Motor V6

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure.
Saltar a la navegació Saltar a la cerca

Un motor és un motor V6 amb pistons a sis cilindres en què els cilindres comparteixen un cigonyal comú i estan disposats en una configuració a V.

Vista en secció d'un motor V6 amb doble arbre de lleves aeri

Els primers motors V6 van ser dissenyats i produïts independentment per Marmon Motor Car Company , Deutz Gasmotoren Fabrik i Delahaye . Els motors construïts després de la Segona Guerra Mundial inclouen el motor Lancia V6 el 1950 per al Lancia Aurelia , [1] i el motor Buick V6 el 1962 per al Buick Special . El disseny V6 s’ha convertit en el disseny més comú per als motors d’automòbil de sis cilindres.

Disseny

A causa de la seva curta longitud, els motors V6 s'utilitzen sovint com una opció de motor més gran per a vehicles que d'una altra manera es produirien amb motors de quatre cilindres en línia, especialment en vehicles de motor transversal . Un desavantatge per als cotxes de luxe és que els motors V6 produeixen més vibracions que els motors de sis rectes . Alguns cotxes esportius utilitzen motors de sis cilindres plans en lloc dels motors V6, a causa del seu centre de gravetat inferior (que millora la seva manipulació).

El desplaçament dels motors V6 moderns sol situar-se entre 2,5 i 3,5 litres, tot i que s’han produït exemples cada cop més grans, com el Mazda V6 d’ 1,8 litres utilitzat al Mazda MX3 del 1991-1998, [2] mentre que el V6 més gran construït va ser el GMC V6 de 7,8 litres utilitzat a la sèrie 1962 GMC C / K 6500 .

Equilibri i suavitat

Tots els motors V6, independentment de l’angle en V entre els bancs de cilindres, estan subjectes a un desequilibri primari a causa del nombre senar de cilindres de cada banc de cilindres. Els motors de sis cilindres en línia no presenten aquest desequilibri. Per reduir les vibracions causades per aquest desequilibri, la majoria dels motors V6 utilitzen un amortidor harmònic al cigonyal i / o un eix d’equilibri contrarrotant.

Els models de sis cilindres tenen menys potència en el subministrament de potència que els motors de quatre cilindres, a causa de la superposició de les potències del motor de sis cilindres. En un motor de quatre cilindres, només un pistó té una potència en un moment donat. Cada pistó s’atura completament i inverteix la direcció abans que el següent comenci la seva carrera de potència, cosa que es tradueix en un buit entre les carreres de potència, especialment les revolucions inferiors del motor per minut (RPM). En un motor de sis cilindres amb un interval de tir uniforme, el pistó següent comença la seva carrera de potència 60 ° abans que finalitzi l'anterior, cosa que resulta en un lliurament més suau de potència al volant d'inèrcia.

En comparar motors en un dinamòmetre, un motor V6 mostra pics instantanis de parell 154% per sobre del parell mitjà i valls 139% per sota del parell mitjà, amb una petita quantitat de parell negatiu (inversions de parell del motor) entre els trets de potència. En el cas d’un motor de quatre cilindres, els pics estan aproximadament un 270% per sobre del parell mitjà i un 210% per sota del parell mitjà, amb un parell negatiu del 100% entre les curses. No obstant això, un V6 amb rangs de tir irregulars de 90 ° i 150 ° mostra grans variacions del parell del 185% per sobre i del 172% per sota del parell mitjà. [3]

Angles de banc de cilindre

De 10 a 15 graus

Secció transversal d’un motor VR6

Des del 1991, Volkswagen produeix motors VR6 d’ angle estret amb angles V de 10,5 i 15 graus. Aquests motors fan servir un capçal monocilíndric compartit per tots dos bancs de cilindres, en un disseny similar al del motor Lancia V4 de 1922-1976. Els motors VR6 s’utilitzaven en vehicles de tracció davantera de motors transversals dissenyats originalment per a motors de quatre cilindres en línia. A causa de la mínima longitud i amplada addicionals del motor VR6, es podria instal·lar als compartiments del motor amb relativa facilitat, per tal d’oferir un augment del 50% de la cilindrada.

Com que no hi ha espai a la V entre els bancs de cilindres per a un sistema d’admissió, totes les entrades es troben a un costat del motor i totes les fuites d’escapament a l’altre costat. Utilitza un ordre de tir de l'1-5-3-6-2-4 (que és l'ordre de tir utilitzat per la majoria dels motors de sis línies rectes), en lloc de l'ordre de tir normal V6 de l'1-2 -3-4-5- 6 o 1-6-5-4-3-2.

60 graus

Motor Nissan VG30E del 1984 al 1999 a 60 graus

Un angle en V de 60 graus és la configuració òptima per als motors V6 pel que fa al balanç del motor. [4] Quan s'utilitzen passadors individuals del cigonyal per a cada cilindre (és a dir, utilitzant un cigonyal de sis llançaments), es pot utilitzar un rang de tir uniforme de 120 graus. Aquest interval de cocció és múltiple de l'angle de 60 graus V, de manera que les forces de combustió es poden equilibrar mitjançant l' ordre de cocció adequat.

El motor en línia de tres cilindres que forma cada banc de cilindres, però, produeix forces de rotació i recíproca desequilibrades. Aquestes forces romanen desequilibrades en tots els motors V6, que sovint condueixen a l'ús d'un eix d'equilibri per reduir les vibracions.

El motor Lancia V6 de 1950 va ser pioner en l’ús d’un cigonyal de sis llançaments per reduir les vibracions. Els dissenys més nous solen utilitzar un cigonyal de tres tirs amb "braços voladors" entre els passadors de cigonyal per permetre un abast uniforme de foc de 120 graus. Per tant, és possible utilitzar un parell de contrapesos al cigonyal per cancel·lar gairebé perfectament les forces primàries [5] (p16) i reduir les vibracions secundàries a nivells acceptables. [5] (pàg. 13-16) Els muntatges del motor es poden dissenyar per absorbir aquestes vibracions restants [5] .

Un angle en V de 60 graus resulta en un motor més estret que els motors V6 amb angles en V més grans. Aquest angle sovint resulta en una mida global del motor en forma de cub, que facilita la inserció longitudinal o transversal del motor al compartiment del motor.

90 graus

Motor Rover KV6 de 90 graus 1996-2005 [6]

Molts fabricants, especialment els nord-americans, van construir motors V6 amb un angle de 90 graus basat en els seus motors V8 de 90 graus existents. Aquestes configuracions eren fàcils de dissenyar traient dos cilindres i substituint l’eix cigonyal de quatre tirs del motor V8 per un cigonyal de tres tirs. Aquesta reducció dels costos de disseny va permetre al nou V6 compartir components amb el motor V8 i, de vegades, va permetre als fabricants construir els motors V6 i V8 a la mateixa línia de producció.

Els inconvenients d’un disseny de 90 graus són un motor més gran que és més propens a la vibració que un V6 de 60 graus. Els motors V6 inicials de 90 graus (com el motor V6 de Buick Fireball ) tenien tres passadors de cigonyal compartits disposats a 120 graus els uns dels altres, a causa dels seus orígens dels motors V8. Això va donar lloc a una ordre de tir erràtica, amb la meitat dels cilindres que utilitzaven un camp de tir de 90 graus i l’altra meitat un camp de tir de 150 graus. Els intervals de tir irregulars van provocar un funcionament erràtic de motors amb vibracions "desagradables" a baixes velocitats.

Diversos motors V6 moderns de 90 graus redueixen les vibracions mitjançant l'ús de passadors de cigonyal dividits que compensen 30 graus entre parells de pistons, cosa que crea un rang de tir uniforme de 120 graus per a tots els cilindres.[7] Per exemple, el motor V6 "uniforme foc" Buick 231 de 1977 era una versió actualitzada del motor Buick Fireball amb un cigonyal de pivot dividit per reduir les vibracions i aconseguir un ordre de tir uniforme. [8] ( p16) [9] Un pas de cigonyal "dividit" és més feble que un recte, però les tècniques metal·lúrgiques modernes poden produir un cigonyal prou fort.

Es pot utilitzar un contrapès de l'eix d'equilibri i / o cigonyal per reduir la vibració en motors V6 de 90 graus. [10] (pàg. 14-44)

120 graus

A primera vista, 120 graus poden semblar l’angle V òptim per a un motor V6, ja que els parells de pistons en bancs alterns poden compartir les jornades del cigonyal en un cigonyal de tres tirs, i les forces de combustió estan equilibrades per la gamma. l’angle entre els bancs de cilindres. Una configuració de 120 graus, a diferència de les configuracions de 60 o 90 graus, no requeriria que els cigonyals amb braços volants, passadors de cigonyal dividits ni set rodaments principals funcionessin sense problemes. No obstant això, el desequilibri principal causat pel nombre imparell de cilindres de cada banc de cilindres encara es manté en un motor V6 de 120 graus. Això es diferencia de l'equilibri perfecte aconseguit per un motor V8 de 90 graus amb un cigonyal transversal d'ús comú, perquè el motor de quatre línies de cada banc del motor V8 no té aquest desequilibri primari.

Un disseny de 120 graus també resulta en una amplada gran per al motor, essent només una mica més estreta que un motor pla de sis cilindres (que no té problemes d’equilibri del motor V6). Per tant, el motor flat-six es va utilitzar en diversos automòbils, mentre que l’ús del motor V6 de 120 graus es va limitar a uns pocs motors de camions i de carreres, a excepció del motor M630 V6 de McLaren Automotive, que utilitza una inclinació de 120 graus d’angle. amb un únic eix d’equilibri per eliminar tots els parells primaris. El motor McLaren M630 també aprofita l’angle ampli col·locant els turbocompressors a l’interior del V, conegut habitualment com la configuració “hot vee”.

Altres angles

Altres motors V6 inclinats són possibles, però poden patir greus problemes de vibració tret que estiguin dissenyats amb molta cura. Els angles en V notables inclouen:

  • 45 graus: locomotores EMD 567 i EMD 645 , motors dièsel marins i estacionaris. Aquests motors es basaven en motors V8 i V16 que també utilitzaven un angle V de 45 graus.
  • 54 graus - 1994-2004 Motor automotriu General Motors a 54 graus. Es va utilitzar un angle en V lleugerament més petit de l’habitual per reduir l’amplada del motor, cosa que permetia utilitzar-lo en cotxes de tracció davantera petits amb motor transversal.
  • 65 graus: motor per a l’automòbil Ferrari Dino de 1956-1975. L'angle en V es va augmentar a partir de l'angle comú de llavors de 60 graus per permetre l'ús de carburadors més grans (per a una potència potencialment més alta en la posada a punt). S'han utilitzat passadors de cigonyal amb un desplaçament de 55 graus dins de cada parell de cilindres per aconseguir un abast de tir suau d'un motor V6 de 60 graus. El motor automotriu Nissan-Renault V9X del 2009, que actualment també utilitzava un angle inclinat de 65 graus, permetia que un turbocompressor s’ajustés entre els bancs de cilindres.
  • 72 graus: motor dièsel automotriu Mercedes-Benz Bluetec. Aquest motor utilitza passadors de cigonyal desplaçats de 48 graus per aconseguir un rang de tir uniforme.
  • 75 graus - Motor Isuzu V 1992-2004 utilitzat a Isuzu Rodeo i Isuzu Trooper . Aquests motors es van produir tant en versions SOHC com en DOHC. Un Honda V6 de 2016 també utilitza un motor V6 de 75 graus.
  • 80 graus: motor Honda RA168-E del 1988 que s’utilitza al cotxe de carreres McLaren MP4 / 4 de Fórmula 1 .

Ús en cotxes

Motor Lancia V6 de 1950-1970

El 1906, pocs anys després del naixement dels motors V4 i V8, es va construir el primer motor V6 conegut. Aquest motor V6 era un sol prototip de motor automotriu construït per la Marmon Motor Car Company als Estats Units. [11] El motor no va arribar a la producció. De la mateixa manera, Buick va produir un sol prototip de motor el 1918. [12] (p77-78)

El 1911 Delahaye va produir el primer DOHC de 30 ° de 3,2 litres instal·lat a l'automòbil Delahaye Type 44. [13]

El motor Lancia V6 es va introduir al Lancia Aurelia de 1950. Lancia produeix motors V4 des de fa uns 30 anys i un dels objectius clau era reduir les vibracions en comparació amb el motor V4. El motor V6 utilitzava un angle de V de 60 graus i sis passadors de cigonyal, donant lloc a un ordre de tir uniforme per reduir les vibracions. [14]

Altres fabricants se'n van adonar i aviat es van planejar més motors V6. El 1959 es va introduir el motor GMC V6 en forma de motor de gasolina de 5 litres utilitzat en camionetes. El motor Buick V6 es va introduir el 1962 i es basava en el motor V8 contemporani de Buick. Aleshores va utilitzar un angle de V de 90 graus i un ordre de tir erràtic, cosa que va provocar altes vibracions.

Ford va introduir els seus motors de turisme europeus el 1965 amb el motor V6 de Colònia de la divisió alemanya i el motor V6 Ford Essex , introduït per la divisió britànica de Ford el 1966; ambdós motors utilitzaven un angle de 60 graus en V. El Dino 206 GT de 1967 va ser el primer cotxe de carretera V6 de Ferrari, amb un angle en V de 65 graus.

Motor Alfa Romeo V6 del 2002 al 2005

El motor Alfa Romeo V6 del 1979-2005 es va introduir a la berlina de luxe Alfa Romeo Alfa 6 i es va utilitzar posteriorment en molts altres models Alfa Romeo. Aquest motor utilitzava un angle en V de 60 graus, tot en alumini, i dues vàlvules per cilindre. Es va introduir una versió turbo el 1991 i una versió de quatre vàlvules per cilindre el 1997. També el 1970 es va introduir el Citroën SM grand tourer, propulsat per un V6 de 90 graus construït per Maserati. El motor General Motors V6 de 90 ° es va introduir el 1978 i es va produir durant 36 anys.

El primer motor japonès V6 fabricat en massa va ser el motor Nissan VG , un disseny de 60 graus produït del 1983 al 2004. El motor Honda C es va introduir el 1985, seguit del motor Mitsubishi 6G7 el 1986, el motor Toyota VZ el 1988, de el motor Mazda K el 1991 i el motor Isuzu V el 1992. Hyundai va introduir el primer motor sud-coreà Hyundai Sigma basat en la tecnologia compartida de la unitat Mitsubishi el 1995.

Els fabricants alemanys de vehicles de luxe van ser relativament lents en adoptar motors V6, amb el primer motor SOHC de 90 graus introduït a l' Audi 100 (C4) de 1990.

A mitjan dècada de 1990, el disseny del V6 era la configuració més comuna per als motors d'automòbils de sis cilindres, ja que els motors V6 havien substituït la majoria dels motors de sis rectes.

Cursa de cotxes

Motor Mercedes-Benz V6 DTM

El Lancia Aurelia (el primer cotxe de producció amb motor V6) també va tenir èxit en les carreres de motor. Quatre dels cupons Aurelia B20 van entrar al Mille Miglia de 1951 amb els millors cotxes classificats en segon i quart lloc. [15] [16] Una versió de 3 102 cc (189 cu en) del motor Lancia V6 que va produir era de 230 CV (169 kW) usada al Lancia D24 . El D24 va competir en carreres de motor i va guanyar la Carrera Panamericana de 1953 amb Juan Manuel Fangio al volant. [17] [18]

La versió inicial del motor Ferrari Dino era un motor de carreres d'1,5 L (92 cu) que s'utilitzava en les carreres de Fórmula 2 la temporada 1957. Tenia un angle de V de 65 graus i doble arbre de lleves. El Dino V6 ha experimentat diverses evolucions, incloent una versió de 2,4 L (146 cu en) utilitzada al Ferrari 246 de Fórmula Un de 1958. [19] [20] Pocs anys després, el Ferrari 156 de Fórmula 1 de 1961-1964 va utilitzar un nou Motor V6 amb un angle en V de 120 graus i una cilindrada de 1,5 L (92 cu in). [21] Aquest motor era més curt i lleuger que el motor Ferrari Dino, i la simplicitat del motor i el baix centre de gravetat eren un avantatge en les carreres. Va guanyar un gran nombre de carreres entre 1961 i 1964. No obstant això, el fundador de Ferrari tenia una aversió personal pel disseny de 120 graus, preferint un disseny de 65 graus, i va ser substituït per altres motors després d'aquest temps. [22] (p138–141) El motor Dino també es va utilitzar al Lancia Stratos, un cotxe de ral·li d’èxit que va guanyar el Campionat Mundial de Ral·lis el 1974, 1975 i 1976.

Un ús notable de les carreres del motor Alfa Romeo V6 va ser amb el turisme Alfa Romeo 155 V6 TI , dissenyat per a la temporada 1993 DTM i equipat amb un motor de 2,5 litres amb una potència màxima de 500 CV (360 kW) a 11.900 rpm

El Renault-Gordini CH1 era un motor V6 de 90 graus amb un bloc de ferro. Va ser introduït al cotxe esportiu Alpine-Renault A440 de 1973. Aquest motor va guanyar el Campionat Europeu 2 de prototip L el 1974 i diversos campionats europeus de Fórmula 2 . Es va utilitzar un motor de 2 litres al Renault Alpine A442 , que va guanyar les 24 hores de Le Mans el 1978.

Una versió d'1,5 litres del motor Renault-Gordini CH1 es va introduir al cotxe Renault RS01 de Fórmula 1 de 1977. Renault va tenir problemes de fiabilitat el 1977 i el 1978, però la temporada de 1979 va obtenir bons resultats en algunes carreres. El 1981, el Ferrari 126C de Fórmula 1 utilitzava un motor V6 turboalimentat. [23] Ferrari va guanyar el campionat de constructors de Fórmula 1 amb motors V6 turboalimentats el 1982 i el 1983. Les versions inicials utilitzaven un angle V de 120 graus, abans de canviar a un angle V de 90 graus per al cotxe. Ferrari F1 / 87 racing cotxe del 1987. Altres turbo de Fórmula 1 V6 turbo de l'era 1982-1988 van ser el McLaren MP4 / 2 , McLaren MP4 / 3 , McLaren MP4 / 4 , Williams FW10 , Williams FW11 , Lotus 95T , Lotus 98T , Lotus 99T i Lotus 100T .

El Nissan GTP ZX-Turbo i el Nissan NPT-90 van competir en la categoria de prototips de vehicles esportius IMSA del 1985 al 1994 i van utilitzar un motor V6 turboalimentat basat en el motor de producció de Nissan VG30ET. [24] [25] El Nissan 300ZX utilitzava un motor similar per competir al Campionat de Japó de Grans Turismes de 1996-1997 (ara conegut com el campionat "Super GT"). [26] [27]

La reducció dels motors V6 a les carreres de rodes obertes s’ha tornat més freqüent:

Ús com a motors marins i ferroviaris

Els motors V6 són motors de transmissió populars com a motors foraborda mitjans i grans.

El primer motor V6 que va arribar a la producció va ser construït de 1908 a 1913 per Deutz Gasmotoren Fabrik a Alemanya. Aquests motors V6 s’utilitzaven com a generador de motors ferroviaris gasolina-elèctrics. [28]

Ús en motocicletes

La Laverda V6 va ser una bicicleta de carreres presentada al Saló de l'Automòbil de Milà el 1977. [29] Va participar a la cursa de resistència de 24 hores del Bol d'Or de 1978, tot i que es va retirar a causa de problemes mecànics al cap d'unes 8 hores. [30]

Horex produeix motocicletes de carretera amb motors VR6 des del 2012. [31] [32]

Nota

  1. ^ ritzsite.net , http://www.ritzsite.net/Lancia/02_LanciaCC.htm . Recuperat el 15-09-2007 .
  2. ^ Conduït a escriure , https://driventowrite.com/2014/08/22/small-six-cylinder-engines/ . Consultat el 30 de desembre de 2019 .
  3. ^ 2006, http://www.epi-eng.com/piston_engine_technology/torsional_excitation_from_piston_engines.htm .
  4. ^ www.caranddriver.com , https://www.caranddriver.com/features/a15126436/the-physics-of-engine-cylinder-bank-angles-feature/ . Consultat el 21 de desembre de 2019 .
  5. ^ a b c MJ Nunney, Light and Heavy Vehicle Technology , 4a ed., Butterworth-Heinemann, 2007, ISBN 978-0-7506-8037-0 .
  6. ^ www.carfolio.com , https://www.carfolio.com/specifications/models/car/?car=79673 . Consultat el 21 de desembre de 2019 .
  7. ^ www.caranddriver.com , https://www.caranddriver.com/features/a15126436/the-physics-of-engine-cylinder-bank-angles-feature/ . Consultat el 21 de desembre de 2019 .
  8. MJ Nunney, Light and Heavy Vehicle Technology , 4a ed., Butterworth-Heinemann, 2007, ISBN 978-0-7506-8037-0 .
  9. ^ www.ateupwithmotor.com , https://ateupwithmotor.com/model-histories/buick-special-skylark-rover-v8-3800-v6-history/ . Consultat el 24 de desembre de 2019 .
  10. MJ Nunney, Light and Heavy Vehicle Technology , 4a ed., Butterworth-Heinemann, 2007, ISBN 978-0-7506-8037-0 .
  11. ^ www.american-automobiles.com , https://www.american-automobiles.com/Marmon-1902-1908.html . Consultat el 17 de desembre de 2019 .
  12. Griffith Borgeson, The Golden Age of the American Racing Car , 2a ed., Society of Automotive Engineers, 1998, ISBN 0-7680-0023-8 .
  13. Hull, Pere. "Delahaye: Famous on Road and Race Track", a Ward, Ian, editor executiu. World of Automobiles (Londres: Orbis, 1974), volum 5, p.523.
  14. Geoffrey Goldberg, Lancia i De Virgilio: At the Center , Phoenix, Arizona, David Bull Publishing, 2014, ISBN 978-1-935007-25-8 .
  15. ^ www.thornleykelham.com , https://www.thornleykelham.com/1950-ferrari-195s/1951-mille-miglia-lancia-aurelia-b20gt-series-1/ .
  16. ^ www.grandprixhistory.org , http://grandprixhistory.org/mille_miglia_1951.htm . Consultat el 25 de desembre de 2019 .
  17. ^ www.petergiddings.com , http://petergiddings.com/Cars/LanciaD24.html . Consultat el 25 de desembre de 2019 .
  18. ^ www.wsrp.ic.cz , http://wsrp.ic.cz/wsc1953.html .
  19. ^ Ferrari 246 F1 , a www.f1technical.net . Consultat el 14 de desembre de 2019 .
  20. ^ Motors Ferrari , a www.allf1.info (arxivat de l' original el 31 de maig de 2018) .
  21. ^ Ferrari Dino 156 , a www.f1technical.net . Consultat el 14 de desembre de 2019 .
  22. Karl Ludvigsen, Classic Racing Engines , Haynes Publishing, 2001, ISBN 978-1-85960-649-0 .
  23. ^ www.f1technical.net , http://www.f1technical.net/f1db/cars/469 . Consultat el 14 de desembre de 2019 .
  24. ^ www.ultimatecarpage.com , https://www.ultimatecarpage.com/car/5983/Nissan-300ZX-IMSA.html . Consultat el 26 de desembre de 2019 .
  25. ^ (EN) www.autoweek.com, https://autoweek.com/article/car-life/steve-millens-imsa-300zx-and-his-dream-season-1994 Consultat el 26 de desembre de 2019 .
  26. ^ www.classicscars.com , https://www.classicscars.com/wspr/results/jgtc/jgtc1996.html . Consultat el 26 de desembre de 2019 .
  27. ^ www.classicscars.com , https://www.classicscars.com/wspr/results/jgtc/jgtc1997.html . Consultat el 26 de desembre de 2019 .
  28. Conrad Matschoss, Geschichte der Gasmotorenfabrik Deutz , Berlín, 1921.
  29. ^ ( EN ) www.motorcycleclassics.com , https://www.motorcycleclassics.com/classic-italian-motorcycles/1977-laverda-v6 . Consultat el 14 de desembre de 2019 .
  30. ^ www.silodrome.com , https://silodrome.com/laverda-v6/ . Consultat el 26 de desembre de 2019 .
  31. ^ Percorsiandtrack.com , https://www.roadandtrack.com/car-culture/a4581/silodrome-horex-vr6/ . Consultat el 19 de novembre de 2019 .
  32. ^ (EN) www.rideapart.com, https://www.rideapart.com/articles/272814/horex-vr6-raw-v6-motorcycle/ Consultat el 19 de novembre de 2019 .

Articles relacionats

Altres projectes