Наверняка вы никогда не задавались этим вопросом, однако стоит его услышать, и он надолго засядет в голове. Известные автопроизводители выпускают автомобили с тремя, четырьмя, пятью, шестью, восемью, десятью, двенадцатью и даже шестнадцатью цилиндрами. Но как же быть со счастливой семёркой? Семицилиндровые двигатели на самом деле существуют, вот только под капотом серийного автомобиля вы такой не найдёте. Главная причина, по которой их не используют в машинах, — проблемы с балансировкой.
Двигатель представляет собой место бурной активности, где поршни совершают тысячи движений в минуту, стремительно вращается коленчатый вал, а насосы непрерывно качают масло и охлаждающую жидкость. Все эти движения порождают сильнейшие вибрации, и именно для их подавления и нужна балансировка. На этом этапе инженеры добиваются того, чтобы любая разнонаправленная сила уравновешивалась другой, равной ей по величине. Сбалансировать рядный двигатель с чётным числом цилиндров куда проще, чем с нечётным. В V-образных моторах баланс достигается за счёт взаимной компенсации сил между двумя блоками цилиндров. В конечном счёте разработка рядного семицилиндрового двигателя повлекла бы за собой столько конструктивных сложностей, что производители сочли эту затею нецелесообразной.
Опыт трёх- и пятицилиндровых двигателей
Чтобы понять, почему от семицилиндровой схемы отказались, полезно рассмотреть существующие двигатели с нечётным числом цилиндров. К примеру, трёхцилиндровый мотор часто описывают как рядный шестицилиндровый, распиленный пополам. Его врождённый недостаток заключается в том, что в определённые моменты вращения ни один из поршней не находится в такте рабочего хода. Из-за этого несбалансированный коленвал заставляет двигатель раскачиваться и вибрировать. Для компенсации этих колебаний инженеры устанавливают противовращающийся балансирный вал, что усложняет и утяжеляет конструкцию. Пятицилиндровые двигатели сталкиваются с похожей проблемой, где два дополнительных цилиндра лишь увеличивают инертную массу и усугубляют дисбаланс.
Именно сложности с балансировкой и стали одной из причин, по которой автопроизводители очень редко выпускают пятицилиндровые моторы, хотя рядные «пятёрки» и можно встретить на некоторых моделях Volvo, Audi, Fiat и Land Rover. Инженеры также должны учитывать такое явление, как перекрытие рабочих тактов. У обычного трёхцилиндрового двигателя ни один цилиндр не работает на промежутке 60 из 360 градусов поворота, что приводит к сильным колебаниям и вибрации. А вот в пятицилиндровом двигателе рабочие ходы происходят чаще, в результате чего возникает 36-градусная дуга, где такты накладываются друг на друга, значительно сглаживая работу мотора.
Казалось бы, добавление ещё двух цилиндров могло бы улучшить ситуацию, однако на практике это не так. Потребовалось бы изготовить настолько жёсткий и тяжёлый коленчатый вал, чтобы он не изгибался при вращении, а это дорого и неэффективно. Кроме того, разместить столь длинный силовой агрегат в существующих шасси — задача не из лёгких. Иными словами, семицилиндровый двигатель лишь умножает проблемы моторов с нечётным числом цилиндров до такой степени, что любые инженерные решения становятся слишком громоздкими для легкового автомобиля. Большинству автопроизводителей оказалось куда проще использовать V-образные двигатели.
Семицилиндровые двигатели в промышленности
Семицилиндровые двигатели всё же существуют, но область их применения ограничена тяжёлой техникой, например, сельскохозяйственными машинами и крупными судовыми установками. К примеру, компания AGCO Power выпускает рядный семицилиндровый дизель объёмом 9,8 литра для тракторов и комбайнов. Этот агрегат рассчитан на работу при низких оборотах, но развивает мощность свыше 489 л.с. и крутящий момент более 1900 Н·м. Дело в том, что подобные промышленные моторы функционируют в постоянном и относительно низкооборотном режиме.
Такой режим работы значительно упрощает инженерам задачу по балансировке, ведь им не нужно принимать в расчёт резкие ускорения и замедления, свойственные автомобильному двигателю. В авиации раньше также нередко встречались радиальные двигатели с нечётным числом цилиндров — пятью, семью или девятью. В них цилиндры располагались по кругу, что позволяло уравновесить всю конструкцию единым большим противовесом. Однако такие конструкции имеют свои недостатки, из-за которых они неприменимы в автомобилях.
Уважаемые читатели, если для вас данная статья была полезной, пожалуйста подпишитесь, это поможет начинающему автору и каналу в продвижении.