Авто с продольным расположением двигателя и передним приводом
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.
10 машин, которые сменили «ориентацию»
К разочарованию поклонников, компания BMW постепенно переводит свои младшие модели на переднеприводную архитектуру. Автомобили семейств 1‑Series и 2‑Series теперь либо с приводом на переднюю ось, либо с полным приводом xDrive. Так и хочется иронично припомнить серию рекламных баннеров, объясняющих на примере фауны, почему баварская марка отдавала предпочтение заднему приводу, но мы решили вспомнить другие примеры смены ориентации в истории мирового автопрома.
TOYOTA COROLLA
Самый продаваемый в мире автомобиль компании Toyota — Corolla — до 1983 года базировался на заднеприводной платформе. С переходом в пятое (E70) поколение Corolla сменила компоновочную схему на переднеприводную с поперечным расположением двигателя и сохраняет ее по сей день.
CHEVROLET MALIBU
Chevrolet Malibu появился в 1964 году как роскошная версия модели Chevelle. За 19 лет «Малибу» сменил четыре поколения, обзаводился разными типами кузовов, но сохранял заднеприводную компоновку, а затем производство было прекращено. В 1997 году, после 14‑летнего перерыва, было представлено пятое поколение Malibu. Кардинально иное. Автомобиль сменил платформу на переднеприводную и стал позиционироваться как конкурент японским моделям Honda Accord и Toyota Camry.
NISSAN MAXIMA
В отличие от Corolla и Malibu, седан Nissan Maxima не так долго был заднеприводным — с 1980 по 1984 годы. Лишь первое поколение модели (G910) оснащалось продольно расположенным двигателем и приводом на заднюю ось. Начиная с дебюта второй генерации седана (PU11) в 1985 году и по сей день автомобиль доступен исключительно с передним приводом.
MITSUBISHI GALANT
Mitsubishi Galant на протяжении четырех поколений был верен заднеприводной архитектуре с продольным расположением мотора. Но в августе 1983 года компания представила пятое, которое отличалось от предшественников иной компоновкой — передний привод и поперечное расположение двигателя. Примечательно, что первые несколько поколений Galant в США и в Австралии продавались под марками Dodge, Colt, Plymouth и Chrysler.
FORD ESCORT
Ford Escort считается одной из самых популярный моделей Ford в Европе. Первые два поколения семейства Escort, производимые с 1967 по 1980 года, базировались на заднеприводной платформе. С выходом третьей генерации компоновка изменилась на переднеприводную с поперечно расположенным мотором. Однако в начале 1992 года, для замены спортивной модели Sierra Sapphire RS Cosworth Ford выпускает Escort RS Cosworth тиражом в 2500 экземпляров, необходимых для омологации раллийного прототипа компании. Автомобиль получил компоновку с продольно расположенным 16‑клапанным двухлитровым мотором мощностью 227 сил и полный привод. Escort RS Cosworth оказался настолько популярным, что компания расширила тираж модели и выпускала ее до января 1996 года.
PEUGEOT 504/505/405
Peugeot 504 — одна из самых популярных моделей французской марки в прошлом веке. Его производство во Франции началось в сентябре 1968 года. В 1977 году его начали производить в Испании. Кроме того, по лицензии в разные годы автомобиль собирали в Аргентине, Нигерии, Португалии, Уругвае, Кении и Китае. 504 базировался на платформе с продольно расположенным мотором и приводом на заднюю ось. Его преемник, модель Peugeot 505 (1979 — 1992 г.), сохранила оригинальную компоновку. Номинально у 505‑го нет прямого преемника, как в случае с другими автомобилями в нашем списке. Но фирма заявляла, что модель 405, пришедшая в 1987 году, заменила как Peugeot 305, так и Peugeot 505, и была уже переднеприводной.
FIAT 500
Легендарный субкомпактный итальянский хетчбэк Fiat Nuova 500, выпускаемый с 1957 по 1975 года, по компоновке копировал другого именитого европейца — Volkswagen Käfer, известного у нас как «Жук». Двухцилиндровый двигатель располагался в задней части, привод, соответственно, задний. В 2007 году Fiat решил возродить Nuova 500 и выпускает компактный хетчбэк 500. Но на имени, габаритах и стилистических особенностях сходства кончаются. Fiat 500, который производится по настоящее время, построен на переднеприводной переднемоторной платформе.
VOLKSWAGEN TRANSPORTER
Раз уж мы упомянули Volkswagen Käfer, то как не вспомнить Volkswagen Transporter, первое поколение которого было построено на агрегатах «Жука» в 1950 году. Фургон носил имя Volkswagen Type 2 (T1), так как в то время сам «Жук» назывался Volkswagen Type 1. С 1950 по 1992 годы Type 2 сменил три поколения и выпускался как модели Transporter, Caravelle, Doka, Bus и другие. Все три поколения фургонов были заднемоторными и заднеприводными (в 1986 году добавилась полноприводная версия). В 1990 году Volkswagen выпускает четвертое поколение фургона, за которым закрепляется имя Transporter. T4 переходит на переднемоторную компоновку с передним или полным приводом, которая сохраняется и на следующих поколениях T5 и T6.
VOLVO S90
Впервые индекс S90 у Volvo появился с рестайлингом флагманской модели Volvo 960. Престижный седан с продольным расположением мотора и задним приводом выпускался с 1997 по апрель 1998 года. Но если говорить о всей серии 900, то с 1990 по 1998 годы. В 1998 году S90 заменяет седан S80, построенный на платформе с поперечно расположенным двигателем, передним или полным приводом. В 2016 году Шведы возрождают S90, но компоновку на оригинальную не меняют.
TOYOTA MIRAI
Водородная Toyota Mirai идет словно вопреки всем тенденциям и автомобилям, о которых мы говорили выше. Первое поколение модели на топливных элементах базировалось на переднемоторной компоновке с передним приводом. Но вторая генерация Mirai, концепт которой был показан на днях в Токио, кардинально сменила имидж. Водородный седан перебрался на новую платформу с приводом на заднюю ось.
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:
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.
Для ответа на этот вопрос и вообще для того, чтобы выяснить, корректен ли он, необходимо рассмотреть преимущества и недостатки обоих вариантов расположения силовой установки.
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.
Когда двигатель расположен продольно, тяга от коленчатого вала к коробке передач передается по самому прямому пути, а значит, с минимальными потерями. Однако закономерно возникают трудности с тем, как реализовать всю эффективность тяги.
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.
Считается, что идея такой установки ДВС поперечно принадлежит англичанам. Британским инженерам необходимо было разместить достаточно мощный двигатель в относительно небольшом подкапотном пространстве одной из первых моделей Mini.
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.
Еще одним плюсом того, что мотор располагается поперечно, считается лучшая управляемость машиной на скользкой дороге за счет того, что основная масса всей конструкции приходится на переднюю ось и колеса.
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:
1. Спор касательно того, двигатель расположен вдоль или поперек, что лучше и какую машину выбрать, не имеет большого смысла. Ведь оба типа расположения силовой установки имеют свои преимущества и недостатки, которых примерно равное количество.
2. Как продольное, так и поперечное расположение двигателя имеет право на существование. Каждое решение применяется при решении различных инженерных задач, а также с учетом тех или иных требований к автомобилю.
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!