Silniki tłokowe o spalaniu wewnętrznym/Podział silników ze względu na układ cylindrów/Widlasty

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Silnik widlasty posiada dwa rzędy cylindrów, przy czym ich płaszczyzny są ustawione względem siebie pod kątem (zwanym kątem rozwidlenia i przechodzą przez oś wspólnego wału korbowego.

Silniki tego typu posiadają zwykle parzystą ilość cylindrów. Zdarzają się jednak odstępstwa od tej reguły - motocyklowe silniki Hondy: dwusuwowy V3 i czterosuwowy V5, oraz samochodowy silnik Volkswagen VR5 o małym kącie rozwidlenia.

Zalety silników widlastych:

  • Duża sztywność kadłuba połączona z małą długością wału korbowego. Umożliwia to obniżenie masy silniki i jego cichą pracę.
  • Prostą konstrukcję wału korbowego, wynikającą z umieszczenia dwóch korbowodów na jednym wykorbieniu w silnikach V2, V8, V12 i niektórych V6. Cecha ta jest szczególnie przydatna w przypadku silników motocyklowych montowanych poprzecznie do osi pojazdu.
  • Dobre wyrównoważenie w przypadku dwucylindrowego silnika o kącie rozwidlenia wynoszącym 90 stopni.
  • Miejsce pomiędzy głowicami cylindrów do zabudowania osprzętu, w tym systemów doładowania powietrza.

Wady to głównie znaczna szerokość silnika i konieczność stosowania dwóch głowic. Współczesne silniki widlaste posiadają ogółem cztery wałki rozrządu i dwa długie łańcuchy lub paski zębate, co znacznie zwiększa ich komplikację w odniesieniu do silników rzędowych.

Idealnym kątem rozwidlenia dla silników V8, z uwagi na równomierność odstępu zapłonów jest 90 stopni, dla V12 60 stopni.

W przypadku V6 najlepszy byłby kąt 120 stopni, ale taka jednostka byłaby zbyt szeroka do zabudowy w samochodzie. W praktyce stosuje się kąt 60 stopni i dodatkowe przestawienie na czopach wału korbowego - każdy korbowód współpracuje z osobnym czopem. Niektóre firmy m.in. Audi i Mercedes-Benz, z uwagi na unifikację z silnikami V8, stosują kąt pomiędzy rzędami cylindrów 90 stopni i dodatkowy wałek wyrównoważający.

Szczególnym przypadkiem jest silnik o kącie rozwidlenie 180 stopni, często mylony z silnikiem przeciwsobnym. Cechą odróżniającą go od silnika przeciwsobnego jest osadzenie korbowodów przeciwległych cylindrów na jednym wykorbieniu.


Wały korbowe w silnikach V8[edytuj]

  • Wał płaski “flat-plane”. Konstrukcyjnie jest zbliżony do wałów korbowych czterocylindrowych silników rzędowych. Zapewnia on naprzemienny zapłon w obu rzędach cylindrów i nie wymaga stosowania przeciwwag. Dzięki temu stosowany jest w samochodach sportowych i wyczynowych m.in. Ferrari. Wadą tego typu rozwiązania jest brak wyrównoważenia sił bezwładności drugiego rzędu.
  • Wał krzyżowy “cross-plane”. Pierwsze i czwarte wykorbienie znajduje się w jednej płaszczyźnie, a drugie i trzecie w płaszczyźnie do niej prostopadłej. Siły bezwładności drugiego rzędu są zrównoważone, ale wyrównoważenie sił pierwszego rzędu wymaga dużych przeciwwag. Z uwagi na wyrównoważenie, stosowany kąt rozwidlenia cylindrów to 90 stopni. Zapłon nie może zawsze występować naprzemiennie w obu rzędach cylindrów, efektem są chwilowe wzrosty ciśnienia w kolektorach wylotowych i charakterystyczny dźwięk jednostki.