V12-moottori - 12-sylinterinen V-kone: rakenne, toiminta ja edut

V12-moottori: 12-sylinterisen V-koneen rakenne, toiminta ja edut — tasainen käyminen, erinomainen tasapaino, teho ja sovellukset luksus- ja kilpa-autoissa.

V12-moottori, jota usein kutsutaan vain V12-moottoriksi, on polttomoottori, jossa on 12 sylinteriä. Moottorissa on kuusi sylinteriä kummallakin puolella, joita kutsutaan pankeiksi. Kaksi pankkia muodostavat V-kulman. Useimmissa moottoreissa nämä kaksi riviä ovat 60°:n kulmassa toisiinsa nähden. Kaikki kaksitoista mäntää pyörittävät yhteistä kampiakselia. Moottorin käyttövoimana voidaan käyttää erilaisia polttoaineita, kuten bensiiniä, dieseliä ja maakaasua.

Rakenne ja toiminta

Periaatteessa jokainen sylinteripankki V12-moottorissa on itsessään kuutosmoottori. Kampiakseli on suunniteltu niin, että kaksitoista mäntää antavat voimaa tasaisella vaihejaolla: täydellinen 4-tahtisyklin kierros (720°) jaettuna 12 sylinteriin tarkoittaa, että jokainen palaminen tapahtuu 60° kampikierroksen välein. Tämä tuottaa erittäin tasaisen voimanluovutuksen ja vähentää tärinää.

Kampikoon ja V-koon (esim. 45°, 60°, 120° tai 180°) valinta vaikuttaa moottorin pakkaukseen, korkeuteen ja ääniominaisuuksiin. 60° V12 on yleinen valinta, koska se antaa luonnostaan tasaisen palamisrytmin ja suhteellisen kompaktin rakenteen. 180° V12 on eräänlainen tasamoottori (flat-12), joka on leveä mutta matala, ja sitä on käytetty esimerkiksi kilpa- ja urheiluautoissa.

Tasapaino ja käynti

V12:n etuna on poikkeuksellinen mekaaninen tasapaino. Koska kukin pankki on kuutosylinteri, sekä primaariset että sekundaariset heilunta- ja tasapainovoimat kumoavat toisensa hyvin. Tämän vuoksi V12-moottori ei yleensä tarvitse erillisiä tasapainoakseleita, joita usein vaaditaan esimerkiksi nelisylinterisissä ja epätasapainoisemmissa V- tai rivimoottoreissa. Käynti on siksi erittäin tasainen ja vähäräikeinen, mikä tekee V12:sta suositun luksusautojen voimanlähteenä.

On kuitenkin hyvä huomioida, että täydellinen tasapaino ei poista kaikkia värinälähteitä: pakopäästöistä, kampiakselin momentista ja kiilamassoista syntyy edelleen voimien hallintatarpeita, ja tyypillisesti moottori asennetaan pehmeillä moottorikiinnikkeillä vaimentamaan runkoon siirtyvää tärinää.

Edut

• Tasainen voimanluovutus: 60° palamisvälit antavat erittäin pehmeän ja jatkuvan väännön ilman merkittäviä pulssimuotoja.
• Hiljainen ja hienostunut käynti: Matala värähtely- ja äänitaso sopii luksus- ja pitkän matkan ajoneuvoihin.
• Suuret tehot ja kierrosherkkyys: Useita sylintereitä käyttäen moottori voi tuottaa korkean huipputehojen yhdistelmän hyvän kierrosherkkyyden kanssa, mikä on hyödyllistä sekä suorituskyky- että premium-sovelluksissa.
• Kestävyys alhaisilla käyntinopeuksilla: Isommissa, raskaammissa V12-moottoreissa käyminen hitaammin voi pidentää osien käyttöikää.

Haitat ja rajoitukset

• Korkea valmistuskustannus: Enemmän sylintereitä tarkoittaa monimutkaisempia osia, pidempiä kokoonpanoprosesseja ja kalliimpaa huoltoa.
• Paino ja koko: V12 on usein raskaampi ja tilanvaativampi kuin pienemmät moottorilayoutit, mikä vaikuttaa ajoneuvon painojakaumaan ja tilankäyttöön.
• Polttoaineenkulutus: Usein suurempi kulutus verrattuna vähemmän sylintereihin — varsinkin, jos suurta iskutilavuutta käytetään huipputehojen tuottamiseen.
• Huolto ja korjattavuus: Monimutkaisuus voi nostaa huolto- ja korjauskustannuksia sekä vaatia erikoistyökaluja.

Käyttökohteet ja esimerkit

V12-moottoreita on käytetty laajasti sekä maantieajoneuvoissa että kilpa-autotekniikassa: luksusautovalmistajat kuten Rolls-Royce, Bentley ja Mercedes-Benz ovat pitkään tarjonneet V12-vaihtoehtoja huippumalleissaan. Myös urheilu- ja kilpa-automerkeillä kuten Ferrari ja Lamborghini on pitkä historia V12-moottoreiden käytössä, koska ne tarjoavat korkean tehon yhdistettynä erinomaisen käyntisävyn.

Lisäksi V12-rakenteita on käytetty teollisuus-, merimoottoreissa ja joskus lentokonemoottoreissa (erityisesti aiemmassa historian vaiheessa), missä niiden sujuva käynti ja suuri sylinterimäärä ovat olleet etuja.

Ääni ja ajoelämys

V12 tunnetaan usein "täyteläisestä" ja tasaisesta äänestä: 12 palamisiskua kierroksella tuottavat harmonisesti jakautuneen äänikuvan ilman suuria äänihuippuja. Monet autoilijat pitävät V12:n käynti- ja ääniominaisuuksia ylellisyyden ja urheilullisuuden yhdistelmänä.

Yhteenveto

V12-moottori on teknisesti edistynyt ja monin tavoin ihanteellinen ratkaisu, kun tavoitteena on maksimaalinen tasaisuus, hienostuneisuus ja usein myös korkea teho. Se maksaa enemmän ja vie enemmän tilaa kuin pienemmät moottorit, mutta tarjoaa vaihteleviin sovelluksiin ainutlaatuisia etuja — siksi sitä käytetään yhä luksusautoissa, kilpa- ja erikoisajoneuvoissa sekä tietyissä teollisissa sovelluksissa.

Ilmailu

V12-moottoreita käytettiin ensimmäisen kerran lentokoneissa. Ensimmäisen maailmansodan loppuun mennessä V12-moottorit olivat suosittuja hävittäjissä ja pommikoneissa. Monissa Zeppelineissä oli V12-moottoreita.

Rolls-Royce Merlin V12 -moottori oli voimanlähteenä Hawker Hurricane- ja Supermarine Spitfire -hävittäjissä, joilla oli tärkeä rooli Britannian voitossa Britannian taistelussa. V12-moottorin pitkä ja kapea rakenne vaikutti hyvään aerodynamiikkaan, ja sen poikkeuksellinen pehmeys mahdollisti sen käytön suhteellisen kevyissä ja hauraissa rungoissa.

Toisen maailmansodan jälkeen V12-moottorit korvattiin enimmäkseen suihkuturbiini- ja potkuriturbiinimoottoreilla. Nämä moottorit tuottivat enemmän tehoa painoonsa nähden ja aiheuttivat vähemmän ongelmia suurissa lentokoneissa.

Rolls-Royce Merlin -moottori Avro Yorkissa

Maantieajoneuvot

Autoissa V12-moottorit eivät ole yleisiä niiden monimutkaisuuden ja kustannusten vuoksi. Niitä on yleensä vain huippuluokan urheilu- ja luksusautoissa. Näissä autoissa niitä halutaan niiden tehon, vähäisen tärinän ja erottuvan äänen vuoksi.

Ennen toista maailmansotaa V12-moottoreita oli monissa luksusautoissa. 1930-luvulla V12-moottorit alkoivat korvautua V8-moottoreilla. V8-moottorin suunnittelua parannettiin, jotta se olisi kevyempi ja tuottaisi enemmän tehoa kuin V12-moottori. Toisen maailmansodan jälkeen vain muutamat autonvalmistajat ovat käyttäneet V12-moottoreita.

Vuonna 1997 Toyota varusti Century Limousinensa 5,0 litran V12-moottorilla, mikä teki siitä ensimmäisen V12-moottorilla varustetun japanilaisen henkilöauton. Vuonna 2009 China FAW Group Corporation varusti Hongqi HQE -mallinsa 6,0-litraisella V12-moottorilla, mikä teki siitä ensimmäisen kiinalaisen tuotantohenkilöauton, joka oli varustettu tällä tavoin.

1931 Cadillac Series 370 A Coupé V12

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on V12-moottori?

K: Miten V12-moottorin kaksi sylinteririviä on sijoitettu toisiinsa nähden?

K: Millaisilla polttoaineilla V12-moottori voi toimia?

K: Miksi V12-moottori ei tarvitse tasapainoakseleita?

K: Mitä etuja on siitä, että V12-moottorin kahden sylinteriparin välinen kulma on 45°, 60°, 120° tai 180°?

K: Miten V12-moottori voidaan tehdä kilpa-autossa kevyemmäksi?

K: Mitä hyötyä V12-moottorin käytöstä suuressa raskaassa moottorissa on?

Hae kirjaimella