Откройте капот своего автомобиля и я уверен, что с вероятностью 90% большинство подписчиков моего канала найдут там четырехцилиндровый двигатель :)
Его конкуренция на рынке обусловлена тем, что он простой и недорогой в производстве, компактен и позволяет использовать функции, необходимые для большинства автомобилей.
Однако учтите, большинство этих двигателей имеют рабочий объем 1,5-2 литра, т.е. объем каждого цилиндра не превышает 0,5 литра. Редко бывает, что четырехцилиндровый двигатель имеет большой рабочий объем. И даже тогда показатели лишь немного выше: 2,3-2,5 литра. Типичный пример - семейство Ford-Mazda Duratec, в котором более старый двигатель имеет объем 2,5 литра (устанавливается на Ford Mondeo и Mazda CX-7). Или скажем 2,4-литровый, которым оснащаются кроссоверы Kia Sportage или Hyundai Santa Fe.
Почему производители не увеличивают объем еще больше? Есть несколько препятствий. Во-первых, из-за вибраций: у рядного 4-х цилиндрового двигателя силы инерции второго ряда не уравновешиваются и увеличение объема резко увеличивает уровень вибрации (а это приводит к снижению не только комфорта, но и надежности). Решение возможно, но непростое и обычно кроется в сложной системе балансировки валов.
Существуют также серьезные конструктивные проблемы - большому увеличению хода поршня препятствует рост инерционных нагрузок, и если диаметр цилиндра значительно увеличивается, нормальное сгорание топлива затрудняется и увеличивается риск детонации. Кроме того, возникают трудности с самой установкой - например, из-за высоты клапанной крышки.
И все же, в истории автомобильной промышленности есть длинный список исключений. В подборку сознательно не вошли дизельные двигатели - особенно для большегрузных автомобилей, среди которых объем до 8,5 л. К тому же процесс сгорания в дизельных двигателях устроен совершенно иначе.
Точно так же не включены различные эксперименты начала 20 века - например, четырехцилиндровый бензиновый двигатель Daimler-Benz объемом 21,5 литра. Тогда создание двигателей все еще находилось в зачаточном состоянии и инженеры не знали о многих эффектах, которые происходят внутри них. По этой причине ниже представлены только четырехцилиндровые двигатели, произведенные за последние 60 лет.
Toyota 3RZ-FE - 2693 куб.
Двигатель был разработан в конце 80-х специально для фургона HiAce, внедорожников Prado и пикапов Hilux. Требования к таким двигателям ясны: для езды по бездорожью или с большой нагрузкой нужен хороший крутящий момент на малых оборотах, плюс невысокая стоимость, что особенно актуально для коммерческого транспорта.
2,7-литровый мотор - самый старый в линейке бензиновых «четверок» серии RZ. С самого начала они проектировались с перспективой увеличения объема, чтобы прочный чугунный блок собирался очень просторно: расстояние между цилиндрами аж 102,5 миллиметра. Для увеличения объема до 2,7 литра диаметр цилиндров и ход поршня составляют 95 миллиметров. В отличие от двигателей младшей серии RZ, этот оснащен балансировочными валами для уменьшения вибраций.
Для своего времени двигатель имеет очень современный дизайн, но без экзотики: чугунный блок прикрыт 16-клапанной головкой, имеет цепь ГРМ, нет гидрокомпенсаторов. Мощность всего 152 лошадиные силы, но максимальный крутящий момент 240 Нм доступен при 4000 об / мин.
В 2004 году была выпущена модернизированная версия двигателя с индексом 2TR-FE, получившая новую ГБЦ с гидравлическими компенсаторами и переключателем фаз на впуске (а с 2015 года - на выпуске). Его мощность увеличена символически - до 163 лошадиных сил, но максимальный крутящий момент в 245 Нм доступен уже при 3800 об / мин.
GM L3B - 2727 куб.см
Вот как выглядит сокращение габаритов в Америке: в качестве альтернативы атмосферным 8-цилиндровым двигателям General Motors разрабатывает огромный четырехцилиндровый турбированный двигатель с рабочим объемом более 2,7 литра.
С самого начала двигатель разрабатывался для полноразмерных пикапов. Для большего крутящего момента на низких оборотах он сделан с очень длинным ходом: диаметр цилиндра составляет 92,25 миллиметра, а ход поршня - 102 миллиметра.
При этом двигатель спроектирован по самым современным образцам: в нем используется непосредственный впрыск топлива (с боковым расположением форсунок), переключатели фаз, система отключения цилиндра при частичной нагрузке, электронасос системы охлаждения. Блок цилиндров и головка изготовлены из алюминиевого сплава, а выпускной коллектор интегрирован в головку, турбокомпрессор BorgWarner двухканальный и с нетрадиционной геометрией обмотки.
Мощность этого турбомотора достигает 314 лошадиных сил, а крутящий момент составляет 473 Нм всего при 1500 об / мин. Он устанавливается на базовые версии большого пикапа Chevrolet Silverado (брат внедорожника Chevrolet Tahoe), но со следующего года он будет устанавливаться под капотом ... на компактном заднеприводном седане Cadillac CT4 - а точнее на его «отточенной» версии. CT4-V. Для него мощность будет увеличена до 325 лошадиных сил, а максимальный крутящий момент - до 515 Нм.
GM LLV
На рубеже веков General Motors выпустила целое семейство унифицированных рядных двигателей Atlas для среднеразмерных кроссоверов, внедорожников и пикапов. Все они имеют современные четырехклапанные головки, одинаковый ход поршня (102 миллиметра), два варианта диаметра цилиндра (93 или 95,5 миллиметра) и разное количество цилиндров (четыре, пять или шесть).
Четырехцилиндровые имеют индексы LK5 и LLV, их рабочий объем составляет 2,8 и 2,9 литра, а мощность - 175 и 185 лошадиных сил. Как и двигатели пикапов, они отличаются своей «мощью» - максимальный крутящий момент (251 и 258 Нм) доступен при 2800 об / мин. Они могут вращаться до 6300 об / мин. Рассматриваемые 4-цилиндровые двигатели были установлены в первом поколении пикапов среднего размера Chevrolet Colorado и GMC Canyon, и их производство было прекращено вместе с производством двух моделей (рассматриваемого первого поколения) в 2012 году.
Porsche M44 / 41, M44 / 43 и M44 / 60 - 2990 куб.
Большинство двигателей в этой подборке представляют собой простые агрегаты, предназначенные для пикапов, фургонов или внедорожников. Но это другой случай: этот двигатель был создан для спортивного автомобиля Porsche 944.
Менее дорогое купе с установленным спереди двигателем Porsche 924 конца 1970-х годов часто критиковали за его слабый 2-литровый четырехцилиндровый двигатель Audi. Вот почему, проведя глубокую модернизацию спортивного автомобиля, конструкторы Porsche создали совершенно другой двигатель. Правда, существенным ограничением является размер моторного отсека, который с самого начала был рассчитан на установку «четверки».
В Porsche 944, выпущенном в 1983 году, фактически помещена правая половина алюминиевого V8 большого купе Porsche 928. В результате получился 2,5-литровый двигатель с довольно коротким ходом поршня и огромным диаметром цилиндра 100 миллиметров: с 4 цилиндрами это дает чрезвычайно неравномерную работу, поэтому необходимо использовать запатентованную систему Mitsubishi с парой балансировочных валов. Зато двигатель получается очень выносливым - машина без проблем заводится на второй передаче.
Затем объем двигателя был увеличен сначала до 2,7 литра, в результате чего диаметр цилиндра увеличился до 104 миллиметров. Затем ход поршня увеличили до 87,8 миллиметра, получив на выходе объем 3 литра - одну из самых больших «четверок» в истории автомобилестроения! Кроме того, есть как атмосферные, так и турбированные версии.
Было выпущено несколько версий трехлитрового двигателя: Porsche 944 S2 развивает 208 лошадиных сил, а Porsche 968 - уже 240 лошадиных сил. Все трехлитровые атмосферные двигатели оснащены 16-клапанной ГБЦ.
Самая мощная версия серии - 8-клапанный турбомотор, развивающий 309 лошадиных сил. Однако вживую вы вряд ли когда-нибудь увидите, потому что он оснащен только Porsche 968 Carrera S, из которых выпущено всего 14 единиц. В гоночной версии Turbo RS, выпущенной всего в трех экземплярах, этот двигатель усилен до 350 лошадиных сил. Кстати, 16-клапанный турбомотор разрабатывался, но только в качестве прототипа.
Pontiac
Как видите, объем в три литра для четырехцилиндрового двигателя - не предел! Эту отметку пересек двигатель Pontiac Trophy 4 1961 года с рабочим объемом 3,2 литра.
Этот двигатель был одним из плодов работы Джона Делориана, который в те годы возглавлял подразделение Pontiac компании General Motors. Новая компактная модель Pontiac Tempest (компактная по американским меркам - длина 4,8 м) требовала дешевого базового двигателя, но у компании не было средств на его разработку.
По просьбе Делориана, двигатель был разработан с нуля легендарным гоночным механиком Генри «Смоки» Юник. Он буквально полопам разрезал большую восьмерку объемом 6,4 литра из семейства Trophy V8.
Получившийся двигатель очень тяжелый (240 кг), но чрезвычайно дешев в производстве - в конце концов, в нем все как у V8. Оба двигателя имеют одинаковый диаметр цилиндра и ход поршня, и в их конструкции всего 120 компонентов. Они также производятся в одном месте, что приводит к значительному снижению затрат.
Четырехцилиндровый двигатель развивает от 110 до 166 лошадиных сил в зависимости от версии карбюратора. Производство двигателя было остановлено в 1964 году, параллельно с разработкой второго поколения Tempest.
IHC Comanche - 3212 куб.см
Точно так же V8 в начале 1960-х годов стал четырехцилиндровым двигателем семейства Comanche для внедорожника International Harvester Scout. Сейчас об этой марке забыли, но тогда она производила сельскохозяйственную технику, грузовики, пикапы, а в 1961 году выпустила небольшой внедорожник Scout.
Для базового двигателя была разработана серия Comanche с четырьмя цилиндрами. International Harvester - небольшая компания с ограниченными ресурсами, поэтому новый двигатель спроектирован максимально экономично: конструкторы разрезали пятилитровый «осмак», предназначенный для стационарной установки (например, для привода генератора), пополам.
И к 1968 году компания таким же образом создавала настоящего гиганта: 3,2-литровый четырехцилиндровый двигатель был получен после сокращения вдвое 6,2-литрового V8, предназначенного для тяжелой техники. Новый двигатель развивал всего 111 лошадиных сил, а к концу 70-х из-за ужесточения требований к токсичности его мощность упала до 93 лошадиных сил.
Однако задолго до этого его доля в производственной программе рухнула, когда на внедорожник Scout начали устанавливать более мощные двигатели V8. Однако это уже не имеет значения - в конце концов, этот двигатель вошел в историю как самый большой с 4 цилиндрами, когда-либо устанавливаемый на автомобиль!
Спасибо за прочтение данного материала :)
Не забудьте пожалуйста подписаться на канал и поставить лайк этой публикации.
