Почему рядная шестёрка снова набирает популярность?

Поделиться этой страницей
Рядный шестицилиндровый двигатель - это архитектура, в которой шесть цилиндров выстроены в один ряд на едином коленчатом вале, и она несёт в себе одну из самых старых и одновременно самых новых историй автомобильного мира. В начале двадцатого века эта компоновка была мерилом престижа, но с распространением переднего привода и появлением V6 она на десятилетия была забыта; с 2010-х годов благодаря турбонаддуву и своей естественной сбалансированности она вернулась на производственные конвейеры. Эта статья рассказывает не о смерти рядной «шестёрки», а о том, что как инженерное решение она никогда не умирала.
Ключевые моменты
- Среди компоновок с шестью и меньшим числом цилиндров рядная «шестёрка» - единственная архитектура с идеально уравновешенным двигателем первой и второй степени.
- Николаус Отто разработал свой четырёхтактный двигатель со сжатием в 1876 году; этот цикл и сегодня называют циклом Отто.
- BMW 303 (1933) стал первым серийным шестицилиндровым автомобилем марки; 3,5-литровая рядная «шестёрка» M88 простиралась от M1 до первого M5.
- 3,0-литровая рядная «шестёрка» Stellantis с двойным турбонаддувом в стандартной версии выдаёт около 400 л.с., а в форсированной - 500+ л.с..
- Главным аргументом против возвращения рядной «шестёрки» была её длина; в эпоху турбонаддува это ограничение в значительной мере утратило прежнее значение.
Основы четырёхтактного цикла: Линия от Отто до рядной «шестёрки»
Историю рядной «шестёрки» невозможно рассматривать в отрыве от истории одноцилиндрового двигателя. Николаус Отто построил свой первый бензиновый двигатель в 1861 году; заявка на патент для концепции четырёхтактного цикла датируется 1862 годом. В 1864 году Отто вместе с Ойгеном Лангеном основал первую в мире моторную фабрику, а в 1867 году на всемирной выставке получил золотую медаль за свою конструкцию. Настоящий прорыв случился в 1876 году: четырёхтактный цикл со сжатием заряда, работающий на газовом топливе. Этот цикл, состоящий из тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска, впервые обеспечил эффективное сгорание топлива и сегодня известен как цикл Отто.
С ростом числа цилиндров инженеры столкнулись с новым вопросом: как расположить цилиндры? Простой ряд - самый очевидный ответ. Цилиндры, расположенные по обе стороны единственного коленчатого вала, можно было решить одной головкой блока и одним выпускным коллектором. V-образная компоновка, собирая цилиндры в два наклонных блока, укорачивала двигатель, но требовала для каждого блока отдельную головку, отдельный коллектор и дополнительные решения по балансировке. Противостояние этих двух подходов определило дискуссию о моторных архитектурах на последующие восемьдесят лет.
Эпоха престижа: Когда рядная «шестёрка» стала институциональной компоновкой
В своё время рядная «шестёрка» была устоявшимся решением, представленным почти у каждого производителя. Плавная работа, прямая передача мощности и механическая простота сделали её естественным выбором для седанов с длинным капотом и спортивных автомобилей. Mercedes-Benz на протяжении десятилетий был известен своими рядными «шестёрками» в люксовых и спортивных моделях. Toyota с моделью 2000 GT, выпускавшейся в 1967–1970 годах, показала, на что способна японская инженерия с рядной «шестёркой».
Связь BMW с рядной «шестёркой» заслуживает отдельной главы. Марка вывела на дороги свой первый серийный шестицилиндровый двигатель с 303, представленным в 1933 году; Семейство M30, появившееся в конце 1960-х годов, долгие годы оставалось становым хребтом линейки двигателей компании. Вершиной же стала рядная шестёрка объёмом 3,5 литра с кодом M88: Этот двигатель, сначала использованный в спорткаре M1, а затем в первых M5 и M6, считается одним из самых уважаемых двигателей в любом масштабе. Модели от E36 M3 до E38 7 Series доказывают, что классическая формула рядной шестёрки BMW почти не изменилась вот уже почти шесть десятилетий.
Спад: Почему Победили V6 и V8?
Упадка рядной шестёрки нельзя объяснить одной технической причиной; было одно геометрическое ограничение: длина. Расположение шести цилиндров в один ряд превращает двигатель в проблему компоновки, занимающую значительное место по обеим осям в автомобилях с передним расположением мотора. В схемах, где распространён передний привод и двигатель установлен поперечно, эта длина на практике стала неуправляемой. V6, объединяя цилиндры в два коротких блока, помещал то же количество цилиндров в гораздо более компактное пространство.
Коммерческая картина быстро подстроилась под это. Примерно 20-30 лет назад широкий ассортимент продукции, включая легендарные заднеприводные модели вроде Land Cruiser, перешёл с рядной шестёрки на V6 или напрямую на V8. Много лет прошло и с тех пор, как высокостепенный Rocket V8 от Oldsmobile стёр рядную шестёрку с рынка. Рыночные данные 2010 года показывали, что даже продажи V6 в седанах начали падать, а компактные и среднеразмерные SUV переходили на четырёхцилиндровые двигатели; для рядной шестёрки, казалось, места не осталось.
И всё же инженерное обоснование этого спада было связано с компоновкой, а не с термодинамикой. Там, где победил V6, обычно требованием были производственная линия и шасси. Сам двигатель никогда не подвергался критике; ему просто не нашлось места.
Почему Рядная Шестёрка Идеально Сбалансирована?

Фирменная особенность рядной шестёрки начинается с правильного понимания концепции балансировки. Вибрации в двигателях рассматриваются в двух категориях: силы первого порядка - основные колебания, возникающие от движения поршней вверх-вниз; силы второго порядка - это колебания, возникающие из-за различий скорости внутри самого движения поршня и повторяющиеся каждые два оборота коленвала. В рядной шестёрке шесть поршней расположены на шатунах коленчатого вала с интервалом в 120 градусов таким образом, что движение поршня на переднем конце двигателя в точности зеркально отражается поршнем на заднем конце. Первичные силы взаимно нейтрализуются; вторичные силы - точно так же.
Практический результат этого велик. Потребность в тяжёлых противовесах, балансирных валах или демпферах колебаний сводится к минимуму. Естественно сбалансированный двигатель не требует усиленного блока и тяжёлых опор для подавления вибрации; это способствует как долговечности, так и снижению массы. V6 же, как правило, нуждается в дополнительных механизмах балансировки для плавной работы; Хотя некоторые конфигурации V6 с углом 60 градусов могут быть естественно уравновешенными, это справедливо не для каждого V6.
Помимо баланса, простота также является козырем рядной шестерки:
- Одна головка блока цилиндров и один выпускной коллектор; В V6 того и другого требуется по два.
- Рядная шестерка DOHC работает всего с двумя длинными распредвалами; V6 требует вдвое больше коротких распредвалов.
- Общее количество деталей газораспределительного механизма вдвое меньше, чем у V6.
- Опорных подшипников больше, чем цилиндров, что придает коленчатому валу прочность по всей длине.
Честный инженерный баланс должен отметить и одно ограничение: длину. Помимо длины, в рядной шестерке трудно найти недостатки; V6 с коротким коленчатым валом может быть более жестким с механической точки зрения. Но если в 1990-х годах эта длина была приговором, то в современном дизайне шасси это уже не так.
Возвращение в эпоху турбо: Длина больше не проблема
В возрождении рядной шестерки определили два технических развития. Первое - созревание турбонаддува. Турбина, получая давление от двигателя, не создает силу, толкающую двигатель вперед и назад; она лишь вращает валы, передающие мощность. По этой причине турбированная рядная шестерка предлагает высокий и мягкий характер при передаче крутящего момента. Второе - эргономика моторного отсека современных шасси: турбированную рядную шестерку разместить в том же автомобиле легче, чем V8, а ее производство проще. На платформах с передним расположением двигателя и задним приводом рядная шестерка практически более эффективно заменяет V8.
Цифры конкретизируют этот переход. Семейство Hurricane от Stellantis заменило Hemi V8 в виде 3,0-литровой рядной шестерки с двойным турбонаддувом: около 400 л.с. в стандартной версии и более 500 л.с. в повышенной; в некоторых применениях встречаются версии, достигающие 550 л.с. Двигатель построен по логике одного впускного и одного выпускного коллектора - прямое продолжение классического преимущества простоты рядной шестерки в турбоэпоху. Mazda устанавливает 3,3-литровую турбированную рядную шестерку в CX-90 с тремя рядами сидений. B58 и S58 от BMW, рядная шестерка Mercedes-Benz с кодом M256 и Hurricane от Stellantis вместе показывают, что выпускаемые сегодня рядные шестерки заново определяют производительность. В сегменте SUV плавная работа рядной шестерки также воспринимается как преимущество в комфорте по сравнению с V-образной конфигурацией.
| Характеристика | Рядная шестерка | V6 |
|---|---|---|
| Баланс | Естественный, безупречный по первой и второй гармоникам | Обычно требует дополнительной балансировки |
| Головка блока цилиндров | Одна | Две |
| Выпускной коллектор | Один | Два |
| Распредвалы (DOHC) | Два длинных | Четыре коротких |
| Длина | Длинный, трудно установить поперечно | Компактный |
| Интеграция турбо | Легко на одной конфигурации | Распределяется на два ряда |
Легендарные двигатели и противоположные мнения
Легендарный статус рядной шестерки нельзя сводить только к BMW. Рядная шестерка Toyota с кодом 2JZ по-прежнему остается ориентиром в культуре тюнинга; даже сегодня при маркетинге современной турбированной рядной шестерки прибегают к сравнению с современным 2JZ. Наличие 3000-сильных экземпляров рядной «шестёрки» RB26 от Nissan - измеримое доказательство того, какую нагрузку способна выдерживать конструкция блока. То, что такой бренд, как Alvis, вновь запустил в производство 90-летний классический рядный шестицилиндровый двигатель с алюминиевой головкой блока, дополнительно подтверждает историческую ценность этой схемы.
Несмотря на эту картину, спор полностью не закрыт. Из-за того, что поршни движутся с разными скоростями в верхней половине хода, безупречная сбалансированность рядной «шестёрки» в некоторых инженерных трактовках определяется как безупречная с одной оговоркой; широко принятое мнение считает достаточным нейтрализацию сил первого и второго порядков. Ходит и мнение, что оппозитная схема лучше с точки зрения балансировки. В части надёжности проблемы с первыми турбированными рядными «шестёрками» BMW породили противоположный пользовательский опыт о том, что четырёхцилиндровые турбомоторы работают беспроблемнее. Это ценные напоминания о том, что инженерия не допускает обобщений о том, что какая-либо схема абсолютна; но их не хватило, чтобы изменить направление рынка.
Почему рядная «шестёрка» снова поднимается? Заключение
История рядной «шестёрки» - это история не возвращения, а отсрочки. Мотор никогда не слабел; просто шасси и рыночные условия не принимали его. В эпоху подъёма переднего привода и компактных моторных отсеков его длина воспринималась чуть ли не как преступление; турбонаддув, электроусилители вспомогательных систем и современная архитектура платформ сделали эту длину управляемой. Взамен производители вернули себе пакет, состоящий из одной головки, одного коллектора, естественного баланса и длинного коленчатого вала, передающего мягкий крутящий момент, - пакета, который конкурентам приходилось решать балансирными валами, - по цене, близкой к бесплатной. Рядная «шестёрка» не умерла; она ждала, а инженерия научилась снова её принимать.
Источники
- Возвращение рядной «шестёрки»: почему классическая компоновка двигателя снова набирает популярность
- Николаус Отто | Britannica
- Рядный шестицилиндровый двигатель
- Почему рядная «шестёрка» возвращается - Hagerty
- Почему рядные шестицилиндровые двигатели вне времени - Road & Track
- Почему каждый автопроизводитель тихо возвращает рядную «шестёрку» - CarBuzz
- V6 против рядной «шестёрки»: плюсы и минусы каждого двигателя - Car Throttle
- 4 автомобильных бренда, возвращающих рядный шестицилиндровый двигатель - SlashGear
- Dodge SIXPACK - Dodge официальный
- Почему рядные шестицилиндровые двигатели возвращаются в современных внедорожниках - TopSpeed
- Самые маленькие рядные шестицилиндровые двигатели из когда-либо созданных - Pedal Commander
- Что делает рядный шестицилиндровый двигатель BMW таким легендарным? - Clutch Masters
- Всё больше автопроизводителей выпускают новые рядные «шестёрки» - Jalopnik