Переднеприводные авто с продольным расположением двигателя
Типы расположения двигателей автомобилей | Интересные факты
Поперечный тип установки авто-моторов в автомобилях доминирует в современном автоконструировании, однако по мнению некоторых специалистов именно такое продольное расположение двигателей обеспечивает максимальную производительность легковому автотранспорту. Каково же соотношение у этих двух видов расположения силовых агрегатов по отношению к друг другу? Давайте вместе с вами разберемся.
Стоит сразу же отметить, что помимо технических характеристик и показателей эффективности работы, способность ориентации двигателя в подкапотном пространстве автомобиля оказывает немалое влияние и на сам дизайн автомашины. Разрабатывая автомобильный двигатель инженеры должны одновременно для себя отметить и на несколько вопросов, а именно: как устанавливать такой мотор, если модель автомобиля будет заднеприводной? А также,- Каким образом организовать свободное пространство для остальных узлов и агрегатов размещающихся под капотом автомобиля? И еще,- Какую нагрузку окажет масса мотора на сам кузов автомашины?
Другим и весьма существенным моментом будет также вопрос агрегатирования разрабатываемого двигателя с уже существующими трансмиссиями. Ведь от этого будет зависеть общее и конкретное впечатление способности автомобиля в целом.
Рассматривая переднеприводные автомобили с любой из возможных ориентаций установленных в них двигателей (поперечной или продольной) можно сказать, что у каждого из них имеются свои определенные преимущества и недостатки, которые влияют как на управление автомобилем, так и на его технические характеристики. Оценка совокупности всех его особенностей и является основой для дальнейшего выбора разработчиками той или иной модели автомобиля.
Двигатели с поперечным типом расположения
Двигатели обладающие поперечным типом расположения в подкапотном пространстве, устанавливают перпендикулярно и относительно самого направления движения. Такие моторы обладают преимущественно горизонтальным расположением в моторном отсеке. Поперечная установка двигателей применяется как правило, в конструкциях переднеприводных автомобилей и с передним расположением силовых агрегатов.
Началом эры с поперечным типом расположения агрегата принято считать период конструирования первых автомоделей Mini. Конструкторы британского авто-бренда одними из первых при помощи тяг обеспечили передачу крутящего момента от двигателя непосредственно к колесам. Таким революционным решением была решена задача, максимально эффективно использовать крошечное по меркам того времени подкапотное пространство автомобиля наделив его довольно мощным мотором.
При помощи поперечной компоновки мотора инженерам компании «Мини» удалось втиснуть двигатель с относительно большим рабочим объемом в моторный отсек компактной городской машины. Впрочем надо сказать, что на полноценных суперкарах такая поперечная компоновка двигателя использовалась довольно редко. Одной из немногих моделей класса суперкаров с двигателем установленным поперечно, является автомобиль Lamborgini Miura.
Одной из главных особенностей у «поперечных» моторов называют разную длину валов привода, которые передают моторную тягу от двигателя к колесам. Дело в следующем. Конструкторам пришлось устанавливать коробку передач с одной стороны от самого двигателя, который расположен по центру моторного отсека, в связи с чем валы привода, установленные через ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей), должны быть разной длины, что сказывается на равномерности износа этих элементов. В отличие от поперечно устанавливаемых силовых агрегатов при продольном расположении двигателя, валы привода имеют одинаковую длину, ведь здесь двигатель и коробка передач устанавливаются «друг за другом» по одной осевой линии.
Поперечная компоновка силового агрегата быстро стала нормой при конструировании компактных городских автомобилей многих массовых авто-брендов. Обычно поперечно устанавливаемые двигатели имеют у себя относительно небольшой рабочий объем и не более четырех цилиндров. Впрочем некоторые автопроизводители используют такую поперечную компоновку для шести- и даже для восьмицилиндровых моторов. В этом случае и как правило, в них применяется V-образное расположение.
Главная причина широкого распространения поперечного расположения двигателей – это максимальная эффективность использования моторного отсека при небольшом шасси и общих габаритах автомобиля. Установив двигатель в подкапотном пространстве поперечно, разработчик получает значительно больше свободного пространства для компоновки и оформления салона при одинаковых внешних габаритах с автомобилем, где мотор устанавливается вдоль. Особенно ценно такое качество машины в условиях городской эксплуатации с минимальным количеством свободного пространства для парковки.
Сюда же стоит добавить и переднеприводный тип трансмиссии исключающий организацию центрального тоннеля в салоне автомобиля для карданного вала. Плоский пол и максимально просторный салон являются одним из ключевых элементов комфорта и эргономики современных компактных автомобилей для города.
Установленный поперечно спереди двигатель оказывает определенное влияние и на характеристики динамики движения машины. На автомобилях с подобной компоновкой основная часть массы всего автомобиля приходится на переднюю колесную ось и на переднюю подвеску. Таким образом инженеры решают одну из главных задач заключающуюся, в обеспечении тяги на ведущие колеса с минимальными потерями.
Кроме того, такие автомобили более прогнозируемы и послушны в управлении на скользком покрытии. А отсутствие дополнительных компонентов трансмиссии не только позволяет уменьшить общую массу самого автомобиля, но и снижает себестоимость производства такой модели в целом.
К нашему сожалению, у образцов моделей с поперечным расположением силового агрегата есть вполне конкретные недостатки. Так, например, для моторов такого типа противопоказано увеличение показателя крутящего момента. Это обусловлено все той же разницей размеров тяг. Углы падения для двух разновеликих валов будут различными, и, чем длиннее вал, тем будет меньше его показатель жесткости на кручение. В свою очередь это провоцирует падение эффективности передачи тяги от самого двигателя к колесам вызывая тем самым необходимость подруливания.
В борьбе с такой особенностью разработчикам пришлось прибегнуть к определенным инженерным уловкам. Так, например, одним из способов уравновешивания показателями «крутильной жесткости» является изготовление одного из валов полым, а другого – сплошным. Подобное решение призвано сбалансировать передачу крутящего момента разновеликим валами. Первыми, кто воплотил такую инженерную задумку в реальность, стали инженеры концерна «Ford» при разработке одного из первых поколений хэтбека Fiesta.
Помимо указанного инженерного недостатка, такое поперечное расположение автомобильного двигателя имеет и более банальные минусы. Такие моторы жестко ограничены с точки зрения возможности перемещения их в моторном отсеке, поскольку они занимают максимально возможное пространство с обеих сторон от внутренних поверхностей передних крыльев машины. Да и возможность увеличения мощности поперечно ориентированного мотора совсем невелика. Именно по этой причине некоторые производители спорткаров выбравших подобный тип расположения мотора у своего автомобиля, предпочитают среднемоторный вариант установки силового агрегата.
Двигатели с продольным типом расположения
Продольная компоновка силовых агрегатов в настоящее время используется (как правило) для заднеприводных автомобилей. Смонтированные точно по осевой линии автомобиля «продольные» моторы обеспечивают прямой путь вырабатываемой тяги от коленчатого вала непосредственно к коробке передач.
Еще одним плюсом «продольных» моторов является меньший в сравнении с поперечно ориентированными аналогами уровень вибраций, вызываемых работой мотора. Однако, несмотря на казалось бы максимально эффектную передачу мощности мотора, с инженерной точки зрения, с продольно ориентированными моторами тоже не все так просто. В первую очередь выяснилось, трудности возникают именно с реализацией эффективности тяги. Ведь энергия вращения от «продольного» мотора должна поменять направление на 90 градусов, а для этого приходится применять дифференциальный колесный привод. Для такого двигателя продольной компоновки требуется заметно больше места в моторном отсеке, ввиду чего нередко страдает сама эргономика и удобство салона машины.
На современных автомобилях продольное расположение мотора обычно используется при конструировании спорткаров с приводом на заднюю ось (для таких машин, как правило, используется заднемоторная или среднемоторная компоновка). Нередко продольно установленный двигатель можно встретить и под капотом большого полноприводного внедорожника. Это объясняется более широкими возможностями, которые предоставляет продольно ориентированный двигатель для реализации полноприводного функционала при помощи вязкостной муфты и дифференциала Торсен.
Подводя итог необходимо сказать, что безусловного противопоставления двух представленных типов расположения двигателя быть не может. Ведь помимо типа установки агрегата в моторном отсеке на саму эффективность автомобиля в целом влияют такие к примеру, факторы как: тип привода, передне- задне- или среднемоторное расположение двигателя. Очевидно, что наличие карданного вала в совокупности с тем или иным типом привода обеспечивает совершенно разное «поведение» автомобиля на дороге.
Другой немаловажный фактор для оценки эффективности типа расположения мотора – это габариты автомобиля. Так, например, для компактных городских машин поперечная установка мотора будет наиболее оптимальной.
Автомобиль с продольным или поперечным расположением двигателя: плюсы и минусы
Существует множество конструкций автомобилей. Из-за этого между автолюбителями постоянно возникают споры о преимуществах и недостатках того или иного варианта. Например, какое лучше расположение двигателя: продольное или поперечное.
Вообще, расположение мотора, как и других узлов, влияет на развесовку и рациональное использование объема кузова и подкапотного пространства. В свою очередь, это отражается на управляемости, удобстве обслуживания и ремонта ДВС, помогает максимально раскрыть потенциал транспортного средства в плане ходовых качеств и т.д.
Продольное расположение двигателя
Схема, при которой силовой агрегат в автомобиле устанавливается продольно, то есть, вдоль оси всей конструкции, считается классической. Ранее, как и сейчас, такая компоновка используется для автомобилей, оснащенных задним приводом, а также нередко и на полноприводных машинах. Также продольная установка мотора используется для мощных спорткаров (с задним приводом, разумеется). При этом нередко моторный отсек расположен в задней или средней части кузова.
Ведь энергию вращения, передаваемую при помощи карданного вала на задние колеса, приходится перенаправлять под углом в 90 градусов, что и делается посредством дифференциала. То есть, в конструкцию вводятся дополнительные элементы, что сказывается как на себестоимости машины, так и на ее весе. Вес в свою очередь влияет на расход топлива.
Еще одним минусом, во всяком случае, для современных городов с интенсивным движением и загруженными улицами, является увеличение габаритов кузова за счет моторного отсека. Если же внешние габариты не увеличивать, то придется сокращать пространство в салоне, тем самым уменьшая комфорт для пассажиров и водителя.
Поперечное расположение двигателя
В этом случае силовой агрегат установлен под капотом перпендикулярно оси кузова машины. В настоящее время поперечное расположение двигателя используется в большинстве случаев. Даже среди спорткаров и суперкаров встречаются, хоть и довольно редко, конструкции именно с такой компоновкой.
Таким образом, данное конструкторское решение применяется для экономии места при небольших размерах современных машин. Добавляет оно и комфорта в салоне за счет отсутствия выпуклого тоннеля карданного вала – пол получается плоским. Кроме того, актуальным оно оказалось для автомобилей с передним приводом, так как тяга на передние колеса передается почти без потерь.
Однако такие типы расположения двигателей автомобиля имеют и свои недостатки, о которых нельзя умалчивать. Прежде всего, значительно увеличить мощность «поперечного» двигателя физически (путем наращивания количества цилиндров) практически невозможно. В большинстве своем они имеют относительно небольшой рабочий объем и всего четыре цилиндра.
Во-вторых, исключается возможность перемещения таких двигателей в моторном отсеке (что важно при свапе и тюнинге), так как они нередко занимают все свободное пространство.
Еще отметим, что инженерам пришлось также решать возникшую проблему с необходимостью подруливания во время езды. Она возникала из-за того, что тяги имеют разные размеры (при продольном расположении длина одинаковая) и нет идеального баланса крутящего момента. При этом устранение дополнительных инженерных недостатков, как правило, вызывает некоторое удорожание конструкции.
Подведем итоги
Итак, исходя из всего сказанного выше, можно сделать следующие выводы:
Продольное и поперечное расположение двигателя
Дискуссии, что лучше —продольное или поперечное расположение двигателя, не имеют большого смысла. Оба варианта имеют плюсы и минусы, поэтому при выборе учитывается вес, габариты и назначение транспорта. Вот почему в спецтехнике, грузовых автомобилях и автобусах встречается оба варианта, но все-таки лучше знать их особенности и отличительные черты.
Преимущества и недостатки продольно расположенных двигателей
В большинстве автомобилей предусмотрено продольное расположение двигателя, которое считается классическим. В такой компоновке силовой агрегат находится вдоль оси транспортного средства. Здесь возможно несколько вариантов:
Особенности конструкции требуют применения дифференциала, ведь энергия коленвала двигателя передается через кардан на ведущие колеса под 90 градусов. По этой причине производитель используется вспомогательные элементы, что влияет на стоимость, надежности вес транспортного средства. Это, в свою очередь может сказываться не других параметрах по массе, устойчивости и т. д.
Преимущества:
Последний фактор связан с тем, что в процессе вращения направление должно меняться на 90 градусов. Для этого приходится применять дифференциальный привод, а это усложняет конструкцию. Чаще всего продольная компоновка применяется на грузовиках, автобусах и другом транспорте с заднеприводным исполнением.
Такой вариант монтажа обеспечивает точную передачу тяги от коленвала напрямую к КПП, что делает его привлекательным не только для грузового транспорта, но и для легковых машин. В частности, он применяется при изготовлении спортивных заднеприводных машин или крупных внедорожников.
Плюсы и минусы поперечно расположенных двигателей
Альтернативой рассмотренному выше варианту является поперечное расположение двигателя, при котором силовой агрегат находится под 90 градусов основной оси автомобиля. Из-за недостатков продольного исполнения такое решение постепенно набирает популярности, в том числе на грузовых автомобилях, спецтехнике и автобусах. Кроме того, оно актуально для малолитражного транспорта, бизнес-авто и даже спортивных машин.
Применение поперечного варианта убирает «головную боль» разработчиков с позиции передачи момента с двигателя к ведущим колесам. Это связано с тем, что применят дополнительные элементы для разворота системы на 90 градусов не нужно.
Преимущества такого исполнения:
Главным недостатком многие считают именно развесовку. Не секрет, что тяжелые элементы автомобиля находятся впереди. Если в грузовике один человек, центр масс смещается к носу транспортного средства, из-за чего вес распределяется в неравной степени. В частности, 60% веса идет на переднюю, а 40% приходятся на заднюю часть авто.
Где используются поперечные двигатели
Несмотря на популярность автомобилей с продольным расположением двигателя, поперечные варианты постепенно набирают популярности и уже «наступают на пятки». Сегодня они все чаще применяются на легковых машинах классов А, В, С, D, а также в разных кроссоверах типа Ниссан Кашкай, Тигуан и прочих.
Устанавливаются такие моторы в ряде грузовых автомобилей и автобусов. В случае с последними предусмотрено несколько вариантов компоновки:
В отдельную группу стоит отнести сочлененные автобусы, в которых предусмотрена задняя секция с поперечным размещением силового агрегата в задней части. Конструктивно система состоит из мотора, сцепления, КПП, углового редуктора, основной передачи и кардана.
На практике поперечное расположение больше применяется на легковых машинах, в которых на первое место выходит компактность. Если же требуется установка мотора с большей мощностью, как в случае с грузовиками, специальной техникой или теми же автобусами, рекомендуется применение продольного варианта.
Почему победили продольно расположенные моторы
С учетом сказанного ясно, что авто с продольным расположением двигателя более востребованы. Именно этот вариант считается классическим не только для легковых машин, но и для грузовиков, где упор делается на мощность без особой оглядки на габариты транспортного средства. Разработчики вряд ли будут отказываться от продольного расположения пока выпускаются авто с задним приводом или переднеприводный транспорт с высокой мощностью.
Применение моторов с продольным расположением негативно влияет на габаритные размеры, что для грузовиков и спецтехники не является проблемой. Наоборот, в таком транспорте на первом месте стоит мощность, которой разработчики добиваются за счет увеличения количества цилиндров. Если же сделать 6-ти или 8-цилиндровый двигатель, ему просто не хватит места поперек автомобиля.
Что касается легковушек, в них продольное расположение не приветствуется из-за ухудшения комфортабельности в салоне, снижения эргономики и появления дополнительных трудностей для конструкторов с позиции технической реализации такой опции.
Иными словами, двигатели-продольники созданы для машины с передним и задним приводом, отличающихся высокой производительностью и эффективностью силового агрегата. Эта особенность актуальна для машин с высокой производительностью и эффективностью работы мотора. Большие размеры транспорта исключают проблемы с комфортом в салоне и позволяют без труда разместить оборудование под капотом.
Кроме того, продольная компоновка позволяет улучшить развесовку по осям, что важно для грузовиков, эксплуатируемых с разными видами надстроек и перемещающихся в большей части по бездорожью. Благодаря грамотной развесовке, спецтехника способна проехать по грязи или песку, взобраться на высокий склон или, наоборот, безопасно спуститься с высокого подъема.
Заключение
Отличия продольного и поперечного расположения двигателя касаются не только расположения мотора относительно оси, но и других составляющих. При этом нельзя однозначно сказать, какой вариант лучше, ведь у каждого из решений свои цели. К примеру, продольные моторы больше подходят для машин с высокой производительностью и мощностью, имеющих задний привод и большие габариты.
В свою очередь, продольная ориентация — оптимальный вариант для легковых машин, но может применяться и на автобусах или даже грузовиках. Окончательное решение всегда остается за разработчиком, который в процессе принятия решения ориентируется на многие показатели.
Отличие двигателей продольного и поперечного расположения
Автомобиль с продольным или поперечным расположением двигателя: плюсы и минусы
Существует множество конструкций автомобилей. Из-за этого между автолюбителями постоянно возникают споры о преимуществах и недостатках того или иного варианта. Например, какое лучше расположение двигателя: продольное или поперечное.
Вообще, расположение мотора, как и других узлов, влияет на развесовку и рациональное использование объема кузова и подкапотного пространства. В свою очередь, это отражается на управляемости, удобстве обслуживания и ремонта ДВС, помогает максимально раскрыть потенциал транспортного средства в плане ходовых качеств и т.д.
Продольное расположение двигателя
Схема, при которой силовой агрегат в автомобиле устанавливается продольно, то есть, вдоль оси всей конструкции, считается классической. Ранее, как и сейчас, такая компоновка используется для автомобилей, оснащенных задним приводом, а также нередко и на полноприводных машинах. Также продольная установка мотора используется для мощных спорткаров (с задним приводом, разумеется). При этом нередко моторный отсек расположен в задней или средней части кузова.
Ведь энергию вращения, передаваемую при помощи карданного вала на задние колеса, приходится перенаправлять под углом в 90 градусов, что и делается посредством дифференциала. То есть, в конструкцию вводятся дополнительные элементы, что сказывается как на себестоимости машины, так и на ее весе. Вес в свою очередь влияет на расход топлива.
Еще одним минусом, во всяком случае, для современных городов с интенсивным движением и загруженными улицами, является увеличение габаритов кузова за счет моторного отсека. Если же внешние габариты не увеличивать, то придется сокращать пространство в салоне, тем самым уменьшая комфорт для пассажиров и водителя.
Поперечное расположение двигателя
В этом случае силовой агрегат установлен под капотом перпендикулярно оси кузова машины. В настоящее время поперечное расположение двигателя используется в большинстве случаев. Даже среди спорткаров и суперкаров встречаются, хоть и довольно редко, конструкции именно с такой компоновкой.
Таким образом, данное конструкторское решение применяется для экономии места при небольших размерах современных машин. Добавляет оно и комфорта в салоне за счет отсутствия выпуклого тоннеля карданного вала – пол получается плоским. Кроме того, актуальным оно оказалось для автомобилей с передним приводом, так как тяга на передние колеса передается почти без потерь.
Однако такие типы расположения двигателей автомобиля имеют и свои недостатки, о которых нельзя умалчивать. Прежде всего, значительно увеличить мощность «поперечного» двигателя физически (путем наращивания количества цилиндров) практически невозможно. В большинстве своем они имеют относительно небольшой рабочий объем и всего четыре цилиндра.
Во-вторых, исключается возможность перемещения таких двигателей в моторном отсеке (что важно при свапе и тюнинге), так как они нередко занимают все свободное пространство.
Еще отметим, что инженерам пришлось также решать возникшую проблему с необходимостью подруливания во время езды. Она возникала из-за того, что тяги имеют разные размеры (при продольном расположении длина одинаковая) и нет идеального баланса крутящего момента. При этом устранение дополнительных инженерных недостатков, как правило, вызывает некоторое удорожание конструкции.
Подведем итоги
Итак, исходя из всего сказанного выше, можно сделать следующие выводы: