Все ж таки, якщо говорити про двигуни внутрішнього згоряння, найпопулярнішим їх видом досі є поршневі мотори, обладнані кривошипно-шатунним механізмом. Тобто ті, що обов’язково мають поршні, циліндри та колінчасті вали. Про принцип дії цих ДВЗ, як дво- так і чотиритактних, ми вже розповідали в одному з попередніх матеріалів. Залишилося розібратися з компонуванням – бо й тут варіантів багато.

Типи компонування ДВЗ
Поршневі двигуни, без різниці - бензинові, дизельні чи ті, що працюють на скрапленому газі, за компонуванням можна поділити на кілька основних груп:

• Рядні.
• V-подібні.
• Опозитні.

Перелічені ці ДВЗ за їх популярністю на автомобільному ринку. Крім того, дуже рідко зустрічаються (як правило, на експериментальній техніці) інші принципи компонування: зіркоподібні, W-, U- та Х-подібні. Про них розкажемо в кінці, а почнемо з найбільш розповсюджених типів.

Рядні двигуни
Це такі, де всі циліндри розташовані в один ряд. Мають одну головку блоку циліндрів і один колінчастий вал. Позначаються Ix, де x – кількість циліндрів у двигуні, а I – від англійського Inline (спочатку, на зорі автомобілебудування, вони позначалися Rx, від німецького Reihe).

Кількість циліндрів – від двох (на малолітражках, мінітракторах і деяких мотоциклах) до 12, але такі двигуни переважно можна зустріти лише на суднах. Автомобільні рядні двигуни переважно мають 4 циліндри, рідше – 6, 5 або 3. Річ у тім, що за великої кількості циліндрів колінчасті вали двигунів через значну довжину зазнають суттєвих крутних (торсійних) навантажень.

Однак автомобільній історії відомі випадки успішного будування рядних ДВЗ із великою кількістю циліндрів. Надзвичайно ефективний та потужний для кінця 1930-х років Duesenberg Model J мав компонування L8, щоправда, в його конструкції були застосовані спеціальні балансири, які використовували навіть ртуть.

Головні переваги рядних двигунів:

• простота конструкції;
• технологічність;
• сприятливі умови роботи кривошипно-шатунного механізму;
• більш рівномірне зношування;
• зручність та простота обслуговування.

На рядних моторах легше отримати доступ до свічок або навісного обладнання, вони потребують меншої кількості запчастин. Мінусами їх можна вважати лише габарити: по довжині та висоті (останній вирішується шляхом нахилу).

V-подібні ДВЗ
Другий за популярністю тип компонування. При ній циліндри розміщуються один навпроти одного під кутом розвалу від 10° до 180° у формі латинської літери «V». Найчастіше використовують кути в 90°, 45° або 60°. Переважна більшість сучасних автомобілів з V-подібними двигунами мають 6 або 8 циліндрів, рідше, у спортивних моделях, – 10 або 12. Взагалі існують ДВЗ від V2 (використовуються в мотоциклах, зокрема Harley Davidson та Indian) до V16 або навіть V24.

В залежності від кількості циліндрів у різних двигунах роблять різні кути розвалу циліндрів. Деякі конфігурації V-подібних двигунів дуже добре збалансовані.

VR-подібний двигун
Один з варіантів V-подібних, який можна виділити в окрему групу. Циліндри цього двигуна розташовані двома рядами під дуже невеликим кутом один до одного, що дозволяє мати їм одну загальну головку циліндрів на весь двигун, як у випадку двигуна рядного компонування. Назва походить від поєднання німецьких позначень двох типів ДВЗ.

Двигуни з кутом розвалу в 10-20° спочатку, в 1920-30 роки, використовувала Lancia, після, вже в 90-х, розробив свій знаменитий VR6 Volkswagen. Двигун об’ємом 2,8 л із заводським маркуванням ААА та його подальші похідні ABV, AQP, AUE та інші були настільки вдалими, що ними комплектувалися не тільки бренди концерну – VW, Audi та SEAT, але й моделі конкурентів, зокрема, Mercedes-Benz Vito. Бо це компонування вирішувала одну з головних проблем V-подібних ДВЗ, через яку ними не дуже охоче комплектують передньоприводні авто: при поперечному розташуванні майже неможливо забезпечити рівне охолодження обох ГБЦ.

Опозитний двигун
Це варіант поршневого ДВЗ, в якому кут між рядами циліндрів становить 180 градусів. Однак його слід відрізняти від V-подібного двигуна з розвалом циліндрів 180 градусів. Головна різниця полягає в тому, що коли в останньому поршні рухаються поступально, в опозитному протилежно розташовані поршні постійно дзеркальні по відношенню один до одного, через це одночасно досягають верхньої мертвої точки.

Головними перевагами опозитних двигунів є:

• суттєво нижчий, порівняно з V-подібними та тим паче рядними ДВЗ, центр ваги;
• значно менший рівень вібрації, завдяки чому двигун має більш плавний робочий хід.

Основним мінусом таких двигунів вважають незручне розташування деяких вузлів (здебільшого, головок блоку циліндрів), що деколи спричиняє парадоксальні труднощі при обслуговуванні. Наприклад, на багатьох моделях Subaru для того, щоб відрегулювати клапани чи замінити свічки запалювання, часто необхідно демонтувати двигун.

Між іншим, найбільше поширення опозитний ДВЗ отримав у моделі Volkswagen Käfer («Жук»), який за 65 років був вироблений у кількості понад 20 мільйонів штук. Такими двигунами переважно комплектують свої авто Porsche і, звісно, Subaru – яка виробляє навіть опозитні дизелі.

У компанії British Racing Motors (BRM) була спроба виробити для «Формули-1» Н-подібний двигун: здвоєний опозитний. Однак він виявився надто важким і не здобув ані перемог, ані поул-позицій.

Які ще є види двигунів внутрішнього згоряння
Інші типи ДВЗ набагато рідше застосовуються в автопромі, особливо сучасному. Серед них, за частотою використання, можна виділити:

W-подібні, які являють собою, по суті, здвоєні VR, що приводять в дію один колінчастий вал. W-подібні ДВЗ використовуються досі в автомобілях Audi, Bentley та Bugatti з багатьма (від 12 до 16) циліндрами завдяки своій компактності, а також у спортивних авто та мотоциклах.

Х-подібні – здвоєні в дзеркальному, один над одним, порядку V-подібні двигуни. Використовувалися переважно для літаків у часи Другої світової війни, а також як прототипи автомобільних моторів.

U-подібні – два паралельні рядні двигуни, колінчасті вали яких механічно пов'язані за допомогою ланцюга або шестерень. Використовувались у спорткарах Bugatti в 20-30 роках минулого сторіччя

Зіркоподібний двигун, циліндри якого розташовані радіальними променями навколо одного колінчастого валу через рівні кути. Цей тип ДВЗ широко застосовувався в авіаційній промисловості, однак випадки його використання в автомобілях одиничні.

Як бачимо, світ двигунів внутрішнього згоряння дуже цікавий та багатогранний. Поки що він виглядає набагато цікавішим за світ електрики. Сподіваємося, що автомобільна промисловість залишить найкраще із цього світу – і це буде щось більше за найкращі спогади.

Богдан Кравченко
Master Service