Прямо-пятый двигатель - Straight-five engine

В рядный двигатель или рядный пятидвигатель является двигатель внутреннего сгорания с пятью цилиндры выровнены в одном ряду или плоскости, разделяя один Блок двигателя и картер. Пятицилиндровый двигатель оправдан тем, что он почти такой же компактный, как и рядная четверка, и почти такой же гладкий, как рядный шестицилиндровый двигатель.

Разновидностью рядной пятерки является узкоугольный V5 (такой как Фольксваген Двигатель V5 ), который имеет одну головку блока цилиндров и блок цилиндров, но использует узкоугольное смещение цилиндра, чтобы уменьшить общую длину по сравнению с обычным рядным пяти цилиндров. Он не был доступен в Северной Америке.

Характеристики

Пятицилиндровый двухтактный MAN B&W 5S50MC дизель. Этот конкретный двигатель находится на борту химовоза грузоподъемностью 29000 тонн.

Прямые пять двигателей длиннее, чем более распространенные рядные четыре двигателя, однако у них есть то преимущество, что они короче, чем рядный шестицилиндровый двигатель или уже, чем Двигатель V6. Несколько автомобилей, например Volvo S60 R и Audi RS2, использовали рядные пятицилиндровые двигатели с турбонаддувом, производящие мощность 224 кВт (300 л.с.) или выше от относительно компактного двигателя.

Баланс двигателя и вибрация

Среди четырехтактные двигатели, преимущество двигателей с пятью и более цилиндрами состоит в том, что рабочие ходы перекрываются (если двигатель имеет четный порядок стрельбы ). Это означает, что два цилиндра в любой момент времени совершают рабочий ход, что снижает пульсации выходной мощности. Выходная мощность все еще имеет некоторые пульсации из-за того, что рабочий ход происходит каждые 144 градуса (720 градусов, разделенных на 5 цилиндров), но длится только приблизительно 120 градусов), однако эта пульсация вызывает колебания второго порядка, которые имеют меньшую амплитуду. Точно так же присутствуют колебания коленчатого вала третьего порядка, которые могут стать заметными при более высоких оборотах двигателя (об / мин).^[1]

Из-за нечетного количества цилиндров у рядного пятицилиндрового двигателя нет идеальных первичных и вторичных цилиндров. баланс двигателя (в отличие от рядный шестицилиндровый двигатель ). Наиболее часто используемые рядный четырехцилиндровый двигатель также имеет вторичный дисбаланс,^[2]^[3] и противовесы на коленчатом валу могут использоваться на обоих типах для уменьшения вибрации.

Порядок стрельбы

Четырехтактный рядный пятицилиндровый двигатель

Наиболее четырехтактный рядные пять двигателей используют порядок срабатывания 1-2-4-5-3.^[4] Этот порядок запуска приводит к минимальной первичной (скорости вращения коленчатого вала) качающейся паре и используется Модульный двигатель Volvo, VW / Audi рядный пятицилиндровый двигатель, Двигатель General Motors Atlas и Двигатель Honda G. Прямоугольные двигатели обычно имеют конструкцию коленчатого вала 72 градуса.^[5]

На случай, если двухтактные двигатели все рядные двигатели аналогичным образом ограничены тем, что имеют один порядок зажигания для данной конфигурации кривошипа; поскольку полный цикл происходит каждые 360 градусов, невозможно разделить фазы поршня без одновременного зажигания, поэтому рядная пятерка в этом случае не в ущерб. Некоторые двухтактные подвесные моторы, например то Меркурий Марин Форс 150 двигатель использовать порядок зажигания 1-5-2-3-4.^[6]

Заправка

Карбюратор топливные системы не подходят для рядных пяти двигателей из-за большого разброса длины впускной коллектор между карбюратором и каждым из цилиндров в сочетании с нечетным числом цилиндров. В то время как другие схемы двигателя могут использовать несколько карбюраторов для минимизации разницы в длине всасывания (например, сдвоенные карбюраторы на рядном шестицилиндровом двигателе), для рядного пятицилиндрового двигателя это приводит к тому, что один карбюратор питает меньше цилиндров, чем другой, что приводит к настройке и проблемы с запуском. Этой проблемы можно было бы избежать, используя один карбюратор на цилиндр, однако это дорогостоящее решение и увеличило бы трудности с балансировкой карбюраторов. Поэтому использование прямой пятерки бензин двигатели в автомобилях массового производства стали по-настоящему жизнеспособными только в конце 1970-х годов с увеличением доступности многоточечных впрыск топлива, что позволяет обойти все вышеперечисленные проблемы за счет индивидуальной заправки каждого цилиндра.

Дизельные двигатели всегда использовали впрыск топлива, поэтому рядные пять дизельных двигателей с большим рабочим объемом обычно встречались на десятилетия раньше, чем рядные пять бензиновых двигателей.

Звук

Звук рядного пятицилиндрового двигателя

В четырехтактный 5 пусковых импульсов inline-Five на каждые два заводить вращение генерирует характерный звук, который может быть представлен музыкальным интервал 5: 2. Звуки двигателя (даже одноцилиндрового), будучи периодическими по своей природе, занимают частоты которые могут быть представлены как восходящие кратные, как в Ряд Фурье; это начинается с основная частота (половина скорости вращения коленчатого вала) и увеличивается целое число кратные, причем каждое кратное присутствует в разном количестве в конечном звуке. Принимая октава одного подача в интервале приводит к связанному интервалу (т. е. через инверсия ); это похоже на выбор большего кратного в ранее описанном ряду частот. Такой перевернутый интервал может быть 5: 4 через 5: 2; т.е. большая треть из только вид. Это чисто гармонический, но он не так уж далек от 12-тональногоуравновешенный основная треть содержится в большей части западной музыки.

Другие интервалы для других равномерный Аналогичным образом можно обнаружить двигатели с различным количеством цилиндров. Например. тройки и производные (6, 12 цилиндров и др.): 3:2; рядная четверка и производные: 2:1; рядная семерка: 7:4; и так далее.

Использование в автомобиле

An Audi 2.3 NG двигатель продольно установлен

А Volvo B5244S двигатель, установленный поперечно

Дизель

Первым серийным рядным пятицилиндровым двигателем для легкового автомобиля был Мерседес Бенц OM617, 3,0-литровый дизельный двигатель, представленный в 1974 году и использовавшийся в Мерседес-Бенц 300D, который считается одним из самых надежных из когда-либо производившихся двигателей, часто превышающий 600 000 миль без ремонта. Это был первый с турбонаддувом в 1978 году. Его преемник, OM602, используемый в Mercedes-Benz W124, G-Klasse и Sprinter, также известен тем, что в некоторых случаях пробегал более 1 000 000 миль. На смену 5-цилиндровому OM602 пришел четырехклапанный двигатель OM605 (E250D 20V), а затем OM612 и OM647 с турбонаддувом и непосредственным впрыском Common Rail (C / E / ML 270CDI). Mercedes-Benz продолжал использовать 5-цилиндровые дизельные двигатели до 2006 года, когда OM612 и OM647 двигатели прекратили производство, однако SsangYong Motor Company продолжает использовать их в своих внедорожниках.

Audi произвел ряд пятицилиндровые дизельные двигатели для Audi 100 и Audi A6 с 1978 по 1997 год. Этот двигатель используется в нескольких фургонах Volvo и Volkswagen.

Volvo разработала собственный Двигатель D5 который был доступен в большинстве их линейки автомобилей с 2001 года. Однако в 2015 году от него отказались в пользу более компактных, 4-цилиндровые двигатели, который заменил большинство двигателей D5. В настоящее время единственными доступными 5-цилиндровыми двигателями Volvo являются V60 D4 AWD (мощность 190 л.с.), двухмоторный D5 AWD (мощность 163 л.с.) и двухдвигательный D6 AWD (220 л.с.).^[7]

В Джип Гранд Чероки был доступен с рядными пятью дизелями в Европе. С 1999 по 2001 год с 3,1 л. ВМ Мотори двигателем и с 2002 по 2004 год с объемом 2,7 л. Мерседес Бенц двигатель.

В конце 1990-х гг. Группа Ровер разработал собственный рядный пятицилиндровый дизельный двигатель, Td5, для Land Rover Открытие и Защитник.

С 2006 г. Форд произвел 3,2-литровый пятицилиндровый двигатель с турбонаддувом под Duratorq имя для Форд Транзит, Ford Ranger, и Mazda BT-50. Этот же двигатель будет продаваться в North American Transit под Рабочий ход имя.

Fiat производил рядный пятицилиндровый двигатель 2,4 л с турбонаддувом в 90-х годах. Этот двигатель использовался в Fiat Marea, Lancia Kappa, Lancia Lybra, Lancia Thesis, Альфа Ромео 156, Альфа Ромео 166 и Альфа Ромео 159.

Бензин

Первые шаги в сторону бензинового рядного 5 сделали Ровер, которая разработала 2,5-литровый пятицилиндровый двигатель в 1966 году как средство обеспечения большей мощности для Ровер P6 салон. Однако конструкция, заправляемая тремя карбюраторами (размер одного из которых отличается от размера другой пары), страдала от проблем с заправкой и не прошла стадию прототипа.

Первая серийная бензиновая рядная пятерка была 2.1 R5 представлен Volkswagen Group в Audi 100 к концу 1970-х годов, разработки которых привели Audi Quattro раллийная машина.^[8] В 1981 году Audi 100 также стала доступна с самый маленький производственный рядный пять, вариант 1,9 л.^[9] Audi использовала 2,2-литровый рядный пятицилиндровый двигатель во многих своих автомобилях в период с 1976 по начало 1990-х годов, включая 305-сильные Audi Sport Quattro и Audi RS2 Avant мощностью 315 л.с. Двигатель Audi Inline 5 широко используется в автоспорте, особенно в ралли в знаменитых Группа B с Audi S1 Sport Quattro E2 мощностью 600 л.с. и в Чемпионат IMSA GT с рядным 2.1 20V 5720 л.с. Audi 90 quattro IMSA GTO.^[10]^[11]^[12]^[13]^[14]

В 1987 году заводская команда тестировала версию Audi S1 Sport Quattro с рядным 5-цилиндровым двигателем мощностью 1000 л.с.^[15] но этот прототип никогда не использовался в гонках, после чего Группа B.

Пятицилиндровый двигатель Audi в качестве выбора мощности очень популярен на чемпионате Европы по дрэг-рейсингу, особенно в скандинавских странах. С экстремальной модификацией для Drag Racing Audi произвела 2,2 20-вольтовых Inline 5 двигателей (таких как 3B, AAN, ABY, ADU). Показано, что его мощность превышает 1 мегаватт (1340 л.с.)^[16]^[17]

Пятицилиндровый двигатель Audi также использовался в Italdesign Aztec концепт-кар. В 2009 году Audi начала использовать новый пятицилиндровый двигатель с турбонаддувом в Audi TT RS а позже Audi RS3 и Концепт Audi quattro.

С Вольво представил свои Volvo 850 в 1991 году большая часть их модельного ряда перешла на пятицилиндровые Модульный двигатель, с их двигателями также используются в Ford Фокус ST и модели RS. Все бензиновые двигатели inline-5, используемые Volvo и Ford, были произведены на заводе двигателей Volvo Skövde в г. Skövde, Швеция, до их прекращения в 2016 году.

Honda произвел Серия G с пятицилиндровым двигателем начиная с 1989 г. Энергичность, Вдохновлять, Аскот, Рафага, и Acura TL.

Фольксваген использовали рядные пять двигателей в своем Eurovan и разработали другой рядный двигатель, который использовался в Jetta, Пассат, Гольф, Кролик, и Новый Жук в Северной Америке до начала 2010-х гг. В Южная Африка, хорошо известный VW Microbus / Caravelle (пассажирский перевозчик) позже был оснащен 5-цилиндровым двигателем Audi объемом 2,5 л (1991-1994 гг.), а еще позже - двигателем водяного охлаждения объемом 2,6 л (1995-2002 гг.), заменив старые силовые установки Volkswagen объемом 1800 и 2100 куб.см с воздушным охлаждением. некачественная производительность по сравнению с большим семейным автобусом. Высокий рядный пятицилиндровый двигатель Audi должен был быть наклонен, чтобы поместиться ниже задней части моторного отсека, с дополнительным электрическим вентилятором охлаждения при выключении, чтобы предотвратить деформацию горячей алюминиевой головки и впускного коллектора.

Fiat также использует свои собственные рядные бензиновые двигатели в Европе. Fiat Marea (2,0 л, 20в, 155 л.с.), Fiat Bravo, Fiat Coupé (2,0 л, 20в, с турбонаддувом, 220 л.с.) и Fiat Stilo (2,4 л, 20в, 170 л.с.) и на бразильском Fiat Marea с 3 вариантами: 2.0L, 20v, N / A, 142 л.с. 2,0 л, 20в, с турбонаддувом, 182 л.с. и 2,4 л, 20в, н / д, 162 л.с.

Lancia также использует рядные пять двигателей Fiat в конце Lancia Kappa, Lancia Lybra и Lancia Thesis.

Дженерал Моторс с Атлас Семейство рядных двигателей включало две рядные пятерки, 3,5 и 3,7 л, используемые в их Семейство средних грузовиков GMT 355 (в том числе Шевроле Колорадо и Hummer H3 ) с 2004 по 2012 гг.

В последние годы двигатель теряет популярность, например, в 2014 году Volvo объявила о прекращении их производства.^[18]

Использование в коммерческих автомобилях

Lancia of Italy разработала 5-цилиндровый дизельный двигатель в конце 1930-х годов для использования в серии грузовиков RO, чтобы заменить использовавшиеся ранее 2-цилиндровые дизельные и 3-цилиндровые бензиновые двигатели. Последующая модель стала известна как 3RO и использовался как итальянскими, так и немецкими вооруженными силами во время Второй мировой войны. Этот грузовик производился до 1950 года.^[19]^[20]

Использование мотоцикла

Наименьший прямая пятерка была установлена на гоночном мотоцикле Honda класса 125 куб. RC148 1965 г. и RC149, участвовал в гонках в 1966 году. Пятицилиндровая конфигурация использовалась потому, что она разделяла компоненты (и, следовательно, одновременное развитие) с двухцилиндровым двигателем, объемом 50 куб. RC116.^{[нужен лучший источник ]}^[21] Однако это было необычно для рядных пятерок в том смысле, что они были довольно умно настроены как рядная шестерка со снятым одним из средних цилиндров.^[22] Стоит отметить, что у Honda уже был опыт работы с рядными шестерками (RC165, RC166 ), в то время как, напротив, рядный пятицилиндровый двигатель с высокими оборотами и равномерной стрельбой (и его множество возможных конфигураций) был бы довольно сложной инженерной задачей с точки зрения вибрации.