Конструкторы двигателей не остановились на создании V-образных и VR-образных двигателей, которые по задумке должны были, в первую очередь, уменьшить габариты двигателя, его длину и высоту. Очередной идеей изобретателей стало появление еще одного уникального типа двигателей, имеющей W-образную компоновку.
Замысел заключался в том, чтобы поделить блок VR-образного двигателя на две части, и расположить их рядом под некоторым углом. Получался своеобразный «симбиоз» V-образного и VR-образного двигателей, который обладал определенными достоинствами в сравнении со своими прототипами.
Конструкция такого двигателя имеет следующие особенности. W-образный двигатель имеет один коленчатый вал, на котором поочерёдно V-образно располагаются пары поршней, разваленные под углом примерно 15° - получается два ряда VR-двигателей на одном коленчатом валу.
Двигатель имеет две головки блока цилиндров - по одной на каждый VR ряд. Поскольку под каждой головкой блока цилиндры имеют развал (примерно 15°), чтобы в верхней мертвой точке рабочие поверхности поршней каждой VR-группы находились в одной плоскости, поршням придают скошенную поверхность.
ГРМ такого двигателя имеет достаточно сложную конструкцию, особенно, если двигатель оснащается многоклапанной компоновкой.
В этом случае на каждой головке блока цилиндров устанавливают по два распределительных вала, а на каждый цилиндр по четыре клапана - два впускных и два выпускных. Газораспределительный механизм может оснащаться как ременным, так и цепным приводом.
Иногда можно встретить схему трехрядного W-образного двигателя, при которой в развале между цилиндрами, расположенными V-образно, вертикально располагается еще один ряд цилиндров (Рис. 2, а). Такая компоновка несколько уступает рассмотренной выше по габаритной высоте, кроме того, требует использования трех головок блока цилиндров. Тем не менее, она вполне может использоваться на практике, особенно для двигателей с упрощенным механизмом газораспределения (ГРМ).
История создания и перспективы применения W-образных двигателей
Истоки появления W-образных двигателей следует искать еще в начале прошлого века, когда итальянская автомобилестроительная компания «Lancia» создала V-образный двигатель с рекордно малым углом развала цилиндров – не более 10...20 градусов, с целью уменьшения габаритов применявшихся тогда V-образных двигателей.
Несколько позже немецкий концерн «Volkswagen» представил новую схему расположения цилиндров в двигателе – рядно-смещенную, при которой цилиндры располагались в блоке под некоторым углом в шахматном порядке.
Такая схема позволяла еще более уменьшить габариты двигателя, при этом, в отличие от V-образного двигателя, такая компоновка давала возможность использовать одну головку на весь блок.
Новый двигатель получил обозначение «VR» – аббревиатуру, обозначающую «V-образно-рядный».
Через какое-то время инженерам концерна «Volkswagen» пришла в голову идея расположить два VR-двигателя рядом под углом в 72 градуса, и связать их общим коленчатым валом. Результат воплощения этой идеи - появление 12-цилиндрового двигателя с необычной для того времени компоновкой, получившей название W-образной.
Двигатель W12, впервые представленный публике в 2001 году, имел рабочий объем 6 литров и развивал мощность почти 600 лошадиных сил. При этом его габариты были сопоставимы с габаритами шестицилиндрового V-образного двигателя с таким же рабочим объемом, что, конечно же, не могло не восхищать.
Тем не менее, несмотря на оригинальность идеи и положительные результаты ее реализации, из-за сложности производства в настоящее время «Volkswagen» отказался от широкого применения на своих автомобилях двигателей такого типа.
В настоящее время W-образные двигатели можно встретить лишь на топовых моделях автомобилей и мощных спорткарах, например: «Bugatti Veyron», «Bentley Bentayga», «Continental GT», «Audi A8», «Avus Quattro», «Chiron, Divo», «Spyker C12», «C12 Zagato», «Volkswagen Phaeton», «Touareg I»,» Passat W12» и т. п. Тем не менее, конструкторы работают над усовершенствованием идеи, и, вполне возможно, у W-образного двигателя есть будущее.
Достоинства и недостатки W-образных двигателей
Применение W-образных двигателей имеет определенные преимущества, которые, в первую очередь, выражаются в уменьшении габаритов и веса, а также повышения удельной мощности (из-за снижения веса). Но конструкция имеет и недостатки, которые в настоящее время ограничивают их широкое применение.
Достоинства W-образного двигателя:
уменьшение габаритов и высокая компактность двигателя позволяет уменьшить габариты автомобиля и получить больше свободного места под капотом;
плотное расположение цилиндров в блоке позволяет уменьшить расход металла;
по сравнению с другими типами двигателей W-образный двигатель обладает большей мощностью, меньшими габаритами и весом при одинаковом рабочем объеме.
Можно привести такой пример: в конце прошлого века концерн «Volkswagen» оборудовал спортивный автомобиль «Bugatti Veyron» 16-цилиндровым W-образным двигателем рабочим объемом почти восемь литров и мощностью свыше 1000 лошадиных сил. Несмотря на внушительные динамические характеристики, этот двигатель имел габариты примерно 80×80 см, и легко уместился в кузове автомобиля.
Недостатки W-образного двигателя:
сложная конструкция ГРМ, обуславливающая высокую стоимость его изготовления и технического ухода;
имеются определенные проблемы с балансировкой конструкции, поскольку она вызывает существенные вибрации во время работы двигателя. Обычно такую проблему решают установкой балансирных валов и использованием гидравлических опор двигателя;
плотное расположение цилиндров в блоке приводит к ухудшению условий охлаждения и повышает риск перегрева двигателя. Чтобы избавиться от этого недостатка приходится практически индивидуально охлаждать каждый цилиндр.
В качестве примера – для охлаждения упомянутого выше двигателя концепт-кара «Bugatti Veyron» использовалось десять радиаторов.
- Учитель: Андрей Андреевич Бойченко