Двигатель w12 в разрезе

Характеристики и особенности двигателя Audi W12 на модели A8

Двигатель Audi W12 для А8 и его обзор

Автор: Валерия Филинович 07.08.2020 Время прочтения: 4 минут 13 095 просмотров Комментариев пока нет

Впервые двигатель Ауди модели W12 представили публике в 1998 году, но с конвейера он сошел только в 2003-м. Его особенность в компактности, сочетающейся с большим количеством цилиндров. На основе него была создана целая линейка силовых агрегатов, из которых Audi W12 стал самым мощным.

Основные компоновочные схемы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Одним из основных признаков, по которому классифицируют двигатели внутреннего сгорания (ДВС), является их компоновочная схема. Она определяет расположение мотора в подкапотном пространстве, его габаритные размеры и ориентацию осей ведущих элементов (цилиндров и поршней). Выбор общей компоновки агрегата зависит от характеристик, которые он должен обеспечить в процессе эксплуатации. На сегодняшний день используются пять базовых схем двигателей: рядные, V-образные, W-образные, оппозитные и VR-моторы. Каждая из схем имеет свои достоинства, недостатки и сферу применения.

12 цилиндровый двигатель: типы, технические характеристики, порядок работы

На современных автомобилях нередко встречаются многоцилиндровые конструкции. Они помогают добиться более высокой мощности транспортных средств. Подобные моторы применяются как в военной технике, так и в легковых машинах. И хотя в последнее время на смену тяжеловесным 12-цилиндровым двигателям пришли более легкие механизмы, имеющие по 6-8 цилиндров, они до сих пор востребованы в автомобилестроении.

Особенности конструкции рядного двигателя

Наиболее распространенным типом ДВС являются рядные конструкции. Они предполагают расположение цилиндров с поршнями в один ряд, что обеспечивает их воздействие на общий коленчатый вал. Основной сферой применения этого типа двигателей являются легковые автомобили, а также сельскохозяйственная и грузовая техника. В качестве топлива может использоваться как бензин, так и дизель. Количество цилиндров в таком моторе может достигать и двенадцати, но обычно это максимум шесть.

Компоновка цилиндров в рядном двигателе

Преимуществами применения рядных компоновочных схем можно назвать следующие характеристики:

  • простота конструкции;
  • равномерный износ деталей;
  • низкая стоимость;
  • легкость в обслуживании;
  • уравновешенность.

Недостатками рядных агрегатов являются:

  • большие габаритные размеры, особенно для конструкций с большим числом цилиндров;
  • большой вес двигателя;
  • коленчатый вал может испытывать большие нагрузки из-за повышенной длины.

Описание устройства

По техническим характеристикам 12-цилиндровый дизельный двигатель представляет собой объединение нескольких блоков с одним цилиндром. Эти механизмы имеют общий коленчатый вал. Количество рабочих ходов, которые совершаются в течение 2 полных оборотов коленвала на такой силовой установке равно числу цилиндров.

вид двигателя

Имеется несколько разновидностей двигателей с 12 цилиндрами. Они различаются только вариантами компоновки. В их число входят следующие подвиды:

  1. V12 – имеет v-образное строение с устройствами, которые размещены друг напротив друга. При этом во время установки соблюдается угол 60 градусов.
  2. L12 – имеет рядное расположение блоков цилиндров. Общий коленвал вращается поршнями. Эта разновидность представляет собой объединенную конфигурацию двухтактного и четырехтактного мотора. Этот 12-цилиндровый дизельный двигатель отличает небольшая ширина при достаточной длине. Их не используют в машиностроении, а только на судах.
  3. X12 – силовая установка, имеющая особенное расположение цилиндров. Они установлены в 3 ряда по четыре штуки. Здесь поршень также вращает коленчатый вал, объединяющий их.
  4. F12 – его называют еще «оппозитным» из-за необычной конфигурации. Угол между блоками составляет 180 градусов. Он отличается компактными размерами и заниженным центром тяжести. Такой силовой агрегат редко встречается в серийных автомобилях. Зато его часто можно увидеть на спортивном автотранспорте.

Такое количество разновидностей помогает конструкторам экспериментировать с производительностью и ходовыми качествами транспортных средств, снабжая их тем или иным мотором.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Схема устройства двигателя.

Первые поршневые ДВС имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В дальнейшем, для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. “Сердце” современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Наиболее простым является двигатель с рядным расположением цилиндров. Однако, с увеличением количества цилиндров растет и линейный размер двигателя. Поэтому появился более компактный вариант расположения — V-образный. При таком варианте цилиндры расположены под углом друг к другу (в пределах 180-ти градусов). Обычно используется для 6-цилиндровых двигателей и более.

Одна из основных частей двигателя — цилиндр (6), в котором находится поршень (7), соединенный через шатун (9) с коленчатым валом (12). Прямолинейное движение поршня в цилиндре вверх и вниз шатун и кривошип преобразуют во вращательное движение коленчатого вала.

На конце вала закреплен маховик (10), назначение которого придавать равномерность вращению вала при работе двигателя. Сверху цилиндр плотно закрыт головкой блока цилиндров (ГБЦ), в которой находятся впускной (5) и выпускной (4) клапаны, закрывающие соответствующие каналы.

Клапаны открываются под действием кулачков распределительного вала (14) через передаточные механизмы (15). Распределительный вал приводится во вращение шестернями (13) от коленчатого вала.
Для уменьшения потерь на преодоление трения, отвод теплоты, предотвращения задиров и быстрого износа трущиеся детали смазывают маслом. В целях создания нормального теплового режима в цилиндрах двигатель должен охлаждаться.

Но главная задача – заставить работать поршень, ведь именно он является главной движущей силой. Для этого в цилиндры должны подаваться горючая смесь в определенной пропорции (у бензиновых) или отмеренные порции топлива в строго определенный момент под высоким давлением (у дизелей). Топливо воспламеняется в камере сгорания, отбрасывает поршень с большой силой вниз, тем самым приводя его в движение.

Разновидности 12-цилиндровых силовых агрегатов

Существует немало типов таких моторов, включая довольно экзотические и редко встречающиеся:

  • L12 – ДВС с рядным расположением всех двенадцати цилиндров, при котором усилия всех поршней направлены на вращение коленвала. Характеризуется простотой конструкции, отличной сбалансированностью, небольшой шириной и значительной длиной, что делает невозможным использование этого типа моторов в легковых автомобилях. Зато они весьма распространены в судостроении;
  • V12 – моторы с V-образным расположением цилиндров (два ряда по 6, расположенные напротив друг друга под углом 60°). Самая распространённая в автомобилестроении разновидность;
  • W12 – W-образный двенадцатицилиндровый двигатель, характеризующийся более компактными размерами по сравнению с V12-цилиндровим собратом. Главный недостаток таких агрегатов – они менее сбалансированы и не достигают такой плавности в работе, как у оппонентов;
  • X12 – двенадцатицилиндровый мотор, у которого один коленвал вращают три ряда цилиндров (по четыре в каждом ряду). Из-за сложности реализации такой вариант встречается нечасто;
  • F12 – оппозитный ДВС, который отличается от V12 оппозитным расположением рядов цилиндров с втрое большим углом (180°) между ними. Такая конструкция предполагает увеличенную ширину и меньшую высоту, а также низко расположенный центр тяжести. Такие разновидности используются в основном в спортивных и гоночных автомобилях – на серийные их устанавливают крайне редко.

V12 двигатель машины

Что представляет собой V-образный двигатель?

С увеличением числа цилиндров в двигателе рядные конструкции стали менее удобными, а потому им на смену пришла V-образная компоновочная схема. Она предполагает установку цилиндров с поршнями попарно, друг напротив друга и под углом. Последний получил наименование угол развала и может варьироваться от 10° до 120° между осями. Количество цилиндров в таких агрегатах от шести до двенадцати, но это всегда четное число. Многие автопроизводители благодаря V-образной компоновочной схеме получили возможность экспериментировать с количеством цилиндров, увеличивая их число до двадцати четырех, но в серийном производстве таких автомобилей пока нет.

В зависимости от величины угла развала достигаются определенные характеристики двигателя. Так, например небольшой угол позволяет объединить в моторе достоинства и рядных, и V-образных моторов.

Как устроен V-образный двигатель

Среди плюсов V-образных моторов можно отметить:

  • компактность конструкции;
  • более длительный срок эксплуатации двигателя;
  • эффективная и динамичная работа на различных оборотах.

В числе недостатков:

  • конструкция такого агрегата более сложна, поскольку имеет две головки блока цилиндров;
  • высокая стоимость изготовления;
  • большие вибрации при работе;
  • сложности с балансировкой.

История

Первооткрывателем в области 12-цилиндровых двигателей признан Даймлер Готлиб, который воспользовался проектом Леона Левавассора. В конце 1903 года подобные моторы устанавливали на тяжеловесные моторные лодки и катера от компании Société Antoinette. До этого водные транспортные средства снабжались моторами с четырьмя цилиндрами, поэтому нововведение имело очень большой успех благодаря своей производительности.

Опираясь на разработки предшественников, компания Putney Motor Works в 1904 году выпустила первый 12-цилиндровый двигатель v-образный. Впоследствии он получил широкий спектр использования.

автомобиль с двигателем 12 цилиндров

В 1909 году в первый раз был представлен двигатель для авиационной промышленности. Его выпустила компания Renault. В нем впервые применили воздушное охлаждение и расположение цилиндров, которое имело угол 60 градусов. Рабочий объем мотора был всего 12,3 л при диаметре цилиндра 96 и ходе поршня 140 мм. Уже через год производитель представил аналогичный двигатель в облегченном варианте, который предназначался для моторных лодок.

В начале 1912 года был выпущен усовершенствованный силовой агрегат на 17,5 л, имеющий мощное водяное охлаждение. Производительность этого устройства равнялась 130 кВт. В минуту он мог развивать 1400 оборотов. После этого конструкторы продолжили проводить эксперименты с объемом и мощностью двигателей.

Так в 1913 году ведущий конструктор компании Sunbeam Motor Car изобрел мотор такой же конфигурации для легкового автомобиля. Ход поршня и диаметр цилиндров составляли 150 х 80 мм. Впервые такой двигатель, имеющий производительность 150 кВт, был установлен на машину с названием Toodles V. Впоследствии автомобиль смог установить несколько рекордов скорости.

гоночный автомобиль

Перед Второй мировой войной 12-цилиндровые двигатели применялись при изготовлении военной техники. После длительного послевоенного периода, когда многие производственные мощности пришлось осваивать заново, эта конструкция была забыта незаслуженно. Однако уже в 1972 году автоконцерн Jaguar продемонстрировал публике мотор типа X12. Механизм имел литраж 5,3 и стал достаточно популярным во многих странах. Его производство не прекращалось до 1996 года. Несмотря на то что сейчас выпущены и более совершенные силовые установки, эти устройства пользуются большой популярностью у конструкторов.

В чем отличия оппозитного двигателя?

Фактически оппозитный двигатель является частным случаем V-образного. Его принцип работы основан на том, что угол развала цилиндров в таком моторе составляет 180°. Иными словами, пары цилиндров с поршнями лежат в горизонтальной плоскости. Поскольку поршни при работе такого двигателя движутся навстречу друг другу, они получили название «боксеры». Количество цилиндров в оппозитных моторах может быть от двух до двенадцати, при этом наибольшую популярность приобрели схемы с четырьмя и шестью цилиндрами.

Как устроен оппозитный двигатель

Преимуществами такой компоновки являются следующие характеристики:

  • большая устойчивость автомобиля, достигаемая благодаря смещению центра тяжести;
  • более длительный срок эксплуатации за счет увеличения жесткости цилиндров;
  • максимальная безопасность – при столкновении такой двигатель уходит вниз, а не в салон;
  • пониженный уровень вибрации и шума при работе мотора;
  • снижение веса основных узлов.

Недостатками системы являются:

  • большие затраты на обслуживание и ремонт;
  • высокая стоимость изготовления двигателя;
  • повышенный расход смазочных материалов.

Порядок работы

На 12-цилиндровом двигателе «порядок работы» подразумевает определенную последовательность запуска. Этот процесс отвечает за то, как чередуются одноименные такты устройства, в котором они соединены единым коленвалом. На порядок работы влияет несколько разных причин. К ним относятся такие факторы, как:

  • строение распредвала;
  • расположение цилиндров внутри силовой установки;
  • разновидность коленвала.

Работа 12-цилиндрового двигателя во многом зависит от газораспределительных фаз, которые составляют этот процесс. Их последовательность должна распределяться соразмерно силе влияния на коленчатый вал. По схеме цилиндры, которые функционируют последовательно, не должны располагаться на соседних местах. Независимо от разновидности мотора, отличающегося типом расположения цилиндров, работа начинается с основного устройства под номером 1.

порядок работы

Например, рабочий цикл начинается с первого цилиндра. После того как коленвал совершает поворот, равный 90 градусам, начинается работа 5 механизма, затем цикл запускается последовательно и в других блоках. Если двигатель настроен правильно, то он будет работать более ровно и плавно, чем шести- и восьмицилиндровый.

Как работает W-образный двигатель?

Принципиальным отличием W-образного двигателя является расположение цилиндров с поршнями в три или четыре ряда, при этом они воздействуют на общий коленчатый вал. Угол развала составляет менее 90°. Некоторые модели W-образных двигателей предусматривают расположение цилиндров в шахматном порядке, и каждая секция имеет свою ГБЦ. Применяются такие компоновочные схемы не только в автомобильных моторах, но и в авиации.

Также как и V-образный двигатель, такой мотор может иметь до двенадцати цилиндров. Однако основным его преимуществом является еще более компактная конструкция. Главным недостатком W-образной схемы можно назвать необходимость изготовления коленчатого вала сложной формы, а также использование многоуровневой системы охлаждения, что существенно повышает стоимость производства мотора.

Где устанавливается

Кроме водного и авиатранспорта, двенадцатицилиндровый силовой агрегат устанавливают на современных иномарках – “Ламборгини” и “Феррари”. В России более распространенными являются моторы W12 от автоконцерна “Фольксваген”. Недавно такие силовые установки стали выпускать на заводе города Барнаула. За основу взяли дизель довоенного образца типа V12. Ставят такие моторы и на разные виды тепловозов. Еще одна область применения – привод компрессорных и насосных агрегатов, буровых установок.

мотор на самолете

Сейчас при производстве автомобилей движки с 12 цилиндрами выпускают такие мировые автогиганты, как Rolls-Royce, Aston Martin, Ferrari, Pagani Automobili и другие. Они используют разновидность V12, так как они лучше всего подходит для установки на легковой автотранспорт.

Устройство и достоинства VR-двигателя

vr

Рядно-смещенная компоновка, или VR-двигатель, представляет собой комбинацию рядного и V-образного моторов. Угол развала в таком двигателе очень мал – 15°, а цилиндры с поршнями расположены в шахматном порядке. В отличие от классического V-образного двигателя, такая схема обеспечила максимальную компактность, которая позволила использовать общую головку блока цилиндров для обоих рядов.

Несмотря на такое преимущество, как компактность, основным недостатком этой конструкции стала высокая вибрационная нагрузка. Данный тип двигателя сегодня почти не применяется.

В последние годы компоновочные схемы поршневых двигателей практически не изменяются. Это обусловлено отсутствием необходимости увеличения числа цилиндров, поскольку рост мощности для большинства современных автомобилей обеспечивается, например, за счет турбонаддува. Однако повышение компактности и уменьшение массы по-прежнему остаются главной задачей при разработке новых конструкций и схем.

Особенности обслуживания

Владельцы транспортных средств с установленным двигателем на 12 цилиндров знакомы с нюансами обслуживания этих устройств. Они отличаются неприхотливостью и продолжительным ресурсом работы.

техническое обслуживание

Если регулировка была сделана правильно, то вмешательство профессионального автомастера не понадобится, пока не будет пройдено 15-20 тысяч км. После капитального ремонта, когда двигатель устанавливается заново, нужно как следует отрегулировать механизм, при необходимости воспользовавшись помощью профессионалов.

Отзывы

Если судить по сведениям, оставленным на автомобильных форумах, водители полностью довольны машинами с двигателями на 12 цилиндров. Отзывы, размещенные на этих сайтах, в большинстве положительные. Есть незначительный процент отрицательных откликов. В них владельцы жалуются на сложную регулировку механизмов и рекомендуют обратиться к опытным мастерам, чтобы впоследствии не возникло проблем.

Заключение

Маловероятно, что каждый водитель начнет вникать в принципы работы и характеристики 12-цилиндрового двигателя, изучать его разновидности, но знакомство с этой информацией будет очень полезно. С помощью этих знаний автомобилист сможет самостоятельно выполнить обслуживание и настройку механизмов.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий