Начнём с уравновешенности моторов, тема не очень простая если вникать глубже, но суть в том что очень желательно для увеличения ресурса двигателя чтобы внутренние и внешние силы, моменты в нём были уравновешены.
Для начала таблица:
Обращу Ваше внимание на то что полностью уравновешенными являются моторы: R6, R8, V12( объединены два R6) и боксеры В6 и В12.
У двигателя V6 свободных моментов множество, поэтому в нём приходится применять балансировочные валы. Кстати, трёх- и пятицилиндровые рядные моторы идентичны V6 в уравновешенности, несмотря на нечётное количество цилиндров.
Балансировка мотора V6 вызывает определённые сложности у инженеров из-за блуждающих в нём моментов от сил инерции поршней и центробежных сил — чаще всего приходится использовать балансировочные валы, что дополнительно усложняет и без того не самую простую конструкцию двигателя. Угол развала цилиндров у V-образных моторов может быть разным: обычно это 45, 60, 65 или 90 градусов — оптимальные значения с точки зрения вибраций.
С другой стороны именно моторы V6 сочетают в себе преимущества РХ через каждые 120 градусов и компактность размеров, что позволяет устанавливать их в моторном отсеке поперечно.
Попробуем устранить их недостатки и усилить достоинства.
1. 4-ТАКТНЫЙ МОТОР V6 с ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ССж 20 и повышенным КПД.
Первым делом возьмемся за коленвал двигателя-кривошипы в нём будут расположены как и в моторе R6 через 120 градусов. При этом возможен только угол развала блока цилиндров 120 градусов, никак иначе.
Мотор становится более похожим на боксер В6. Центр масс смещается ниже.
Меняется привод на валы ГРМ - он предполагается комбинированным.
Шестерня на коленчатом валу передает крутящий момент на две шестерни каждого из блоков, с частотой вращения меньшей в 2 раза. Далее на каждом из блоков более короткий цепной привод на валы ГРМ этого блока цилиндров, без изменения частоты вращения.
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ И РЕАЛЬНАЯ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ.
Геометрическая степень сжатия( степень расширения газов на такте РХ) у этого мотора составляет 20. Это позволяет более эффективно использовать энергию сгоревшего топлива. Реальная степень сжатия обычно определяется углами открытия-закрытия впускных клапанов и количеством попавшего в цилиндр воздуха. Реальная степень сжатия у этого мотора 10.
Реальная ССж в этом моторе регулируется выпускными клапанами, впускные клапана работают как и обычно.В начале такта сжатия выпускные клапана(клапан) находятся в приоткрытом положении и выпускают часть воздуха при начале движения поршня вверх.
Для этого на распредвале достаточно дополнительно выточить два более узких кулачка (справа, слева от основного, для симметричности давления на коромысло) которые дополнительно приоткрывают выпускные клапана(клапан) на непродолжительное время в начале такта сжатия.
Сразу же исчезают всякие проблемы с воспламенением ТВС-применяется обычное искровое зажигание. Наддув может не применяться, наполнение цилиндра воздухом максимально полное-избыток воздуха в начале такта сжатия выпускается из цилиндра.
2. (4+2)-ТАКТНЫЙ БЕНЗИНОВЫЙ МОТОР V6
Коленчатый вал снова такой же как и у мотора R6, но РХ через каждые 180 градусов, как у 4-х тактных двигателей R4.
Разал блока цилиндров 60 градусов. Мотор получается более сбалансированным чем R4.
Для (4+2)-тактного мотора с постоянным наддувом на уровне 0,1 бар и ССж 20 можно не применять цикл с разной геометрической и реальной ССж.
Заряд воздуха в цилиндре будет ориентировочно в 2 раза большим чем в атмосферном варианте при ССж 10, это примерно соответствует наддуву на уровне 1 бар. При изначальной ТВС 25:1 детонация бензина марки 95 не произойдёт, тем более что после такта РХ производится продувка цилиндра, частота вращения коленвала у таких моторов ниже и сопоставима с дизелями. В этом случае распредвалы становятся менее сложными в изготовлении.
Частота вращения распредвалов у (4+2)-тактного двигателя в 3 раза ниже чем у коленчатого вала.
ПОВЫШЕНИЕ КПД МОТОРОВ, СВЕРХПОЗДНЕЕ ЗАЖИГАНИЕ.
Первоначальный впрыск топлива производится на такте сжатия, после того как закроется выпускной клапан(клапаны). Формируется ТВС 25:1.
Зажигание ТВС происходит на такте РХ в момент когда поршень начал движение вниз, достаточно удалился от ВМТ и КТС (коэффициент трансформации сил в связке поршень - кривошип) уже значительно вырос. Примерно при угле 20 градусов от ВМТ. При угле около 30 градусов после ВМТ производится впрыск второй части топлива в цилиндр, так чтобы общее соотношение ТВС составляло 14,7:1.
Таким образом максимум давления газов внутри цилиндра смещается к точке когда КТС=1.
Это наиболее важное условие работы таких двигателей. Далее при движении поршня к НМТ давление газов будет снижаться, но это уже вторично. При этом значительно повышается КПД мотора поскольку пик крутящего момента смещается на участок с более высоким КТС.
Кроме того к моменту зажигания проходит некоторое время когда ТВС присутствует в цилиндре, поршень совершает движение вниз и сама ТВС становится более однородной.
При такой степени расширения ТВС успеет полностью сгореть.
КПД таких моторов предполагается значительно выше чем у современных образцов двигателей.
Угловая скорость вращения w(омега) коленчатого вала у этих моторов предполагается на уровне современных дизелей, т.е. примерно в 1,5 раза меньше чем у обычных бензиновых двигателей. Все моменты пропорциональны квадрату угловой скорости и моторы получаются значительно более сбалансированными чем современные V6.
При объёме каждого из цилиндров 333 куб.см общий объём таких моторов составит 2 литра. С учетом ССж 20 диаметр цилиндров уменьшается, как и длина мотора. Ожидаемая мощность не менее 240 л.с., крутящий момент около 330 Нм.