Motor V6

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Um motor é um motor V6 com pistões de seis cilindros em que os cilindros compartilham um virabrequim comum e estão dispostos em uma configuração V.

Vista em corte de um motor V6 com duplo eixo de comando à cabeça

Os primeiros motores V6 foram projetados e produzidos de forma independente pela Marmon Motor Car Company , Deutz Gasmotoren Fabrik e Delahaye . Os motores construídos após a Segunda Guerra Mundial incluem o motor Lancia V6 em 1950 para o Lancia Aurelia , [1] e o motor Buick V6 em 1962 para o Buick Special . O layout V6 se tornou o layout mais comum para motores automotivos de seis cilindros.

Projeto

Devido ao seu comprimento curto, os motores V6 são frequentemente usados ​​como uma opção de motor maior para veículos que seriam produzidos com motores de quatro cilindros em linha, especialmente em veículos com motor transversal . Uma desvantagem dos carros de luxo é que os motores V6 produzem mais vibrações do que os motores de seis cilindros em linha . Alguns carros esportivos usam motores planos de seis cilindros no lugar dos motores V6, devido ao seu centro de gravidade mais baixo (o que melhora o manuseio).

A cilindrada dos motores V6 modernos é normalmente entre 2,5 e 3,5 litros, embora exemplos maiores e menores tenham sido produzidos, como o Mazda V6 de 1,8 litros usado no Mazda MX3 1991-1998, [2] enquanto o maior V6 construído foi o GMC V6 de 7,8 litros usado na série 1962 GMC C / K 6500 .

Equilíbrio e suavidade

Todos os motores V6, independentemente do ângulo V entre os bancos de cilindros, estão sujeitos ao desequilíbrio primário devido ao número ímpar de cilindros em cada banco de cilindros. Os motores de seis cilindros em linha não apresentam esse desequilíbrio. Para reduzir as vibrações causadas por este desequilíbrio, a maioria dos motores V6 usa um amortecedor harmônico no virabrequim e / ou um eixo de equilíbrio de rotação contrária.

Os modelos de seis cilindros têm menos pulsação na entrega de potência do que os motores de quatro cilindros, devido à sobreposição dos cursos de potência do motor de seis cilindros. Em um motor de quatro cilindros, apenas um pistão está em um curso de potência a qualquer momento. Cada pistão para completamente e inverte a direção antes que o próximo comece seu curso de potência, o que resulta em uma lacuna entre os acionamentos de potência, especialmente as rotações mais baixas do motor por minuto (RPM). Em um motor de seis cilindros com intervalo de ignição uniforme, o próximo pistão inicia seu curso de força 60 ° antes de terminar o anterior, o que resulta em uma entrega mais suave de força ao volante.

Comparando motores em um dinamômetro, um motor V6 mostra picos de torque instantâneos 154% acima do torque médio e vales 139% abaixo do torque médio, com uma pequena quantidade de torque negativo (reversões de torque do motor) entre os disparos de potência. No caso de um motor de quatro cilindros, os picos são de aproximadamente 270% acima do torque médio e 210% abaixo do torque médio, com 100% do torque negativo entregue entre os tempos. No entanto, um V6 com faixas de disparo erráticas de 90 ° e 150 ° mostra grandes variações de torque de 185% acima e 172% abaixo do torque médio. [3]

Ângulos de inclinação do cilindro

10 a 15 graus

Seção transversal de um motor VR6

Desde 1991, a Volkswagen produziu motores VR6 de ângulo estreito com ângulos V de 10,5 e 15 graus. Esses motores usam uma única cabeça de cilindro compartilhada por ambos os bancos de cilindros, em um design semelhante ao motor Lancia V4 1922-1976. Os motores VR6 foram usados ​​em carros de tração dianteira com motor transversal originalmente projetados para motores de quatro cilindros em linha. Devido ao comprimento e largura extras mínimos do motor VR6, ele poderia ser encaixado nos compartimentos do motor com relativa facilidade, a fim de fornecer um aumento de 50 por cento no deslocamento.

Como não há espaço em V entre os bancos de cilindros para um sistema de admissão, todas as entradas estão em um lado do motor e todos os escapes estão no outro lado. Usa uma ordem de disparo de 1-5-3-6-2-4 (que é a ordem de disparo usada pela maioria dos motores de seis em linha), em vez da ordem de disparo V6 comum de 1-2 -3-4-5- 6 ou 1-6-5-4-3-2.

60 graus

Motor Nissan VG30E de 1984-1999 a 60 graus

Um ângulo V de 60 graus é a configuração ideal para motores V6 no que diz respeito ao equilíbrio do motor. [4] Ao usar pinos de virabrequim individuais para cada cilindro (ou seja, usando um virabrequim de seis lances), uma faixa de tiro uniforme de 120 graus pode ser usada. Este intervalo de disparo é um múltiplo do ângulo V de 60 graus, então as forças de combustão podem ser equilibradas usando a ordem de disparo apropriada.

O motor em linha de três cilindros que forma cada banco de cilindros, entretanto, produz forças recíprocas e rotativas desequilibradas. Essas forças permanecem desequilibradas em todos os motores V6, muitas vezes levando ao uso de um eixo de equilíbrio para reduzir a vibração.

O motor Lancia V6 1950 foi pioneiro no uso de um virabrequim de seis arremessos para reduzir a vibração. Projetos mais recentes geralmente usam um virabrequim de três lançamentos com "braços voadores" entre os pinos do virabrequim para permitir um alcance de tiro uniforme de 120 graus. Portanto, é possível usar um par de contrapesos no virabrequim para cancelar quase perfeitamente as forças primárias [5] (p16) e reduzir as vibrações secundárias a níveis aceitáveis. [5] (p. 13-16) Os suportes do motor podem ser projetados para absorver essas vibrações restantes [5] .

Um ângulo V de 60 graus resulta em um motor mais estreito do que os motores V6 com ângulos V maiores. Esse ângulo geralmente resulta em um tamanho geral do motor em forma de cubo, o que torna mais fácil inserir o motor longitudinal ou transversalmente no compartimento do motor.

90 graus

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

Muitos fabricantes, especialmente os americanos, construíram motores V6 com um ângulo V de 90 graus com base em seus motores V8 de 90 graus existentes. Essas configurações eram fáceis de projetar, removendo dois cilindros e substituindo o virabrequim de quatro lançamentos do motor V8 por um virabrequim de três lançamentos. Essa redução nos custos de design permitiu que o novo V6 compartilhasse componentes com o motor V8 e às vezes permitiu que os fabricantes construíssem os motores V6 e V8 na mesma linha de produção.

As desvantagens de um design de 90 graus são um motor maior, mais sujeito a vibrações do que um V6 de 60 graus. Os motores V6 de 90 graus iniciais (como o motor Buick Fireball V6 ) tinham três pinos de virabrequim compartilhados dispostos a 120 graus um do outro, devido às suas origens de motores V8. Isso resultou em uma ordem de tiro irregular, com metade dos cilindros usando um alcance de tiro de 90 graus e a outra metade usando um alcance de tiro de 150 graus. Intervalos de disparo irregulares resultaram em motores com funcionamento irregular com vibrações "desagradáveis" em baixas velocidades.

Vários motores V6 de 90 graus modernos reduzem a vibração usando pinos de virabrequim divididos com deslocamento de 30 graus entre pares de pistões, o que cria um alcance de disparo uniforme de 120 graus para todos os cilindros.[7] Por exemplo, o motor V6 de 1977 Buick 231 "fogo uniforme" era uma versão atualizada do motor Buick Fireball com um virabrequim de pivô dividido para reduzir a vibração enquanto alcançava uma ordem de disparo uniforme. [8] ( pág. 16) [9] Esse pino de virabrequim "dividido" é mais fraco do que um reto, mas as técnicas metalúrgicas modernas podem produzir um virabrequim suficientemente forte.

Um eixo de equilíbrio e / ou contrapesos do virabrequim podem ser usados ​​para reduzir a vibração em motores V6 de 90 graus. [10] (p. 14-44)

120 graus

À primeira vista, 120 graus pode parecer o ângulo V ideal para um motor V6, já que pares de pistões em bancos alternados podem compartilhar os munhões do virabrequim em um virabrequim de três lançamentos e as forças de combustão são equilibradas pelo intervalo. Ignição igual a o ângulo entre os bancos de cilindro. Uma configuração de 120 graus, ao contrário das configurações de 60 ou 90 graus, não exigiria virabrequins com braços volantes, pinos de virabrequim divididos ou sete rolamentos principais para funcionar sem problemas. No entanto, o desequilíbrio primário causado pelo número ímpar de cilindros em cada banco de cilindros ainda permanece em um motor V6 de 120 graus. Isso difere do equilíbrio perfeito alcançado por um motor V8 de 90 graus com um virabrequim de plano cruzado comumente usado, porque o motor quatro em linha em cada banco do motor V8 não tem esse desequilíbrio primário.

Um design de 120 graus também resulta em uma grande largura para o motor, sendo apenas ligeiramente mais estreito do que um motor plano de seis cilindros (que não tem os problemas de equilíbrio do motor V6). Portanto, o motor flat-six foi usado em vários automóveis, enquanto o uso do motor V6 de 120 graus foi limitado a alguns motores de caminhões e carros de corrida, com exceção do motor M630 V6 da McLaren Automotive, que usa um ângulo de inclinação de 120 graus com um único eixo de equilíbrio para eliminar todos os pares primários. O motor McLaren M630 também aproveita o grande ângulo, colocando os turboalimentadores dentro do V, comumente referido como a configuração "V quente".

Outros ângulos

Outros motores V6 angulares são possíveis, mas podem sofrer de graves problemas de vibração, a menos que sejam projetados com muito cuidado. Os ângulos V notáveis ​​incluem:

  • 45 graus - locomotivas EMD 567 e EMD 645 , motores a diesel marítimos e estacionários. Esses motores eram baseados em motores V8 e V16, que também usavam um ângulo V de 45 graus.
  • 54 graus - motor automotivo da General Motors 1994-2004 a 54 graus. Um ângulo V ligeiramente menor do que o normal foi usado para reduzir a largura do motor, permitindo que fosse usado em carros pequenos com tração dianteira e motor transversal.
  • 65 graus - Motor para automóvel Ferrari Dino de 1956-1975. O ângulo V foi aumentado do ângulo comum de 60 graus para permitir o uso de carburadores maiores (para potência potencialmente maior no ajuste de corrida). Os pinos do virabrequim com deslocamento de 55 graus dentro de cada par de cilindros foram usados ​​para atingir o alcance de disparo suave de um motor V6 de 60 graus. O atual motor automotivo Nissan-Renault V9X de 2009 também usou um ângulo de inclinação de 65 graus, para permitir que um turbocompressor se encaixasse entre as margens do cilindro.
  • 72 graus - motor diesel automotivo Mercedes-Benz Bluetec. Este motor usa pinos de virabrequim com deslocamento de 48 graus para atingir um alcance de tiro uniforme.
  • 75 graus - 1992-2004 Motor Isuzu V usado no Isuzu Rodeo e Isuzu Trooper . Esses motores foram produzidos nas versões SOHC e DOHC. Um motor V6 de 75 graus também é usado pelo Honda NSX 2016 .
  • 80 graus - motor Honda RA168-E de 1988 usado no carro de corrida de Fórmula 1 McLaren MP4 / 4.

Use em carros

Motor Lancia V6 de 1950-1970

Em 1906, alguns anos após o nascimento dos motores V4 e V8, foi construído o primeiro motor V6 conhecido. Este motor V6 foi um único protótipo de motor automotivo construído pela Marmon Motor Car Company nos Estados Unidos. [11] O motor não atingiu a produção. Da mesma forma, um único motor de protótipo foi produzido por Buick em 1918. [12] (p77-78)

Em 1911, Delahaye produziu o primeiro 3.2 litros 30 ° DOHC instalado no automóvel Delahaye Tipo 44. [13]

O motor Lancia V6 foi introduzido no Lancia Aurelia 1950. A Lancia produz motores V4 há cerca de 30 anos e um dos objetivos principais era reduzir as vibrações em comparação com o motor V4. O motor V6 usava um ângulo V de 60 graus e seis pinos de virabrequim, resultando em uma ordem de disparo uniforme para reduzir a vibração. [14]

Outros fabricantes perceberam e logo mais motores V6 foram planejados. Em 1959, o motor GMC V6 foi introduzido na forma de um motor a gasolina de 5 litros usado em picapes. O motor Buick V6 foi introduzido em 1962 e foi baseado no motor V8 contemporâneo do Buick. Em seguida, ele usou um ângulo V de 90 graus e uma ordem de disparo irregular, resultando em altas vibrações.

A Ford introduziu seus motores de carros de estrada europeus em 1965 com o motor Cologne V6 da divisão alemã e o motor Ford Essex V6 , lançado pela divisão britânica da Ford em 1966; ambos os motores usaram um ângulo V de 60 graus. O 1967 Dino 206 GT foi o primeiro carro de estrada V6 da Ferrari, com um ângulo em V de 65 graus.

Motor Alfa Romeo V6 de 2002-2005

O motor Alfa Romeo V6 1979-2005 foi introduzido no Alfa Romeo Alfa 6 sedan de luxo e mais tarde usado em muitos outros modelos Alfa Romeo. Este motor usava um ângulo V de 60 graus, construção toda em alumínio e duas válvulas por cilindro. Uma versão turbo foi introduzida em 1991 e uma versão de quatro válvulas por cilindro foi introduzida em 1997. Também em 1970 o Citroën SM grand tourer foi introduzido , movido por um V6 de 90 graus construído pela Maserati. O motor V6 90 ° da General Motors foi introduzido em 1978 e produzido por 36 anos.

O primeiro motor V6 japonês produzido em massa foi o motor Nissan VG , um projeto de 60 graus produzido de 1983 a 2004. O motor Honda C foi introduzido em 1985, seguido pelo motor Mitsubishi 6G7 em 1986, o motor Toyota VZ em 1988, de o motor Mazda K em 1991 e o motor Isuzu V em 1992. A Hyundai introduziu o primeiro motor sul-coreano Hyundai Sigma baseado na tecnologia compartilhada da unidade Mitsubishi em 1995.

Os fabricantes alemães de carros de luxo foram relativamente lentos em adotar os motores V6, com o primeiro motor SOHC de 90 graus sendo introduzido no Audi 100 (C4) de 1990.

Em meados da década de 1990, o layout V6 era a configuração mais comum para motores automotivos de seis cilindros, com os motores V6 substituindo a maioria dos motores de seis cilindros em linha.

Corridas de carros

Motor Mercedes-Benz V6 DTM

O Lancia Aurelia (o primeiro carro de produção com motor V6) também fez sucesso no automobilismo. Quatro dos Aurelia B20 Coupés entraram na Mille Miglia 1951 com os melhores carros classificados em segundo e quarto lugares. [15] [16] Uma versão de 3 102 cc (189 cu in) do motor Lancia V6 que produzia era de 230 PS (169 kW) usado no Lancia D24 . O D24 competiu no automobilismo e venceu a Carrera Panamericana de 1953 com Juan Manuel Fangio ao volante. [17] [18]

A versão inicial do motor Ferrari Dino era um motor de corrida de 1,5 L (92 cúbicos) usado nas corridas de Fórmula 2 na temporada de 1957. Ele tinha um ângulo V de 65 graus e duas árvores de cames no cabeçote. O Dino V6 passou por várias evoluções, incluindo uma versão 2.4 L (146 cu in) usada na Fórmula Um Ferrari 246 de 1958. [19] [20] Alguns anos depois, a Fórmula Um Ferrari 156 de 1961-1964 usou um novo Motor V6 com um ângulo em V de 120 graus e um deslocamento de 1,5 L (92 cu in). [21] Este motor era mais curto e mais leve do que o motor Ferrari Dino, e a simplicidade do motor e baixo centro de gravidade eram uma vantagem nas corridas. Ele venceu um grande número de corridas entre 1961 e 1964. No entanto, o fundador da Ferrari tinha uma aversão pessoal ao layout de 120 graus, preferindo um layout de 65 graus, e foi substituído por outros motores depois dessa época. [22] (p138-141) O motor Dino também foi usado no Lancia Stratos, um carro de rally de grande sucesso que venceu o Campeonato Mundial de Rally em 1974, 1975 e 1976.

Um uso notável do motor Alfa Romeo V6 em corrida foi com o carro de passageiros Alfa Romeo 155 V6 TI , projetado para a temporada de DTM de 1993 e equipado com um motor de 2,5 litros com uma potência máxima de 500 cv (360 kW) a 11.900 rpm

O Renault-Gordini CH1 era um motor V6 de 90 graus com um bloco de ferro. Foi introduzido no carro de corrida esportivo Alpine-Renault A440 1973. Este motor ganhou o Campeonato Europeu Prototype L em 1974 e vários Campeonatos Europeus de Fórmula Dois . Um motor de 2 litros foi usado no Renault Alpine A442 , que venceu as 24 Horas de Le Mans em 1978.

Uma versão de 1,5 litro do motor Renault-Gordini CH1 foi introduzida no carro Renault RS01 de Fórmula 1 de 1977. A Renault lutou com problemas de confiabilidade em 1977 e 1978, no entanto, a temporada de 1979 viu alguns bons resultados em algumas corridas. Em 1981, a Fórmula Um Ferrari 126C usava um motor V6 turboalimentado. [23] Ferrari ganhou o campeonato de Fórmula 1 construtores com motores turbo V6 em 1982 e 1983. As versões iniciais utilizado um motor V-ângulo de 120 graus, antes de mudar para um V-ângulo de 90 graus para o carro. Ferrari F1 / 87 corridas carro de 1987. Outros carros turbo de Fórmula 1 V6 de sucesso na era 1982-1988 foram o McLaren MP4 / 2 , McLaren MP4 / 3 , McLaren MP4 / 4 , Williams FW10 , Williams FW11 , Lotus 95T , Lotus 98T , Lotus 99T e Lotus 100T .

O Nissan GTP ZX-Turbo e o Nissan NPT-90 competiram na categoria de protótipos de carros esportivos IMSA de 1985 a 1994 e usaram um motor V6 turboalimentado vagamente baseado no motor de carro de produção Nissan VG30ET. [24] [25] O Nissan 300ZX usou um motor semelhante para competir no All Japan Grand Touring Car Championship de 1996-1997 (agora conhecido como campeonato "Super GT"). [26] [27]

Reduzir para motores V6 em corridas de roda aberta tornou-se mais comum:

Use como motores marítimos e ferroviários

Os motores V6 são trens de força populares como motores de popa de médio e grande porte.

O primeiro motor V6 a chegar à produção foi construído de 1908 a 1913 pela Deutz Gasmotoren Fabrik na Alemanha. Esses motores V6 foram usados ​​como um gerador para motores ferroviários elétricos a gasolina. [28]

Uso em motocicletas

A Laverda V6 foi uma moto de corrida apresentada no Salão do Automóvel de Milão em 1977. [29] Ela participou da corrida de resistência de 24 horas de Bol d'Or em 1978, porém retirou-se devido a problemas mecânicos após cerca de 8 horas. [30]

A Horex tem produzido motocicletas de estrada com motores VR6 desde 2012. [31] [32]

Observação

  1. ^ ritzsite.net , http://www.ritzsite.net/Lancia/02_LanciaCC.htm . Página visitada em 2007-09-15 .
  2. ^ Driven to Write , https://driventowrite.com/2014/08/22/small-six-cylinder-engines/ . Recuperado em 30 de dezembro 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/ . Recuperado em 21 de dezembro de 2019 .
  5. ^ a b c MJ Nunney, tecnologia do veículo leve e pesado , 4o ed., Butterworth-Heinemann, 2007, ISBN 978-0-7506-8037-0 .
  6. ^ www.carfolio.com , https://www.carfolio.com/specifications/models/car/?car=79673 . Recuperado em 21 de dezembro de 2019 .
  7. ^ www.caranddriver.com , https://www.caranddriver.com/features/a15126436/the-physics-of-engine-cylinder-bank-angles-feature/ . Recuperado em 21 de dezembro de 2019 .
  8. ^ MJ Nunney, Light and Heavy Vehicle Technology , 4o 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/ . Recuperado em 24 de dezembro de 2019 .
  10. ^ MJ Nunney, Light and Heavy Vehicle Technology , 4o ed., Butterworth-Heinemann, 2007, ISBN 978-0-7506-8037-0 .
  11. ^ www.american-automobiles.com , https://www.american-automobiles.com/Marmon-1902-1908.html . Recuperado em 17 de dezembro de 2019 .
  12. ^ Griffith Borgeson, The Golden Age of American Racing Car , 2o ed., Society of Automotive Engineers, 1998, ISBN 0-7680-0023-8 .
  13. ^ Hull, Peter. "Delahaye: Famous on Road and Race Track", in Ward, Ian, editor executivo. World of Automobiles (London: Orbis, 1974), Volume 5, p.523.
  14. ^ Geoffrey Goldberg, Lancia e 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 . Recuperado em 25 de dezembro de 2019 .
  17. ^ www.petergiddings.com , http://petergiddings.com/Cars/LanciaD24.html . Recuperado em 25 de dezembro de 2019 .
  18. ^ www.wsrp.ic.cz , http://wsrp.ic.cz/wsc1953.html .
  19. ^ Ferrari 246 F1 , em www.f1technical.net . Recuperado em 14 de dezembro de 2019 .
  20. ^ Motores Ferrari , em www.allf1.info (arquivado do original em 31 de maio de 2018) .
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  22. ^ Karl Ludvigsen, Classic Racing Engines , Haynes Publishing, 2001, ISBN 978-1-85960-649-0 .
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Itens relacionados

Outros projetos