобиля в переднеприводном автомобиле Две альтернативные комбинации расположения двигателя в переднеприводном автомобиле
Рис. V-образный шестицилиндровый двигатель в моторном отсеке переднеприводного автомобиля с продольным расположением двигателя.
Несмотря на возможность установки одного и того же двигателя по длине и ширине в разные модели автомобилей, компоненты в обоих случаях не обязательно взаимозаменяемы. Могут отличаться не только блоки цилиндров и коленчатые валы, но и водяные насосы.
- Количество и размещение клапанов и распределительных валов. Количество и размещение клапанов и распределительных валов является определяющим фактором в работе двигателя. В ранее выпускавшихся двигателях каждый цилиндр обычно оснащался одним впускным и одним выпускным клапаном. Во многих новых моделях двигателей каждый цилиндр оснащается двумя впускными и двумя выпускными клапанами. Клапаны приводятся в действие распределительным валом механизма газораспределения. Для достижения высокой скорости работы двигателя распределительный вал должен быть верхним (размещаться над клапанами). В некоторых двигателях для привода впускных и выпускных клапанов используются отдельные распределительные валы. При размещении распределительного вала в блоке цилиндров привод клапана осуществляется через толкатель клапана, штангу толкателя клапана и клапанное коромысло. Такой тип двигателя называется двигателем с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала. В двигателе с верхним расположением распределительного вала он стоит в головке блока цилиндров над клапанами. Если двигатель оснащен механизмом газораспределения с одним верхним распределительным валом, то для его обозначения используется аббревиатура SOHC (single overhead camshaft). Двигатель, оснащенный механизмом газораспределения с двумя верхними распределительными валами, обозначается аббревиатурой DOHC (double overhead camshaft).