Почему двигатели V4 так и не получили широкого распространения?

Четырёхцилиндровым двигателям нужны балансирные валы, чтобы соответствовать современным требованиям к уровню шума и вибрации, поэтому теперь они есть у всех. Дополнительные сложности и снижение мощности, по мнению каждого автопроизводителя в мире, того стоят.
Четырёхцилиндровые двигатели в автомобилях неизбежно имеют наклонную конструкцию, чтобы уменьшить длину. Большой диаметр цилиндра = большая длина, что, как правило, ограничивает максимальную скорость и, в конечном счёте, производительность, но факт в том, что двигатели с высокими оборотами не подходят для автомобилей массового производства.
В прошлом, скажем, в последние 20 лет, производитель мог бы выпустить V-образный 4-цилиндровый двигатель с коротким ходом поршня и продавать его как высокопроизводительную модель, но никто этого не сделал. Теперь, с повсеместным распространением турбин, для повышения эффективности и производительности не нужны высокие обороты. Для высокой производительности не нужны высокие обороты, поэтому окно возможностей для V-образных 4-цилиндровых двигателей в автомобилях, которое было закрыто, теперь заколочено.

Примечание: большинство об этом не знает, но в мотоциклах Honda MotoGP, как и в Ducati, используется двигатель V4. Это говорит о том, что двигатели V4 обладают более высокими характеристиками, чем двигатели I4.

Двигатель V4 с углом развала 90 градусов и соответствующими противовесами имеет первичный баланс. По сути, это два двигателя V4 с углом развала 90 градусов, соединённые общим коленчатым валом. Двигатель V4 с углом развала 60 градусов работает неравномерно и требует балансирного вала.

Только одно уточнение: V4 с углом развала 90 градусов более совершенен, чем рядный 4-цилиндровый двигатель. У него идеальный первичный баланс. И хотя я согласен с тем, что поперечный V4 не имеет особого смысла, продольный V4, безусловно, имеет, поскольку он распределяет вес на переднюю ось.

Хотя стоимость, безусловно, выше, чем у I4, я удивлён, что производители люксовых автомобилей с заднеприводными платформами, выпускающие V8, не используют их. Они были бы более плавными (роскошными), им просто нужно было бы разрезать V8 пополам, чтобы снизить стоимость, и тогда баланс веса был бы лучше.

Двигатели V4 более сложные и, следовательно, более дорогие в производстве. Имейте в виду, что 4-цилиндровые двигатели обычно (но не всегда) устанавливаются на автомобили с более низкими техническими характеристиками, где цена имеет значение. Для 16-клапанного двигателя V4 потребуется четыре распределительных вала, больше места в моторном отсеке, и он будет выдавать меньший крутящий момент, чем эквивалентный рядный 4-цилиндровый двигатель.

Единственная причина, по которой 6-цилиндровые двигатели и двигатели большего объёма имеют V-образную конфигурацию, — это ограничения по размеру. Двигатель V6 намного короче, чем рядный 6-цилиндровый двигатель. Это также означает, что двигатель V6 можно легко установить на переднеприводный автомобиль без необходимости расширять его.

Хотя до сих пор существуют автомобили с рядными шестицилиндровыми двигателями. В частности, BMW 135i, 135iM, 335i и M3 (кажется, у них всё ещё рядные шестицилиндровые двигатели).

Вкратце: да. Они называются Subarus.

В заключение следует отметить, что компания Subaru добилась больших успехов в разработке двигателя V4 с углом развала цилиндров 180 градусов (обычно называемого «плоским» 4-цилиндровым двигателем). Благодаря использованию «плоского» двигателя удалось избежать многих проблем с балансировкой, характерных для более узких V-образных конфигураций: поршни расположены напротив друг друга, а коленчатый вал может быть немного короче, чем в рядном 4-цилиндровом двигателе. Кроме того, это позволяет значительно снизить центр тяжести.

Здесь есть компромисс: двигатели короче в продольном направлении, но намного шире, чем рядные двигатели.

Есть и компромисс с точки зрения удобства подключения: низкий двигатель с плоским блоком цилиндров позволяет гораздо проще проложить впускные патрубки (так как над двигателем больше места для работы), но для выхлопной системы требуются два длинных коллектора. Такая прокладка выхлопной системы может усложнить подключение турбонаддува. Например, моему двигателю требуется восходящая труба, чтобы направлять энергию выхлопных газов от соединенных выхлопных коллекторов к турбине турбокомпрессора. Это большое количество труб, которое обычно не требуется для рядного 4-цилиндрового двигателя.

В результате всего этого звук выхлопа, издаваемый оппозитным 4-цилиндровым двигателем с турбонаддувом, становится характерным (он звучит так, будто вы говорите «бада-бада-бада», а не на одной ноте). Любой водитель Subaru узнает вас как члена семьи, даже не поднимая глаз.

Помимо причин, упомянутых Анарахом, одна из главных причин, по которой V4 не стал популярным, заключается в том, что V4 с углом развала 60° — это двигатель с неровной работой, особенно на низких оборотах (холостой ход и режим «холостой ход»). Его очень сложно сбалансировать. Двигатели V6 и V8 гораздо легче сбалансировать, особенно если учесть, что большинство из них имеют угол развала 90°. Двигатели V4 с углом развала 90° гораздо легче сбалансировать, но они не такие компактные. Когда двигатель работает с перебоями, это негативно сказывается не только на нём самом, но и на всех остальных компонентах автомобиля. Это также не способствует комфорту водителя и пассажиров.

Кроме того, при поперечном расположении двигателя (как в большинстве переднеприводных автомобилей) у V4 могут возникнуть проблемы с установкой, которых нет у двигателя I4. Двигатель V4 легко устанавливается по бокам, но возникают проблемы с установкой спереди назад, для чего требуется больше места. Это противоречит цели. Двигатель I4 отлично справляется с этой задачей.

Одна из самых важных причин, по которой V4 не стал популярным, — это рентабельность инвестиций (ROI). Причина, по которой у нас V-образная конфигурация, заключается в экономии места. Высокопроизводительные автомобили имеют V-образную конфигурацию, поскольку в них от 6 до 8 цилиндров, а прямая конфигурация заняла бы много места.

• В V4 такого преимущества нет, поскольку разница в размере
  очень незначительна.


• Конфигурация V4 дороже в производстве: вам понадобятся 2 блока цилиндров и так далее.


• Рядные цилиндры гораздо более совершенны, чем V-образные двигатели, а поскольку большинство 4-цилиндровых автомобилей — это семейные машины для повседневного использования, усовершенствования выходят на первый план.


• Двигатели V4 сложнее в обслуживании, поскольку они имеют сложную конструкцию и труднодоступные компоненты.

Подводя итог, можно сказать, что нет необходимости в более сложном двигателе V4, когда рядный 4-цилиндровый двигатель может справиться с задачей гораздо лучше, при этом он дешевле и более совершенен.

Тем не менее компания Hondas с большим успехом использовала двигатели V4 в своей линейке VFR.

Примечание: Lancia использовала двигатели V4 в модели Fulvia, на которой основан Stratos, и добилась больших успехов в ралли.