В первой половине XX века путевку в жизнь мог получить абсолютно любой двигатель. Например, мотор, объемом 10 литров мог быть и одноцилиндровым, и 10-цилиндровым рядником. Были и такие схемы, про которые ты скорее всего и не слышал. А вот до наших дней дожили всего несколько. Почему так произошло?

Самый первый ДВС был, разумеется, одноцилиндровым. Однако уже очень скоро люди, которых сейчас называют «турбоманьяки», потребовали увеличения мощности. Рядная схема не требовала какой-то фантазии, к одному цилиндру добавили второй, потом третий. В 1909 году автомобиль Blitzen Benz имел уже мотор R4 рабочим объемом 15 литров для Европы и 21 литр для США! Впрочем, вскоре стало понятно, что машина – не корабль, и экстенсивный путь развития имеет свои пределы.
Пилим и соединяем

Перед мотористами стояло как минимум три задачи: добиться максимальной мощности, сохранить разумные размеры капота и по возможности избежать сложных (а значит дорогих) решений. Основным недостатком двигателей с рядным расположением цилиндров была их длина. Особенно остро с этим делом обстоит у переднеприводных авто с поперечным расположением мотора. Уже сложно точно определить, кто придумал соединить два рядных двигателя в один. Получившийся V-образный двигатель был почти вдвое короче рядного с этим же количеством цилиндров. Правда в остальном были одни проблемы. На таком же по длине коленчатом валу необходимо разместить в два раза больше шатунов, помучаться с газораспределительным механизмом, сделать две головки блока... Разумеется, V-образный мотор дороже рядника – он и технологичней, и деталей в нем больше.
«Вээрша»

 

А что, если экстремально уменьшить угол развала цилиндров V-образника? В этом случае получившийся компактный ДВС можно накрыть одной ГБЦ. Гениально - в одном моторе преимущества рядной и V-образных схем! V-образный силовой агрегат с углом развала 24? первой создает Lancia. С находчивостью у итальянцев оказалось все в порядке, а вот технологии подкачали. Зато хорошую идею воплотили немцы из VW AG. Получившийся смещено-рядный VR6 великолепно проявил себя. При длине чуть больше рядной «четверки» VR6 имел объем 2,9 литра. Цилиндры были расположены как клетки одного цвета на шахматной доске, головка присутствовала в единственном экземпляре, а привод ГРМ оказался не сложнее, у рядной схемы. Фольксвагенцам так понравился этот мотор, что из VR6 стали «выжимать все соки»: отрезали цилиндр – получили еще более короткий VR5, отрезали еще один и вот вам VR4, соединив который с точно таким же можно получить сверхминиатюрный W8!!! Мало цилиндров? Ничего страшного, ведь из двух VR6 можно получить великолепный W12. Наконец, уже выпускается W16 для BUGATTI. Есть у VR-схемы и минусы. Один из главных – проблемы с охлаждением, обусловленные как раз компактностью агрегата.

Кстати, если про W12 ты наверняка слышал, то про W3 – вряд ли. Такая схема была у мотора Anzani (25 сил при 1200 об/мин), на котором в 1909 году деревянно-тканяный биплан Bleriod IX героически пересек Ла-Манш. Цилиндры на W3 располагались как три пальца у тебя на руке.
Другие причины

Но не только на литраж и габариты силового агрегата обращают внимание конструкторы. Есть еще такие важные для гражданской машины показатели, как уравновешенность и плавность работы. Поясним, что уравновешенность двигателя – это отсутствие при его работе «свободных» сил и моментов. Конечно, вообще без паразитных сил обойтись нельзя, детали в ДВС совершают очень сложные движения и подвергаются знакопеременным нагрузкам, а у каждой силы есть свой рычаг – вот вам и момент. Но если с некоторыми «паразитами» можно мириться, то с другими необходимо бороться. Бороться в том числе и схемой расположения. Самые сбалансированные схемы это R6, R8, V12 и B12. Теперь ты понимаешь, почему на премиум-версиях BMW и Mercedes стоят V12, и почему BMW так держится за рядную «шестерку»? А вот ужасно сбалансированный R2 встречается редко и только на дешевых авто. Может слышал, есть такая машина ВАЗ-1111…

Кроме собственно компоновки, влияет на балансировку мотора и угол развала цилиндров у V-образников.
Белые вороны.

Не все производители ищут простых путей. Марка Subaru свято придерживается однажды принятой на вооружение и редкой для массового выпуска оппозитной идеологии. Выигрыши очевидны – «боксер» очень низкий и короткий. Эти преимущества позволили опустить линию капота (улучшить аэродинамические качества автомобиля), опустить центр тяжести (бонус – управляемость), применить симметричную схему полного привода и добиться хорошей развесовки по осям. Расплату получили в виде сложной конструкции, труднодоступности агрегатов, проблемах при обслуживании. Оппозитники применяли также Porsche и Ferrari, но в гораздо меньших объемах и по другим причинам.

Большинство легковых автомобилей на сегодняшний день оснащаются простым и дешевым R4. Пока востребованы, кроме вышеперечисленных схем, V10 (BMW M6, Viper) и B6 (Subaru Legacy и Outback, многие модели Porsche). Огромное количество оригинальных моторов когда-то выпускались массово, но не оправдали себя – это V4 (ЗАЗ, Ford, Saab), B2 (Citroen 2CV), V2 (СМЗ-С-ЗА) и рядная пятерка (AUDI, Mercedes, Fiat). Сейчас эти моторы ушли с автомобильного рынка, но некоторые из них живы на мотоциклах, судах и в авиации.
Бестиарий

   

На десерт – самое интересное. В эпоху свободных регламентов Формулы 1 командой Lotus был создан нереальный 16-цилиндровый трехлитровый двигатель. Конструктор Тони Радд положил один мотор V8 (с большим углом развала, почти оппозит) на другой, а два коленвала вывел на один маховик посредством системы шестерен. Получился монструозный H16. Lotus 43 с таким мотором смог одержать победу в Гран При США в 1966 году. Хотя на самом деле этот агрегат лишь повторил конструкцию мегамотора Napier Sabre. 37-литровый компрессорный H24 мощностью до 4000 л.с. был самым мощным поршневым двигателем немецких боевых самолетов Второй Мировой – перед введением в серию реактивных моторов.
А на английский мотоцикл с говорящим названием Ariel Square Four ставился гениальный мотор U4. Четыре цилиндра в нем располагались как четыре конфорки на газовой плите, соединяясь системой шестерен. Великолепно сбалансированный и компактный, он выпускался с 1930 по 1959 год. Основной проблемой «квадратной четверки» был перегрев крошечной головки блока.

Нельзя не сказать и о Х-образных авиационных двигателях. X24 делается из двух V12 – четыре ряда цилиндров на одном «колене». V-блоки могут располагаться под небольшим углом, тогда получится веерообразный двигатель. Ну и, наконец, крайне распространенная в авиации, но недоступная для автомобилистов схема – звезда. Цилиндры в таком моторе (от 5 до 18, и даже больше) располагаются как лепестки ромашки. Блока цилиндров здесь нет.

А еще известен револьверный двигатель – цилиндры там располагаются как патроны в револьвере, а коленвал отсутствет. А как тебе 16-цилиндровый 32-поршневой мотор, у которого 3 блока цилиндров стоят треугольником? Компоновочных схем, оказывается, столько, что букв в английском алфавите может не хватить! Хорошо, что это совсем другая история…