Двигун V12Двигун V12 — дванадцятициліндровий поршневий двигун, у якому два ряди з шести циліндрів розташовані у формі V навколо спільного колінчастого вала. Двигуни V12 є більш поширеними, ніж двигуни V10. Однак вони менш поширені, ніж двигуни V8. Перший двигун V12 був побудований у 1904 році для використання в гоночних човнах. Завдяки збалансованості двигуна та плавній передачі потужності двигуни V12 використовувалися в перших розкішних автомобілях, човнах, літаках і танках. Авіаційні двигуни V12 досягли свого апогею під час Другої світової війни, після чого їх в основному замінили реактивні двигуни. У гонках Формули-1 двигуни V12 були поширеними в кінці 1960-х і на початку 1990-х років. Двигуни V12 у 21-му столітті використовувалися як морські двигуни, у залізничних локомотивах, як великі стаціонарні двигуни, а також у деяких європейських спортивних і розкішних автомобілях. ДизайнБаланс і гладкістьКожна група двигуна V12 по суті функціонує як рядний шестициліндровий двигун, який сам по собі має ідеальний первинний і вторинний баланс двигуна. Використовуючи правильний V-кут, двигун V12 може мати ідеальний баланс. Рівномірний порядок запалювання для чотиритактного двигуна V12 має інтервал 60 градусів, тому двигун V12 може бути ідеально збалансований, лише якщо використовується V-кут 60 градусів[1]. Багато двигунів V12 використовують V-подібний кут 60 градусів між двома рядами циліндрів[2]. Були виготовлені двигуни V12 з іншими V-кутами, іноді з використанням розділених шатунів для зменшення незбалансованої вібрації. Недоліки двигунів V12 включають додаткову вартість, складність, втрати на тертя, а також зовнішній розмір і вагу порівняно з двигунами з меншою кількістю циліндрів. У будь-який момент часу три циліндри двигуна V12 знаходяться в такті, що підвищує плавність подачі потужності, усуваючи проміжки між імпульсами потужності. Двигун V12 із V-кутом 180 градусів часто називають двигуном Flat-Twelve (або «boxer 12»). Однак ця термінологія є неправильною для більшості двигунів V12 зі 180-градусним поворотом, оскільки вони використовують спільні шатунні шатуни і тому не налаштовані як оппозитні двигуни[3]. Теоретично, обертові частини гоночного двигуна V12 можуть бути легшими, ніж поперечний двигун V8 подібного робочого об’єму, оскільки двигун V12 не вимагає противаг на колінчастому валу або такої ж інерційної маси для маховика. Крім того, вихлопна система двигуна V12 набагато простіша, ніж необхідна для поперечного двигуна V8 для досягнення імпульсного налаштування вихлопних газів. Однак використання двигунів V12 в автоперегонах є рідкістю в 21 столітті. Розмір і водотоннажність60-градусний двигун V12 зазвичай вужчий, ніж 90-градусний двигун V6 або V8 аналогічного об’єму. Однак двигун V12 зазвичай довший за двигуни V6 і V8. Додаткова довжина часто ускладнює встановлення двигуна V12 у легковий автомобіль, але довжина зазвичай не є проблемою для вантажівок і стаціонарних установок. Завдяки меншій ширині двигун V12 використовується як двигуни для локомотивів, броньованих танків і суден. У цих застосуваннях ширина двигуна обмежена вузькими зазорами між залізницею або шириною вулиць, тоді як довжина транспортного засобу є більш гнучкою. У двогвинтових човнах два двигуни V12 можуть бути досить вузькими, щоб сидіти поруч, тоді як три двигуни V12 іноді використовуються у високошвидкісних конфігураціях із трьома гвинтами. Великі швидкісні круїзні лайнери можуть мати шість або більше двигунів V12. В історичних винищувачах і бомбардувальниках з поршневими двигунами довга, вузька конфігурація V12, яка використовувалася у високопродуктивних літаках, робила їх більш обтічними, ніж інші двигуни, особливо короткий, широкий радіальний двигун. Використання на морських суднахПерший V-подібний двигун (конструкція V-twin) був побудований Daimler в 1889 році[4], потім перший двигун V8 був побудований Антуанеттою в 1903 році. За ними в 1904 році з’явився перший двигун V12, який був виготовлений Putney Motor Works у Лондоні для використання в гоночних човнах[5]. Двигун V12, відомий як двигун Крейга-Дервальда на честь партнерів-засновників Патні [6], базувався на наявному двоциліндровому двигуні Патні з плоскою конструкцією, V-кутом 90 градусів і алюмінієвим картером. Як і в багатьох морських двигунах, розподільний вал можна було ковзати поздовжньо, щоб зачепити другий набір кулачків, забезпечуючи фази газорозподілу, які змінювали обертання двигуна для досягнення заднього ходу[7]. Двигун мав робочий об'єм 18,4 л (1120 куб. дюймів) вага 430 кг (950 фунтів) і розроблений 12 м (40 фут) гоночні човни, але мало відомо про його гоночні досягнення[5]. Ще два V12 з'явилися в сезоні гонок на моторних човнах 1909-1910 років. Lamb Boat & Engine Company у Сполучених Штатах побудувала 25,5 л (1559 куб. дюймів) двигун для компанії 10 м (32 фути) човен «Lamb IV». Orleans Motor Company побудувала величезний 56,8 л (3464 кубічних дюймів) двигун V12 з плоскою головкою, вихідна потужність якого вказана як "майже 298 кВт (400 к.с.) ". У 1914 році Panhard побудував два 38,6 л (2356 куб. дюймів) двигуни V12 з чотирма клапанами на циліндр, які були розроблені для використання в гоночних човнах[5]. Великі дизельні двигуни V12 є звичайними сучасними круїзними лайнерами, які можуть мати до шести таких двигунів[8]. Прикладом морського двигуна V12, який зараз випускається, є двигун Wärtsilä 46F, де версія V12 має робочий об’єм 1157 л (70 604 куб. дюймів) і вихідною потужністю 14 400 кВт (0 к.с.)[9]. Використання в літаках1900-1930-ті рокиЧерез п’ять років після появи першого двигуна V12 компанія Renault представила перший двигун V12 для літаків у 1909 році. Цей двигун мав V-подібний кут 60 градусів, повітряне охолодження та розташування клапана впуску над випуском (F-головка). Він мав робочий об’єм 12,2 л (740 куб. дюймів), вага 350 кг (772 фунтів) і вироблено 103 кВт (138 к.с.) при 1800 об/хв. Пропелер приводився в рух від переднього кінця розподільного вала, обертаючи таким чином швидкість гвинта на половину швидкості типового гвинта з приводом колінчастого вала, щоб підвищити ефективність гвинта[5]. Двигун Renault був схожий на RAF 4 та його похідні, , який використовувався різними британськими військовими літаками під час Першої світової війни. Двигун RAF 4 мав робочий об’єм 13,2 л (806 куб. дюймів) важив 289 кг (637 фунтів) і потужність 104 кВт (140 к.с.) при 1800 об/хв. У березні 1914 року прототип двигуна Sunbeam Mohawk V12 був представлений у Сполученому Королівстві на основі гоночного двигуна «Toodles V». Виробнича версія була оцінена в 168 кВт (225 к. с.) при 2000 об/хв, що зробило його найпотужнішим авіаційним двигуном у Великій Британії на початку Першої світової війни[5]. Під час і після Першої світової війни різні компанії в Сполучених Штатах виробляли двигун Liberty L-12. В Австрії двигуни Austro Daimler V12 використовувалися на великих літаючих човнах Військово-повітряних сил і виготовили до 257 кВт (345 к.с.). До кінця Першої світової війни двигуни V12 добре зарекомендували себе в авіації, оснащуючи деякі з найновіших і найбільших винищувачів і бомбардувальників. Після Першої світової війни багато цепелінів використовували двигуни V12, виготовлені Maybach і Daimler. Двигуни V12 забезпечили перші трансатлантичні переправи літаючих човнів Curtiss NC (з використанням чотирьох двигунів Liberty L-12), перші безпосадочні трансатлантичні переправи Vickers Vimy (з використанням двох двигунів Rolls-Royce Eagle) і перші трансатлантичні переправи дирижабль у дирижаблі класу R-34 (з використанням п'яти двигунів Sunbeam Maori). 1940-х років по теперішній часДвигуни V12 досягли свого апогею під час Другої світової війни з такими двигунами, як британські Rolls-Royce Merlin і Rolls-Royce Griffon, радянські Klimov VK-107 і Mikulin AM-38, американські Allison V-1710 і німецькі Daimler-Benz. DB 600 і Junkers Jumo. Ці двигуни виробляли близько 750 кВт (1000 к.с.) на початку війни і понад 1 100 кВт (1 500 к.с.) на кінцевій стадії еволюції. Таке швидке збільшення вихідної потужності відбулося завдяки таким технологіям, як багатошвидкісні нагнітачі та високооктанове паливо, а компонування V12 було прийнято через низький рівень вібрації, щоб потужні двигуни не розривали легкі планери винищувачів. 1910-ті рокиОдне з найперших зареєстрованих випадків використання двигунів V12 в автомобілях відбулося в жовтні 1913 року, коли гоночний автомобіль, виготовлений на замовлення, змагався на трасі Бруклендс у Сполученому Королівстві. Автомобіль був створений Луїсом Коаталеном, який був головним інженером Sunbeam Motor Car Company. Він був названий «Toodles V» (на честь улюбленого імені Коаталена для своєї дружини) і досяг кількох рекордів швидкості в 1913 і 1914 роках[5]. Двигун V12 мав робочий об'єм 9,0 л (549 куб. дюймів), алюмінієвий картер, чавунні циліндри з L-подібними камерами згоряння, клапанним механізмом з кулачком і V-подібним кутом 60 градусів. Кожен блок двигуна складався з двоциліндрових блоків по три циліндри в кожному. Клапанний зазор встановлювався шляхом шліфування відповідних деталей, двигуну бракувало будь-яких простих засобів регулювання. Це відображало намір двигуна пізніше використовувати в літаках, оскільки слід було уникати будь-яких методів регулювання, які могли піти не так під час польоту. У початковому стані V12 мав потужність 150 кВт (200 к.с.) при 2400 об/хв і важив приблизно 340 кг (750 фунтів). 1920-1940-ті рокиНаприкінці 1920-х років кількість марок, що пропонують двигуни V12 для своїх легкових автомобілів, зросла і досягла піку в 1930-х роках. Відсутність вібрації та звуку, властива плавність ходу та підвищена потужність були названі ключовими перевагами двигунів V12[10]. Автомобільний бензин, вироблений у 1920-х і 1930-х роках, мав нижче октанове число, що призводило до нижчих показників продуктивності двигуна, а віброізолюючі кріплення двигуна рідко встановлювалися на легкових автомобілях у 1920-х і на початку 1930-х років. Додавання більшої кількості циліндрів до двигуна було одним із кількох методів підвищення продуктивності. Європейські легкові автомобілі з двигунами V12 були:
Американські легкові автомобілі з двигунами V12 були:
Економічні труднощі, спричинені Великою депресією, означали, що всі американські автовиробники, крім Lincoln, припинили виробництво двигунів V12 до кінця 1930-х років. Lincoln самі припинили виробництво V12 у 1948 році, і з тих пір жоден американський автовиробник не створював двигуни V12. Удосконалення конструкції двигуна, а саме камери згоряння, форми поршня, системи подачі палива тощо дозволило легшим і дешевшим двигунам V8 перевершити двигуни V12 за продуктивністю. 1945-1960-ті рокиПісля закінчення Другої світової війни економічна економія та зміни у смаках у багатьох європейських країнах призвели до загибелі розкішних автомобілів з двигунами V12 у 1940-х та 1950-х роках. Лінкольн продовжив обмежене виробництво розкішних автомобілів з двигунами V12 з 1946 по 1948 рік. Протягом 1950-х років американські виробники зосереджувалися на постійному вдосконаленні двигунів V8 та їхніх характеристик, що призвело до першої «війни кінських сил» у 1960-х. В Італії Енцо Феррарі представив свій перший легковий автомобіль, Ferrari 166 Inter, у 1948 році та оснастив його 2,0 л (122 куб. дюймів) Двигун Colombo V12. Незадоволений надійністю та грубістю свого Ferrari 250 GT, Ферруччо Ламборгіні хотів розробити власні легкові автомобілі, які були б культурнішими та надійнішими, ніж автомобілі, вироблені Ferrari. Його першим легковим автомобілем, grand tourer, був 350 GT з 3,5 л (214 куб. дюймів) двигун DOHC. Обидва виробники мають довгу історію виробництва транспортних засобів з двигунами V12, яка триває безперервно донині. 1970-х років по теперішній часУ Європі декілька виробників додали двигуни V12 до своєї лінійки, як зазначено нижче:
Список серійних двигунів V12АвтоспортДвигуни V12 часто використовувалися у Формулі-1, особливо з сезону 1966 по 1969 рік. Перший двигун V12, використаний у Формулі-1, був у гоночному боліді Honda RA271 1964 року, і продовжувався до гоночного автомобіля Honda RA301 1968 року. У сезоні 1966 року двигуни V12 стали популярними, з новими двигунами V12 від Ferrari, Maserati та Weslake. Двигун Ferrari дебютував у гоночному автомобілі Ferrari 312 і використовувався до Ferrari 312B 1975 року, після чого Ferrari перейшла на двигун Flat-12. Двигун Maserati був представлений в Cooper T81 і використовувався до Cooper T86 1969 року. Двигун Weslake V12 використовувався з 1966 по 1968 рік і був представлений в гоночному автомобілі Eagle Mk1. BRM виробляв двигуни V12 від гоночного автомобіля BRM P133 1968 року до BRM P207 1977 року. Двигун Matra Sports V12 був представлений у 1968 році в гоночному автомобілі Matra MS11 і використовувався до 1978 Ligier JS9. Протягом наступного десятиліття використовувалося небагато двигунів V12, за винятком Alfa Romeo V12, який вперше використовувався на Brabham BT48 1979 року, а потім на Alfa Romeo до Alfa Romeo 182 1982 року.
Використання у вантажівкахКілька виробників вантажівок у різний час випускали дизельні двигуни V12. Наприклад, у моделі Tatra T813 1967–1982 років, виготовленій у Чехословаччині, використовувався атмосферний дизельний двигун V12 об’ємом 17,6 л (1074 куб. дюймів), а модель Tatra 815 випуску 1983 року по теперішній час доступна з дизельним двигуном V12 об’ємом 19,0 л (1159 куб. дюймів). як у атмосферному, так і в турбонаддувному варіанті. У Сполучених Штатах випускалися версії V12 Detroit Diesel Series 71 1938–1995 років, Detroit Diesel Series 149 1967–1999 років і Detroit Diesel Series 92 1974–1995 років. У Японії Isuzu виробляв атмосферні дизельні двигуни V12 об’ємом від 14,0 л (854 куб. дюймів) до 22,0 л (1343 куб. дюймів) у 1976–2000 роках для своїх важких вантажівок: New Power, 810 і Giga. Використання в залізничних локомотивахБагато тепловозів використовують двигуни V12. Приклади включають 2,39 МВт (3200 к.с.) ЕМД 12-710 і 3,28 МВт (4400 к.с.) Двигун GEVO-12 (використовується в північноамериканських локомотивах GE ES44AC). Двигуни V12, які використовуються в залізничних локомотивах, включають:
Використання в бойових броньованих машинахV12 є загальною конфігурацією двигуна для танків та інших бойових броньованих машин . Деякі приклади:
Примітки
|