|
Budowa silnika |
Silniki VR6 i W Volkswagena VR6 pierwszej generacji Silniki sześciocylindrowe, obojętnie czy w układzie V czy rzędowe, mają dużo wyższą kulturę pracy od rzędowych czterocylindrowców ponieważ równoważone są w nich siły pierwszego i drugiego stopnia. Jednak w większości małych samochodów nie ma wystarczająco dużo miejsca, aby zmieścić sześciocylindrowy silnik. Większość samochodów z powodu oszczędności miejsca posiada silnik z przodu i napęd na przednie koła, tzw. układ FF. Silnik, sprzęgło, skrzynia biegów, układ różnicowy są z przodu wraz z akumulatorem, klimatyzacją, pompą ABS, serwo i układem kierowniczym. Z tego względu niełatwo zmieścić tam silnik sześciocylindrowy, a już szczególnie rzędową szóstkę, która jest za długa do FF, ponieważ sprzęgło i skrzynia muszą znajdować się zaraz obok silnika. Nawet w dużym Volvo S80 musiano zastosować specjalną, kompaktową skrzynię biegów. V6 jest lepszym rozwiązaniem ponieważ jest dużo krótszy. Bez wątpienia silniki w małych samochodach muszą być montowane poprzecznie, o ile nie jest to BMW serii 3, które ma długą komorę silnika (ale słabe wykorzystanie miejsca). Ale nawet montaż poprzeczny nie gwarantuje wciśnięcia V6. Szerokość V6 jest co najmniej dwukrotnie większa niż rzędowej szóstki, w zależności od kąta nachylenia cylindrów (zazwyczaj 60° lub 90°), więc i tak zajmuje ona więcej miejsca w komorze silnika. Co więcej, gorące rury wydechowe po bokach każdego rzędu cylindrów nie pozwalają na umieszczenie w ich pobliżu innych komponentów, wymagając nieco więcej wolnej przestrzeni. Z tych względów nie stosuje się w małych samochodach silników V6.
Porównanie rzędowej czwórki, V6 i VR6, widok z góry. V6 ma długość 3 i 1/2 cylindra rzędowego silnika. VR6 zbliża się do 4 i 1/2 cylindra ale jest dużo węższy.
Konfiguracja asymetryczna Inna bardzo ważną cechą VR6 jest jego asymetryczność (wykorzystana w 24-zaworowym VR6 i silnikach W). W konwencjonalnym silniku V6 jeden rząd cylindrów jest lustrzanym odbiciem drugiego, dolot znajduje się od wewnątrz V a rury wydechowe na zewnątrz V. (nie odwrotnie, gdyż nie można umieścić bardzo gorących rur wydechu wewnątrz V)
Symetryczny V6 Asymetryczny VR6 VR6 ma dolot z jednej strony a wylot z drugiej WSZYSTKICH cylindrów, więc nie jest to konstrukcja symetryczna. Normalnie kanały dolotowe znajdują się nad silnikiem więc nie marnują miejsca - najwięcej miejsca zajmują gorące rury wydechu, szczególnie, że wymagają one nieco wolnej przestrzeni, aby nie przegrzały znajdujących się obok komponentów. W VR6 wszystkie rury wydechowe znajdują się po jednej stronie a więc oszczędzają miejsce. Nie można tego rozwiązania zastosować w konwencjonalnym V6 ponieważ cylindry są tak gęsto upakowane, że nie ma miejsca na przebiegi rur z jednej strony na drugą. Rozrząd Pierwsza generacji VR6 miała po 2 zawory na cylinder i jeden wałek rozrządu na każdy rząd cylindrów (czyli SOHC), chociaż oba wałki są tak blisko siebie, że wygląda to jak rozrząd DOHC. Głowica i blok Pod wieloma względami VR6 jest skonstruowany jak zwykły silnik rzędowy. Dzięki wąskiemu kątowi rozwarcia oba rzędy cylindrów mieszczą się w jednym bloku. Także pojedyncza głowica mieści cały rozrząd. Konwencjonalny V6 jest zbudowany z 2 głowic i 2 bloków. W rezultacie VR6 jest nie tylko mniejszy ale i lżejszy. Byłby także tańszy, gdyby nie konieczność stosowania wału korbowego ułożyskowanego w 7 miejscach. 24-zaworowy VR6 Podczas gdy cały świat fascynował się silnikami o czterech zaworach na cylinder, Volkswagenowski VR6 (również V5) dalej posiadał rozrząd SOHC o dwóch zaworach na cylinder, aż do prezentacji drugiej generacji VR6 w czerwcu 1999. Można się dziwić czemu opracowanie 24-zaworowej głowicy zajęło aż 8 lat. W rzeczywistości stały za tym duże trudności techniczne. Problemy techniczne Kiedy pierwszy raz Volkswagen ogłosił prace nad 24-zaworowym VR6, wydawało się niemożliwym, że uda się zmieścić 4 wałki rozrządu w tak małej głowicy. Jeżeli nie 4 wałki rozrządu to musiał być to rozrząd SOHC obsługujący 4 zawory na cylinder, jak w przypadku wielu japońskich samochodów np. Honda i Mitsubishi.
Silnik Hondy SOHC o 4 zaworach na cylinder.
Jednak konstrukcja SOHC o 4 zaworach na cylinder nie jest idealnym rozwiązaniem. Po pierwsze wykorzystuje ona 3 lub 4 krzywki na każdy cylinder co zwiększa stopień skomplikowania. Po drugi najbardziej idealną pozycją zestawu dźwignia/krzywka jest dokładnie nad zaworem, którym zestaw ten kieruje. W przeciwnym wypadku ruch dźwigni może wytwarzać moment wzdłużny, który zużywa energię, wytwarza tarcie i ogranicza maksymalne obroty. Ponieważ idealna pozycja dźwigni jest taka sama na dolocie i wydechu, w silnikach SOHC o 4 zaworach na cylinder stosuje się lekkie przesunięcie jednej lub obu dźwigni, co niestety wywołuje ów wcześniej wspomniany moment. Wszystkie wyczynowe Hondy (od SiR do TypeR) posiadają w związku z tym rozrząd DOHC, wolny od tej wady. Ale najważniejszym powodem, dla którego niechętnie stosowany jest rozrząd SOHC o 4 zaworach na cylinder jest niemożność zastosowania systemu zmiennych faz rozrządu. Jeżeli ustawimy kąt wyprzedzenia o 20° do przodu zawory dolotowe będą się otwierały i zamykały wcześniej, ale dotyczy to również zaworów wydechowych. Z tego powodu nie powoduje to wzrostu mocy. System zmiennych faz oparty na przełączaniu krzywek taki jak VTEC lub MIVEC (Mitsubishi) rzeczywiście powoduje wzrost mocy ale nie daje nic jeżeli chodzi o wzrost mocy na niskich obrotach, dlatego też europejscy producenci nie stosują takich systemów. Jak Volkswagen rozwiązał te trudności? Rozwiązanie Volkswagena
Inżynierowie Piecha rozwiązali problem w przełomowy sposób: Podwójny wałek rozrządu na każdy rząd cylindrów, jeden dla zaworów ssących, jeden dla wydechowych, ale w sumie dalej 2 wałki. Tak, uwierzcie własnym oczom. Czasami 2 x 2 = 2. Nie wierzycie? Spójrzcie na zdjęcie u góry, szczególnie na odleglejszy wałek rozrządu. Widać, że dźwignie naciskają sprężyny zaworowe zaworów należących do drugiego rzędu cylindrów. Jeżeli tego nie widzicie spójrzcie na ilustrację poniżej.
Teraz wszystko jasne? Wałek rozrządu A steruje zaworami ssącymi rzędu A jak i rzędu B. Podobnie wałek rozrządu B steruje zaworami wydechowymi rzędu A i B. Innymi słowy, każdy cylinder jest obsługiwany oboma wałkami, stąd też rozrząd DOHC. Jak pamiętacie, jedną z cech VR6 jest jego asymetryczność, co umożliwia sterowanie jednym wałkiem rozrządu wszystkimi zaworami wydechowymi. Odległość między zaworami a wałkiem jest taka sama w przypadku dolotu i wydechu, co zapewnia jednakową sprawność. Gdyby nie wąski kąt rozwarcia cylindrów i asymetryczna konstrukcja, sterowanie jednym wałkiem rozrządu wszystkimi zaworami dolotu bądź wydechu byłoby niemożliwe.
Taka konstrukcja umożliwia również stosowanie systemów zmiennych faz rozrządu. W 24-zaworowym VR6 stosowany jest system zmiennych faz rozrządu na zaworach dolotowych, zaś w przyszłości planowane jest użycie go również na zaworach wydechowych, jak w systemie BMW Double Vanos. Zwykły silnik V6 potrzebowałby 4 wałków rozrządu i 4 mechanizmów zmiennych faz, jak również 2 bloków i głowic. Największym zaś osiągnięciem jest fakt, że nowy VR6 posiada taką samą liczbę wałków rozrządu co jego 12-zaworowy poprzednik. Silnik W12
Do skonstruowania silnika W nigdy by nie doszło gdyby nie VR6. Audi pracowało nad silnikami w układzie W przez wiele lat lecz w końcu poddało się. Podobno nie potrafili rozwiązać kwestii wydechu i chłodzenia silnika.
Silnik W16 Podobnie jak W12, W16 składa się z dwóch połączonych silników VR8, choć jak na razie same VR8 nie są dostępne. VR8 składa się z dwóch rzędów po 4 cylindry o kącie rozwarcia 15°, zupełnie jak w VR6. Następnie dwa silniki VR8 są połączone ze sobą pod kątem 72°. Innymi słowy W16 to po prostu W12 z jednym cylindrem dodanym do każdego rzędu. Silnik W18
Jak widać na zdjęciu W18 jest bardzo duży i skomplikowany. 2 rzędy cylindrów są połączone pod kątem 60° jak w zwykłym V6 podczas gdy pozostały rząd leży w poziomie. Pomiędzy rzędami znajdują się skomplikowane przebiegi kanałów dolotu i rur wydechowych. Jak widać W18 nie jest tak sprytną konstrukcją jak W16. Pojawia się kwestia celu zbudowania takiego silnika. Czy jest on silniejszy niż V12? Nie. Czy ma wyższą kulturę pracy niż teoretycznie idealny V12? Nie. Czy jest krótszy niż V12? Nie. Czy jest węższy niż V12? Wręcz przeciwnie. Czy jest tańszy w budowie? Nie. Czy jest bardziej spektakularny i prestiżowy? Tak Tłumaczył z języka angielskiego Rahdeck.
|
Wyszukiwarka