Типы двигателей и их архитектура

Сегодня мне хотелось бы рассказать тебе о различиях между двигателями, ведь хотя многим кажется, что всё одинаково и отличаются они лишь типом топлива — бензин или дизель, эта тема может дать много пищи для размышлений, поскольку существует множество архитектур, и у каждой свои конструктивные особенности и области применения.

Поэтому, хоть и быстрее, чем мне бы хотелось, сегодня я хочу предложить тебе небольшой обзор, в котором поговорим о различных типах архитектур и двигателей, ведь, хотя это и не очевидно, бензиновый мотор строится не так, как дизельный, двухтактный — не так, как четырёхтактный, двигатель на природном газе — не так, как электрический…

Как видишь, всё становится довольно сложным, поэтому я постараюсь немного упростить эту тему, чтобы всё стало гораздо понятнее. Для начала, как и полагается, нельзя обойтись без небольшой экскурсии в историю — тема, которая многим кажется скучной, но тебе наверняка будет интересно благодаря некоторым любопытным фактам.

Любопытно, что первыми увидели свет электрические блоки, но в итоге от них отказались, потому что двигатели на бензине были гораздо мощнее и проще в реализации. Среди тех, кто появился поначалу, выделяются почти одновременно созданные Карлом Бенцем и Готлибом Даймлером, которые заложили основы механизмов, существующих сегодня.

Благодаря этим первым блокам мы получаем совершенно разные механизмы в зависимости, например, от их расположения в автомобиле или от архитектуры. В зависимости от расположения — в большинстве случаев, за исключением высокопроизводительных спорткаров с двигателем в центральной задней части, — блоки располагаются спереди, поперечно или продольно.

Это означает, что наш блок может быть установлен поперечно — этот метод наиболее распространён сегодня благодаря тенденции делать капоты автомобилей как можно короче и предлагать как можно более просторный салон, тогда как продольные двигатели обычно используются на автомобилях с задним приводом, хотя применялись и на переднеприводных машинах.

Познакомившись с типологией наиболее распространённых двигателей, пора поговорить об их архитектуре, которая сегодня в основном делится на рядные двигатели, двигатели с V-образным расположением цилиндров и оппозитные двигатели. Как видишь, выбор широк.

Рядный двигатель: такие двигатели характеризуются вертикальным расположением цилиндров в один ряд. Такие блоки могут иметь от двух до восьми цилиндров, однако наиболее распространён четырёхцилиндровый блок. Любопытно, что эта архитектура самая простая в изготовлении и ремонте, поэтому неудивительно, что она наиболее популярна.

V-образный двигатель: цилиндры расположены в два ряда, объединённых общим картером, под углом, который может варьироваться (60 градусов, 90 градусов, …). Обычно такая схема используется для блоков от 6 цилиндров и выше. Благодаря этой архитектуре блоки получаются гораздо компактнее, что позволяет, например, сделать коленчатый вал значительно короче, и это само по себе преимущество. К сожалению, у неё есть и недостатки: например, требуется вдвое больше распределительных валов, чем у рядного двигателя, что усложняет разработку, изготовление и обслуживание.

Оппозитный двигатель: это особый случай V-образного двигателя, два ряда цилиндров которого расположены под углом 180 градусов. Стоит отметить, что его называют боксёрским, и такие двигатели сегодня используют такие модели, как 911 компании Porsche или Subaru в своих самых производительных версиях. Главное преимущество — уменьшенная высота двигателя, что облегчает его установку в автомобили с большой шириной, но недостаточной высотой подкапотного пространства.

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля: наконец, нельзя закончить, не упомянув двигатель Ванкеля, названный в честь своего создателя, инженера Феликса Ванкеля, который создал для того времени революционную конструкцию, в которой вместо привычных цилиндров и поршня используется треугольный ротор с закруглёнными гранями внутри овальной камеры.

Очень нетипичный двигатель, который при очень небольшом рабочем объёме способен выдавать такую же мощность, как его шестицилиндровый аналог — как V-образный, так и рядный. В этом типе двигателя смесь топлива и воздуха поступает через впускное отверстие и оказывается запертой между одной из граней ротора и стенкой камеры. Вращение ротора сжимает смесь, которая воспламеняется свечой зажигания. Отработавшие газы выводятся через выпускное отверстие при движении ротора. Рабочий цикл происходит по одному разу на каждой грани ротора, создавая три фазы мощности за каждый оборот.

К сожалению, новые технологии в итоге почти вытеснили этот тип двигателя, за исключением некоторых моделей, которые до недавнего времени использовали его; если я не ошибаюсь, последним был Mazda Mazda RX-8. Один из его недостатков — проблемы с долговечностью.