Введение

Двухцилиндровый двигатель с V-образным расположением цилиндров
Двухцилиндровый V-образный двигатель, также называемый двигателем V2, – это двухцилиндровый поршневой двигатель, в котором цилиндры расположены в V-образной конфигурации и имеют общий коленчатый вал. V-образные двигатели широко ассоциируются с мотоциклами, чаще всего устанавливаемыми продольно, хотя встречаются и поперечные установки. Они также используются в различных наземных, воздушных и морских транспортных средствах, а также в промышленных приложениях. Конструкция V-образного двигателя восходит к концу 1880-х годов.

Конфигурация коленчатого вала

Большинство V-образных двигателей имеют один коленчатый палец, который используется обоими шатунами. Шатуны могут располагаться рядом друг с другом с разнесенными цилиндрами, либо иметь раздвоенные шатуны, что позволяет избежать крутильных усилий, возникающих из-за разнесенных цилиндров. Некоторые известные исключения включают смещение коленчатого пальца на 180°, используемое в Moto Guzzi 500cc 1935 года, конструкцию с двумя коленчатыми пальцами, используемую в Honda Shadow 750 1983 года, и смещение коленчатого пальца на 75° (45° смещение в Соединенных Штатах), используемое в Suzuki VX 800 1987 года.

Угол V

Хотя любой "угол V" (угол между двумя рядами цилиндров) между нулем и 180 градусами теоретически возможен для V-образного двигателя с двумя цилиндрами, на практике углы меньше 40 градусов используются редко. Наиболее распространенный угол V для такого двигателя составляет 90 градусов, что позволяет достичь идеальной первичной балансировки (при использовании правильного противовеса), как в большинстве моделей Ducati, Moto Guzzi, Honda RC51, Suzuki TL1000S и TL1000R. Однако такая конструкция приводит к неравномерному порядку воспламенения, когда второй цилиндр срабатывает через 270 градусов после первого, а затем следует интервал в 450 градусов до следующего срабатывания первого цилиндра. Двигатели с углом V в 90 градусов иногда называют L-образными двигателями (как "L" в TL1000R или TL1000S), а не V-образными. Чередующиеся более длинные и короткие интервалы между воспламенениями создают характерный звук V-образного двигателя – "phutphut phutphut phutphut phutphut". При использовании угла V менее 90 градусов идеальная первичная балансировка может быть достигнута только при использовании смещенных шатунных шеек коленвала. В противном случае обычно требуются балансировочные валы для снижения вибрации, как, например, в Zündapp KS 750 (170 градусов) 1940–1948 годов выпуска.

Мотоциклы

Как и в случае с другими автотранспортными средствами, термины "продольный двигатель" и "поперечный двигатель" чаще всего используются для обозначения ориентации коленчатого вала относительно рамы. Однако некоторые компании используют обратную терминологию, утверждая, что "поперечный" V-образный двигатель имеет цилиндры, расположенные по обе стороны мотоцикла (следовательно, с коленчатым валом, ориентированным вдоль рамы), а "продольный" V-образный двигатель – цилиндры спереди и сзади. Эту терминологию использует итальянский производитель Moto Guzzi. Чтобы избежать такой двусмысленности, некоторые используют описания "двигатель с поперечным коленчатым валом", "двигатель с продольным коленчатым валом" или "цилиндры с поперечной установкой".

Поперечный двигатель

Наиболее распространенным является размещение двигателя с коленчатым валом, ориентированным поперечно к раме. Преимущество такой компоновки заключается в том, что ширина мотоцикла может быть меньше, чем у V-образного двигателя с продольным расположением цилиндров. Недостатком этой конфигурации для двигателей с воздушным охлаждением является то, что цилиндры получают разные воздушные потоки, и охлаждение заднего цилиндра, как правило, затруднено (хотя неравномерность охлаждения не так выражена, как у рядного двухцилиндрового двигателя, где внутренние стенки цилиндров не подвергаются воздействию воздушного потока). Некоторые V-образные двигатели с поперечным расположением цилиндров используют один карбюратор, расположенный в середине угла V, для питания обоих цилиндров. Хотя это позволяет обойтись без двух карбюраторов, это создает дополнительные проблемы с охлаждением заднего цилиндра, поскольку его горячий выпускной канал и выхлопная труба оказываются в задней части цилиндра, где они могут быть подвержены меньшему охлаждающему воздушному потоку. Двигатели V-образные с поперечным расположением цилиндров использовались компаниями Harley Davidson, Ducati и многими современными японскими мотоциклами, такими как Suzuki SV650. Некоторые V-образные двигатели Ducati продавались под названием "L-образный двигатель" (L twin), поскольку передний цилиндр расположен вертикально, а задний – горизонтально, образуя таким образом форму буквы "L".

Двигатель по продольному направлению

Менее распространенным вариантом является продольное расположение двигателя. Преимуществом такой компоновки является то, что обе головки цилиндров могут выступать в воздушный поток, обеспечивая одинаковый уровень охлаждения для каждой (в случае двигателей с воздушным охлаждением). Кроме того, трансмиссия, расположенная за двигателем, легче интегрируется в стандартную раму мотоцикла, а для мотоциклов с карданным приводом не требуется коническая передача на 90° в начале карданного вала. Как и у всех продольных двигателей, недостатком является то, что реактивный момент будет проворачивать мотоцикл в сторону (например, при резком ускорении или торможении, или при открытии дроссельной заслонки на нейтральной передаче), вместо изменения распределения веса между передним и задним колесами. Однако многие современные мотоциклы уменьшают этот эффект, используя маховики или генераторы, вращающиеся в направлении, противоположном вращению коленчатого вала. Продольные V-образные двухцилиндровые двигатели применялись в модельном ряду Honda CX и на некоторых мотоциклах Moto Guzzi.

Автомобили

Большинство автомобилей оснащаются двигателями с тремя и более цилиндрами, однако несколько небольших автомобилей были произведены с V-образными двухцилиндровыми двигателями, особенно в период с 1912 по 1920 год, когда многие компании выпускали велосипедные автомобили (благодаря благоприятному налоговому положению). Почти все они использовали двигатели сторонних производителей, либо адаптируя более крупные мотоциклетные двигатели, применявшиеся для мотоциклов с коляской (одноцилиндровые или V-образные двухцилиндровые), либо используя двигатели, специально разработанные для велосипедных автомобилей, такие как двигатели J. A. Prestwich Industries ('J. A. P.') или F. E. Baker Ltd ('Precision'). В 1912 году Humber выпустил легкий автомобиль под названием Humberette с V-образным двухцилиндровым двигателем с боковыми клапанами собственной разработки объемом 998 куб. см. Двигатель имел напрямую соединенное сцепление, 3-ступенчатую коробку передач и выходной вал на задний дифференциал. Водяное охлаждение для этого двигателя стало доступно в 1914 году, но Первая мировая война прекратила производство Humberette в 1915 году. С 1911 по 1939 год различные трехколесные модели Morgan были оснащены V-образными двухцилиндровыми двигателями. Производство трехколесных моделей было возобновлено с 2012 года и продолжается по настоящее время с моделью Morgan 3 Wheeler. Также в Соединенном Королевстве компания Birmingham Small Arms Company (BSA) выпустила несколько автомобилей, работающих на своих V-образных двухцилиндровых мотоциклетных двигателях. Они производились с 1921 по 1926 год (четырехколесные модели) и с 1929 по 1936 год (трехколесные и четырехколесные модели). Несколько производителей выпустили модели, вдохновленные оригинальным трехколесным автомобилем Morgan, такие как Triking Cyclecar (с 1978 года, с двигателем Moto Guzzi), Ace Cycle Car (с 2006 года, с двигателем Harley Davidson) и JZR Trikes (с 1990 года, с двигателями различных производителей). Первый автомобиль Mazda, Mazda R360 (1960–1966) с задним расположением двигателя и относящийся к классу кей-каров, был оснащен V-образным двухцилиндровым двигателем Mazda. Mazda B360 (1961–1962) – легкий коммерческий автомобиль с передним расположением двигателя – использовал версию этого двигателя.

Промышленные двигатели

Различные V-образные двухцилиндровые двигатели производились для промышленных нужд, таких как мойки высокого давления, газонокосилки и садовые тракторы, культиваторы, генераторы и водяные насосы. Обычно эти двигатели воздушного охлаждения имеют V-образный угол 90°. В зависимости от области применения, двигатель может иметь горизонтальный или вертикальный коленвал. К производителям коммерческих V-образных двухцилиндровых двигателей относятся Briggs & Stratton с сериями Vanguard, Professional и Intek V-Twin, Honda с серией V-Twin, Kawasaki с сериями FD, FH, FR, FS и FX, Subaru с серией EH, Tecumseh с двигателями OV691EA и TVT691, а также Kohler.