Поперечне і поздовжнє розташування двигунів: За і проти


Поперечний тип установки автомобільних моторів домінує в сучасному автомобільному конструюванні, однак, на думку деяких фахівців, саме поздовжньо розташовані двигуни забезпечують максимальну продуктивність. Яке ж співвідношення цих двох видів розташування силових агрегатів один по відношенню до одного?

Варто відзначити, що крім технічних характеристик і показників ефективності роботи, спосіб орієнтації двигуна в підкапотному просторі автомобіля надає неабиякий вплив і на дизайн машини. Розробляючи автомобільний двигун, інженери повинні відповісти на кілька запитань: як встановлювати мотор, якщо модель машини буде задньопривідною? Яким чином організувати вільний простір для інших вузлів і агрегатів, які розміщуються під капотом автомобіля? Яке навантаження надасть маса мотора на кузов машини?

Дивіться також: Історія розвитку бензинових двигунів внутрішнього згоряння

Іншим дуже істотним моментом буде питання агрегатування з даним двигуном вже існуючих трансмісій. Адже від цього буде залежати загальне враження від здібностей автомобіля.
Розглядаючи передньопривідні автомобілі з будь-якої з можливих орієнтацій двигунів (поперечною або поздовжньою), можна сказати, що у кожного з них є певні переваги і недоліки, що впливають як на керування автомобілем, так і на його технічні характеристики. Оцінка сукупності всіх особливостей і є основою для вибору розробниками тієї або іншої моделі автомобіля.

Двигуни з поперечним типом розташування

Типи розташування двигунів автомобілів | Цікаві факти
Двигуни, які мають поперечним типом розташування в підкапотному просторі, встановлюють перпендикулярно відносно напрямку руху. Такі мотори мають горизонтальним розташуванням в моторному відсіку. Поперечно встановлюються двигуни, як правило, застосовують в конструкціях передньопривідних автомобілів з переднім розташуванням силових агрегатів.
Початком ери моторів з поперечним типом розташування прийнято вважати період конструювання перших моделей Mini. Конструктори британського бренду одними з перших за допомогою тяг забезпечили передачу моменту від двигуна до коліс. Таким революційним рішенням була вирішена завдання максимально ефективно використовувати крихітне за мірками того часу підкапотний простір автомобіля, наділивши його досить потужним мотором.
За допомогою поперечної компонування двигуна інженерам Міні вдалося втиснути двигун з відносно великим робочим об’ємом в моторний відсік компактної міської машини. Втім, на повноцінних суперкарах поперечна компоновка двигуна використовувалася досить рідко. Однією з небагатьох моделей класу суперкарів з двигуном, встановленим поперечно, є Lamborgini Miura.
Типи розташування двигунів автомобілів | Цікаві факти
Однією з головних особливостей «поперечних» моторів називають різну довжину валів приводу, передавальних моторну тягу від двигуна до коліс. Справа в тому, що конструкторам довелося встановлювати коробку передач з одного боку від двигуна, розташованого по центру моторного відсіку, у зв’язку з чим вали приводи, встановлені через Шруси (шарніри рівних кутових швидкостей) повинні бути різної довжини, що позначається на рівномірність зносу цих елементів. На відміну від поперечно встановлюються силових агрегатів, при поздовжньому розташуванні двигуна вали приводу мають однакову довжину, адже тут двигун і коробка передач встановлюються «один за одним» по одній осьовій лінії.
Поперечна компоновка силового агрегату швидко стала нормою при конструюванні компактних міських автомобілів масових брендів. Зазвичай поперечно встановлюються двигуни мають відносно невеликий робочий об’єм і не більше чотирьох циліндрів. Втім, деякі автовиробники використовують поперечну компонування для шести – і навіть восьмицилиндровых моторів. У цьому випадку, як правило, застосовується V-образне розташування.
Типи розташування двигунів автомобілів | Цікаві факти
Головна причина широкого поширення поперечного розташування двигунів – максимальна ефективність використання моторного відсіку при невеликому шасі і загальних габаритах автомобіля. Встановивши двигун в підкапотному просторі поперечно, розробник отримує значно більше вільного простору для компонування і оформлення салону при однакових зовнішніх габаритах з автомобілем, де мотор встановлюють уздовж. Особливо цінно таке якість машини в умовах міської експлуатації з мінімальною кількістю вільного простору для паркування.
Сюди ж варто додати передньопривідний тип трансмісії, що виключає організацію центрального тунелю в салоні автомобіля для карданного валу. Плоский підлогу і максимально просторий салон – одні з ключових елементів комфорту і ергономіки сучасних компактних автомобілів для міста.
Встановлений спереду поперечно двигун надає певний вплив і на характеристики динаміки руху машини. На автомобілях з подібною компонуванням основна частина маси всього автомобіля припадає на передню колісну вісь і передню підвіску. Таким чином інженери вирішують одну із головних завдань, що полягає в забезпеченні тяги на провідні колеса з мінімальними втратами.
Крім того, такі автомобілі більш прогнозовані та слухняні в управлінні на слизькому покритті. А відсутність додаткових компонентів трансмісії не тільки дозволяє зменшити загальну масу автомобіля, але і знижує собівартість виробництва моделі в цілому.
На жаль, у зразків моделей з поперечним розташуванням силового агрегату є цілком конкретні недоліки. Так, для двигунів такого типу протипоказано збільшення показника крутного моменту. Це обумовлено тією ж різницею розмірів тяг. Кути падіння для двох різновеликих валів будуть різними, а чим довше вал, тим менше його показник жорсткості на кручення. У свою чергу, це провокує падіння ефективності передачі тяги від двигуна до коліс і викликаючи необхідність підрулення.
Типи розташування двигунів автомобілів | Цікаві факти
У боротьбі з такою особливістю розробникам довелося вдатися до певних інженерних хитрощів. Так, наприклад, одним із способів врівноваження показника «жорсткості на кручення» є виготовлення одного з валів порожнистим, а іншого – суцільним. Подібне рішення покликане збалансувати передачу крутного моменту разновеликим валами. Першими, хто втілив таку інженерну задум у реальність, стали інженери концерну Ford при розробці однієї з перших поколінь хэтбека Fiesta.
Крім зазначеного інженерного нестачі, поперечне розташування автомобільного двигуна має і більш банальні мінуси. Такі мотори жорстко обмежені з точки зору можливості переміщення їх в моторному відсіку, оскільки займають максимально можливий простір з обох сторін від внутрішніх поверхонь передніх крил машини. Та й можливість збільшення потужності поперечно орієнтованого мотора зовсім невелика. Саме тому деякі виробники спорткарів, які обрали подібний тип розташування мотора біля свого автомобіля, воліють середньомоторний варіант установки силового агрегату.

Двигуни з поздовжнім типом розташування

Типи розташування двигунів автомобілів | Цікаві факти
Поздовжня компонування силових агрегатів в даний час, як правило, використовується для задньопривідних автомобілів. Змонтовані точно по осьової лінії машини, «поздовжні» мотори забезпечують прямий шлях вироблюваної тяги від колінчастого вала до коробки передач.

Турбонаддув: принцип дії, переваги, недоліки

Ще одним плюсом «поздовжніх» моторів є менший в порівнянні з поперечно орієнтованими аналогами рівень вібрацій, що викликаються роботою мотора. Однак незважаючи на, здавалося б, максимально ефектну передачу потужності двигуна, з інженерної точки зору з поздовжньо орієнтованими моторами теж не все так просто. У першу чергу, труднощі виникають саме з реалізацією ефективності тяги. Адже енергія обертання від «поздовжнього» мотора повинна змінити напрям на 90 градусів, а для цього доводиться застосовувати диференціальний колісний привід. Для двигуна поздовжньої компонування потрібен помітно більше місця в моторному відсіку, через що нерідко страждає ергономіка і зручність салону машини.
Типи розташування двигунів автомобілів | Цікаві факти
На сучасних автомобілях поздовжнє розташування двигуна використовується зазвичай при конструюванні спорткарів з приводом на задню вісь (як правило, для таких машин використовується задньомоторна або среднемоторная компоновка), нерідко поздовжньо встановлений двигун можна зустріти і під капотом великого повнопривідного позашляховика. Це пояснюється більш широкими можливостями, які надає поздовжньо орієнтований двигун для реалізації повнопривідного функціоналу за допомогою вязкостной муфти і диференціала Торсен.

Технології для новачків: В чому різниця між повним приводом, заднім приводом і переднім приводом

Підводячи підсумок, необхідно сказати, що безумовного протиставлення двох представлених типів розташування двигуна бути не може. Адже крім типу установки агрегату в моторному відсіку на ефективність автомобіля в цілому впливають такі чинники, як тип приводу, передньо – задньо – або середньомоторне розташування двигуна. Очевидно, що наявність карданного вала в сукупності з тим чи іншим типом привода забезпечує абсолютно різну поведінку автомобіля на дорозі.
Типи розташування двигунів автомобілів | Цікаві факти
Інший важливий фактор для оцінки ефективності типу розташування двигуна – габарити автомобіля. Так, для компактних міських машин поперечна установка мотора буде найбільш оптимальною.

Автор: Сергій Василенков