Как работает оппозитный двигатель: Как работает оппозитный двигатель: вид изнутри

Содержание

что это значит, как работает, плюсы и минусы

Автомобильные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) могут классифицироваться по разным признакам, типу топлива, организации рабочего цикла, числу цилиндров и прочим особенностям. Одна из них – расположение цилиндров относительно коленчатого вала. Они могут образовывать ряд или несколько рядов, тогда говорят о V-образных или даже W-образных.

Содержание статьи:

  • 1 Что из себя представляет оппозитный ДВС
    • 1.1 Принцип работы
    • 1.2 Сфера применения
  • 2 Устройство
  • 3 Виды
  • 4 Плюсы и минусы оппозитных двигателей

Возможно и положение типа «звезда», но это уже скорее относится к авиации. Если угол развала V-образного мотора доведён до 180 градусов, то такой агрегат выделяется в особую категорию оппозитных двигателей.

Что из себя представляет оппозитный ДВС

Почти всегда оси цилиндров оппозитного мотора располагаются горизонтально. Поршни в них могут двигаться на такте сжатия в сторону головок или встречно, работая на общую для каждой пары камеру сгорания.

По теме: Почему может заклинить двигатель и что делать

В последнем случае это уже не просто V-образный агрегат с максимальным углом развала, а очень специфическая конструкция с крайне ограниченным применением.

Принцип работы

Число цилиндров в оппозитниках всегда четное, в противном случае их очень сложно было бы отбалансировать.

Типичная конструкция гражданского применения имеет четыре цилиндра (характерно для автомобилей Subaru и первых образцов VAG) или шесть, что принято для распространенной конструкции Porsche.

В мотоциклах, таких как отечественный Урал и его предок BMW, присутствуют два цилиндра.

Принципиально оппозитные моторы не отличаются от всех прочих ДВС. Имеются те же поршни, работающие на общий коленвал через горизонтально расположенные шатуны, две головки блока с клапанными механизмами и распредвалами, если мотор не совсем уж древний, где привод клапанов осуществлялся штангами.

Каждая пара поршней, работающих на одну шатунную шейку коленвала, движется в противофазе, то есть когда у одного верхняя мертвая точка (ВМТ), то у другого нижняя.

Это создает некоторые неудобства в обеспечении низкой вибронагруженности в отличие от V-образных.

Сфера применения

Использование подобной схемы оправдано техническими факторами, но не только. Имеются производители, обладающие хорошей школой в разработке таких моторов, продолжают их совершенствовать и выпускать, даже если особо их преимущества и не востребованы.

Но чаще оппозитник применяется вполне сознательно.

Например:

  • для спортивных автомобилей, где важен низкий центр тяжести силового агрегата;
  • в спецтехнике, когда это обусловлено общими соображениями компактности при значительных рабочих объёмах;
  • на низкопольных автобусах, здесь иные моторы просто не поместятся в узком пространстве под ногами пассажиров;
  • на мотоциклах и самолетах, там легче обеспечить хороший обдув цилиндров воздушного охлаждения.

В общей массе производимых автомобилей эти горизонтальные плоские моторы применяются в очень небольшом количестве, недостатки их перевешивают достоинства.

Устройство

Моторы очень компактны, поскольку цилиндры расположены в одной горизонтальной плоскости. При использовании на автомобилях это позволяет снизить высоту капота.

Хотя обычно ненамного, над двигателем неизбежно появляются вспомогательные узлы впуска, газораспределения, наддува и прочие агрегаты.

Для обеспечения максимальной удельной отдачи приходится использовать типовую для современных моторов схему с двумя распредвалами в головках и по четыре клапана на цилиндр. В случае моторов средней мощности это приводит к некоторому усложнению.

Прочитай: Что будет, если перелить масло в двигатель и акпп

Четырехцилиндровый мотор содержит в общей сложности четыре распредвала со своими деталями привода. Увеличивается число и разветвленность коллекторов впуска и выпуска, разрастается система питания.

Но схематично это тот же типовой 4-цилиндровый мотор. На более мощных 6-цилиндровых версиях усложнение менее заметно, и роль преимуществ возрастает.

Виды

Можно выделить несколько классифицирующих направлений в конструкциях оппозитных двигателей.

  • Классический «боксер».
    Назван так, поскольку напоминает спортсмена с расставленными по бокам кулаками. Это цилиндры со своими поршнями, работающими на общий коленвал.

Напоминает два сросшихся картерами рядных мотора, расположенных горизонтально. В 4-х и 6-цилиндровых вариантах применялся и применяется на серийных автомобилях, как массовых, так и спортивных. «Шестерка» отличается хорошим балансом и ровной мощной работой в спорткарах Porsche.

  • Двигатель типа OPOC (Opposed Piston Opposed Cylinder). Очень интересный мотор, где в каждом цилиндре два поршня, движущихся встречно, но при этом с помощью сложной системы шатунов и кривошипов работающих на общий коленвал.

Двигатель продолжает считаться подающим надежды, хотя имеет врожденные сложности с газораспределением, из-за чего приходится применять двухтактный цикл. Само по себе это уже порождает проблемы с экономичностью и чистотой выхлопа, хотя удельная отдача может быть достойной.

  • Аналогичные двигатели, но с отдельными коленчатыми валами на каждый ряд поршней. Когда-то активно применялись в дизельном варианте на советских танках исключительно благодаря компоновочным особенностям. Перспективы сомнительны из-за массивности и тех же сложностей с наполнением и очисткой цилиндров.

Показатели применения подобных схем уже многое говорят о сочетании их недостатков с некоторыми преимуществами.

Плюсы и минусы оппозитных двигателей

Свойства, позволяющие до сих пор отдельным фирмам использовать оппозитные конфигурации:

  • компактность «распластанной» в горизонтальной плоскости конструкции, можно помещать двигатели под полом или низкими капотами;
  • упрощенная организация балансировки, если сравнивать с V-образными аналогами, однако в динамике сложности остаются;
  • улучшенная активная и пассивная безопасность автомобиля с оппозитником, это обеспечивают низкий центр тяжести и простота ухода мотора под салон после ДТП.

Недостатки серьезнее:

  • моторы сложны в ремонте и меньше обеспечены инфраструктурой сервиса;
  • при хорошем доступе к некоторым узлам остальные спрятаны неоправданно далеко для обслуживания;
  • сложности с расходом масла даже в исправном состоянии;
  • слишком большая габаритная ширина мотора вызывает трудности при компоновке шасси;
  • неоправданно сложное газораспределение при попытках повысит отдачу и КПД.

Можно сказать, что «боксеры» свое место в истории и современности автопрома уже заняли и покидать его не собираются. Но дальнейшее развитие темы предсказать трудно.

Оппозитный двигатель принцип работы и его плюсы

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга не только по виду потребляемого топлива, но также и по конструктивным особенностям. Например, велико разнообразие по расположению цилиндров. Каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны. В данном случае будут рассмотрены плюсы и минусы оппозитного двигателя.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое атмосферный двигатель. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и главных отличиях атмосферных ДВС от аналогов с турбонаддувом.

ГБО на турбо мотор: возможности, преимущества и недостатки

Активное развитие машиностроительной отрасли приводит к выпуску более высокопроизводительных автомобилей. Благодаря реализации целого ряда конструкторских решений, связанных с турбонаддувом, небольшой по объёму двигатель выдаёт хорошую мощность. Однако это неизбежно приводит к повышенному расходу бензина. Установка ГБО на турбированный мотор является выгодным решением для автовладельца. Перед обращением в автомастерскую, желательно разобраться в нюансах перевода турбомотора на газ.

Преимущества оппозитного ДВС

По большому счету, работа оппозитного двигателя не отличается от принципа действия агрегатов других конструкций. Однако подобное расположение цилиндров имеет свои определенные преимущества, а также и недостатки.

Самым заметным преимуществом рассматриваемых силовых установок считается почти полное отсутствие вибрации во время работы. Такой эффект достигается за счет расположения поршней, которые уравновешивают друг друга. Это не только добавляет комфорта, но и существенно увеличивает срок эксплуатации. Отсюда происходит второй «плюс»; Впечатляющий ресурс оппозитного двигателя. Имеются данные о том, что довольно часто пробег до первого капитального ремонта составлял минимум от 500 тысяч километров. Разумеется, манера вождения вносит свои существенные коррективы. И, тем не менее, межремонтный срок довольно большой. Впрочем, сплошь и рядом можно встретить утверждения специалистов и автолюбителей, что 800-900 тысяч до первого капитального ремонта – это не более чем красивая сказка; Моторы рассматриваемой в данной статье конструкции обеспечивают автомобилям низкий центр тяжести. Особенно это качество ценится в мощных спортивных машинах

Ведь, проходя виражи на больших скоростях, очень важно сохранить устойчивость; Также нельзя не упомянуть об экономии места под капотом. Хотя многим этот пункт покажется спорным, ведь выигрывая по высоте, нужно при этом делать капот шире или длиннее.

Вот, пожалуй, и все существенные преимущества оппозитников. Теперь нужно рассмотреть и недостатки, которых, к сожалению, несколько больше.

Конструкция и принцип работы

Изучая устройство оппозитного автомобильного двигателя, стоит заметить, что он отличается от других ДВС именно своей структурой. Здесь пара поршней осуществляет своё движение в горизонтальной плоскости. То есть происходит это не снизу-вверх, а слева-направо.

Оппозитники всегда имеют парное количество цилиндров, и их число варьируется в пределах от 2 до 12. Самые распространённые моторы оснащаются 4 и 6 рабочими цилиндрами. Если речь идёт о спортивных автомобилях, то для них предусматривается по 8 или 12 цилиндров.

Если говорить о том, как работает оппозитный двигатель, то здесь специалисты не видят существенной разницы в сравнении с традиционными моторами внутреннего сгорания. Только у работающих 6-цилиндровых версий есть ряд отличительных особенностей в плане осуществляемой работы.

Как работают оппозитные двигатели

| Практическое руководство — Двигатель и трансмиссия

И почему вам следует обратить внимание на новый Subaru FA20

Плоские двигатели, такие как Subaru Boxer, не являются чем-то новым. Конструкция, которая дает преимущество рядным и V-образным двигателям и вместо этого включает горизонтально противоположные ряды поршней, была запатентована в 1896 году и с тех пор была реализована Volkswagen, Porsche и, в первую очередь, Subaru. Компоновка Boxer, в которой его цилиндры расположены в двух рядах — на 180 градусов друг от друга и с каждой стороны коленчатого вала, — использовалась во всем: от коммерческих самолетов до мотоциклов, таких как ранние Goldwing от Honda, до таких скромных автомобилей, как Beetle от Volkswagen и бессовестный, как Porsche 911 Turbo с расположением цилиндров до 12 поршней. В 1960-х годах Subaru полностью переняла дизайн Boxer, который и сегодня остается эксклюзивной конфигурацией двигателей компании.

Причина этого проста: горизонтально-оппозитная компоновка Boxer хорошо подходит для низкого центра тяжести и исключительного смещения веса, как в случае их BRZ и совместного производства компании Scion FR-S, где поршни двигателя и коленчатый вал расположены низко и по центру транспортного средства, что в противном случае было бы невозможно для любого рядного или V-образного двигателя. Результатом чаще всего является лучшая устойчивость и лучший контроль над автомобилем, что отчасти делает последние творения Subaru и Toyota такими особенными.

Как работают двигатели Boxer

Конструкция Boxer не так уж и сложна и не сильно отличается от любого другого двигателя, который берет пример из руководства по эксплуатации четырехтактного двигателя. Представьте себе 60-градусный V-образный двигатель, в котором два ряда поршней образуют V-образную форму. Теперь представьте себе двигатель V-образного типа с углом развала цилиндров 90 градусов, в котором два ряда поршней образуют еще более широкую V-образную форму. Увеличьте эту V-образную форму еще на 90 градусов, и вы получите двигатель Boxer. Как оказалось, было бы не совсем глупо сказать, что компоновка Boxer — это действительно просто V-образный двигатель с разворотом на 180 градусов.

Боксерские двигатели получили свое название благодаря своим поршням, которые одновременно движутся друг к другу и отдаляются друг от друга в горизонтальной плоскости, подобно боксерам, сталкивающим свои перчатки друг с другом перед боем. Их противоположные ряды поршней, которые достигают ВМТ (верхней мертвой точки) в одно и то же время, резко контрастируют с двигателями V-образного типа, где противоположные движения поршня чередуются от ряда к ряду. Боковое движение любых двух соответствующих поршней Boxer компенсирует вибрации друг друга, вызванные возвратно-поступательным движением и силами зажигания, таким образом, что рядные и V-образные двигатели никогда не смогли бы обойтись без сложных противовесов коленчатого вала и систем демпфирования. Но это не означает, что четырехцилиндровые двигатели Boxer не имеют осложнений. Поскольку каждый противоположный цилиндр связан со своим собственным ходом кривошипа (в отличие от двигателей V-типа, где несколько цилиндров имеют один и тот же ход), их оси смещены друг относительно друга, что приводит к возвратно-поступательному крутящему моменту, известному как «качающаяся пара».

Двигатель FA20

Последний 2,0-литровый оппозитный двигатель Subaru не самый мощный, но тюнеры во всем мире начинают понимать, почему он может быть таким особенным. Возможно, самое лучшее в FA20 — это кожух двигателя или тот факт, что у него его нет вообще. Однако недостающий кусок матово-черного пластика — это только начало. Как и следовало ожидать, двигатель представляет собой смесь технологий Subaru и Toyota. Хотя на первый взгляд FA20 кажется полностью Subaru, его квадратная конфигурация очень похожа на Toyota, и, по слухам, его головки цилиндров были разработаны Yamaha, которая не чужда разработке головок цилиндров Toyota.

Совершенно новый 2,0-литровый двигатель Subaru серии FA был разработан и изготовлен специально для BRZ/FR-S. Чтобы помочь достичь той управляемости и контроля, к которым стремились его создатели, FA20 был сделан более компактным, чем предыдущие четырехцилиндровые двигатели Boxer, за счет разработки более короткого впускного коллектора и более мелкого масляного поддона. Двигатели FA20 даже расположены ниже, чтобы лучше оптимизировать центр тяжести автомобиля и общий баланс, что по-прежнему способствует удовлетворению от вождения BRZ/FR-S.

В основе четырехцилиндрового двигателя FA20 лежат алюминиевый блок и головки цилиндров, которые вместе со всеми их внутренними компонентами обеспечивают впечатляющую степень сжатия 12,5:1, а также два верхних распределительных вала с цепным приводом. Имея всего 200 л. Этого никогда не должно было быть. Как оказалось, 200 л.с. в сочетании с шасси весом 2762 фунта (замечательно малый вес автомобиля по меркам 2012 года) и всем стратегически расположенным для оптимального баланса не так уж и далек от нормы. BRZ / FR-S был разработан, чтобы обеспечить наилучшие впечатления от вождения, а не для того, чтобы насыщать мальчиков-гонщиков от светофора к светофору. Тем не менее, от номинальной мощности FA20 не стоит воротить нос, особенно если учесть его скромный объем двигателя, результаты которого являются одним из самых впечатляющих удельных выходных мощностей двигателя на планете, измеряя 100 л.с. на литр.

Впуск

Симметричный диаметр цилиндра 86 мм и ход поршня 86 мм в FA20 еще раз подтверждают философию квадратного отверстия, которая позволяет работать на высоких оборотах, но без ущерба для надлежащего рассеивания тепла. Subaru также внедрила свою AVCS (активную систему управления клапанами), которая обеспечивает изменение фаз газораспределения как на впускных, так и на выпускных кулачках. Безусловно, система AVCS отчасти дает FA20 широкую кривую крутящего момента и возможность работать на высоких оборотах, вплоть до красной отметки в 7400 об/мин. Технология изменения фаз газораспределения Subaru, как и системы других производителей, использует гидравлическое давление для изменения фаз газораспределения в зависимости от нагрузки на двигатель. Однако, в отличие от предыдущих двигателей Subaru, датчики и соленоиды AVCS FA20 расположены по-другому. Новые распределительные валы с цепным приводом теперь позволяют использовать механизм AVCS меньшего размера, а конструкция в целом гораздо более ударопрочная по сравнению с его предшественниками.

Впускной патрубок FA20 подается в трехдюймовый наружный диаметр. корпус дроссельной заслонки с электронным управлением, который больше, чем у STI (наружный диаметр 2,75 дюйма), и, вероятно, станет последним ограничением мощности разблокировки. Первое, что бросается в глаза при впуске BRZ/FR-S, это то, что он подается из утопии холодного воздуха, прямо перед радиатором, за пределами моторного отсека. Оказавшись внутри впускной трубы, воздух проходит через пластиковую стенку с несколькими небольшими отверстиями, помогающими уменьшить турбулентность. Оказавшись внутри воздушной камеры, воздух проходит через фактический фильтрующий элемент, мимо датчика массового расхода воздуха и в резиновый шланг, который входит в корпус дроссельной заслонки. В отличие от других систем, распространенных сегодня, путь короткий и не совсем запутанный. Несмотря на то, что улучшить впускной трубопровод непросто, сам фильтрующий элемент не очень велик, и выигрыш можно получить, увеличив площадь его поверхности. Как и в случае с любым транспортным средством на основе MAF, изменение диаметра и формы впускного трубопровода может создать турбулентность, которая может привести к путанице между MAF и ECU, что может привести к обогащению или обеднению смеси, в зависимости от обстоятельств. Производители вторичного рынка в настоящее время сообщают о приросте мощности до 14 л.с. за счет перехода на конические системы впуска из формованного полимера большего диаметра, которые увеличивают воздушный поток и снижают температуру всасываемого воздуха.

Выхлоп

Из-за 180-градусной ориентации Boxer и традиционно неравной длины выпускного коллектора его звук остается уникальным и часто ошибочно принимается за осечку придурками, которые не знают, как должен звучать настоящий Boxer . Различная длина первичных трубок рандомизирует время прохождения выходных импульсов выхлопа, когда они направляются к своему коллектору. Именно эти несовпадающие по фазе импульсы приводят к уникальному звучанию Subaru Boxer.

Забудьте обо всем этом, потому что выхлопная система FA20 отделяет его почти от любого другого Boxer. Он начинается с более обычного заголовка равной длины 4-2-1 — еще одной очень не похожей на Subaru детали — вот почему BRZ/FR-S не звучит так, как любой другой Subaru, и вот почему FA20 мощностью 100 л.с. на литр. Несмотря на все это, головка FA20 имеет два недостатка: несмотря на то, что она имеет большие 1,625-дюймовые первичные и 1,75-дюймовые вторичные (диаметры, которые, возможно, не будут сильно изменены вторичным рынком), ее коллекторы слияния не все это эффективно, а встроенный каталитический нейтрализатор с керамическим сердечником будет препятствовать правильному потоку воздуха. Более длинные первичные трубки, правильный коллектор и отказ от кота улучшат производительность.

Из коллектора выхлопные газы проходят через короткую трубу, которая проходит над подрамником, через другую трубу, в которой находится еще один каталитический нейтрализатор, в среднюю трубу и, наконец, через глушитель. Каждая труба после коллектора и перед глушителем имеет диаметр всего 2,118 дюйма и имеет ряд изгибов без оправки и углублений с зазором, что означает, что есть много возможностей для улучшения. Конечно, глушитель сам по себе не является сердечником с высокой пропускной способностью, поэтому в нем скрыт дополнительный потенциал. Увеличение диаметра трубопровода по крайней мере до 2,5 дюймов от коллектора до глушителя — хороший способ начать искать способы раскрыть потенциал FA20. По словам тюнеров, все это, по сообщениям, хорошо работает при мощности выше 15 л.с., что не так уж плохо, учитывая уже впечатляющее соотношение мощности на литр FA20. Помимо улучшенных характеристик, большинство выхлопных систем послепродажного обслуживания, несмотря на их больший диаметр, также будут легче на 15 фунтов по сравнению с и без того легкими BRZ / FR-S. Конечно, если вашей главной заботой являются низкие выбросы, вам нужно переосмыслить все, что вы только что прочитали, поскольку устранение кота коллектора является ключом к правильной выхлопной системе с высоким потоком.

Топливная система

Хотя основной удар по FA20 приходится на долю Subaru, Toyota отвечает за неортодоксальную, но эффективную систему впрыска топлива D-4S (4-тактный бензиновый двигатель с прямым впрыском, улучшенная версия), которая комбинация прямого впрыска и традиционных технологий впрыска через порт, и является производным от системы прямого впрыска D-4 компании, которая дебютировала в Японии в середине 90-х годов. Система прямого впрыска Toyota D-4S работает так же, как и любая другая система прямого впрыска, распыляя топливо непосредственно в камеры сгорания, а не вверх по потоку, помогая дополнительно охладить цилиндры и создать более эффективное сгорание. Но система прямого впрыска Toyota D-4S также работает в отличие от любой другой системы прямого впрыска, полагаясь на обычную конфигурацию впрыска через порт. В то время как сторона прямого впрыска обеспечивает высокую степень сжатия FA20 без последствий детонации, выше по потоку и работает параллельно с системой прямого впрыска, четыре портовых форсунки Denso мощностью 205 куб. См / мин способствуют полному сгоранию и имеют решающее значение для холодного запуска. выбросы. Для правильной работы комбинированной системы впрыска топлива FA20 используется механический топливный насос аномально высокого давления, который приводится в действие кулачками. Более традиционный топливный насос в баке также используется для перекачки топлива из бака в механический насос. После выхода из механического насоса топливо подается к каждой портовой форсунке. Гибрид Toyota с системой впрыска топлива не прост, но может быть святым Граалем баланса выбросов и мощности.

В общей сложности восемь топливных форсунок на 200-сильном безнаддувном четырехцилиндровом двигателе означают две вещи: во-первых, способность FA20 обеспечить достаточное количество топлива никогда не будет подвергаться сомнению, и, во-вторых, как и коллектор равной длины, трехдюймовая дроссельная заслонка кузов и квадратную геометрию цилиндра двигателя, как будто Subaru и Toyota разработали FA20 специально для тех из нас, кто не выносит пластиковых кожухов двигателя.

Популярные страницы
  • Загляните внутрь нового Tesla Semi: функции, экраны, сиденья и многое другое
  • 2024 KIA EV9 Трех рядовые детали SUV, возможно, просочившись в обзоре владельца
  • 2024 KIA EV9 Трех рядовые детали SUV, возможно, просочившись в обзоре владельца
  • TESLA Cybertruck Теперь в ближайшее время 2023, ВОЛЕЙТ 2024.
  • Гибрид Honda Civic появится в 2024 году, а продажи электромобилей Acura начнутся через Интернет0066
  • 2024 KIA EV9 Трех рядовые детали SUV, возможно, просочившись в обзоре владельца
  • 2024 KIA EV9 Трех рядовые детали SUV, возможно, просочившись в обзоре владельца
  • TESLA Cybertruck Теперь в ближайшее время 2023, ВОЛЕЙТ 2024.
  • Гибрид Honda Civic появится в 2024 году, а продажи электромобилей Acura начнутся онлайн

Как работает двигатель Subaru Boxer?

Перейти к основному содержанию