Двигатель V4 — это четырехцилиндровый поршневой двигатель, в котором все цилиндры расположены в форме буквы V и используют общий коленчатый вал.
Двигатель V4 имеет два комплекта поршней, установленных спереди и сзади или на противоположной стороне мотоцикла.
Наиболее распространенной и новейшей конструкцией является вертикально установленный V4. В зависимости от моделей Ducati Panigale V4 и Street Fighter, две группы цилиндров могут располагаться впереди другой группы. Другая конструкция заключается в горизонтальной установке двигателя. При этом банки цилиндров располагаются по обе стороны мотоцикла, одна справа, другая слева.
По сравнению с рядными 4-цилиндровыми двигателями, двигатели V4 менее популярны. Однако в последнее время двигатели V4 все еще используются в мотоциклах, автомобилях и других приложениях.
Двигатели V4 менее популярны на практике. Только мотоциклы и некоторые другие автомобили выработали свой ресурс, в то время как многие другие транспортные средства не используют их, потому что они тяжелые, громоздкие и дорогостоящие для общего использования или массового производства. Если сравнить немногочисленные автомобили, выпущенные с двигателем V4, с суммой всех автомобилей, то доля этих немногочисленных автомобилей практически ничтожна.
Конструкция двигателя V4
Максимальные двигатели V4 имеют два кривошипа, общие для противоположных цилиндров. На коленчатый вал опираются три коренных подшипника.
В этих двигателях могут использоваться различные углы V, если два поршня разделяют шатун под углом 90° V. По этой причине двигатель имеет дополнительное преимущество в виде идеальной первичной балансировки, которая снижает вибрации. Такая конструкция также может создавать меньшие моменты блокировки, чем рядный 4-цилиндровый двигатель, а короткий коленчатый вал является более жестким, что делает его менее подверженным крутильным колебаниям.
Недостатком двигателя V4 является то, что по сравнению с двигателем I4, двигатель V4 шире и требует двух головок цилиндров, двух выпускных коллекторов и двух клапанных механизмов вместо одного клапанного механизма, одного коллектора, одной головки цилиндров,1 или 2 распределительных валов для рядного 4-цилиндрового двигателя. Из-за этих дополнительных деталей двигатели V4 имеют сложную конструкцию и высокую стоимость.
Эти двигатели имеют более широкий размер, чем двигатели I4, из-за сложности объединения выхлопной системы, системы впуска и вспомогательной трансмиссии при сохранении компактного размера. Двигатель V4 с углом поворота 60° имеет более сложную конструкцию по сравнению с двигателем V4 с углом поворота 90°, но конструкция 60° не имеет точного первичного баланса (если кривошипы не разнесены).
Каковы преимущества двигателя V4?
- Этот тип двигателя более плавный по сравнению с двигателем I4.
- Угол V устраняет вторичные вибрации, а линейная кривая мощности очень важна для двигателя. Этому двигателю не нужно поворачиваться для изменения крутящего момента, как рядным 4-цилиндровым, поэтому мощность всегда доступна.
- V4 может генерировать большую мощность, чем рядный 4-цилиндровый двигатель. Это связано с тем, что коленчатый вал двигателей V4 прочнее, короче обычного и менее подвержен скручиванию, вызванному крутящим моментом. Другими словами, вы можете увеличить скоростную мощность за счет увеличения числа оборотов коленчатого вала.
- По сравнению с двигателем I4, картер этого двигателя лучше всего подходит для регулирования потока воздуха в нем. Это минимизирует насосные потери и передает максимальное количество энергии сгорания на колеса.
- Этот двигатель имеет выдающуюся конфигурацию, которая обеспечивает очень высокую прочность на разрыв и жесткость по сравнению с двигателем I4.
Почему двигатели V4 так редки?
Двигатель V4 встречается очень редко по следующим причинам:
1) Стоимость
Двигатель V4 редко используется в производстве автомобилей, и его можно найти только под капотом малоизвестного и изысканного автомобиля. В связи с этим стоимость проектирования и производства двигателя V4 выше, чем двигателя I4.
2) Сложность
Двухцилиндровая головка и два выпускных коллектора этого двигателя требуют двух отдельных клапанных механизмов, что усложняет процесс производства.
3) Распределение веса
Распределение веса также является проблемой. Центр тяжести двигателей V4 расположен выше, чем центр тяжести плоских 4-цилиндровых двигателей. Однако у V4 есть свои преимущества; естественно, он короче, чем рядный 4-цилиндровый, что идеально подходит для упаковки. По сравнению с плоским 4-цилиндровым двигателем, более вертикальная головка блока цилиндров делает двигатели V4 простыми в эксплуатации и обслуживании.
Области применения двигателя V4
Двигатели V4 имеют следующие области применения:
1) Автомобильное применение
Первый двигатель V4 был использован на автомобиле Grand Prix. Двигатель Lancia V4 был 1-м двигателем V4, использовавшимся в серийных автомобилях, который впервые был выработан на автомобиле Lancia Lambda в 1922 году. Двигатель Lancia имеет узкоугольную конструкцию, угол между банками цилиндров составляет 20 градусов, а головка блока цилиндров и две банки цилиндров имеют общий верхний распределительный вал.
Гоночные автомобили Porsche 919 Hybrid LMP1, участвовавшие в сезоне 2014-2017 годов, оснащались средним 2,0-литровым (122 кубических дюйма) 90-градусным турбодвигателем V4.
2) Использование на мотоциклах
- Одним из первых мотоциклов с двигателем V4 был Matchless Silver Hawk, выпускавшийся в Англии с 1931 по 1935 год. Эта компания использовала узкие 16-градусные двигатели V4, которые имели воздушное охлаждение, толкающий привод клапанов и головку блока цилиндров.
- С 1936 по 1938 год в Австрии производился Puch P800 для гражданских и военных целей. P800 имел 170-градусный двигатель V4 с широким углом наклона (похожий на плоский 4-цилиндровый двигатель), содержащий воздушное охлаждение и двухцилиндровую головку.
- Такие двигатели использовались в середине и конце 1980-х годов, в частности, на мотоцикле Honda с поперечным двигателем и 90-градусным двигателем V4 с водяным охлаждением.
- Большинство производителей мотоциклов MotoGP 2020 и сейчас выбирают конфигурацию V4 для своих мотоциклов.
3) Применение на лодках
Еще одно применение двигателей V4 — это морские подвесные моторы. Из-за небольшой длины двигателя конфигурации V4 очень популярны в подвесных моторах.
В чем разница между двигателями V4 и I4?
Раздел вопросов и ответов
Двигатель V4 имеет большую или меньшую мощность по сравнению с рядным 4?
Оба этих двигателя имеют мощность, если учитывать одинаковый объем обоих двигателей. Однако V4 более сложный и объемный, чем I4.
Почему нет двигателя V4?
Двигателей V4 нет на рынке, потому что они имеют сложную конструкцию, высокую стоимость и проблемы с распределением веса.
Почему 4-цилиндровые двигатели не называются V4?
Четырехцилиндровые двигатели не называют двигателями V4, потому что они не имеют форму буквы V, как V4.
