ФАКТИ.БГ

Имало едно време бутала

Публикувана: 29 Ноември, 2010 14:54
34 КОМЕНТАРА | ВИДЯНА 67813
Имало едно време бутала
ШРИФТ ПЕЧАТ
Вашата оценка:
Оценка 0 от 0 гласа.

С развитието на технологиите в последните години песента на добрия стар двигател с вътрешно горене изглежда изпята. Усъвършенстването на акумулаторните батерии и все по-високите цени на намаляващия нефт също допринасят са написването на некролога му. Буталните мотори обаче няма да се предадат толкова лесно напук на всички прогнози. Най-малко защото далеч не навсякъде по света автомобилистите са толкова богати, че да могат да си позволят новото. Много от тях пък откровено презират екологичните, но и скучновати електрически возила. При тях просто липсва експлозията - в пряк и преносен смисъл - която заразява любителите на високите скорости още в края на 19 век.

В онези бурни години конструкторската мисъл не знае граници. Двигатели с работен обем 10 литра могат да са както редови осмаци, така и едноцилиндрови мастодонти. Никой не се впечатлява от шестаци с кубатура от 23 литра или седемцилиндрови звездообразни мотори от самолет. Само че с времето мощността и оборотите започват да растат главоломно, а борбата за снижаване на себестойността на агрегатите се ожесточава. Простичкият автомобилен двигател с едно бутало отдавна е в историята. Днес средният работен обем на цилиндъра е между 300 и 600 куб.см. Литровата мощност варира от 35 к.с./л за най-допотопните дизелови мотори с атмосферно пълнене до 100-ина коня на литър за форсираните бензинови агрегати без нагнетател. За едросериен двигател тази цифра се смята за оптимална граница, чието надхвърляне просто не е изгодно.

В огромна част от съвременните двигатели за 100 к.с. обикновено са достатъчти четири цилиндъра, за 200 - четири, пет или шест, за 300 - осем и т.н. Как обаче да бъдат разположени техните бутала? Разнообразието от конфигурации за многоцилиндрови мотори е пребогато.

Конструкторите обикновено се вълнуват най-вече от въпроса за компактността на избраната схема. Опростяването на конструкцията означава по-евтино производство и по-лесна поддръжка. Най-добро съотношение между експлоатационни показатели и цена по съвременните стандарти дава четирицилиндровият редови мотор (R4), което обяснява широката му разпространеност в най-масовия клас автомобили с кубатура от 1.0 до 2.4 литра. Двуцилиндровите мотори са много по-евтини и прости, но се срещат все по-рядко, макар че в последните години се наблюдава засилване на интереса към тях. Заслуга за това имат съвременните системи за смесообразуване и турботехнологиите - например при FIAT 500.

Петцилиндровият мотор започва да се монтира на серийни автомобили относително късно. Първи го внедряват инженерите на Mercedes-Benz. Те монтират дизелов петак на W123 300D през 1974-та. Две години по-късно Audi започва производството на петцилиндров бензинов двигател с обем 2.0 литра.. В края на 80-те агрегати с такава конфигурация разработват Volvo и FIAT.

Дълги години редовият шестак е изключително популярен в Европа, но днес се смята за отмиращ вид. Осемцилиндровият му батко пък изчезва още през 30-те години на миналия век. Причината за това е съвсем проста. С увеличаването на броя на буталата нараства и дължината на агрегата, а това изобщо не се нрави на конструкторите. Да се монтира такъв мотор напречно на каросерията е доста сложно. Моделите са такава компоновка са единици. Сред малкото примери са британският Ausint Maxi 2200 от средата на 60-те (инженерите са принудени да "скрият" скоростната кутия под мотора) и Volvo S80 с неговата свръхкомпактна трансмисия.

Най-логичното решение на проблема с дължината на двигателя дава "разрязването" му на две и свързването на получените половини с общ колянов вал. Резултатът са V-образните агрегати. Най-често двата им блока са разположени под ъгъл 60 или 90 градуса. Когато буталата работят под ъгъл 180 градуса, двигателят се нарича опозитен (или боксер - с обозначение B2, B4, B6 и т.н.).

Независимо от ъгъла между двата блока, такива агрегати са по-сложни като конструкция. Задължително имат по две цилиндрови глави със съответните колектори, гарнитури, повече разпределителни валове и системи за задвижването им. Боксерите пък затрудняват инженерите и с широчината си. Това обяснява защо има толкова малко производители на опозитни мотори.

Конструкторите прибягват и до други хватки, за да намалят габаритите на V-образните двигатели. Едно от най-простите на пръв поглед решения е намаляването на ъгъла между блоковете. Подобни агрегати обаче са малко. През 70-те Lancia разработва V-образен 4-цилиндров мотор за Fulvia с ъгъл между цилиндрите от 23 градуса. При него обаче изпъква един от основните проблеми на такава конфигурация - вибрациите. Те са заложени в самата същност на двигателя с вътрешно горене. Той е така устроен, че не може да работии без сътресения. Вибрациите обаче могат да се гасят, при това не само за подобряване на комфорта. Силните неуравновесени колебания са фатални за много детайли от самия двигател.

Вибрациите се дължат на това, че гориво-въздушната смес не се запалва едновременно във всички цилиндри - особено при някои конфигурации на мотора. Конструкторите се стараят да избягват най-"нервните" от тях, а когато това е невъзможно, прибягват до помощта на по-масивни маховици. При движението на буталата нагоре-надолу в цилиндъра възникват инерционни сили, сходни с тези, които карат пътниците да се накланят напред при рязко спиране или да потъват в седалката при ускорение. Отгоре на всичко мотовилките на буталата съвсем не се местят в едно направление, а описват сложна траектория. Възвратно-постъпателното движение от горна до долна мътрва точка не може да се опише с проста синусоида.

Ето защо количеството и посоката на инерционните сили понякога се удвоява, утроява и дори учетворява в зависимост от честота на въртене на коляновия вал. Инерционните сили от т.нар. висш порядък по правило се пренебрегват. В сравнение с основната (която се категоризира като сила от първи порядък) те са прекалено слаби. Изключение правят инерционните сили от втори порядък, с които инженерите са принудени са се съобразяват. Проблемите обаче не свършват дотук. Когато две инерционни сили се прилагат на определено разстояние, възникват т.нар. моменти - например когато буталата в два съседни цилиндъра работят в противофаза, сиреч едно срещу друго.

Какво може да се направи, за да бъдат уравновесени силите и моментите? На първо място трябва да се избере конфигурация на двигателя, при която цилиндрите и колената на коляновия вал са разположени така, че силите и моментите да се гасят взаимно, като винаги действат в противоположни посоки. Ако компоновката на автомобила не позволява монтажа на такъв тип мотор, инженерите прибягват до различно разположение на шийките на коляновия вал и използването на противотежести, които да тушират възникващите инерционни сили и моменти. Понякога противотежестите се намират на самия колянов вал, а в други случаи се проектират допълнителни валове, наречени балансиращи. Те се въртят в противоположна посока на коляновия и гасят успешно вибрациите, но усложняват и оскъпяват двигателя. В таблицата най-долу са приведени примерни степени на уравновесеност според конфигурацията на мотора. Червените квадратчета показват при кои типове агрегати възникват сили и моменти, които остават неуравновесени (свободни) и се предават на каросерията на колата през опорните тампони на двигателя.

Достатъчен е един поглед, за да се установи, че сред най-разпространените конфигурации в съвременното автомобилостроене има само два напълно уравновесени типа мотори - шестаците с редово и опозитно разположение на цилиндрите. Лесно може да се разбере защо в BMW и Porsche толкова държат този тип агрегати, както всъщност и защо останалите производители са се отказали от тях.

Всяка от използваните днес схеми си има предимства и недостатъци. Най-простите с по два цилиндъра се използват с успех в бюджетното автомобилостроене. За достатъчно практична към днешна дата се смята само разновидността на тази конфигурация, при която двете шийки се намират от една и съща страна на коляновия вал. Веднага се вижда, че по степен на увавновесеност този вид мотори са сравними с едноцилиндровите, понеже двете бутала се движат нагоре-надолу в едновременно (синфазно). За да се уравновесят свободните сили от първи порядък, обикновено се монтират два вала с противотежести (напр. при Лада Ока). За гасенето на инерционните сили от втори порядък обаче би се наложил монтажът на още два балансиращи вала, което би било абсолютно неоправдано за двуцилиндров двигател, предназначен за евтини микролитражки.

В миналото инженерите подхождат още по-драстично и изобщо не предвиждат уравновесяващи валове. Двуцилиндровият FIAT 500 от 1957 г., например, няма никакви приспособления за гасене на вибрациите, но пък за сметка на това моторът му е пределно прост и евтин. Тези качества изкушават производителите дори днес. Същата схема се използва и за мотора на най-достъпния автомобил в света Tata Nano.

Двуцилиндровите двигатели, чиито бутала работят в противофаза, днес се срещат само при мотоциклетите. Те са по-добре уравновесени, но равномерната последователност на запалването в цилиндрите може да се постигне само с двутактов цикъл на работа. Подобни мотори се монтират на довоенните модели на DKW и прекия им наследник Trabant. С цел постигане на по-ниска цена и простота на обслужването при тях не са предвидени никакви балансиращи валове и подобни глезотии. На вибрациите просто не се обръща внимание.

Историята помни и наистина екзотични конфигурации. Съветският експериментален автомобил НАМИ-1 е оборудван с V-образен двуцилиндров двигател, какъвто днес се среща само при Harley-Davidson и хромираните му японски последователи. Подобен тип агрегати могат да бъдат уравновесени практически напълно с помощта на противотежести на коляновия вал, но не и да се постигне равномерна последователност на запалването в цилиндрите - за радост на всички истински рокери...

Трицилиндровите двигатели са по-зле уравновесени от "четворките", в което няма нищо чудно. Инженерите на компаниите, които продължават да ги произвеждат - например Subaru и Daihatsu, използват балансиращи валове за гасене на вибрациите. Някои конструктори обаче не си правят този труд. През 1996-а трицилиндровата модификация на Opel Corsa от второто поколение на модела понесе маса критики от немските журналисти заради неравномерната работа на мотора.

(продължение)

Поставете оценка на статията:
Оценка 0 от 0 гласа.

Въвеждане на коментар към статията
Име :


Напишете кода от картинката
Визуална кептча
Коментар:
Коментари към статията
asd
1 Отговор
statiqta e mnogo dobre napisana

Оценка:
-5 +60

rumpi
2 Отговор
Да така е но повечето "СЕВДО РАЗБИРАЧИ"си нямат на идея за какво изобщо става на въпрос в по-горе написаното.

Оценка:
-28 +18

M
3 Отговор
Аха,почакаи да видиш какви коментари ще лъснат сега по надолу

Оценка:
-4 +17

benzinsider
4 Отговор
Евала за поредната добра статия!!!

Оценка:
-3 +40

plamen7002
5 Отговор
МНОГО ДОБРА СТАТИА КОЙТО КАКТО ИСКА ТЪЙ ДА СИ ТЪЛКУВА НО БРАВО.

Оценка:
-2 +25

do razbira4a
6 Отговор
ti ako si takyv razbira4, shte znaesh 4e se pishe "psevdo" i se pishe zaedno s "razbira4i"... aide zavyrshi na4alno u4ilishte i 4ak togava uprekvai drugite

Оценка:
-11 +6

VOLVO C70
7 Отговор
Super , loshoto e 4e mn malko hota obra6tat vnimanie i vseki predpo4ita da kaje -abe viq li 6te mi kazvate na mene be , daite sega edna statiq za dizelovite agregati i po to4no za pompa duza 4e mi pisna ot razbira4i deto samo dotroshvat kolite

Оценка:
-3 +11

ReMuS
8 Отговор
mnogo dobre obqsneno :)

Оценка:
-2 +11

nas
9 Отговор
Добра статия, но според мен информацията е малко оскъдна от гледна точка на по-масовите двигатели - R4, R6, V6 (в статията използват R за редови, вместо I като си мисля, че е правилно).
На мен би ми било много интересна една статия, сравняваща R6 и V6.

Оценка:
-2 +13

vesko_mb
10 Отговор
Добра статия!
Само има една неточност: Модела на Mercedes, при който се внедрява 5-цилиндровия мотор е W115, а не W123

Оценка:
-5 +15

chichoben
11 Отговор
Браво! Страхотна статия, научих много неща. Само със заглавието не съм много съгласен, защото ще минат още мнооооого години, докато се наложат елекрическите двигатели.

Оценка:
-3 +12

niki
12 Отговор
opredelino bade6teto e v elektri4eski avtomobili no sam ubeden 4e 6te ima i butalni na ekologi4ni goriva

Оценка:
-3 +7

Syuleiman
13 Отговор
BMW 320i R6 forever

Оценка:
-19 +7

Ааа , не !
14 Отговор
Толкова дълги статии не чета,заболяват ме очите, а и повечето коментари са на маймуница,не икам да ги чета! Какъв малоумник трябва да е някой,за да пише на български с латински букви,не ми го побира ума !

Оценка:
-5 +15

Ааа , не !
15 Отговор
"не искам"*,съжалявам за грешката,но пиша с присвити от болка очи ! И очила не искам да слагам,но ще се наложи,след като има толкова дълги статии,и такива, които пишат на латиница,ах ах !

Оценка:
-7 +5

антон
16 Отговор
ако има по често статии да пускате ще е мн добре :П

Оценка:
-3 +4

Murgen
17 Отговор
Нищо не разбрах? аз карам колело!

Оценка:
-5 +2

Seli
18 Отговор
mnogo se radvam 4e o6te ima hora koito se int. ot tova prosto strast :)

Оценка:
-5 +1

vlado
19 Отговор
o6te ot dedo mi pomnq edni dumi i nikoga nqma da gi zabravq kaza mi moito mom4e sled vonata remontirahme stari nemski ma6ini i togava razbrahme 4e nai dobriq dvigatel e 6 cilindroviq redovi.nai dobre balansiran i s po dalag jivot.li4no toi bil remontiral voenen avtomobil cabrio dvumesten mercedes s 6 cilindrov redodi motor prez 1947 godina.i mi e kazval 4e za purvi pat vidql togava tolkova dobre napraven dvigatel s mnogo ravnomerna rabota. imal sum BMW 320 naistina e mnogo ravnomerna rabotata na motora lo6oto e samo malko po visokiq im razhod no pak bih si kupil zaradi unikalnoto 4uvstvo da kara6 takuv avtomobil nezavisimo ot godinata na proizvodstvoto mu

Оценка:
-5 +2

kolata
20 Отговор
ABE NAISTINA 4ETIRICILONDROV MOTOR SE I 4ISTA RABOTA R4

Оценка:
-6 +1

Luizov
21 Отговор
С един приятел спорехме за v6 и r6. Той ми развиваше някви теории, че v6 бил също толкова балансиран, колкото r6. Сега ще му пратя статията :D

Оценка:
-2 +4

Azz
22 Отговор
Аз нямам претенции, че разбирам колкото повечето от по-горе писали. Не съм съгласен обаче с мнението, че 'много години още минат' докато ел. двигателите изместят експлозивните. Просто до 2012 год. има споразумение между производителите да не се пускат на пазара масово ел. автомобили за да се продадат вече хилядите в наличност возила от стария тип. Иначе как да си обясним, че Израел ударно изгражда инфраструктура в национален мащаб за презареждане на акумулаторните автомобили и е сключил договор с Рено за новия тип двигател. Това може и да не се харесва на доста хора от Горубляне и Дупница, но е факт и който иска може да се замисли кога и каква кола да си купува.

Оценка:
-2 +1

---
23 Отговор
spokoino be hora vie cql jivot shte si karate s butala ne se pritesnqvaite :)))

Оценка:
-2 +5

Azz
24 Отговор
Е-е-е, чак пък цял живот... Не че се оплаквам от буталата в момента, но само казвам, че всичко е въпрос на конюнктура. Като разработят още една-две мини за литий като тези в латинска Америка и петролът се вдигне над 100€ отново, бързо ще се запее друга песен...
PS Кой днес си спомня дори за отоплението с нафтови печки, а ?

Оценка:
-1 +4

VOLVO C70
25 Отговор
Ot rimskata era stroitelstvoto se vartqlo okolo jelqzo , kamak i darvo -to4no kakto i dnes ! Shte se varti 6te se su4e i nakraq pak nai prostiq mehanizam 6te se okaje nai dobar i nai zdrav ! 2004 godina Dukatu varnaha lostovata sistema na klapanite koqto e bila aktualna v kraq na 60 pri italiqnskite avtomobili, a pri4inata beshe 4e pri 16 000 ob/min reakciqta na prujinata se zabavq i ne uspqva da zatvori klapana v neobhodimiq moment ! Taka i tuk - 6te se povozime malko na hibridite i nakraq 6te pro4etem nqkoq statiq "Imalo edno vreme hibrid"

Оценка:
-2 +6

M Power
26 Отговор
Имало едно време бутала... И ВИНАГИ ЩЕ ИМА! МУХАХАХАХА
И да свърши петрола ще се намерят алтернативни горива!

Оценка:
-1 +9

-.-.
27 Отговор
Статията е много добра, но не пише нищо за W двигателите на VW например.

Оценка:
-3 +6

kvo w te goni
28 Отговор
kvo da pi6e za W dvigaelite,kato s tqh se sedi v serviz a nese kara na putq,nali e VW vse pak i triabva da ima6 zor zor i parite dasi dade6 do dubka za nekvo tupo germansko ne6to

Оценка:
-9 +4

сократис
29 Отговор
статията е превъзходна, достъпно и разбираемо написана. Трябва да се пишат и побликуват по вече такива статии.

Оценка:
-2 +4

В.
30 Отговор
Таблицата говори сама :))

Оценка:
-1 +4

G-power
31 Отговор
Този неграмотник даже си няма и представа за какво става дума

Оценка:
-5 +2

VW не-фен
32 Отговор
Липсват мотори V10/ V16/ W8/ W12/ W16 ...

А и VR5/ VR6 :)

Оценка:
-3 +2

Ponton
33 Отговор
Моля ви ,правете разлика между V-образен на 180градуса и boxer .Вярно ,че и двата да на 180гр , но не са едно и също. https://www.google.bg/search?q=boxster&client=ms-android-google&prmd=ivn&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi2zerdz_TUAhVDVBQKHQtsAXAQ_AUICSgB&biw=360&bih=512#tbm=isch&q=boxer+engine&imgdii=2bT16YqiqScO2M:&imgrc=L2sQ3sVjQ4W4UM

Оценка:
-0 +0

Бай Тошо
34 Отговор
Не е споменат V образния 4 цилиндров двигател на запорожеца, супер балансиран и прост мотор, препоръчан да се използва в сибирските студове под -50 градуса(ако запали де)

Оценка:
-0 +0

ФАКТИ.БГ не толерира обидни коментари и спам. Некоректни коментари ще бъдат изтривани. Такива са тези, които съдържат нецензурни изрази, лични обиди и нападки, заплахи; нямат връзка с темата или са написани изцяло на език, различен от български.

АПИ: актуална пътна обстановка
ТОП 5