Hereketlendiriji konfigurasiýasy düşündirilýär: Hatar, V görnüşli we ýasy hereketlendirijiler

20-nji asyryň başynda, awtoulag inženerçiligi doly tizlik bilen ösýän döwründe, 10 litrlik hereketlendiriji ýa bir silindrli, ýa-da, aýdaly, hatar sekiz silindrli bolup biljekdi. Şol döwürde 23 litrlik hatar alty silindrli ýa-da awtoulaga geçirilen ýedi silindrli radial uçar hereketlendirijisi hiç kimi geň galdyrmaýardy.

Köpçülikleýin önümçilik giňelip, çykdajy basyşy güýçlenende, ähli zat öz ýerine düşdi. Bir silindrli hereketlendiriji geçmişiň ýadygärligine öwrüldi. Şu günki gün adaty awtoulag hereketlendirijisinde silindriň ortaça iş göwrümi 300 bilen 600 kub santimetr aralygynda bolup, udel kuwwaty tebigy sorujy dizelde takmynan 35 a.g./l-den ýokary öndürijilikli benzin hereketlendirijisinde 100 a.g./l-e çenli üýtgeýär. Bular köpçülikleýin bazar önümçiligi üçin iň amatly görkezijilerdir — olardan çykmak diňe ykdysady taýdan bähbitli däldir.

Diýmek, häzirki zaman hereketlendiriji dünýäsi nähili görünýär? Umuman aýdylanda:

• 100 a.g. hereketlendirijisi adatça dört silindrli bolýar
• 200 a.g. hereketlendirijisi adatça dört, bäş ýa-da alty silindrli bolýar
• 300 a.g. hereketlendirijisi köplenç sekiz silindr ulanýar

Emma şol silindrleri hakykatdanam nähili ýerleşdirip bolar? Köp silindrli hereketlendirijini taslaýarkalar inženerleriň nähili ýerleşiş wariantlary bar? Geliň, jikme-jik seredeliň.

Hatar hereketlendirijiler: Ýönekeý, emma barha amalsyz

Islendik hereketlendiriji taslamaçysynyň aňyndaky birinji sorag — taslamany nädip ýönekeýleşdirmeli, önümçilik çykdajylaryny pes we hyzmaty aňsat saklamaly. Bu babatda hatar (inline) hereketlendiriji aňsatlyk bilen ýeňiş gazanýar. Silindrler bir hatarda ýerleşdirilýär we kuwwaty artdyrmak olardan ýene-de goşmak ýaly aňsatdyr.

Hatar hereketlendiriji görnüşleri amalda şeýle bölünýär:

• Iki we üç silindrli hereketlendirijiler awtoulaglarda görnetin seýrek duş gelýär, emma kämil ýangyç sepiş we turbokysyş ulgamlary sebäpli iki silindrli görnüş täzeden dolanyp gelýär — munuň aýdyň mysaly Fiat 500-däki 85 a.g. turbokysylan iki silindrli hereketlendirijidir.
• Hatar dört silindrli ýolagçy awtoulag dünýäsiniň iş atydyr we 1.0-dan 2.4 litre çenli iş göwrümlerini öz içine alýar.
• Hatar bäş silindrli hereketlendirijiler has soňraky oýlap tapyşdyr. Mercedes-Benz 1974-nji ýylda dizel bäş silindrlini ilkinji bolup hödürledi (W123 platformasyndaky 300D), iki ýyldan soň Audi-niň iki litrlik benzin bäş silindrlisi, soňra 1980-nji ýyllaryň ahyrynda Volvo we Fiat hem goşuldy.
• Hatar alty silindrli hereketlendirijiler ýumşak işleýşi sebäpli uzak wagtlap ýewropalylaryň halan görnüşi bolsa-da, barha seýrek duş gelýär. Olaryň has uzyn dogany bolan hatar sekiz silindrli bolsa 1930-njy ýyllarda esasan terk edildi.

Bu tendensiýanyň sebäbi ýönekeý: näçe köp silindr goşsaň, hereketlendiriji şonça uzyn bolýar — bu bolsa ýerleşdiriş babatda çynlakaý kynçylyk döredýär. Meselem, hatar alty silindrlini öňdäki tigir hereketlendirijili awtoulagyň hereketlendiriji bölegine keseligine ýerleşdirmek diňe san-sajaksyz ýagdaýda başardyldy: Austin Maxi 2200 (munuň üçin geçiriş gutusyny hereketlendirijiniň aşagyna ýerleşdirmek zerur boldy) we ýörite has kiçeldilen geçiriş gutusy bilen Volvo S80.

V görnüşli we ýasy hereketlendirijiler: Jemlenen, emma çylşyrymly

Diýmek, hatar hereketlendirijini nädip gysgaltmaly? Owadan çözgüt: ony iki bölege bölmeli, iki ýarymyny ýanaşyk goýmaly we ikisi bilen bir egrionly waly aýlamaly. Ine, V hereketlendirijiniň manysy şu.

Iň ýygy duş gelýän V hereketlendiriji konfigurasiýalary silindr hatarlarynyň arasynda 60° ýa-da 90° burç ulanýar. Şol burçy 180°-a çenli açsaň — silindrler biri-birinden gönüden-göni gapma-garşy ugurlara seredende — ýasy hereketlendiriji alynýar, oňa bokser hereketlendiriji hem diýilýär (şonuň üçin B2, B4, B6 belgileri ulanylýar).

Hatar hereketlendiriji bilen deňeşdirilende ýitgiler görnetindir:

• Iki silindr kellesi — her biriniň öz prokladkasy we kollektorlary bilen
• Has köp paýlaýjy wal we has çylşyrymly klapan hereketlendiriş gurluşy
• Has uly giňlik (esasanam ýasy hereketlendirijiler üçin), bu olaryň oturdylyp bilinjek ýerini çäklendirýär
• Has ýokary önümçilik çykdajysy we has çylşyrymly hyzmat

Bu kemçilikler sebäpli ýasy hereketlendirijiler diňe az sanly öndürijiler tarapyndan ulanylýar — şu günki gün iň meşhurlary Porsche we Subaru.

Burçy 60°-dan pese düşürip, V hereketlendirijini has-da jemlemek nähili bolar? Bu eýýäm edildi — 1970-nji ýyllaryň Lancia Fulvia awtoulagy bary-ýogy 23° burçly V4 hereketlendiriji ulanýardy. Emma bir kynçylyk bar: burç näçe dar bolsa, hereketlendirijini deňagramlamak şonça kyn bolýar. Bu bizi hereketlendiriji taslamasyndaky iň möhüm kynçylyklaryň birine getirýär.

Hereketlendiriji titremesi: Güýçler, momentler we olary nädip jylawlamaly

Hiç bir porşenli içki ýanma hereketlendirijisi titremeden doly azat däldir — bu onuň gurluşyna mahsusdyr. Emma titremäni dolandyrmak diňe ýolagçynyň amatlylygy üçin däl, eýsem örän möhümdir. Güýçli deňagramsyz titreme hereketlendiriji bölekleriniň fiziki taýdan weýran bolmagyna we ýokary tizlikde bölekleriň gopup uçmagyndan gelip çykýan ähli apdar netijelere getirip biler.

Hereketlendiriji titremesi nireden gelýär? Üç esasy çeşmesi bar:

• Deň däl ot alyş aralyklary — käbir hereketlendiriji konfigurasiýalarynda iş hereketleri doly deň aralyklarda ýüze çykmaýar, bu bolsa moment yrgyldysyny döredýär. Has agyr maýowik muny ýumşatmaga kömek edip biler.
• Porşeniň inersiýa güýçleri — porşenler ýokary tarap tizlenip, hereketiniň ýokarky nokadynda haýallaýarka (we aşaky nokatda tersine), awtoulag tormozlananda ýa-da tizlenende duýýan güýçleriňe meňzeş inersiýa güýçlerini döredýär.
• Şatun geometriýasy — şatun göni çyzykda hereket etmeýär we porşeniň hereketi hem kämil sinusoida däl, bu bolsa egrionly walyň tizliginiň esselerinde goşmaça güýç düzüm böleklerini emele getirýär.

Bu ýokary tertipli inersiýa güýçleri köplenç äsgermezçilik edip bolýar — egrionly walyň ýygylygyndan iki esse köp täsir edýän ikinji tertipli güýçlerden başga, olary hemişe hasaba almaly. Ýanaşyk silindrlerdäki inersiýa güýçleri biri-birinden kesgitli aralykda gapma-garşy ugurlara täsir edende, olar şeýle hem moment jübütlerini döredýär we çylşyrymlylygyň ýene-de bir gatlagyny goşýar.

Inženerleriň bu güýçler bilen göreşmek üçin iki esasy guraly bar:

• Tebigy deňagramly konfigurasiýa saýlamaly — silindrleri we egrionly walyň egrelerini güýçler bilen momentler biri-birini tebigy ýagdaýda ýok etjek görnüşde ýerleşdirmeli.
• Deňagramlaýjy wallary goşmaly — egrionly wala garşy ugurda aýlanyp, deň we gapma-garşy güýçleri döredýän garşy agramly kömekçi wallar. Bular çykdajyny we mehaniki çylşyrymlylygy artdyrýar, emma kynçylykly titreme görnüşlerini doly bitaraplaşdyryp biler.

Ähli ýygy duş gelýän hereketlendiriji ýerleşişlerinden diňe ikisi nazary taýdan kämil deňagramlydyr: hatar alty silindrli we ýasy alty silindrli. Edil şonuň üçin BMW we Porsche bu konfigurasiýalary şeýle berk saklap geldi — we şonuň üçin beýlekiler ýerleşdiriş kynçylyklaryna garamazdan olary terk etmäge höwessiz boldular.

Konfigurasiýa boýunça hereketlendiriji deňagramlylygy: Amaly gollanma

Geliň, esasy hereketlendiriji konfigurasiýalarynyň her biriniň titreme we deňagramlylyk babatda hakyky durmuşda nähili görkezijä eýedigine seredeliň.

Iki silindrli hatar hereketlendirijiler (egreleri bir ugurda) deňagramlylyk babatda bir silindrlä meňzeş hereket edýär — iki porşen hem bir fazada galýar we düşýär. Rus Oka birinji tertipli inersiýa güýçleri bilen göreşmek üçin garşy aýlanýan iki deňagramlaýjy wal ulandy, emma ikinji tertipli güýçler barlanmady. Şeýle kiçi, elýeterli awtoulagda ýene iki deňagramlaýjy wal goşmak düýbünden amalsyz bolardy. Köp iki silindrli hereketlendirijiler — 1957-nji ýyldaky asyl Fiat 500 we hindi Tata Nano ýaly — hiç hili deňagramlaýjy walsyz işläp, titremäni siňdirmek üçin çeýe hereketlendiriji daýançlaryna bil baglaýardy. Arzan, ýönekeý we býujet ulanyşlary üçin makul.

Egreleri 180°-da bolan iki silindrli hereketlendirijiler (porşenler antifazada hereket edýär) has gowy başlangyç deňagramlylygy hödürleýär, emma deň ot alyş aralyklaryna diňe iki taktly görnüşde ýetip bolýar — uruşdan öňki DKW-larda we olaryň nesli bolan gündogar nemes Trabantda ulanylyşy ýaly.

V-twin hereketlendirijiler şu günki gün diýen ýaly diňe motosikllerde saklanyp galýar — Harley-Davidson we onuň ýapon meňzedijileri aýdyň mysallardyr. NAMI-1 bu ýerleşişi ulanan ýeke-täk awtoulag hasaplanýar. Egrionly waldaky garşy agramlar ony doly deňagramlylyga golaýlaşdyryp biler, emma deň ot alyş aralyklaryna ýetmek mümkin däl.

Üç silindrli hereketlendirijiler hatar dört silindrlä garanyňda erbet deňagramlanýar. Subaru we Daihatsu ýaly öndürijiler deňagramlaýjy wallary standart hökmünde oturdýar; Opel-iň ikinji nesil Corsa üçin Ecotec üç silindrlisinde ony goýmazlyk karary çykdajyny tygşytlady, emma awtoulaga 1996-njy ýyldaky çykyşyndan soň nemes awtoulag metbugatynyň öňünde gödek abraý getirdi — ol “şäheriň içinde üýtgeýän tertipde sürmek düýbünden mümkin däl” diýlip häsiýetlendirildi.

Hatar dört silindrli hereketlendirijiler — dünýädäki iň ýygy duş gelýän ýerleşiş — diňe egrionly walyň tizliginden iki esse çalt aýlanýan deňagramlaýjy wal bilen bitaraplaşdyrylyp bilinjek erkin ikinji tertipli inersiýa güýjüne eýedir. Emele gelýän momenti ýok etmek üçin garşy aýlanýan ikinji wal gerek. Hawa, gymmat — emma Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat we Volkswagen Group brendleriniň hemmesi ýumşaklyk talap edilende bu gurnamany ulandy.

Ýasy dört silindrli hereketlendirijiler hatar görnüşlerinden birneme gowy işleýär — diňe hereketlendirijini onuň dik oky boýunça öwürmäge ymtylýan ikinji tertipli moment jübüti galýar. Şonda-da, howa bilen sowadylýan Beetle hereketlendirijisi-de, Subaru-nyň bokser hereketlendirijileri-de onlarça ýyl deňagramlaýjy walsyz oňuşdy.

Hatar bäş silindrli hereketlendirijilerde başlangyç inersiýa güýçleri öwezi dolunan, emma blogyň içinden hemişe geçýän togalanýan egme momentinden ejir çekýär — bu bolsa adatdan daşary berk gurluşy talap edýär. Mercedes-Benz, Audi we Volvo muny kämilleşdirilen hereketlendiriji daýançlary we garşy agramlary arkaly çözdi (Audi TT RS-däki kysyşly 2.5 TFSI ýaly), Fiat-yň inženerleri bolsa has öňe gidip, doly deňagramlaýjy wal ulandy.

Bir gyzykly bellik: bäş silindrli hereketlendirijileriň ählisi diýen ýaly aslynda bir goşmaça silindr berkidilen dört silindrli hereketlendirijilerdir. Bu modulýar çemeleşme porşenleri, şatunlary we klapan mehanizmi böleklerini umumy ulanmaga mümkinçilik berýär — diňe blok, kelle we egrionly wal (egreleri 72° aralyklarda) üýtgemeli.

Hatar alty silindrlileriň ornuny tutan V6 hereketlendirijiler üç silindrli bilen birmeňzeş deňagramlylyk häsiýetlerine eýedir — ýagny, ideal däl. Iň ilkinji Mercedes-Benz V6 (her silindre üç klapanly M112) muny hatarlaryň arasyndaky jülgede oturdylan deňagramlaýjy wal bilen çözdi. PSA Group-yň üç litrlik alty silindrlisi ony silindr kellesine ýerleşdirdi. Beýleki öndürijiler goşmaça çylşyrymlylyksyz titremäni azaltmak üçin egre boýunlaryny ünsli süýşürmegi saýladylar — Audi V6-da görnüşi ýaly. 90° burçly V6 hereketlendirijiler ýene bir kynçylygy goşýar: agramly maýowigiň diňe bölekleýin ýumşadyp bilýän tebigy deň däl ot alyş aralyklary.

90° hatar burçly we egrionly walyň egreleri biri-birine perpendikulýar iki tekizlikde bolan V8 hereketlendirijiler örän gowy deňagramlanýar. Deň ot alyş aralyklaryna ýetip bolýar we diňe iki galyndy moment jübüti galýar — bu egrionly walyň uç boýunlaryndaky garşy agramlar bilen aňsat çözülýär. Amerikan inženerleriniň V8-i şeýle höwes bilen kabul etmeginiň uly bir sebäbi şu: olar titremäni asla halamaýarlar.

V4 hereketlendirijiler seýrekdi we häzir awtoulaglarda diýen ýaly ýitip gitdi. Ýewropa Ford V4 (Taunus, Capri we Saab 96-da ulanyldy) we Zaporožesiň özboluşly V4-i — ikisi-de birinji tertipli moment jübütleri üçin deňagramlaýjy wal talap edýärdi. Jemlenenlik we çykdajy esasy sebäplerdi — deňagramlylyk ikinji orunda durýardy.

V10 hereketlendirijiler hatar bäş silindrli bilen birmeňzeş deňagramlylyk häsiýetlerine eýedir. Bu Formula 1 hereketlendirijileriniň, Dodge Viper-iň ýa-da Dodge RAM-yň taslamaçylaryny olary ulanmakdan saklamady — kuwwat gerek bolanda, titreme bilen başa çykarsyň.

Has ekzotik ýerleşişlere gelsek: ýasy sekiz silindrli (Porsche 917 ýaryş awtoulaglarynda ulanylyşy ýaly) aslynda umumy egrionly waldaky iki ýasy dört silindrlidir, V12 we ýasy 12 silindrli hereketlendirijiler bolsa iki hatar alty silindrlä bölünýär — bu olaryň adatdan daşary ýumşaklygyny düşündirýär.

VR6, VR5 we W hereketlendirijiler: Volkswagen-iň ýerleşdiriş ussatlygy

Öňküden Lancia Fulvia ýaly dar burçly V hereketlendirijilere degip geçdik. Onlarça ýyllap olardan gaça durulýardy — 60° ýa-da 90° ýerleşişlerden deňagramlamak kyn, ýerleşdiriş babatdaky bähbitleri bolsa azabyna degýän ýaly görünmeýärdi. Soňra ileri tutulýan ugurlar üýtgedi.

Iki ösüş ýagdaýy üýtgetdi:

• Gidrawliki hereketlendiriji daýançlary giňden elýeterli boldy, bu bolsa hereketlendirijiniň nazary deňagramlylygyna garamazdan titremäniň geçişini ep-esli basyp ýatyrdy.
• Kapotyň aşagyndaky giňişlik barha ýetmezçilik edip başlady, bu bolsa jemlenenligi gymmatly häsiýete öwürdi. Kim ýönekeý bir hetçbekiň 2.8 litrlik alty silindrli hereketlendirijini gizleýändigini göz öňüne getirip bilerdi? Volkswagen muny amala aşyrdy.

Volkswagen VR6 — bu ýerde “VR” V-Reihen (V-hatar) diýmegi aňladýar — dar burç düşünjesini Lancia-nyň hiç haçan etmedik derejesine çenli ösdürýär we hatarlaryň arasynda bary-ýogy 15° burç ulanýar. Netije şeýle bir jemlenen welin, ol aslynda süýşürilen hatar hereketlendiriji ýaly işleýär we ünsi çekiji ýagdaý — iki hatar üçin hem ýeke silindr kellesini ulanýar. Adaty V6-nyň sygmajak ýerine sygýan 2.8 litrlik alty silindrli hereketlendiriji — üçünji nesil Volkswagen Golf-da ilkinji gezek peýda boldy.

Şondan soň Volkswagen-iň inženerleri bu düşünjäni mundan beýläk-de ösdürdiler:

• VR5 bir silindri aýrylan VR6 hökmünde peýda boldy.
• W8 iki gysgaldylan VR bölegini (her biri dört silindrli) bir egrionly walda birleşdirdi — flagman Passat sedanyna oturdyldy.
• W12 1998-nji ýylda W12 Roadster konseptinde ilkinji gezek peýda boldy: bir egrionly walda 72° burçda birleşdirilen iki VR6 hereketlendiriji.
• W16 — dört turbokysyjyly — Bugatti Veyron-y 431 km/sag tizlige çenli hereketlendirýär we bu arhitekturanyň iň ekstremal önümçilik ulanyşy bolup durýar.

Bu ýerleşişler näme üçin öň ýokdy? Häzirki zaman kompýuter kömegi bilen taslama olary mümkin etdi. Şeýle çylşyrymly geometriýalarda burçy, egre boýunlarynyň ýerlerini, ot alyş tertibini we deňagramlylyk häsiýetlerini optimizirlemek 1990-njy ýyllardan başlap elýeterli bolan hasaplaýyş kuwwatsyz amal taýdan mümkin däldi. Diňe W12-niň egrionly walynyň özi bir tokar ussasynyň ýakymsyz düýşi ýaly — diňe kompýuter her bir ölçeg çydamlylygyny barlanda many berýän böleklerden biri.

Hakyky durmuşda hereketlendiriji taslamasynda hakykatda näme möhüm

Eger bularyň ählisinden bir netije çykarmaly bolsa, ol şudur: inžener hereketlendiriji ýerleşişini saýlanda nazary deňagramlylyk seýrek ýagdaýda kesgitleýji faktor bolýar. Hakyky ileri tutulýan ugurlar şulardyr:

• Ýerleşdiriş — ol hereketlendiriji bölegine sygýarmy?
• Agram we kuwwat dykyzlygy — bu ulanyş üçin iň gowy gatnaşyk näme?
• Önümçilik çykdajysy — ol bölekleri modeller hatarynda umumy ulanyp bilýärmi?
• Modulýarlyk — öndürijiler barha köp umumy porşen we silindr deşigi arhitekturasyndan bütin hereketlendiriji maşgalalaryny gurýarlar, üç silindrli ykdysady bölelerden başlap, on iki silindrli flagmanlara çenli

Mercedes-Benz-iň häzirki hereketlendiriji hatary modulýar çemeleşmäniň okuw kitabyndaky mysalydyr: umumy arhitektura örän tapawutly kuwwatlykdaky we silindr sanyndaky hereketlendirijileriň esasyny düzýär.

Titremä gelsek — nazary we hakyky deňagramlylygyň örän tapawutly iki zatdygyny ýatda saklamaga degýär. Hatda kämil deňagramlanan hatar alty silindrli hem, eger onuň egrionly wal toplumy dogry deňagramlanmadyk bolsa ýa-da porşenleri bilen şatunlary agram boýunça görnetin tapawutlanýan bolsa, titreýär. Hakyky durmuşdaky önümçilik çetleşmeleri we ýük astynda bölekleriň deformasiýasy hiç bir hereketlendirijiniň amalda deňlemeleriň aýdyşy ýaly ýumşak bolmaýandygyny aňladýar. Şonuň üçin hereketlendiriji daýanjynyň taslamasy — güýç gurnamasynyň awtoulagyň galan böleginden izolirlenişi — ýerleşişiň özi ýaly möhümdir. Käwagt ondan hem köp.

Bu terjime. Asyl nusgasyny şu ýerden okap bilersiňiz: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e54e1.html