Motorul VR6

Introducere

Motorul VR6 este o configuraţie internaţionala de motor cu ardere internă, conţinând 6

cilindri. A fost dezvoltat de către industria automobilă germană Volkswagen Group la sfarşitul

anilor 1980, şi este încă produs de ei şi astăzi.

Este similar cu un motor in “V”, dar rândurile cilindrilor sunt decalate şi înclinate unele

fată de celelalte la un unghi de 10.6° sau 15°, în loc de configuraţia mai comună de 45°, 60°

sau 90° cum este gasită la motoarele convenţionale în “V”.

Schema sistematică a motorului VR6 la 15° (vedere de sus):

Descriere

Configuraţia poate fi de asemenea descrisă ca “decalate şase”, păstrând geometria de la

Lancia Fulvia “decalate patru”, dezvoltată la sfârşitul anilor 1950 (o configuraţie a design-ului

Lancie datând încă din 1920). Aceste tipuri de motoare sunt supuse dezvoltării viitoare, cu

ambele numere de cilindrii inegale, precum şi cu configuratia decalată in “V”.

VR6 a fost iniţial conceput pentru instalarea transversală la autoturismele cu tractiune faţă.

Utilizând un unghi mai mic de 15° între cele două rânduri de cilindrii în motorul VR6, a fost

posibilă instalarea unui motor cu 6 cilindrii în acelaşi spaţiu pe care îl ocupa un motor cu 4

cilindrii în linie. Un motor V6 convenţional ar fi avut nevoie de o alungire a vehicolului pentru

a asigura un spaţiu suficient între faţa vehicolului şi motor, şi între motor şi celula de pasageri.

Motorul VR6 este capabil să uitilizeze aceaşi ordine de aprindere ca şi motorul convenţional

V6, şi ca si rezultat este aproape la fel de silentios ca şi motorul cu cilindrii în linie.

Trei tipuri constructive de motoare:

a) Motorul cu cilindrii în linei

b) Motorul cu cilindrii în V

c) Motorul VR6

Vedere de sus a celor 3 tipuri constructive de motor:

a) Motorul cu 4 cilindrii în linie

b) Mororul cu 6 cilindrii în V

c) Motorul VR6

În imaginea de mai sus se poate observa spaţiul pe care îl ocupă fiecare din cele 3 soluţii

constructive. Se poate observa că motorul V6 are nevoie de doua chiuloase, pe când motorul

VR6 are nevoie doar de una singură, la fel ca şi un motor cu cilindrii în linie.

Unghiul îngust dintre cilindrii permit utilizarea unui singur bloc motor şi a unei singure

chiuloase, pe când motoarele convenţionale în V necesită două blocuri şi două chiuloase. Ca şi

rezultat al uitilizării unei singure chiuloase, de asemenea permite utilizarea a două axe cu came

pentru a comanda toate valvele, atât de admisie cât şi de evacuare. Această soluţie simplifică

construcţia motorului şi reducerea costurilor. La primele motoare VR6 au fost utilizate 12

supape şi două axe cu came, fiecare ax având 6 came. Axul cu came din faţă are 3 came care

comandă 3 supape de admisie şi 3 came care comandă 3 supape de evacuare. Axul din spate

este şi el alcatuit în acelaşi mod ca cel din faţă. Principiul de funcţionare al acestui tip de motor

este similar cu cel al motorului cu cilindrii în linie cu o singură chiuloasă (SOHC). Mai târziu

au aparut motoare cu 24 de supape, care aveau de asemenea două axe cu came, dar acum

fiecare ax avea 12 came. Totuşi, functionarea axului cu came la motorul cu 24 de supape diferă

faţă de cel cu 12 supape, în sensul ca axul cu came din faţă actionează doar supapele de

admisie, pe cand cel din spate actionează doar supapele de evacuare. Funcţionarea acestui

principiu este similar cu cel al motoarelor cu două chiuloase (DOHC).

Exista câteva variante ale motorului VR6. Motorul iniţial VR6 avea 2800 cmc şi 12 supape.

Motorul producea o putere de 129 kW (172 CP) şi 240 Nm.

Toate cerinţele motorului VR6 pentru combustibil şi aprindere sunt asigurate de o unitate

de control Bosch Motronic (ECU). Gazele de evacuare sunt trecute printr-un catalizator cu trei

căi.

Volkwagen Group identifică motorul original după codul “AAA”. Functionează dupa un

ciclu in 4 timpi, şi are o capacitate de 2800 cmc, deşi câteva motoare europene au o capacitate

de 2900 cmc (aceasta varianta este identificata dupa codul “ABV”). Diametrul cilindrului este

de 81 mm, iar cursa pistonului este de 90 mm. Unghiul V este de 15°, iar raportul de

comprimare este de 10:1.

Bielele sunt montate la un unghi de 22° una faţă de cealaltă. Două axe cu came actioneaza

tacheţii hidraulici, care deschid şi închid supapele de admisie de 39 mm şi supapele de

evacuare de 34.3 mm. Deoarece cele doua rânduri de pistoane şi cilindrii au o singură

chiuloasă, capul pistonului este înclinat. Deoarece simeringul pistonului este mai bine să nu fie

înclinat, şi va functiona doar dacă este perpendicular pe cilindru, peretele de foc are o înălţime

variabilă, ducând la o solicitare termică inegală şi un piston mai greu. Supapele de admisie şi

evacuare au nevoie de diferite axe cu came pentru a fi acţionate (ei pot fi coaxiali ca şi în cazul

motorului V8 cu 90°). Pentru reducerea numarului de axe cu came fiecare rând de cilindrii au

cate un ax cu came comun. Admisia şi evacuarea sunt apropiate în chiuloasă, acest lucru

permitând încălzirea amestecului combustibil aer înaintea aprinderii acestuia de către buji, care

duce la reducerea timpului de avans care poate fi utilizat datorită măririi posibilităţii de pre-

detonaţie a amestecului aer-combustibil şi are efect de reducere a puterii. Aceasta de asemenea

duce la reducerea temperaturii gazelor de evacuare care uşurează funcţia catalizatorului.

Datorită aranjării cilindrilor în motorul VR6 – cu două rânduri de camere de ardere în

aceaşi chiloasă, admisia pentru cele două rânduri are lungime diferită. La motorul original

VR6, fiecare admisie este de 420 mm lungime.

Injectoarele de combustibil sunt amplasate în spatele curburii admisiei. Pe lângă faptul că

aceasta este cea mai bună locaţie pentru injectoare, această locaţie protejează injectoarele în

cazul unui impact frontal. Carcasa pompei de apă este turmată bloc comun cu blocul

cilindrilor. Deasemenea motorul VR6 utilizează şi o pompă electrică auxiliară pentru circularea

lichidului de răcire în acelaşi timp ce motorul functionează, şi de asemenea în timpul

functionării ventilatorului după oprirea motorului.

În schema de mai jos se prezintă diferenţa de lungime a admisiei şi evacuării în cazul

soluţilor V6 şi VR6 cu 12 supape:

În schema de mai jos se prezinta diferenţa de lungime a admisiei şi evacuării în cazul

solutilor V6 şi VR6 cu 24 supape:

În cazul motorului VR6 se utilizează un filtru de ulei care trebuieşte înlocuit periodic.

Pompa de ulei montată în carter este acţionată de către un arbore intermediar. O valvă de

presiune este integrata în pompă.

Cele două rânduri de cilindrii sunt aşejaţi la un unghi de 15° faţă de arborele cotit.

Diametrul cilindrilor au 81 mm, iar între cilindrii sunt 65 mm. Ei sunt decalaţi, dar sunt

suprapuşi în vederea din lateral a blocului motor pentru a permite ca motorul VR6 să fie mai

scurt şi mai compact ca un motor V6.

Axa cilindrilor este şi ea decalată faţă de axa arborelui cotit cu 12.5 mm. Pentru a satisface

amplasarea cilindrilor decalaţi şi a V-ului mai îngust, bielele sunt montate la un unghi de 22°

una faţă de cealaltă. Aceasta de asemenea permite utilizarea unui interval de 120° între

aprinderea între cilindrii. Ordinea de aprindere este: 1, 5, 3, 6, 2, 4.

Introducerea a 4 axe cu came in chiuloasa este practic imposibila, in special ca este nevoie

de spatiu si pentru bujii, si astfel trebuie proiectat un sistem SOHC care sa actioneze 4 supape

pe cilindru, la fel ca si in cazul masinilor japoneze ca de exemplu Honda si Mitsubishi.

In imaginea de mai jos este prezentata varianta in care fiecare ax cu came are cate 4 came

pentru fiecare cilindru. Camele actioneaza supapele cu ajutorul unor brate balansoare.

Mai jos se poate abserva sistemul complex al acestor brate balansoare.

Cel mai inportant motiv pentru care DOHC cu 4 valve nu este dezirabil este pentru ca nu

permite adoptarea unei actionari variabile a supapelor. Mutand axul cu came cu 20° in avans

duce la inchiderea si deschiderea mai devreme a supapelor de admisie, dar la fel se intampla si

cu supapele de evacuare. Asadar, in acest caz, nu se realizeaza nici un fel de castig in

performanta motorului.

Utilizand un sistem de modificare a pozitiei camelor VVT (Variable Valve Timing) poate

aduce un plus de performanta, dar acest sistem nu mareste performanta la turatii reduse.

In continuare este prezentat sistemul VTEC (Valve Timing Electronic Control – Control

electronic de comanda al supapelor) al Honda:

Acest sistem al companiei Honda a fost aplicat in cazul motorului DOHC in Japonia pe

modelul Civic. Mecanismul are 3 came cu diferite profiluri si actionari. De retinut de asemenea

ca si dimensiunile lor sunt diferite – cama din mijloc (actionare rapida, ridicare mare) dupa

cum este prezentata in imaginea de mai sus este cea mai mare, cama din dreapta (actionare

lenta, ridicare medie) este de marime medie, cama din stanga (actionare lenta, ridicare mica)

este cea mai mica.

Etapa 1 (Stage 1) (viteza mica): cele 3 piese ale bratelor balansoare se misca independent.

Asadar bratul balansor stang, care actioneaza supapa de admisie din stanga, este actionat de

cama de profil mic din stanga. Bratul balansor drept, care actioneaza supapa de admisie din

dreapta, este actionat de cama de profil mediu din dreapta.

Etapa 2 (Stage 2) (viteaza medie): presiunea hidraulica (marcata cu portocaliu in imaginea

de mai sus) leaga bratul stang cu bratul drept, ramanand ca bratul din mijloc si cama sa

functioneze independent. Deoarece cama din dreapta este mai mare decat cama din stanga, cele

doua brate legate sunt practic actionate de cama din dreapta. Ca si rezultat, ambele supape de

admisie obtin o actionare inceata sau cu ridicare medie.

Etapa 3 (Stage 3) (viteza ridicata): preiunea hidraulica conecteaza toate cele 3 brate.

Deoarece cama din mijloc este cea mai mare, amandoua supape de admisie sunt actionate de

cama rapida. Asadar, actionare rapida si ridicare mare este obtinuta la ambele supape.

Solutia Volkswagen:

Axul cu came A actioneaza atat supapele de admisie de pe randul A cat si cele de pe randul

B. Similar axul cu came B actioneaza atat supapele de evacuare de pe randul B cat si cele de pe

randul A. Cu alte cuvinte, fiecare cilindru este servit de ambele axe cu came.

Istoria şi evoluţia VR6:

VR6 al grupului Volkswagen a fost pentru prima oară montat într-un automobil de pasageri

în anul 1991, şi anume pe Passat şi Corrado, iar în America de Nord în anul următor. Passat,

Passat Variant şi versiunea americană Corrado utilizau modelul original de 2.8 litri, iar modelul

european Corrado şi 4WD Passat Syncro au avut versiunea de 2.9 litri cu 140 kW (188CP).

În 1992, o dată cu introducerea Volkswagen Golf Mk3, un motor cu 6 cilindrii a fost

disponibil pentru prima oară în segmentul hatchback mic-mijlociu în Europa.

Grupul Volkswagen în anul 1997 a renuntat la un cilindru al motorului VR6 şi astfel a creat

VR5, primul motor care a utilizat un numar inegal de cilindrii într-o configuraţie V. Aceasta

variantă, care are 2.3 litri, a fost capabilă să producă 110 kW (148CP), şi avea un cuplu maxim

de 210 Nm. A fost introdus în Passat în 1997, şi în Bora şi Golf în 1999.

VWAG a mai adus modificări ulterioare în 1999, cu ajutorul introducerii a motorului VR6

2.8 litri 24 de supape. Acest motor producea 150 kW (201CP), şi 265 Nm.

În 2001, VR6 a fost mărit la 3.2 litri, pentru a crea o editie limitată, performantă ridicată,

168 kW (225CP), versiune utilizată la noul Beetle numit Beetle RSi. Această versiune a fost

utilizată ulterior pe Golf Mk4 R32, şi a fost de asemenea introdus şi pe Audi TT.

Motorul 3.2 VR6 a continuat să fie utilizat pentru Golf Mk5 R32.

În 2005, a şasea generaţie de Volkswagen Passat, cu dispunerea transversală a motorului, a

fost pus la vanzare cu versiunea motorului de 3.2 litri VR6. Pentru America de Nord, Passat a

primit noul motor VR6 de 3.6 litri cu un unghi mai îngust de 10.6°, producând 206 kW (276

CP). Motoarele de 3.2 si 3.6 litri au fost revizuite şi s-a introdus un sitem de injectie stratificat

(FSI). Acest nou motor 3.2 FSI VR6 produce 184 kW (247CP) la 6250 rpm şi 330 Nm la 3000

rpm.

Noul Passat R36, disponibil de la începutul lui 2008, a primit o versiune îmbunătăţită de

motor VR6 3.6 FSI, care produce 221 kW (296 CP) la 6600 rpm şi 350 Nm la 2400 rpm.

Bibliografie

http://en.wikipedia.org/wiki/VR6_engine

http://www.autozine.org/technical_school/engine/tech_engine_packaging.htm

http://www.autozine.org/technical_school/engine/vvt_2.htm#Cam-changing