За всю историю существования мотопромышленности инженерами создавались самые разные варианты силовых агрегатов. Некоторые из них были совсем абсурдными, некоторые – стали классикой и используются до сих пор, а некоторые навсегда останутся в истории как по-настоящему легендарные моторы. Один из таких – V-twin.
Что это?
Конструкция V-образного 2-цилиндрового двигателя не так сложна, как кажется. 2 цилиндра расположены относительно друг друга под определённым углом, что делает их похожими на латинскую букву «V». Оба цилиндра имеют общий коленвал, поэтому двигатели такого устройства относительно компактны. Угол между цилиндрами может быть разным, его значение меняется в зависимости задач мотоцикла. В теории, угол может доходить даже до 180 градусов.
Большинство таких моторов имеют лишь одну шатунную шейку, которая соединяет пару шатунов. Они, в свою очередь, могут располагаться со смещением или без него. Например, не смещаются шатуны в двигателях «Harley-Davidson». Лишь небольшая часть мотоциклов имеет смещённую шатунную шейку, а угол её может отличаться в разных моделях.
История создания
В конце 19 века мир уже давно пользовался первыми вариациями ДВС, но тогда люди довольствовались лишь одним цилиндром. Позже изобретатели захотели увеличить мощность моторов с помощью добавления ещё одного или нескольких цилиндров. Именно так и появился V-twin. Это был самый оптимальный и логичный вариант, ведь он компактен и лёгок. Инженеры не стали делать слишком большой угол между цилиндрами, поэтому конструкция действительно получилась компактная.
Впервые такой мотор был запатентован в 1880 году. Создателем совершенно новой на тот момент компоновки считается знаменитый Готлиб Даймлер. В 1889 году новый агрегат был построен: диаметр цилиндров – 60 мм, ход поршня – 100 мм. Таким образом, объём двигателя составлял 565.5 куб/см. Выдавал этот «монстр» 1.5 лошадиные силы при 600 об/мин. Этот двигатель Даймлер установил в лодку и один из автомобилей, выпущенный совместно с Вильгельмом Майбахом.
Параллельно с Даймлером разработку такого двигателя вели и другие инженеры по всему миру, однако их работы были не так успешны. Уже в 1990 лицензию на производство V-twin по схеме Даймлера приобрела компания «Panhard and Levassor», которая в этом же году представила первый в мире автомобиль с V2.
Спустя 10 лет после патента первого в мире V2 инженеры стали устанавливать их и в мотоциклы. Именно поэтому уже в 1902 году нельзя было и сосчитать количество двухколёсных аппаратов с таким мотором. Их было слишком много, поэтому и инициатора этой идеи найти довольно сложно. Несмотря на это, инженеры экспериментировали, пытаясь создать идеальный байк. Как правило, создатели выбирали угол в 90 градусов, но встречались и исключения. Каждый пытался внести в конструкцию что-то своё: так появлялись мотоциклы с продольным расположением двигателя, с разным количеством тактов и даже с карданным валом. Некоторые компании даже создавали двигатели, которые давали возможность переключать количество работающих цилиндров: отключить один и дать ему остыть, двигаясь на втором, или подключить оба для достижения максимальной мощности.
В это же время свои двигатели начала производить британская компания «JAP», которая позже станет одним из самых легендарных производителей V-образных «двоек». Именно в этой компании создали первый в мире верхнеклапанный V2, а после инженеры отличались сотнями успешных вариаций двигателей. Особой популярностью пользуются V2 объёмом 1.7 литра, которые могли выдавать 80 сил. Моторы компании использовались в различных гонках, а также при установке новых рекордов скорости.
Мощность моторов росла с каждым годом, а вместе с тем росла и популярность. Всё больше людей хотели покататься на хвалёном V-twin, который во всём превосходил другие существующие компоновки. Таким образом, уже через пару лет мотоциклы с V2 выпускались по всему миру самыми разными компаниями. Первооткрывателем V-twin в Америке стал Гленн Хаммонд Кёртис, который первым применил шарикоподшипники во всей конструкции двигателя, что сделало новый мотор ещё более мощным. Успех своего 5-сильного двигателя изобретатель доказывал сам во время различных гонок. К слову, в 1903 году он установил рекорд средней скорости, показав внушительные 103 километра в час на 1 милю.
Именно Кёртис вдохновил многих американцев на создание собственного, ещё более успешного V2. Некоторые из моторов получались хуже, некоторые лучше. Но самое главное – именно благодаря Кёртису мы знаем компанию «Indian»: один из владельцев компании в начале 20 века решил превзойти Гленна, создав гоночный мотоцикл V-twin. Именно в 1904 году появилась легендарная традиция «Indian» - угол между цилиндрами был равен 42 градусам. Именно такой угол компания использовала до конца 1940-х годов, когда её настигло банкротство. Сам же байк был успешным, а позже инженеры из «Indian» стали сами задавать новые стандарты V2 в Штатах. Их главный конкурент, Кёртис, после прорыва ушёл из мотопромышленности и стал заниматься авиацией.
В это время не спали в «Harley-Davidson». Увидев перспективы новой компоновки, инженеры взялись за работу. Первый V-twin компания представила в 1909 году. По конструкции он был схож с агрегатом «Indian», но имел немало проблем. Именно поэтому продержался на конвейере лишь два года. В 1911 году бренд представил двигатель «Flathead», который производился вплоть до 1929 года.
Популярную и перспективную идею подхватили инженеры из СССР. Первые варианты V-образников «ИЖ» появились в 1929 году. Они оснащались 1200-кубовым продольным двигателем. Который выдавал 24 лошадиные силы. Эти модели даже участвовали в мотопробеге, длина которого – почти 3500 километров. Однако прототипы так и не вышли на конвейер, оставшись интересными проектами. Та же участь ждала и друге советские модели с V-twin: так или иначе, все они не сыскали успеха.
С начала 30-х годов прошлого века двигатели подобной компоновки стали терять свою популярность. На смену им пришли сначала рядные «двойки», а затем и «четвёрки». В наше время V-twin используется далеко не везде, однако он надёжно занимает свои места. Например, практически все круизёры оснащаются именно такими моторами. Интересно, что делается это из уважения к традиции, ведь именно американцы задали всему миру стандарт идеального V2. Однако и в Европе не забывают о легендарной «двойке»: «Moto Guzzi», «Ducati», «KTM» - все они используют в своём ассортименте V-twin с далёких времён.
О развале цилиндров
Вероятно, многие задаются вопросом: почему производители так и не пришли к единому варианту развала цилиндров? С самого начала производители устанавливали свой угол цилиндров, который варьировался от 40 до 90 градусов. Почему же инженеры так и не сошлись в едином мнении?
Как уже было сказано ранее, V-twin имеет одну шатунную шейку и один коленвал. Это делает его компактным, но приносит некоторый дискомфорт. Дело в том, что изначально конструкция была сыра, поэтому поршни бились друг о друга во время работы. Именно от этого фактора зависит угол развала цилиндров: производителям необходимо сделать так, чтобы они не касались друг друга. В самом начале производства такого двигателя инженеры пытались поместить его в силуэт уже знакомого 1-цилиндрвоого мотора. Именно поэтому первые версии получались очень компактными: в первом образце Даймлера угол цилиндров составлял лишь 17 градусов, как уже было сказано ранее.
Позже инженеры поняли, что для мощного двигателя необходимо увеличивать диаметр цилиндров, чтобы увеличить размер и количество клапанов. Для создания же спортивного двигателя необходимо, чтобы у поршней был короткий ход. А двигатели с такими параметрами всегда будут иметь большой угол развала цилиндров, ведь извечная проблема никуда не ушла – поршни всё так же бьются друг о друга. Именно поэтому спортивные байки с V2 имеют большой угол развала – от 60 до 90 градусов.
Какие углы бывают?
Стоит отметить модели, угол развал которых был удивительно мал. Помимо вышеупомянутой модели Даймлера существовал ещё один байк с похожими значениями – «Matchless Silver Arrow» - британская модель с углом развала в 18 градусов. Производитель решил установить V2 в моноблочную конструкцию. Так, двигатель объёмом 400 кубов выдавал 16 лошадиных сил. Такой агрегат не имел практически никаких преимуществ, а потому был холодно воспринят общественностью, после чего экспериментов со столь компактными моторами никогда не было.
За всю историю инженеры облюбовали немало значений углов развала цилиндров в диапазоне от 40 до 90 градусов. 42 градуса, как мы уже сказали, использовали «Indian» на протяжении почти полувека, 45 градусов использует по сей день «Harley-Davidson», 60 градусов устанавливают многие европейские и японские производители, ведь это значение является золотой серединой между габаритами и балансом двигателя. Бывали и другие углы, например, 47, 49, даже 56.25 градусов использовали в разное время разные производители. Интересно, что эксперименты с развалом продолжаются и сегодня. Отметить стоит и знаменитый L-twin – двигатель с развалом цилиндров в 90 градусов. Такая компоновка делает агрегат максимально стабильным и сбалансированным, но ни о какой компактности и речи не идёт. Конечно, эту компоновку обожают итальянцы из «Ducati»: впервые такой мотор появился 20 марта 1970 года. Уже через год этот двигатель был установлен на «Ducati 750GT».
Но есть и те, кто выходил за рамки: итальянцы из «Moto Guzzi» в начале 1930-х годов разработали «Bicilindrica 500» - мотоцикл, угол цилиндров которого составлял 120 градусов. Интересно, что этот байк в своё время стал легендой гонок. Столь необычное значение угла было выбрано, чтобы двигатель лучше охлаждался. Помимо этого, тогда шатунная шейка ещё не была общей для двух цилиндров.
Но абсолютным рекордсменом здесь можно назвать «Zundapp KS750» - немецкий армейский байк с углом в 170 градусов. Однако в этой ситуации всё не так однозначно: двигатель этого байка можно считать и V-образным, и оппозитным. В этом случае стакан или наполовину полон, или наполовину пуст. По конструкции мотор подходит под обе категории, поэтому единого заключения на этот счёт нет. В теории, оппозитный мотор с углом в 180 градусов тоже можно назвать V-образным.
Продольные моторы
Существовали и мотоциклы с продольным расположением такого двигателя. Подобное решение имеет свои плюсы и минусы. Из достоинств стоит отметить хорошее охлаждение потоками воздуха, возможность использовать карданной передачи и создание компоновки, в которой двигатель, коробка и кардан находятся друг за другом. Из недостатков можно отметить большие габариты, риск повредить мотор при падении и неадекватная реакция двигателя на повышение оборотов: мотоцикл начинает вибрировать и наклоняться при резком увеличении скорости.
Итог
За всю историю V-образных «двоек» инженеры делали немало открытий, интересных и даже безумных вариантов, которые и сделали подобную компоновку легендарной. Именно она привнесла в мир многие рекорды, а также сделала популярными бренды, которые сейчас считаются классикой.