Введение

Двенадцатицилиндровый двигатель V-образной конфигурации

Двигатель V12 – это двенадцатицилиндровый поршневый двигатель, в котором два ряда по шесть цилиндров расположены V-образно вокруг общего коленчатого вала. Двигатели V12 встречаются чаще, чем двигатели V10, но реже, чем двигатели V8. Первый двигатель V12 был создан в 1904 году для использования в гоночных катерах. Благодаря своей сбалансированной конструкции и плавной подаче мощности, двигатели V12 нашли применение в первых роскошных автомобилях, катерах, самолетах и танках. Двигатели V12 достигли пика своего развития во время Второй мировой войны, после чего их в основном заменили реактивные двигатели. В гонках Формулы-1 двигатели V12 были широко распространены в конце 1960-х и начале 1990-х годов. В XXI веке двигатели V12 используются в качестве судовых двигателей, в железнодорожных локомотивах, в качестве крупных стационарных установок, а также в некоторых европейских спортивных и роскошных автомобилях.

Баланс и гладкость

Каждая головка блока цилиндров двигателя V12 по сути функционирует как рядный шестицилиндровый двигатель, который сам по себе обладает идеальным первичным и вторичным балансом. Четырехтактный двигатель V12 имеет равномерный порядок работы при углах V 60, 120 или 180 градусов. Многие двигатели V12 используют угол V 60 градусов между двумя банками цилиндров. Производились двигатели V12 и с другими углами V, иногда с использованием разрезных шатунных шеек для снижения неуравновешенных вибраций. К недостаткам двигателей V12 относятся более высокая стоимость, сложность, потери на трение, а также большие внешние габариты и вес по сравнению с двигателями с меньшим количеством цилиндров. В любой момент времени три цилиндра в двигателе V12 находятся в рабочем такте, что повышает плавность подачи мощности за счет устранения пауз между импульсами мощности. Двигатель V12 с углом V 180 градусов часто называют оппозитным двигателем с двенадцатью цилиндрами. Их также иногда называют "оппозитными двенадцатью" двигателями, однако эта терминология неверна для большинства двигателей V12 с углом 180 градусов, поскольку они используют общие шатунные шейки и, следовательно, не имеют оппозитной конфигурации. Теоретически, вращающиеся части гоночного двигателя V12 могут быть легче, чем у кроссплейн-V8 аналогичного объема из-за того, что двигателю V12 не требуются противовесы на коленчатом валу или такая же инерционная масса маховика. Кроме того, выхлопная система двигателя V12 значительно проще, чем та, которая потребовалась бы для кроссплейн-V8 для достижения импульсной настройки выхлопных газов. Однако использование двигателей V12 в автоспорте в XXI веке не распространено.

Размер и смещение

Двигатель V12 с углом развала цилиндров 60 градусов обычно уже, чем двигатель V6 или V8 с углом развала 90 градусов при сопоставимом рабочем объеме. Однако двигатель V12 обычно длиннее двигателей V6 и V8. Эта дополнительная длина часто затрудняет установку двигателя V12 в легковой автомобиль, но не представляет проблемы для грузовиков и стационарных установок. Благодаря своей меньшей ширине, V12 широко используется в локомотивах, бронетанках и судовых двигателях. В этих областях ширина двигателя ограничена жесткими габаритами железнодорожных путей или шириной улиц, в то время как длина транспортного средства более свободна. На двухвинтовых судах два двигателя V12 могут быть достаточно узкими, чтобы располагаться рядом, а три двигателя V12 иногда применяются в высокоскоростных трехвинтовых схемах. Крупные и быстрые круизные лайнеры могут оснащаться шестью и более двигателями V12. В исторических истребителях и бомбардировщиках с поршневыми двигателями, вытянутая и узкая конфигурация V12, использовавшаяся в высокопроизводительных самолетах, обеспечивала им более обтекаемый профиль по сравнению с другими двигателями, особенно с короткими и широкими радиальными двигателями.

Использование на морских судах

Первый V-образный двигатель (V-твин) был построен компанией Daimler в 1889 году, а затем первый V8-двигатель – компанией Antoinette в 1903 году. За ними последовал первый двигатель V12 в 1904 году, созданный компанией Putney Motor Works в Лондоне для использования в гоночных катерах. Двигатель, известный как "Craig Dörwald" в честь основателей Putney, был основан на существующем двухцилиндровом двигателе Putney с нижнеклапанной конструкцией, V-образным углом 90 градусов и алюминиевым блоком цилиндров. Как и во многих морских двигателях, распределительный вал мог быть сдвинут продольно для включения второго набора кулачков, что позволяло изменять фазы газораспределения и реверсировать вращение двигателя для движения задним ходом. Двигатель имел рабочий объем и вес, и развивал мощность, достаточную для 40-футовых (12 м) гоночных катеров, но мало что известно о его спортивных достижениях. Примером современного производимого V12 морского двигателя является двигатель Wärtsilä 46F, V12-версия которого имеет рабочий объем и мощность.

1900-1930-е годы

Renault представил первый авиационный двигатель V12 с их 90-сильной моделью 1912 года. Этот двигатель имел V-образный угол в 60 градусов, воздушное охлаждение и систему клапанов F-образной конструкции (впускные клапаны расположены над выпускными). Пропеллер приводился в движение от переднего конца распределительного вала, что позволяло вращать пропеллер со скоростью, вдвое меньшей, чем у типичного пропеллера, приводимого в движение коленчатым валом, для повышения эффективности пропеллера. Двигатели National V12 1915 года и Weidely Pathfinder 1917 года также были построены в Соединенных Штатах.

1945 - 60-е годы

После окончания Второй мировой войны экономическая сдержанность и изменение вкусов во многих европейских странах привели к упадку роскошных автомобилей с двигателями V12 в 1940-х и 1950-х годах. Lincoln продолжил ограниченное производство роскошных автомобилей с двигателями V12 с 1946 по 1948 год. Американские производители сосредоточились на постоянном совершенствовании двигателей V8 и увеличении их мощности в течение 1950-х годов, что привело к первой "лошадиной войне" в 1960-х годах. В Италии Энцо Феррари, который давно восхищался двигателями V12 от Packard, Auto Union и Alfa Romeo (его бывшего работодателя), представил свой первый легковой автомобиль Ferrari 166 Inter в 1948 году и оснастил его двигателем Colombo V12. Недовольный надёжностью и простотой своего Ferrari 250 GT, Ферруччо Ламборгини захотел разработать собственные легковые автомобили, которые были бы более изысканными и надёжными, чем автомобили, производимые Ferrari. Его первый легковой автомобиль, гран-турёр, был 350 GT с двигателем DOHC. Оба производителя имеют долгую историю производства автомобилей с двигателями V12, которая непрерывно продолжается и по сей день. Cadillac экспериментировал с двигателями V12 в 1963 и 1964 годах как с возможным вариантом двигателя для своего первого автомобиля с передним приводом, Cadillac Eldorado. Однако Cadillac остался недоволен производительностью своего двигателя V12, поскольку он не имел существенного преимущества перед большим двигателем V8, который было дешевле увеличить для большей мощности.

Автогонки

Двигатели V12 часто использовались в Формуле 1, особенно в сезонах с 1966 по 1969 год. Первый двигатель V12 в Формуле 1 был установлен на гоночном автомобиле Honda RA271 в 1964 году и продолжал использоваться до гоночного автомобиля Honda RA301 1968 года. Сезон 1966 года ознаменовался ростом популярности двигателей V12, с появлением новых двигателей V12 от Ferrari, Maserati и Weslake. Двигатель Ferrari дебютировал на гоночном автомобиле Ferrari 312 и использовался до 1975 года на Ferrari 312B, после чего Ferrari перешла на оппозитный двенадцатицилиндровый двигатель. Двигатель Maserati был представлен на Cooper T81 и использовался до 1969 года на Cooper T86. Двигатель Weslake V12 применялся с 1966 по 1968 год и дебютировал на гоночном автомобиле Eagle Mk1. BRM производила двигатели V12 с 1968 года на гоночном автомобиле BRM P133 до 1977 года на BRM P207. Двигатель Matra Sports V12 был представлен на гоночном автомобиле Matra MS11 1968 года и использовался до 1978 года на Ligier JS9. В последующее десятилетие двигатели V12 использовались редко, за исключением Alfa Romeo V12, который впервые был применен на Brabham BT48 в 1979 году, а затем Alfa Romeo до 1982 года на Alfa Romeo 182. Возрождение двигателей V12 в Формуле 1 началось в 1989 году с появлением гоночного автомобиля Ferrari 640. Ferrari продолжала использовать двигатели V12 до 1995 года, когда Ferrari 412 T2 стал последним автомобилем Формулы 1 с двигателем V12. Двигатель Lamborghini LE3512 использовался различными командами в период с 1989 по 1993 год. Двигатель Honda RA122 E впервые был использован на McLaren MP4/6 в 1991 году и участвовал в гонках до 1992 года на McLaren MP4/7A. Двигатель Yamaha OX99 использовался на Brabham BT59 с 1990 по 1992 год. Самым мощным атмосферным двигателем V12, использованным в Формуле 1, был Tipo 043, установленный Ferrari в сезоне F1 1994 года, развивавший мощность при 15 800 об/мин. В гонках на прототипах спортивных автомобилей, высокоуспешный Audi R10 TDI 2006–2008 годов использовал дизельный V12 с двойным турбонаддувом. Peugeot 908 HDi FAP, представленный в 2007 году, также оснащался дизельным V12 с двойным турбонаддувом.

Использование в грузовиках

Несколько производителей грузовиков в разное время выпускали дизельные двигатели V12. Например, Tatra T813, выпускавшийся в Чехословакии в 1967–1982 годах, использовал атмосферный дизельный двигатель V12, а Tatra T815, выпускаемый с 1983 года по настоящее время, доступен с дизельным двигателем V12 как в атмосферном, так и в турбированном исполнении. В Соединенных Штатах выпускались V12-версии Detroit Diesel Series 71 (1938–1995 годов), Detroit Diesel Series 149 (1967–1999 годов) и Detroit Diesel Series 92 (1974–1995 годов). В Японии Isuzu производила атмосферные дизельные двигатели V12 с 1976 по 2000 год для своих тяжелых грузовиков: New Power, 810 и Giga. Грузовики с бензиновыми двигателями V12 встречаются редко, однако несколько из них были произведены в Соединенных Штатах с 1930-х по 1970-е годы. В 1931 году American La France начала выпускать пожарные машины с бензиновыми двигателями V12 на базе мотора Lycoming BB. В 1935 году двигатель V12, использовавшийся в роскошном автомобиле Pierce Arrow, был установлен на пожарные машины, построенные Seagrave (производство продолжалось до 1970 года, так как Seagrave приобрела оборудование для производства двигателей Pierce Arrow). Двигатель GMC Twin Six 1960–1965 годов по сути представлял собой удвоенный двигатель GMC 351 V6, с четырьмя крышками клапанов и четырьмя выпускными коллекторами. Максимальная мощность составляла всего , а максимальный крутящий момент – .

Использование в бронированных боевых машинах

V12 – распространенная конфигурация двигателя для танков и других бронированных боевых машин. Некоторые примеры: немецкий бензиновый двигатель HL120TRM, использовавшийся во Второй мировой войне на танках Panzer III, Panzer IV и других танках, созданных на их шасси. Maybach HL230 и его модификации применялись на Panther, Tiger II, Jagdpanther, Jagdtiger (HL230 P30), а затем на Tiger I и Sturmtiger, которые использовали HL230 P45. Британский бензиновый двигатель Rolls Royce Meteor (разработанный на базе авиационного двигателя Rolls Royce Merlin) использовался во Второй мировой войне в танках Cromwell и Comet, а позднее – в танках Centurion и Conqueror. Танк Challenger 2 оснащался дизельным двигателем Perkins CV12 6A. Советский дизельный двигатель V-2 харьковской модели применялся во Второй мировой войне в танках Т-34, танках имени Климента Ворошилова и тяжелых танках ИС-2. Модель V-44, 12-цилиндровая, объемом 38,88 литров, использовалась на танках Т-44 позднего периода войны. Дизельный двигатель V12 используется на Т-72, являясь, по сути, наддувной версией V-2. Американский двигатель Continental AV1790, выпускавшийся в бензиновых и дизельных вариантах, применялся на всех модификациях танка Patton и на тяжелом танке M103. Прототип двигателя Chrysler A65 V12 испытывался на танке M4 Sherman в 1943 году, но в серийное производство не пошел. Французский дизельный двигатель Poyaud V12XS25 использовался на AMX 40. Maybach HL 295 (усовершенствование Maybach HL234, более поздней версии Maybach HL230) также применялся на тяжелом танке AMX 50. Японский дизельный двигатель V12 с воздушным охлаждением Mitsubishi SA12200VD использовался на среднем танке Type 97 Chi Ha. На самоходном орудии Type 4 Ho Ro также применялся дизель V12 типа Mitsubishi Type 100 с воздушным охлаждением.