Оппозитный двс: принцип работы, достоинства и недостатки

принцип работы, достоинства и недостатки

Как в свое время V-образный мотор «эволюционировал» от рядного, так и оппозитная силовая установка стала своеобразным технологическим усовершенствованием V-образного двигателя внутреннего сгорания.

В середине 1930-х годов инженеры марки Volkswagen проводили собственные разработки силовых установок, модернизируя как рядные, так и V-образные моторы. В результате одной из таких операций инженеры «разложили» цилиндры V-образного двигателя под углом 180 градусов, получив первый в мире оппозитный двигатель. Особенность конструкции такого мотора заключается в том, что его цилиндры и поршни располагаются оппозитно (с английского «opposite» — противоположный), то есть друг напротив друга в горизонтальной плоскости.

Оппозитный двигатель

При этом, у такого двигателя в конструкции применены по два распределительных вала с каждой стороны. Еще одной особенностью конструкции такого мотора является вертикальное размещение газораспределительных механизмов.

Сконструировав подобный двигатель, инженерам Volkswagen удалось решить несколько проблем, присущих V-образным моторам, главная из которых – несбалансированность, порождающая вибрации, которые от силовой установки передаются на кузов и делают езду на автомобиле некомфортной. Эти моторы с 1938 года устанавливались на культовую модель городского хэтчбека Volkswagen Beetle. А с середины 1960-х годов ставку на оппозитные моторы сделала японская компания Subaru.

Volkswagen Beetle ’1968–72

Преимущества

Оппозитный двигатель ввиду горизонтального расположения цилиндров получил сбалансированную работу за счет того, что работающие друг от друга поршни являются своеобразным противовесом и создают такой необходимый для корректной работы мотора баланс. По оценкам специалистов, лучше оппозитного двигателя уравновешен только рядный шестицилиндровый мотор.

Еще одно преимущество, которое дает оппозитное расположение цилиндров – низкий центр тяжести, что особо ценится для спортивных машин, которым важна такая характеристика, как устойчивость при прохождении поворотов на скорости. Из-за своего горизонтального расположения мотор как бы «распластан» в подкапотном пространстве, благодаря чему крены автомобиля существенно уменьшаются.

Несомненным плюсом оппозитного двигателя является его ресурс прочности: некоторые двигатели подобного типа эксплуатировались до нескольких сотен тысяч километров до капитального ремонта.

Недостатки

Наряду с указанными выше преимуществами, есть у оппозитных двигателей и свои недостатки. Связаны они с особенностью конструкции мотора и касаются дорогого обслуживания и ремонта «оппозитника». Если в том же рядном или V-образном двигателе автовладелец может поменять свечи зажигания самостоятельно, то проделать эту операцию на оппозитном моторе практически невозможно – для этого потребуется применить специальное оборудование, которым располагают только СТО. Да и стоимость его производства сравнительно высока, что в конечном итоге сказывается на ценнике автомобиля.

SUBARU BRZ оснащается оппозитным двухлитровым двигаталем мощностью 200 лошадиных сил.

Оппозитный двигатель

Особенность оппозитного двигателя заключается в том, что он расположен в продольной плоскости, а поршни двигаются относительно друг друга под углом в 180 гр. При этом соседние поршни могут находиться находятся в одном и том же положении, например, в нижней мёртвой точке или двигаться навстречу друг другу в одном цилиндре. Во втором случае расстояние между цилиндрами в в.м.т. образует камеру сгорания.

Другое название оппозитного двс subaru – Boxer. Такое название было придумано в следствии того, что работа оппозитного двигателя немного напоминает бой боксёров. Ещё одной конструктивной особенностью двигателя является то, что каждый поршень с шатуном устанавливаются на отдельной шатунной шейке коленвала, при этом

оппозитный двигатель всегда содержит чётное количество цилиндров. В современном мире распространение получили четырехцилиндровые и шестицилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

Отличие «оппозитника» от V-образного мотора заключается в расположенности поршней относительно друг друга. Когда в V-образном двигателе соседние поршни находятся в противоположном положении, поршни оппозитного двигателя всегда находятся в одном.

Также к преимуществам оппозитного двигателя можно отнести низкий центр тяжести. Работа с минимальными вибрациями, в большей степени это касается 6-цилиндрового оппозитного двигателя. При ДТП оппозитный двигатель ведёт себя более безопасно.

При смещённом центре тяжести транспортное средство проявляет более устойчивые и манёвренные свойства, а также такое расположение ДВС дает возможность более продуктивно передавать крутящий момент к колесам.

Говоря о вибрациях в оппозитном двигателе внутреннего сгорания, то они практически отсутствуют, кроме тех, которые пытаются развернуть мотор вокруг своей оси, однако, они (вибрации) незначительны, а расположение поршней относительно друг друга даёт преимущество в плавности работы. Также, благодаря такому устройству коленчатый вал можно располагать на трёх подшипниках качения, что, заметим, даёт возможность сократить вес и длину двигателя.

Когда же происходит лобовое столкновение, двигатель уходит вниз, таким образом, оппозитный мотор является с намного более совершенным характеристиками пассивной безопасности, чем обычный ДВС.

Оппозитный двигатель не лишён недостатков. Конструкция мотора усложняет и так непростой ремонт двигателя внутреннего сгорания, и для выполнения некоторых работ требуется снятие агрегата с автомобиля, когда на стандартном моторе такая операция не понадобилась бы. Также, можно утверждать, что движение поршней в оппозитном двигателе изнашивает неравномерно гильзы цилиндров, что, в свою очередь, повышает расход масла. Ещё, «

оппозитник», из — за своих габаритов, можно установить только в продольном направлении.

На данный момент такие ДВС получили распространение в автомобилях Porsche и Subaru.

Компания Subaru устанавливает на свои транспортные средства оппозитные двигатели с 1964 года.

Все такие моторы имею примерно одинаковые характеристики как: верхнее расположение клапанов; бензиновый, распределенный впрыск; могут иметь один или два распределительных вала с приводом от коленчатого вала через ремённую передачу или цепь; также нужно заметить, что некоторые двигатели оснащены турбонаддувом.

Современные «оппозитники» для достижения наибольшего крутящего момента, повышения показателя экономичности топлива и большей экологичности, оборудуются разными техническими решениями:

— Увеличивается степень сжатия из-за уменьшения объёма камеры сгорания;

— Некоторые детали мотора изготавливают ковкой, что уменьшает вес двигателя;

— Используется система, которая изменяет фазы газораспределения;

— Имеет место применение масляного насоса нового типа, что даёт возможность, выполнять более качественно смазку деталей двигателя;

 

[youtube]9LBEK-uw7cE[/youtube]

Оппозитный двигатель: типы, устройство и принцип работы

За всю историю производства автомобилей было разработано много разновидностей моторов, которые должны были приводить в движение машину. На сегодняшний день большинству автолюбителей знакомы только два типа моторов – электрический и двигатель внутреннего сгорания.

Однако среди модификаций, работающих на основе воспламенения топливно-воздушной смеси, есть много разновидностей. Одна их таких модификаций называется оппозитный двигатель. Рассмотрим, в чем его особенность, какие типы данной конфигурации бывают, а также в чем их плюсы и минусы.

Что такое оппозитный двигатель

Многие считают, что это разновидность V-образных конструкцией, но с большим развалом головок. На самом деле это совсем другой тип ДВС. Благодаря такой конструкции мотор имеет минимальную высоту.

В обзорах нередко такие силовые агрегаты называются боксером. Это указывает на особенность работы поршневой группы – они будто боксируют грушу с разных сторон (перемещаются навстречу друг другу).

Первый рабочий оппозитный мотор появился в 1938г. Его создали инженеры компании VW. Это была 4-цилиндровая 2-литровая модификация. Максимум, которого мог достичь агрегат, составлял 150 л.с.

Благодаря особенной форме мотор используют в танках, некоторых спорткарах, мотоциклах и автобусах.

На самом деле мотор V-образной формы и оппозитник не имеют ничего общего. Они отличаются принципом работы.

Принцип работы оппозитного двигателя и его устройство

В стандартном ДВС поршень двигается вверх и вниз, достигая ВМТ и НМТ. Чтобы достичь плавности вращения коленвала, поршни должны срабатывать поочередно с определенным смещением времени срабатывания тактов.

В оппозитном моторе плавность достигается тем, что пара поршней всегда работает синхронно либо в противоположные стороны, либо максимально приближаясь друг к другу.

Среди данных типов моторов самыми распространенными являются четырех- и шестицилиндровые, но встречаются и модификации на 8 и 12 цилиндров (спортивные версии).

В таких моторах имеется два газораспределительных механизма, но они синхронизированы одним приводным ремнем (или цепью, в зависимости от модели). Оппозитники могут работать, как на дизтопливе, так и на бензине (принцип зажигания смеси отличается так же, как в обычных моторах).

Основные типы оппозитных двигателей

На сегодняшний день такие компании, как Porsche, Subaru и BMW нередко используют в своих автомобилях данный тип двигателей. Инженерами было разработано несколько модификаций:

• Боксер;
• ОРОС;
• 5ТДФ.

Каждый из типов появился в результате улучшений предыдущих версий.

Боксер

Особенностью такой модификации является центральное расположение кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет равномерно распределить массу двигателя, что максимально снижает вибрации в результате работы агрегата.

Чтобы увеличить отдачу от такого мотора, производитель оснащает его турбинным нагнетателем. Этот элемент повышает мощность ДВС на 30% по сравнению с атмосферными аналогами.

Самые эффективные модели имеют шесть цилиндров, однако встречаются и спортивные версии на 12 цилиндров. 6-цилиндровая модификация – самая распространенная среди аналогичных плоских двигателей.

ОРОС

Этот тип ДВС относится к категории двухтактных моторов. Особенностью этой модификации заключается в несколько иная работа поршневой группы. В одном цилиндре расположены два поршня.

В то время как один выполняет такт впуска, другой удаляет отработанные газы и проветривает камеру цилиндра. В таких двигателях нет ГБЦ, а также системы газораспределения.

Благодаря такой конструкции моторы этой модификации почти в половину легче аналогичных ДВС. В них поршни имеют небольшой ход, что снижает потери мощности на трении, а также повышает выносливость силового агрегата.

Так как в силовой установке почти на 50% меньше деталей, то она намного легче, чем четырехтактная модификация. Благодаря этому автомобиль немного легче, что сказывается на динамичных характеристиках.

5ТДФ

Такие моторы устанавливаются в спецтехнику. Основная сфера применения – военная промышленность. Их устанавливают в танки.

Данные ДВС имеют два коленвала, расположенные по разные стороны конструкции. Два поршня помещены в одном цилиндре. У них одна общая рабочая камера, в которой воспламеняется воздушно-топливная смесь.

Воздух поступает в цилиндр благодаря турбонаддуву, как и в случае с ОРОС. Такие моторы низкооборотные, но очень мощные. На 2000 об/мин. агрегат выдает целых 700 л. с. Одним из недостатков таких модификаций – достаточно большой объем (в некоторых моделях он достигает 13 литров).

Плюсы оппозитного двигателя

Последние разработки оппозитных моторов позволили повысить их выносливость и надежность. У плоской конструкции силовых агрегатов есть много положительных сторон:

• Центр тяжести находится ниже, чем в классических моторах, что повышает устойчивость авто на виражах;
• Правильная эксплуатация и своевременное обслуживание увеличивает интервал между капитальным ремонтом до 1 млн. км. пробега (по сравнению с привычными двигателями). Но хозяева бывают разными, поэтому ресурс может быть еще больше;
• Так как возвратно-поступательные движения, происходящие с одной стороны ДВС, компенсируют нагрузки идентичным процессом с противоположной, шум и вибрации в них снижены до минимума;
• Оппозитные моторы всегда отличались большой надежностью;
• Плоская конструкция при прямом ударе во время ДТП уходит под салон авто, что снижает риск получения серьезных травм.

Минусы оппозитного двигателя

Это достаточно редкая разработка – все автомобили среднего класса оснащаются привычными моторами с вертикальной конструкцией. Из-за особенностей конструкции они дороже в обслуживании.

Помимо дорогого обслуживания у оппозитников есть еще несколько недостатков, но большинство из этих факторов относительные:

• Из-за особенности конструкции плоский мотор может расходовать больше масла. Однако, смотря с чем сравнивать. Есть рядные двигатели, которые настолько «прожорливые», что лучше рассмотреть компактный, но более дорогостоящий вариант;
• Трудности с обслуживанием обусловлены малым количеством профессионалов, разбирающихся в таких моторах. Некоторые утверждают, что оппозитные моторы очень неудобные в обслуживании. В некоторых случаях это действительно так – мотор нужно снимать, чтобы заменить свечи и т.д. Но это зависит от модели;
• Так как подобные моторы встречаются реже, то и запчасти на них можно приобрести под заказ, а их стоимость будет выше стандартных аналогов;
• Мало специалистов и станций техобслуживания, которые готовы взяться за ремонт данного агрегата.

Сложности при ремонте и обслуживании оппозитного двигателя

Как уже было сказано, один из минусов плоских двигателей – сложности в ремонте и обслуживании. Однако это касается не всех оппозитников. Больше сложностей с шестицилиндровыми модификациями. Что касается 2-х и 4-цилиндровых аналогов, то сложности касаются только особенностей конструкции (свечи чаще находятся в труднодоступном месте, нередко для их замены нужно вынимать весь мотор).

Если владелец авто с оппозитным двигателем – новичок, то в любом случае для обслуживания следует обратиться в сервисный центр. При неправильных манипуляциях можно легко нарушить настройки газораспределительного механизма.

Еще одной особенностью обслуживания таких моторов является обязательная процедура раскоксовки цилиндров, поршней и клапанов. При отсутствии на этих элементах нагара можно увеличить срок службы ДВС. Лучше всего эту операцию выполнить осенью, чтобы мотор легче работал в зимний период.

Что касается серьезного ремонта, то самым большим минусом является крайне высокая стоимость «капиталки». Она настолько высока, что проще купить новый (или б/у, но с достаточным запасом рабочего ресурса) мотор, чем ремонтировать вышедший из строя.

Учитывая перечисленные особенности оппозитного двигателя, у тех, кто оказался перед выбором: стоит покупать машину с таким мотором или нет, теперь больше информации, чтобы определить, в чем придется пойти на компромисс. А в случае с оппозитниками единственный компромисс – это финансовый вопрос.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

оппозитный двигатель внутреннего сгорания — патент РФ 2466284

Изобретение может быть использовано в двигателестроении, а именно в конструкциях бесшатунных двигателей внутреннего сгорания. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания содержит оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, смонтированными в корпусе; шток, жестко соединенный с поршнями и с ползуном; направляющие ползуна, которые ограничивают движение ползуна зазорами во всех направлениях, за исключением направления по оси цилиндров; и механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение выходных валов.

Механизм преобразования движения содержит один или несколько соединительных двухфланцевых валов и два выходных двухфланцевых вала, укладываемых на коренные подшипники скольжения по оси корпуса, проходящей перпендикулярно оси цилиндров и пересекающейся с ней. Во фланцах валов по концентрической окружности, диаметр которой равен половине хода поршня, имеются отверстия, в одном из которых на каждом фланце смонтирован подшипник скольжения. Соединительные звенья выполнены в виде параллелепипеда и имеют пальцы с двух сторон широкой плоскости, отстоящие друг от друга на расстоянии, равном четверти хода поршня. Ползун, в средней своей части по оси, перпендикулярной оси цилиндров и параллельной оси валов, имеет отверстия, в которые смонтированы подшипники скольжения. Технический результат заключается в снижении габаритов, металлоемкости и упрощении конструкции. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула изобретения

1. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания, содержащий оппозитно расположенные цилиндры с поршнями, смонтированными в корпусе; шток, жестко соединенный с поршнями и с ползуном; направляющие ползуна, которые ограничивают движение ползуна зазорами во всех направлениях, за исключением направления по оси цилиндров; и механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение выходных валов, отличающийся тем, что механизм преобразования движения содержит один или несколько соединительных двухфланцевых валов и два выходных двухфланцевых вала, укладываемых на коренные подшипники скольжения по оси корпуса, проходящей перпендикулярно оси цилиндров и пересекающейся с ней, во фланцах валов по концентрической окружности, диаметр которой равен половине хода поршня, имеются отверстия, в одном из которых на каждом фланце смонтирован подшипник скольжения; соединительные звенья, выполнены в виде параллелепипеда и имеют пальцы с двух сторон широкой плоскости, отстоящие друг от друга на расстоянии, равном четверти хода поршня, ползун, который в средней своей части по оси, перпендикулярной оси цилиндров и параллельной оси валов имеет отверстия, в которые смонтированы подшипники скольжения.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что ползун соединяется с валами соединительным звеном, которое соединено шарнирно с одной стороны в подшипнике с ползуном, а с другой — в подшипнике с соединительным или выходным валом.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что такты рабочего цикла разделены, при этом такт всасывания и сжатия осуществляется во внутренней полости цилиндра, а такт расширения и выпуска осуществляется в наружной полости.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рабочий воздух нагнетается в коллектор с аккумулятором до давления 2-4 МПа; смешивается с топливом в инжекторе и распределяется по цилиндрам в определенный момент и в необходимом количестве.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что изменением момента зажигания смеси и момента закрытия впускного клапана изменяется рабочий цикл двигателя и осуществляется регулировка процесса сгорания топлива и нагрузки двигателя.

Описание изобретения к патенту

Область техники.

Изобретение относится к отрасли машиностроения, в частности к двигателестроению, а именно к конструкциям бесшатунных двигателей внутреннего сгорания с оппозитно расположенными цилиндропоршневыми группами, уравновешенными без специальных механизмов. Такие двигатели могут найти применение во всех областях применения современных ДВС, в том числе: на автомобилях, тракторах и танках, на морских и речных судах, в легкомоторной авиации.

Уровень техники.

Известны многоцилиндровые бесшатунные двигатели внутреннего сгорания, в которых преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала и наоборот осуществляется через механические, многозвенные устройства, которыми являются либо шатуны или штоки и коленчатые валы, либо качающиеся косые или пространственные шайбы, либо зубчатые рейки и шестерни. К ним можно отнести двигатели по патентам РФ 2298107 от 31.10.2005, РФ 2296871 от 08.08.2005, а также известны практические конструкции бесшатунных двигателей внутреннего сгорания по «схеме Баландина», в которых применена известная кинематическая схема обращенного эллипсографа и двигатель Вуля. Его «Поршневая машина с бесшатунным механизмом» (патент РФ 2213227 от 06.03.2000) наиболее близка из аналогов к предлагаемой конструкции двигателя, которая и выбрана как прототип.

Двигатель содержит: корпус с цилиндрами, поршни с поршневыми штоками; ползуны, выполненные на штоках; направляющие ползунов, каждая из которых соединена с корпусом и выполнена с возможностью перемещения соответствующего ползуна вдоль оси соответствующего цилиндра, и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение выходного вала. В свою очередь, механизм содержит: два соосных кривошипных вала, установленных в корпусе; расположенный между кривошипными валами коленчатый вал, коренные шейки которого шарнирно соединены с кривошипными валами, а шейки штока — с соответствующими поршневыми штоками; синхронизирующий вал, соединенный с шестернями, которые находятся в зацеплении с зубчатыми венцами кривошипных валов.

При возвратно-поступательном перемещении поршней коленчатый вал, шарнирно взаимосвязанный со штоками цилиндров и с кривошипными валами, осуществляет сложное планетарное движение, вращаясь вокруг собственной оси и вокруг оси кривошипных валов. Этим он обеспечивает взаимосвязь между возвратно-поступательным движением поршней и вращением кривошипных валов с преобразованием возвратно-поступательного движения поршней в синхронное вращательное движение кривошипных валов без использования шатунов. Синхронизация вращения кривошипных валов осуществляется при помощи синхронизирующего вала, соединенного с шестернями, которые находятся в зацеплении с зубчатыми венцами кривошипных валов.

Недостатки.

Во всех аналогах, включая прототип, значительная часть энергии от сгорания в цилиндрах топлива расходуется на преодоление сил трения в узлах трансмиссий. Уравновешивание двигателей достигается с помощью дополнительных масс, которые увеличивают вес конструкции. В силовом механизме, помимо основных элементов, используются дополнительные синхронизирующие валы, связанные с основным валом шестернями. Соединенные последовательно, шестерни синхронизирующего механизма образуют длинную размерную цепь. Значение ее суммарного допуска должно быть меньше величины диаметрального зазора одного из крайних подшипников планетарного вала, иначе невозможно обеспечить его правой и левой половине синхронного вращения. Кинематическая схема и ее конструктивное исполнение сложнее обычного кривошипно-шатунного механизма. Большое количество сопрягаемых элементов требует высокого технологического уровня их изготовления. Уложиться же в этот допуск технологически сложно. Вышесказанное усложняет изготовление, сборку и обслуживание двигателя, снижает надежность его работы. Изготовление таких двигателей на предприятиях общего машиностроения требуют существенного изменения технологии.

Цель изобретения.

Целью изобретения является: уменьшение габаритов и металлоемкости бесшатунного двигателя внутреннего сгорания и упрощение кинематической связи, которые достигаются за счет особенностей конструктивного выполнения узлов и деталей, служащих для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала и наоборот; получение управляемого процесса сгорания топлива в цилиндре и повышение эффективности работы двигателя за счет увеличения механического и термического КПД.

Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки.

На фиг.1 изображен оппозитный рядный двигатель внутреннего сгорания без шатунов и коленчатого вала в горизонтальном разрезе по осям поршней;

на фиг.2 — поперечный разрез бесшатунного поршневого двигателя внутреннего сгорания, вид спереди;

на фиг.3 — продольный разрез соединительного (выходного) вала;

на фиг.4 — вид Б (вид сбоку) на фланец соединительного вала;

на фиг.5 — продольный разрез соединительного звена;

на фиг.6 — вид В (вид сверху) соединительного звена;

на фиг.7 — диаграмма рабочего цикла двигателя, в котором топливо сгорает при постоянном давлении;

на фиг.8 — диаграмма рабочего цикла двигателя, в котором топливо сгорает при постоянном объеме;

на фиг.9 — диаграмма смешанного рабочего цикла двигателя.

Как показано на чертежах, заявляемый оппозитный рядный двигатель внутреннего сгорания содержит:

оппозитно расположенные цилиндры 1 с поршнями 3, смонтированными в корпусе 2; шток 4, жестко соединенный известным способом с поршнями и с ползуном 8, в котором в средней его части по оси, перпендикулярной оси цилиндров и параллельной оси валов, сделаны отверстия для монтажа в них подшипников скольжения 11; направляющие 9 ползунов, которые ограничивают движение ползуна 8 зазорами во всех направлениях, за исключением направления по оси цилиндров; соединительный двухфланцевый вал 5 и выходные двухфланцевые валы 6, которые укладываются на коренные подшипники скольжения в корпус 2 по оси, проходящей перпендикулярно оси цилиндров и пересекающейся с ней, причем во фланцах по концентрической окружности, диаметр которой равен половине хода поршня, имеются отверстия для подшипников скольжения 10;

соединительное звено 7, которое выполнено в виде параллелепипеда и имеет пальцы с двух сторон широкой плоскости, отстоящие друг от друга на расстоянии, равном четверти хода поршня, и которое соединено шарнирно с одной стороны в подшипнике 11 с ползуном 8, а с другой в подшипнике 10 с соединительным или выходным валом;

внутренние крышки 12 и наружные крышки 13, которые закрывают цилиндры 1 с двух сторон и образовывают соответственно внутреннюю, компрессорную полость цилиндра — и наружную, рабочую полость цилиндра — при этом такт всасывания и сжатия рабочего воздуха осуществляется во внутренней полости цилиндра, а такт расширения и выпуска осуществляется в наружной полости цилиндра; впускные клапаны 14 и выпускные клапаны 15 рабочей полости цилиндров, которые монтируются на крышках 13 рабочей полости; самоуправляемые впускные клапаны 16 и нагнетательные клапаны 17 компрессорных полостей цилиндров, которые монтируются на крышках 12; трубопроводы 18 воздуха, топливовоздушной смеси и выхлопных газов; турбину турбокомпрессора 19, которая соединена трубопроводом 18 с выпускными клапанами 15 рабочей полости, и компрессор 20, который соединен трубопроводом 18 с впускными клапанами 16 компрессорной полости и выполняет функцию первой ступени сжатия рабочего воздуха; воздушный коллектор с аккумулятором 21, соединенный с нагнетательными клапанами 17 компрессорной полости с одной стороны, а с другой через инжектор топлива 22 с впускными клапанами 14 рабочей полости; свечи 23 зажигания топливовоздушной смеси, которые монтируются на наружных крышках 13 рабочих полостей цилиндров. При этом рабочий воздух нагнетается из компрессорной внутренней полости цилиндра через нагнетательные клапаны 17 в коллектор с аккумулятором 21 до давления 3-4 МПа, смешивается с топливом в инжекторе 22 и распределяется по цилиндрам через впускные клапаны 14 в определенный момент и в необходимом количестве.

Двигатель работает следующим образом. Двигатель запускается воздухом, находящимся в коллекторах с аккумуляторами или стартером. При вращении двигателя наружный воздух засасывается компрессором 20 турбокомпрессора, который является первой ступенью сжатия, и нагнетается в компрессорные полости, являющиеся второй ступенью сжатия, тех цилиндров, в которых поршень совершается впуск воздуха. При обратном движении поршня этого цилиндра воздух сжимается до 3-4 МПа и нагнетается в один или несколько коллекторов с аккумулятором 21. Из коллектора воздух поступает через инжектор топлива 22, в котором он смешивается с засасываемым топливом, поступает через невозвратные клапаны (не указанные на чертеже) к впускным клапанам 14 рабочей полости цилиндров и в случае, если клапан открыт, топливовоздушная смесь наполняет камеру сгорания рабочей полости и, воздействуя на поршень 3 давлением, перемещает его. Открытие, закрытие клапанов осуществляется одним из известных способов (механический через систему толкателей и рычагов, гидростатический, электромагнитный). В определенный момент известным способом на свечу 23 зажигания подается высокое напряжение, топливовоздушная смесь воспламенятся, и сгорает. При обратном движении поршня продукты сгорания поступают в турбину турбокомпрессора, приводя ее в действие, и после срабатывания в ней выбрасываются в атмосферу. Регулировка нагрузки двигателя и процесса сгорания топлива в цилиндре, влекущего за собой изменение рабочих циклов, осуществляется известными способами изменением моментов зажигания смеси и закрытия впускного клапана.

При зажигании свечи в момент открытия впускного клапана двигатель работает по циклу, в котором топливо сгорает при постоянном давлении, т.к. невозвратный клапан при росте давления перекрывает доступ поступающей смеси, а при понижении добавляет смесь, поддерживая давление.

Рабочий цикл изображен на фиг. 7 диаграммой. Цикл состоит из следующих процессов: 24-25 — сжатие воздуха в компрессоре турбокомпрессора и в рабочей полости цилиндра; 25-26 — впуск топливовоздушной смеси в рабочую полость цилиндра, сгорание топлива при постоянном давлении; 26-24 — расширение газов в цилиндре; 24-27 — выпуск газов из цилиндра. При этом нагрузка двигателя регулируется моментом закрытия впускного клапана.

При фиксированном моменте закрытия впускного клапана в определенном положении поршня, соответствующем положению, когда в цилиндре давление расширения газов больше давления впуска топливовоздушной смеси, нагрузка двигателя регулируется моментом зажигания смеси. При более позднем зажигании в камеру сгорания поступает большее количество смеси и двигатель развивает большую мощность и обороты. При этом двигатель работает по циклу, в котором топливо сгорает при постоянном объеме.

Рабочий цикл изображен на фиг.8 диаграммой. Цикл состоит из следующих процессов: 28-29 — сжатие воздуха в компрессоре турбокомпрессора и в рабочей полости цилиндра; 29-30 — впуск топливовоздушной смеси в камеру сгорания рабочей полости цилиндра; 30-31 — сгорание топлива в цилиндре при постоянном объеме; 31-28 — расширение газов в цилиндре; 28-32 — выпуск газов из цилиндра.

При изменении момента зажигания смеси, и последовательно момента закрытия впускного клапана, причем закрытие впускного клапана происходит позже момента выравнивания давления расширения газов с давлением впуска топливовоздушной смеси, двигатель работает по смешанному циклу.

Рабочий цикл изображен на фиг.9 диаграммой. Цикл состоит из следующих процессов: 33-34 — сжатие воздуха в компрессоре турбокомпрессора и в рабочей полости цилиндра; 34-35 — впуск топливовоздушной смеси в камеру сгорания рабочей полости; 35-36 — сгорание топлива в цилиндре при постоянном объеме; 36-37 — расширение газов в цилиндре; 37-38 — впуск топливовоздушной смеси и сгорание топлива при постоянном давлении; 38-33 — расширение газов в цилиндре; 33-39 — процесс выпуска газов из цилиндра.

Разделение тактов на впуск — сжатие и сгорание — расширение — выпуск, и аккумулирование воздуха под давлением 3-4 МПа вносит преимущественные отличия от прототипа и существующих конструкций ДВС, а именно: наряду с его основным назначением двигатель может быть использован, одновременно и в отдельности, как компрессор, кроме того, может выполнять функцию пневматического мотора.

В связи с тем, что процесс сгорания топлива в цилиндре управляемый, а процесс сжатия в компрессоре турбокомпрессора и в компрессорной полости цилиндра можно осуществлять более интенсивно, приближая кривую сжатия к изотерме, имеется возможность выбрать наиболее выгодный для данных условий работы двигателя, тип рабочего цикла и значительно увеличить его термический КПД. При этом характеристика двигателя (зависимость момента на рабочем валу от оборотов двигателя) преобразовывается в характеристику, аналогичную характеристике паровой машины. Т.е. традиционная для ДВС характеристика, в которой момент на выходном валу равен нулю, при нулевых оборотах двигателя преобразовалась в характеристику, у которой при оборотах двигателя, равных нулю, момент на выходном валу максимальный. В этой связи отпадает необходимость иметь в схеме редуктор.

Изменение кинематической схемы прототипа уменьшает площадь соприкасающихся поверхностей в подшипниках скольжения и в зубчатых соединениях для синхронизации, исключает необходимость наличия маховика, роль которого выполняют фланцы валов, благодаря чему механический КПД увеличивается;

конструкция двигателя в целом проще аналога, не требует существенного изменения технологии и оснастки для их изготовления на предприятиях общего машиностроения. Предлагаемая схема может быть применена как при рядном расположении оппозитных пар, так и при V-образном.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания, оппозитный двигатель

Большая часть автомобилей имеют поршневой двигатель внутреннего сгорания. Его устройство весьма сложное, даже для профессионала.

При покупке автомобиля в первую очередь смотрят на характеристики двигателя. Эта статья, поможет разобраться Вам в основных параметрах двигателя.

Количество цилиндров. Современные автомобили имеют до 16 цилиндров. Это очень много. Но дело в том, что поршневые двигатели внутреннего сгорания с одинаковой мощностью и объемом, могут существенно отличаться по иным параметрам.

Как расположены цилиндры?

Цилиндры могут располагаться двумя типами: рядным (последовательным) и V-образным (двухрядным).

При большом угле развала существенно уменьшаются динамические характеристики, но при этом повышается инерционность. При малом угле развала снижается инерционность и вес, но это приводит к быстрому перегреву.

Оппозитный двигатель

Есть ещё и радикальный оппозитный двигатель имеющий угол развала в 180 градусов. В таком двигателе все недостатки и преимущества максимальны.

Рассмотрим преимущества такого мотора. Этот двигатель легко встраивается в самый низ моторного отсека, что позволяет снизить центр масс и  вследствие чего, повышается устойчивость автомобиля и его управляемость, что не мало важно.

На оппозитные поршневые двигатели внутреннего сгорания вибрационная нагрузка снижена и они  полностью сбалансированы. Также они небольшой длины, чем однорядные двигатели. Есть и недостатки — сама ширина моторного отсека автомобиля увеличена. Оппозитный двигатель устанавливается на автомобили марок Porsche, а также Subaru.

Разновидности двигателя – W-образный

На данный момент,  W-образный двигатель, который выпускает Фольксваген, включает в себе две поршневые группы от двигателей типа VR, которые находятся под углом 72° и за счёт этого, и  получается двигатель с четырьмя рядами цилиндров.

Сейчас делают  W-образные двигатели с 16, 12 и 8 цилиндрами.

Двигатель W8 — четырёхрядный по два цилиндра в каждом ряду. В нём есть два балансирных вала, которые вращаются быстрее коленчатого в два раза, они нужны, чтобы уравновесить силы инерции. Этот мотор имеет место быть на автомобиле — VW Passat W8.

Двигатель W12 — четырёхрядный, но уже по три цилиндра в каждом ряду. Он встречается на автомобилях VW Phaeton W12 и Audi A8 W12.

Двигатель W16 — четырёхрядный, по четыре цилиндра в каждом ряду, он стоит только на автомобиле Bugatti Veyron 16.4. Этот двигатель  мощностью  1000 л.с. и в нём сильное влияние инерционных моментов отрицательно действующих на шатуны, уменьшили за счёт увеличения угла  развала до 90° , и при этом снизили скорость поршня до 17,2 м/с. Правда размеры двигателя от этого увеличились: его длина  равна 710,  ширина 767 мм.

И наиболее редкий тип двигателя – это рядно-V-образный ( также называемый — VR , смотрите на самом верхнем рисунке справа), который представляет из себя сочетание двух разновидностей. У двигателей VR  маленький развал между рядами цилиндров, всего 15 градусов, что и позволило использовать на них одну общую головку.

Объем двигателя. От этого параметра поршневого двигателя внутреннего сгорания зависят практически все остальные характеристики двигателя. В случае увеличения объема двигателя, происходит увеличение мощности, и как следствие увеличивается расход топлива.

Материал двигателя. Двигатели, обычно делаются из трёх видов материала: алюминия или его сплавов, чугуна и других ферросплавов, либо магниевых сплавов. От этих параметров на практике зависит лишь ресурсы и шум двигателя.

Наиболее важные параметры двигателя

Крутящий момент. Он создается двигателем при максимальном тяговом усилие. Единица измерения – ньют-метры (нм). Крутящий момент на прямую влияет на “эластичность двигателя ” (способность к разгону на низких оборотах).

Мощность. Единица измерения – лошадиные силы (л. с.) От неё зависит время разгона и скорость авто.
Максимальные обороты коленчатого вала (об/мин). Указывают на число оборотов которое способен выдерживать двигатель без потери прочности ресурсов. Большое количество оборотов указывает резкость и динамичность в характере автомобиля.

Важны в автомобиле и расходные характеристики

Масло. Его расход измеряется в литра на тысячу километров. Марка масла обозначается xxWxx, где первое число обозначает густоту, второе вязкость. Масла с высокой густотой и вязкостью существенно повышают надёжность и прочность двигателя, а масла с небольшой густотой дают хорошие динамические характеристики.

Топливо. Его расход измеряется в литрах на сто километров. В современных автомобилях можно использовать практически любую марку бензина, но стоит помнить, что низкое октановое число влияет на падение прочности и мощности, а октановое число выше нормы снижает ресурс, но повышает мощность.

Загрузка. ..

Оппозитный двигатель. Оппозитный двигатель — горизонтальное расположение цилиндров Машины с оппозитным двигателем

Оппозитный двигатель представляет собой форму устройства двигателя внутреннего сгорания автомобиля, имеющий особую структуру: его поршни расположены под развернутым углом и осуществляют движение в горизонтальной плоскости навстречу друг другу и в обратные стороны (друг от друга). Другая, соседняя пара поршней, располагается в одном положении (например, вверху).

Взаимодействие поршней внутри двигателя напоминает в чем-то боксерский раунд, отсюда и другое название устройства — боксер. Конструкция механизма предполагает установку каждого поршня на обособленных шейках коленчатого вала. Количество цилиндров в оппозитном двигателе может быть от 2 до 12-ти, но всегда четное. Наиболее популярны устройства с четырьмя и шестью цилиндрами (четырех- и шестицилиндровые боксеры).

На современном автомобильном рынке представлено множество марок машин, каждая из которых придерживается собственной концепции оснащения автомобилей. Разработкой и применением оппозитных двигателей сейчас занимаются две фирмы: Subaru и Porsche. Раньше оппозитный двигатель устанавливался на такие автомобили, как Alfa Romeo, Honda, Chevrolet, Volkswagen, Ferrari и другие.

Первый оппозитный двигатель, работающий на дизельном топливе, был выпущен компанией Субару в 2008 году. Это четырехцилиндровый оппозитник с вместительностью 2 литра, способный развивать мощность до 150 л.с. При его разработке используется система Сommon Rail.

На некоторых моделях машин марки Порше используются двигатели с шестью цилиндрами (Саyman, 911). Для автомобилей спортивного класса были разработаны восьми- и двенадцатицилиндровые оппозитные двигатели повышенной мощности. Многие профессионалы говорят о том, что от работы обычных двигателей отличаются только шестицилиндровые оппозитники, четырех- и двухцилиндровые практически аналогичны.

Оппозитный боксер — основные принципы работы

В целом процесс функционирования оппозитного боксера схож с работой других двигателей внутреннего сгорания. Главной отличительной особенностью его устройства является расположение цилиндров. Цилиндры в нем установлены горизонтально, в отличие от большинства двигателей. Это устанавливает и иное движений поршней: не вверх и вниз, а справа налево и наоборот (от одного края цилиндра к противоположному).

Первоначальная разработка горизонтального оппозитного боксера не принадлежит компании Subaru, как склонны думать многие. Моторы подобного типа уже использовались ранее на пассажирских автобусах Икарус, а также на мотоциклах (как отечественного «Днепр, МТ», так и иностранного производства «эндуро-турист BMW R1200GS и прочие»). Кроме того, подобные двигатели уже давно используются в военном транспорте, в частности, в отечественных танках.

Естественно, подобное строение двигателя имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их наиболее подробно.

Преимущества оппозитного боксера

На фотографии оппозитный двигатель Porsche

К главным плюсам двигателя с горизонтально расположенными цилиндрами относят:

1. Способствует смещению центра тяжести. Масса распределяется около оси, что позволяет значительно улучшить управляемость машины. Для многих этот фактор является решающим при выборе двигателя и автомобиля, особенно это актуально для российских дорог.
2. Отсутствие вибрации при работе. Двигатели со стандартной структурой и вертикально расположенными цилиндрами в ходе работы вибрируют, передавая волны всей конструкции, что не очень комфортно для водителя.
3. Долгая работа. Ресурс оппозитного боксера, установленного в Subaru, настолько велик, что позволяет эксплуатировать автомобиль в течение длительного времени (его хватает более чем на миллион километров).

Недостатки оппозитного двигателя

На фотографии оппозитный двигатель Subaru Outback 2015

Несмотря на значительные преимущества, двигатель подобного типа имеет существенные недостатки, от которых разработчики пока не избавились:

1. Требует дорогостоящего обслуживания. Часто ремонт двигателей обычного строения осуществляют самостоятельно или в автосалонах за небольшую сумму. Однако в случае с оппозитным боксером это невозможно. Его конструкция слишком сложна, поэтому монтаж лучше доверить профессионалам. Причем за подобные услуги придется заплатить приличную сумму денег.
2. Из первого недостатка вытекает второй — даже при наличии достаточных средств на обслуживание этого типа двигателя, могут возникнуть трудности с поиском квалифицированного специалиста, который сможет произвести качественное обслуживание.
3. Сложность устройства боксера способствует повышению стоимости на его составные части, что создает дополнительные расходы при ремонте.
4. Повышенный расход автомобильного масла. Обычный двигатель потребляет не более трехсот грамм масла за период своего функционирования, а оппозитный гораздо больше.

Таким образом, все недостатки устройства прежде всего заключаются в дороговизне его обслуживания. Это может стать значительным фактором для многих автовладельцев. Однако, как считают представители автомобильных компаний Subaru и Porsche, качество его работы стоит затраченных средств на обслуживание.

Компания Subaru не собирается менять оппозитные двигатели на стандартные, так как ее представители склонны считать, что это будет большим шагом назад. На уровень продаж автомобилей данной марки дороговизна обслуживания двигателя никак не влияет, так как машины зарекомендовали себя исключительно с положительной стороны.

Оппозитный двигатель (оппозитный — [фр., англ, opposite] противоположный) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, расположение цилиндров друг на против друга, то есть с противоположным расположением цилиндров. Принцип работы прост, когда один цилиндр находиться на крайней мёртвой точке, второй цилиндр находиться на противоположной мёртвой точке параллельно ему, под углом 180 градусов. Оппозитный двигатель может быть дизельный и бензиновый.

Самые первые двигатели такого типа устанавливались на венгерский автобус «Икарус» и мотоциклы, также такой тип расположения цилиндров получил обширное применение для военной техники, устанавливались на машины BMW и лишь, потом получили огромный спрос со стороны Porsche и Subaru. Субару используют двигатели такого типа работы очень активно, у их авто можно встретить как дизельный, так и бензиновый вариант.

ОРОС

Оппозитный двигатель типа ОРОС очень сложен в своём устройстве, имеет один коленвал, но при этом два поршня работают в одном цилиндре, которые движутся на встречу друг друга. Такое усложнение привело к закрытию работы над ОРОСом, но недавно благодаря спонсорской помощи разработка возобновлена в поисках альтернативных решений.

5ТДФ

Принцип работы у двигателей такого типа не всегда одинаковый. Второй оппозитный двигатель 5ТДФ, имеет огромное различие от забытого ОРОС или популярного аналога Subaru «боксер» который мы ещё рассмотрим. В 5ДТФ как и в ОРОС два поршня работают в одном цилиндре двигаясь на встречу друг другу, но имеет два коленвала, которые располагаются на местах головки субаровского «боксера». В момент достижения крайней мёртвой точки между двумя поршнями остаётся пространство, называемой как у дизельных, так и у бензиновых систем камерой сгорания, отличие лишь в способе подаче. Тут дело в том, что оппозитный двигатель 5ДТФ двухтактный, в то время как ОРОС и «боксер» четырёхтактные, естественно газообмен происходит как у двухтактного. Активное применение двух коленвальчетый дизельный 5ДТФ получил на танках Т-64, но после завершения их производство от него всё больше отказываются в пользу других двигателей. Такое положение дел могло быть и у «боксера» если бы не Субару.

Боксер

Самый востребованный и часто используемый оппозитный двигатель «боксер» эволюционирует и до сих пор совершенствуется только благодаря Subaru, которые ставят его практически на все машины. В «боксере» стоит один кривошиповый коленвал ровно по его середине, такое расположение коленвала даёт возможность равномерно распределить массу двигателя. Количество цилиндровот четырёх до двенадцати, самый лучший из двигателей «боксер» имеет шесть цилиндров. Это и не удивительно ведь такое количество цилиндров оптимально для всех типов двигателей. Расположение коленвала повлияла не только на массу и размеры двигателя, но и на его пониженную рабочую вибрацию, понизить которую помогают так же специальные крепления. Повышением мощности в таких двигателях занимается турбина, двигатели без неё работали бы на 30 процентов хуже.

Принцип действия типа «боксер»:

• Принцип работы типа «Боксер»

Теперь мы понимаем, принцип работы, какие оппозитные двигатели бывают, но так ли они хороши?

Разрушение мифов

Самая главная цель, так и не была достигнута, размеры оппозитного двигателя отличаются от обычного V-образного настолько слабо, что гордиться этим не приходится, а расположение не чего не меняет. Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.

Достоинства

Но плюсы оппозитного двигателя действительно радуют:

Улучшенная управляемость машины, это достигается благодаря смешению центру тяжести, масса имеет
• расположение около оси и машина действительно ведёт себя более послушно. Для многих автолюбителей, особенно в России это очень важно.
• Повышенный комфорт, достигается за счёт уменьшенной вибрации двигателя, которая не переходит к другим частям автомобиля.
• Повышенный ресурс износа, самый главный плюс двигателей такого типа. Жизнь рассчитана больше чем на миллион километров.

Недостатки

Но и минусы заставляют задуматься:

• Повышенное потребление топлива, если взять два автомобиля, один с оппозитником а другой с V-образным примерно одинаковой мощности, расход на 100 километров у оппозитного двигателя будет примерно на пять литров больше.
• Повышенный расход масла, двигатели других типов «едят» в разы меньше масла.
• Дорогостоящий ремонт двигателя, это касается не только стоимости процедуры, но и стоимости запасных частей для вашего двигателя.
• Поиски станции, даже если у вас и будут деньги на ремонт и запчасти, не каждый мастер возьмется за столь сложный двигатель.

Получается, что все минусы касаются именно вашего кошелька, все вопросы лишь в том готовы ли вы отдать за это деньги. Но качество не оспаривается, именно по этому, нужно задуматься, лучше платить много раз по малу или не заплатить вовсе не когда.

Поломка двигателя это большая редкость для двигателей и с меньшой работа способность, что уж говорить о «боксере», рассчитанным на миллион километров лучшими инженерами Fuji Heavy Indastries Ltd, специально для Subaru. Не знаю, зависит ли это от этого или нет, но Subaru не собираются отказываться от своих двигателей ещё очень долгое время и судя по их продажам людей это вполне устраивает. Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.

• Принцип работы

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.

Читайте в этой статье

В чем особенности оппозитного двигателя

В поршневых двигателях внутреннего сгорания (а бывают еще и роторные) размещение цилиндров может быть разным по отношению друг к другу: под острым углом, в один ряд, звездообразно и так далее. В случае с оппозитным цилиндры находятся в одной плоскости и размещены один напротив другого под углом 180 градусов. В отличие от многих рядных моторов, оппозитный агрегат зачастую имеет два , а также вертикальное распределение . Существует несколько типов оппозитных двигателей. Среди них наиболее известны:

• Boxer («Боксер»). Отличается тем, что поршни, расположенные друг перед другом, движутся подобно боксерам на ринге. То есть, когда один из них находится в крайней верхней точке, второй занимает крайнее нижнее положение. Они все время в равной степени удалены один от другого;
• ОРОС — Opposed Piston Opposed Cylinder. Принцип работы в данном случае заключается в том, что поршни попарно находятся в одном цилиндре (верхний и нижний поршень). Они движутся навстречу друг другу, вращая коленвал.
• 5 ТДФ. Это двухтактный танковый двигатель советского производства, которым применялся на танках Т-64 и Т-72. Интересная особенность данного агрегата состоит в его многотопливности. Основное горючее для него – солярка. Однако при помощи специального переключателя на топливном насосе высокого давления, можно было запустить режим работы на бензине или на смеси бензина с керосином и соляркой, а также двигатель мог работать на реактивном топливе. Правда, требовалось еще и подкорректировать угол зажигания (тайминг впрыска).

Разработкой силовых агрегатов активно занималась многие компании. Например, Volkswagen уделял внимание данному типу агрегатов с середины 30-х годов прошлого столетия. Это были не просто эксперименты, а стремление разработать собственный оппозитный мотор, снизить уровень вибраций, которые возникают во время работы традиционного V-образного или рядного двигателя и т.д. Кстати, свою разработку инженеры Volkswagen применили и в легендарном автомобиле Volkswagen Beetle. А с 60-х годов оппозитные двигатели стали активно использоваться японской компанией Subaru, которая занималась разработками параллельно с немцами.

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 , 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 – 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.

Основные отличия, а также преимущества и недостатки 8-и клапанных моторов по сравнению с 16-и клапанными двигателями. Какой силовой агрегат лучше выбрать.

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 будет рассмотрен оппозитный двигатель.

Конструкция и особенности работы оппозитного двигателя

Оппозитными называются такие двигатели внутреннего сгорания, угол развала цилиндров которых составляет 180°. Поршни в них двигаются в горизонтальной плоскости, причем зеркально друг по отношению к другу. Это означает, что своей верхней точки они достигают одновременно. Кстати говоря, именно это является одним из главных отличий оппозитных силовых агрегатов от более распространенных V-образных: в них движение поршней осуществляется синхронно (когда один из них находится в верхней точке, второй располагается в нижней). Благодаря такому расположению цилиндров оппозитные двигатели имеют низкий центр тяжести. Кроме того, их высота существенно меньше, чем у V-образных, они более «плоские» и занимают меньше места в подкапотном пространстве. Одной из отличительных особенностей оппозитных двигателей является наличие двух газораспределительных механизмов (коленчатый вал у них, так же, как и у V-образных, чаще всего один). Что касается принципа работы этих моторов, то он точно такой же, как и у всех остальных ДВС: перемещение поршней, приводящих в движение коленвал, осуществляется за счет давления газов, образующихся при сгорании топливной смеси.

Виды оппозитных двигателей

В поршневых двигателях внутреннего сгорания (а бывают еще и роторные) размещение цилиндров может быть разным по отношению друг к другу: под острым углом, в один ряд, звездообразно и так далее. В случае с оппозитным ДВС цилиндры находятся в одной плоскости и размещены один напротив другого под углом 180 градусов. В отличие от многих рядных моторов, оппозитный агрегат зачастую имеет два распределительных вала, а также вертикальное распределение газораспределительного механизма. Существует несколько типов оппозитных двигателей. Среди них наиболее известны: ✔ Boxer; ✔ OPOC; ✔ 5 ТДФ. Они отличаются друг от друга в основном тем, каким именно образом в них движутся поршни. Boxer . В оппозитных двигателях этого типа каждый поршень располагается в своем собственном цилиндре, причем они расположены на определенном расстоянии друг от друга, которое всегда остается постоянным. Именно в этом и состоит главная особенность таких силовых агрегатов. Поскольку в процессе функционирования движение их поршней напоминают перемещения боксеров на ринге, то они и получили название Boxer. Двигатель EJ 25 оппозит . OPOC . Эта аббревиатура расшифровывается как Opposed Piston Opposed Cylinder, а особенность конструкции оппозитных двигателей этого типа состоит в том, что в них в каждом из цилиндров находится по два поршня. Они передвигаются навстречу друг другу. Оппозитные двигатели типа OPOC являются двухтактными, в них отсутствуют головки блока цилиндров и механизмы привода клапанов. Благодаря такой конструкции эти силовые агрегаты имеют небольшой вес, причем они бывают как бензиновыми, так и дизельными. 5 ТДФ . Этот тип оппозитного двигателя является отечественной разработкой. В свое время он создавался специально для установки на танки Т-64, несколько позднее использовался в Т-72. Так же, как и в оппозитном двигателе OPOC, в его цилиндрах находится по два поршня, которые движутся навстречу друг другу, однако в отличие от него у каждого из них имеется по собственному коленчатому валу. Камеры сгорания в оппозитных двигателях 5 ТДФ располагаются между поршнями, они работают как на бензине, так и на дизельном топливе. Сейчас эти силовые агрегаты уже не выпускаются.

Разработкой силовых агрегатов активно занималась многие компании. Например, Volkswagen уделял внимание данному типу агрегатов с середины 30-х годов прошлого столетия. Это были не просто эксперименты, а стремление разработать собственный оппозитный мотор, снизить уровень вибраций, которые возникают во время работы традиционного V-образного или рядного двигателя и т.д. Кстати, свою разработку инженеры Volkswagen применили и в легендарном автомобиле Volkswagen Beetle. А с 60-х годов оппозитные двигатели стали активно использоваться японской компанией Subaru, которая занималась разработками параллельно с немцами.

Преимущества оппозитного двигателя

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.

Недостатки оппозитного двигателя

Прежде всего, стоит указать высокую стоимость обслуживания и практически полную невозможность выполнить ремонт в домашних условиях. Даже простая замена свечей зажигания требует наличия специального оборудования. При этом в сторонних автосервисах сложно найти специалиста достаточно высокой квалификации для ремонта оппозитного двигателя. Кстати, здесь будет также уместным выделить огромное количество модификаций агрегатов даже в пределах одной марки. Этим «грешит», например, бренд Субару, который сегодня является основным производителем моторов данного типа. Само собой, такая позиция усложняет ремонт, так как возможность взаимозаменить детали сводится к минимуму.

Стоимость нового автомобиля с оппозитным двигателем может оказаться заметно выше стоимости машины такой же комплектации, но с более традиционным типом ДВС. А все дело в затратах на производство самого оппозитника. Определенную роль играет и дороговизна запчастей, которая напрямую связана с указанными выше причинами.

Добавим еще пару слов о специальном оборудовании. Например, автовладельцы со стажем и опытом знают, что шейки коленвала время от времени приходится шлифовать. Операция эта проводится на станке и не очень дорого стоит применительно к обычному ДВС. Но только если речь не идет об оппозитниках. Например, на субаровских авто шейки очень узкие и шлифовать их нужно на специальных станках. Также отметим, что в оппозитных моторах быстрее засоряется картер двигателя по сравнению с V-образными или рядными конструкциями. Оппозитному двигателю присущ большой расход моторного масла, что обуславливается конструкцией силовой установки данного типа. А в случае, когда установлена турбина, масла расходуется еще больше. Большие габариты двигателя позволяют его устанавливать только в продольном направлении. Высокий расход масла, обусловленный сложностью конструкции.

Видео по теме оппозитного двигателя

Сфера применения оппозитных двигателей

Оппозитные двигатели используются совсем не так широко, как V-образные и рядные, однако есть автопроизводитель, который устанавливает моторы такого типа на свои автомобили уже на протяжении полувека. Это — известная японская фирма Subaru. Кроме того, оппозитные агрегаты можно встретить на некоторых моделях Volkswagen и Porsche, ими в свое время оснащались советские мотоциклы «Урал» и «Днепр», венгерские автобусы «Икарус». Следует заметить, что в последние годы интерес к силовым агрегатам этого типа существенно возрос. По некоторым данным, исследования и разработки по усовершенствованию оппозитных двигателей OPOC, ведущиеся группой американских инженеров, финансирует Билл Гейтс.

Оппозитные двигатели, их преимущества, недостатки и сфера применения. Оппозитный двигатель

Оппозитный двигатель — это видоизменённый агрегат с отличной от обычного рядного мотора структурой. Его поршни находятся под развёрнутым углом, поэтому пары движутся навстречу и обратно. Соседняя же пара, расположенная по оси плоскости мотора, движется идентично, но с небольшим временным интервалом, обеспечивая такт работы двигателя. Движения поршней внутри мотора отдалённо напоминает боксёрский поединок, поэтому такой тип двигателя внутреннего сгорания называют боксёром.

Принцип действия

Исходя из конструкции агрегата, каждый поршень устанавливается на предназначенную для него . Количество цилиндров обязательно чётное, оно составляет от 2 и до 12. Самыми распространёнными двигателями для автомобилей являют моторы с четырьмя и шестью цилиндрами.

В целом принцип работы этого типа агрегата похож на обычный рядный мотор. Отличие заключается в том, что поршни в нём ходят горизонтально, а не вверх-вниз, что обусловлено горизонтальным расположением цилиндров. Эти типы моторов характеризует наличие двух головок блока цилиндров, расположенных горизонтально, по обеим сторонам.

Применяемость мотора

По дорогам ездит довольно много моделей автомобилей, имеющих под капотом оппозитный двигатель. Но ведущих фирм, которые занимаются внедрением и разработками этих агрегатов, всего две, а именно и Порше. Хотя ранее эти агрегаты устанавливались на такие марки машин, как Хонда, Феррари, Шевроле, Альфа Ромео и ещё множество других.

Один из классических автомобилей с оппозитным двигателем – Alfa Romeo 33

Модели от производителя Porsche, такие как Cayman и 911, оснащены шестицилиндровыми двигателями, а варианты более спортивного класса укомплектованы восьми- и даже двенадцатицилиндровыми форсированными движками.

Большинство опытных автовладельцев говорят, что двух- и четырёхцилиндровые оппозитные моторы практически ничем не отличаются от своих рядных собратьев, но чем больше количество цилиндров, тем явственнее различие.

Немного истории

Первым серийным дизельным оппозитным двигателем был мотор, выпущенный концерном Subaru в 2008 году. Это была четырёхцилиндровая установка объёмом 2 литра и мощностью 150 лошадей. Этот мотор получил систему контроля подачи топлива .

В советские времена на танках стоял один из видов современного оппозитного двигателя, имеющий сходный принцип работы, но совершенно ему противоположный конструктивно. Он содержал по 2 поршня на один цилиндр, которые работали, двигаясь навстречу друг к другу. В момент, когда расстояние между поршнями было минимальным, в получавшуюся между ними камеру сгорания попадало топливо. То есть если у современного двигателя один коленвал и 2 головки блока, с ходом поршней друг от друга, то у советского 5ТДФ было 2 коленвала и 1 головка с поршнями, движущимися навстречу. Также особенностью является двухтактный режим работы этого агрегата и его универсальность в плане применяемого топлива. Изначально это был дизельный тип двигателя, но он успешно мог работать на бензине, керосине, авиационном топливе, даже на мазуте. На последнем, правда, не очень долго. Такая универсальность была обусловлена наличием довольно высокой степени сжатия в цилиндрах.

После того как выпуск танков Т-64 был прекращён, от двигателя отказались в пользу V-образных конфигураций, сочтя оппозитный мотор ресурсоёмким и недостаточно удобным для дальнейшего использования.

Сама же идея разработки оппозитного двигателя — это заслуга далеко не Субару, как думают многие. Такие агрегаты ставились на автобусы Икарус, на довольно большое количество мотоциклов (начиная с отечественных Днепров и Уралов, заканчивая BMW R1200GS, а также ему подобных). Естественно, как любые разработки, оппозитный двигатель имеет свои плюсы и минусы.

Плюсы оппозитного мотора

К основным плюсам можно отнести следующие качества:

• За счёт конструкции смещается вниз центр тяжести. Это значительно улучшает управляемость автомобиля, особенно на высоких скоростях. Хотя нет у нас таких дорог, где это можно было бы без риска проверить.
• Нет вибрации при работе. Это относится только к моторам, количество цилиндров которых от 6 и больше. У двигателей с двумя или четырьмя цилиндрами вторичные вибрации не намного ниже, чем у обычных рядных.
• Достаточно . Принято считать, что оппозитные двигатели обладают ресурсом свыше миллиона километров.

Минусы мотора

Естественно, у агрегатов подобной конструкции есть довольно серьёзные недостатки, от которых ещё не избавились разработчики.

• Стоимость обслуживания существенно выше, чем у обычных двигателей. Помимо этого, оппозитный проблематично, а порой практически невозможно ремонтировать самому. Он обладает довольно сложной конструкцией, поэтому лучше, чтобы его ремонтом занимались профессионалы. А это будет стоить немалых денег.
• Из-за первого недостатка плавно выливается второй. В маленьких городах можно просто не найти достаточно квалифицированного мастера, который гарантированно произведёт обслуживание с надлежащим качеством.
• Сложность конструкции, а также большее количество элементов в несколько раз увеличивает стоимость его запасных частей, а также их количество.
• Высокий для оппозитного двигателя считается нормой. Причём он такой высокий, что при подобном расходе обычному агрегату обязательно следует проводить капитальный ремонт. Из этого вытекает ситуация, когда по незнанию автолюбитель просто не контролировал уровень масла в двигателе, что привело к масляному голоданию. Учитывая горизонтальное расположение поршневой, это довольно быстро может привести к необратимым последствиям.

Ознакомившись с тем, как работает оппозитный двигатель, можно сделать вывод, что практически все недостатки такого типа двигателей можно отнести к финансовой части, однако для многих автовладельцев это довольно серьёзный фактор, учитываемый при покупке автомобиля.

Представители компании Субару считают, что возвращение к стандартным типам двигателей было бы для них огромным шагом назад, поэтому они не собираются менять оппозитные моторы на другие модели. По их словам, на уровень продаж не влияет ни цена обслуживания, ни цена непосредственно самих автомобилей.

Оппозитные двигатели были разработаны, для того чтобы сэкономить место под капотом. В результате агрегат получился ниже, короче, но значительно шире. То есть из вертикальной плоскости его перевели в горизонтальную. То есть, по сути, ничего не изменилось, кроме возросшей цены, а также сложности обслуживания. А что касается форсированных моделей с одной или несколькими турбинами, то срок их службы составляет от сотни тысяч километров до нескольких сотен, а никак не миллиона. То же самое касается и расхода топлива — он приблизительно на треть выше, чем у аналогичного по мощности стандартного мотора.

Учитывая все преимущества и недостатки настоящего типа двигателей, сложно их назвать каким-либо техническим прорывом в плане автомобилестроения, однако у этих моторов также есть свои фанаты. Вы с нами согласны?

Наиболее распространенными двигателями на современных автомобилях считаются рядные и V-образные. Оппозитные моторы используются гораздо реже, в основном на моделях Porsche и Subaru. В чем же причина такого невнимания, и какими достоинствами обладает оппозитный двигатель?

Варианты конструкции

От своих собратьев этот мотор отличается тем, что цилиндры в нем расположены не вертикально или под углом, а горизонтально, т.е. в противоположные стороны друг от друга. Отсюда и название — оппозитный или горизонтально-оппозитный двигатель.

Существует два варианта конструкции таких моторов. Первый — поршни движутся навстречу друг другу и имеют общую камеру сгорания. Такие К их плюсам можно отнести высокое качество газообмена, более простую, по сравнению с рядными или V-образными моторами, конструкцию. Подобные приборы использовались на военной технике, в частности, на советских танках Т-64, которые могли работать на разных видах топлива: керосине, бензине, солярке. Чтобы перевести танк на другой вид, достаточно было передвинуть специальный рычажок на и выставить требуемый угол зажигания. Двигатель оснащался двумя турбинами: наддува, которая увеличивала мощность, и газовой, выводившей отработанные газы наружу. Минусы у таких оппозитников те же, что и у двухтактных двигателей: более высокие потери топлива через К этому, как можно догадаться, добавляются приличные габариты, ведь для движущихся навстречу поршней требуется и два коленчатых вала. Второй вариант более распространен. Именно его мы чаще всего имеем в виду, когда подразумеваем оппозитный двигатель. Условно говоря, это V-образный мотор, цилиндры которого решили разложить под углом в 180 градусов. Он применяется и на автомобилях (Porsche, Audi, Subaru), и на мотоциклах («Днепр», «Урал»). О нем мы и поговорим ниже.

Преимущества и недостатки

Итак, преимущества. Главный плюс такой компоновки двигателя — это более низкий центр тяжести, благодаря которому улучшается управляемость автомобиля. Также оппозитник выгодно отличается в плане размеров и веса. Он заметно короче и ниже, чем рядные двигатели. Еще одно преимущество — отличная сбалансированность, которая обеспечивается благодаря расположению поршней, нейтрализующих вибрацию друг друга. Смещение центра тяжести силового агрегата к центру автомобиля дает возможность сделать поворот более точным и стабильным. Это особенно важно для спортивных моделей, где управляемость стоит не просто на первом, а на самом первом месте. Есть свои плюсы и при лобовых столкновениях. Поскольку оппозитный двигатель расположен низко, то при столкновении он сдвинется под кабину, а не в салон автомобиля. Так что наличие такого мотора говорит в пользу безопасности машины.

Имеет ли оппозитный двигатель недостатки? Да, и довольно существенные. Именно они стали причиной того, что такие моторы не получили широкого распространения. Оппозитники имеют небольшую длину и высоту, но ширина у них гораздо больше, чем у двигателей, где цилиндры стоят в ряд или в виде буквы V. Это создает немало проблем конструкторам. Моторный отсек должен быть таким, чтобы оппозитный двигатель вписался в него по ширине. При этом нужно компактно расположить рулевое управление и управляемые колеса. Еще одна проблема — доступность узлов для обслуживания. Если масло в двигателе еще можно сменить самостоятельно, то остальные операции может выполнить только специалист. Даже свечи зажигания в двигателе менять самостоятельно не рекомендуется, потому что можно легко повредить головку блока цилиндров. Эти недостатки делают оппозитные двигатели дороже в изготовлении и обслуживании. А это, в свою очередь, влияет на цену автомобиля.

Как видим, у этого типа устройств хватает и достоинств, и недостатков. Впрочем, их конкуренты тоже неидеальны. Поэтому при выборе автомобиля определитесь, так ли важна для вас сложность и дороговизна в обслуживании силового агрегата. Вполне возможно, что хорошая управляемость автомобиля окупит эти затраты с лихвой.

При выборе нового или покупатели особое внимание обращают на установленный в транспортном средстве двигатель. Причём их интересует не только мощность и крутящий момент, но и сам тип конструкции.

Среди всех доступных и использующихся на современных авто двигателей порой наибольшее количество вопросов вызывают именно оппозитные силовые установки.

Многие слышали об оппозитных двигателях, но не все точно понимают, что это такое, какими сильными и слабыми сторонами обладают такие моторы и где они используются.

Особенности оппозитных двигателей

Прежде чем говорить о принципе работы оппозитного двигателя, нужно узнать, что же значит этот самый оппозитный двигатель и какими особенностями он характеризуется.

Оппозитными моторами или оппозитниками называют разновидность силовых установок, которые во многом похожи на классические или традиционные ДВС. Но, в отличие от других используемых на авто ДВС, у оппозитного варианта расположение цилиндров не совсем стандартное. Здесь они стоят горизонтально.

Отличительной особенностью таких автомобильных моторов является нестандартный угол развала рабочих цилиндров. Он составляет 180 градусов. При этом поршни осуществляют своё движение в горизонтальной плоскости, располагаясь при этом зеркально относительно друг друга. То есть своей верхней мёртвой точки эти поршни достигают в один момент, одновременно. Именно этот нюанс считают главной отличительной особенностью оппозитников в сравнении с более традиционными или классическими V-образными ДВС, где поршни двигаются синхронно. Когда один из них достигает своей верхней мёртвой точки, другой при этом достигает нижней.

Такое расположение позволило получить низкий центр тяжести, уменьшить высоту самого мотора. То есть оппозитный двигатель можно уверенно назвать плоским, что позволяет ему занимать значительно меньше места в автомобильном подкапотном пространстве.

Также к отличительным моментам можно отнести использование сразу пары газораспределительных механизмов, хотя коленвал зачастую всё равно один.

Среди автомобилистов стало популярным название боксёр. Это название для оппозитника объясняется тем, что поршни осуществляют движение как бы друг в друга, то есть навстречу. При этом пара рабочих поршней располагаются в одном положении.

Впервые об оппозитных моторах стало известно ещё в 1938 году. Свои усилия к разработке нового типа ДВС приложили инженеры из немецкой компании Volkswagen. На тот момент они представили оппозитный мотор с 4 цилиндрами и рабочим объёмом 2,0 литра. Максимальная мощность такой установки достигла внушительных на тот момент 150 лошадиных сил.

Постепенно оппозитные ДВС начали активно распространяться. В результате их устанавливали на:

• легковые автомобили;
• спортивные модели;
• мотоциклы;
• автобусы;
• военную технику и пр.

В настоящее время оппозитные установки не пользуются огромной популярностью. И на то есть свои объективные причины.

Конструкция и принцип работы

Изучая устройство оппозитного , 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.

Большую роль здесь играет горизонтальное размещение рабочих цилиндров. За счёт этого существенно снижается вибрация и обеспечивается плавный ход. Это обусловлено тем, что при перемещении установленных поршней в противоположном направлении относительно друг друга она взаимно нейтрализуют вибрации. Тем самым обеспечивается плавный рост мощности, отсутствуют сильные рывки. Плюс этот фактор положительно сказывается на скорости износа мотора.

Оппозитники также отлично влияют на устойчивость и качество управляемости авто, поскольку используемое горизонтальное размещение цилиндров позволяет устанавливать моторы ближе к автомобильному шасси. Это способствует низкому центру тяжести.

Разновидности

Во многом принцип работы и некоторые конструктивные особенности зависят от конкретного типа оппозитного силового агрегата.

Выделяют несколько основных категорий горизонтально-оппозитных двигателей:

• боксёры;
• ОРОС;
• танковые моторы.

Боксёры получили самое широкое распространение в оснащении легковых гражданских автомобилей. Основным пользователем таких моторов выступает японская автокомпания Subaru.

В таком оппозитнике поршни располагаются на определённом расстоянии относительно друг друга и стоят напротив. Если первый поршень фиксируется на определённом отрезке от оси мотора, то и второй будет занимать такое же аналогичное положение. При этом в моторе каждый поршень помещается в свой отдельный цилиндр. Визуализировав работу такого мотора, можно представить себе поединок между двумя боксёрами. Отсюда и соответствующее название.

Что касается других двигателей типа ОРОС, то здесь принцип конструкции и порядок работы, которую осуществляют поршни, несколько иной. Это двухтактные силовые агрегаты. Один цилиндр имеет сразу 2 поршня, закреплённые на одном коленвале. При этом первый отвечает за впуск рабочей топливовоздушной смеси, а второй при этом своевременно выводит образовавшиеся продукты сгорания.

Особенностью двигателей ОРОС является факт отсутствия головки, которая обычно устанавливается на блок цилиндров. Плюс подобного агрегата в работе поршней только на один коленчатый вал. Оппозитник небольшой по своим размерам, требует меньше места и обладает небольшой массой. Это позволило применять мотор в разных сферах и на различных транспортных средствах.

ОРОС может работать на двух видах топлива, то есть на дизельном горючем и на бензине. К его преимуществам также стоит отнести:

• поршни при выполнении своей работы проходят несколько меньшую дистанцию, что существенно снижает силу трения и минимизирует износ;
• повышенная эффективность, которая обусловлена отсутствием вредных воздействий отработанных газов на камеру сгорания. Они осуществляют давление на рабочие поршни;
• если сравнивать с классическими двигателями, масса ОРОС будет на 30-50% меньше;
• в оппозитном моторе такого типа используется меньшее количество элементов. Если сравнивать с рядными и V-образными, разница составит 40-50% в среднем;
• такие силовые агрегаты достаточно экономичные;
• В конструкции не используется система привода клапанов;
• для размещения установки в подкапотном автомобильном пространстве требуется меньше места.

Но не всё так радужно, как сначала может показаться. Этот тип двигателей находится на стадии разработки и постепенного усовершенствования. О каких-то реальных и глобальных успехах говорить рано, поскольку существует ряд скрытых и непредвиденных проблем, возникающих в процессе эксплуатации.

Теперь что касается третьего типа оппозитных моторов, который называют танковым двигателем. Это силовая установка с маркировкой 5ТДФ. Мотор был создан специально для танков серии Т-64 и Т-72.

У танкового оппозитника внушительный ресурс, поскольку он был изначально рассчитан на установку в крупной военной технике. Поршни делят один цилиндр и движутся в одинаковом направлении, хотя у каждого из них предусмотрен собственный отдельный коленвал.

Место для возгорания топливовоздушной смеси образуется путём создания минимального промежутка или зазора между двумя установленными рабочими поршнями. Как и в случае с ОРОС, здесь в цилиндры поступает воздух, а отработанные газы выходят за счёт работы системы турбонаддува.

За счёт встречного хода рабочих поршней инженерам удалось создать компактный по своим размерам, но внушительный по своей мощности силовой агрегат. Максимальное для танкового оппозитника достигает 2 тысяч. Мощность агрегата составляет 700 лошадиных сил. Рабочий объём мотора может быть 6 и 13 литров.

Танковый оппозитник может функционировать на бензине и на дизельном топливе. Это отечественная разработка, которая в своё время сумела произвести впечатление. Но в настоящее время ТДФ уже не выпускается.

Преимущества и недостатки

Чтобы в полной мере раскрыть особенности этого мотора, нужно посмотреть на его сильные и слабые стороны.

Начнём с наиболее актуальных преимуществ оппозитных двигателей. К его достоинствам можно отнести следующие моменты:

• чем действительно оппозитный двигатель хорош, так это наилучшей вариацией расположения. Мотор всегда располагается низко, что намного лучше классических ДВС. Это позволяет понизить центр тяжести. Тем самым улучшается устойчивость и управляемость;
• также оппозитник лучший среди конкурентов за счёт нахождения фактически на одном уровне с трансмиссией. Такая особенность даёт возможность минимизировать потери при передаче крутящего момента;
• весомым аргументом в пользу оппозитного двигателя является минимальный уровень вибраций даже тогда, когда автомобиль движется на максимальных скоростях. Такое преимущество объясняется расположением цилиндро-поршневой группы. Тем самым инженеры создали идеальный баланс и смогли гарантировать эффективное гашение всех потенциально возникающих вибраций. От этого двигатель работает плавно, рывки отсутствуют;
• конструктивные особенности и баланс дали возможность использовать для коленчатого вала не 5, а только 3 подшипники. За счёт этого он стал короче и легче;
• среди всех своих конкурентов оппозитник выступает неоспоримым лидером в плане обеспечения пассивной безопасности. Даже при условии сильного лобового столкновения мотор не проникнет внутрь салона. При ударах он просто падает, не нанося урон водителю или пассажирам. Подобная особенность сумела спасти не одну тысячу жизней;
• если правильно обслуживать оппозитный мотор, вне зависимости от типа используемого топлива, оппозитник сможет похвастаться огромным ресурсом. При грамотном отношении такой двигатель служит порядка 1 миллиона километров. Чтобы добиться такого результата, нужно просто вовремя менять масло и прочие расходники, а также не подвергать агрегат чрезмерным экстремальным нагрузкам.

Хотя перечень преимуществ оказался внушительным, оппозитный двигатель также имеет свои существенные недостатки. И эти минусы во многом способны перекрыть все имеющиеся плюсы.

1. Дорогостоящее самообслуживание. Автовладелец машины с оппозитным мотором сможет выполнять только ряд простейших процедур в процессе обслуживания. Большую часть работ придётся осуществлять с привлечением специалистов. А это дополнительные затраты на содержание транспортного средства.
2. Дорогой и сложный ремонт. Сложность ремонта провоцирует рост стоимости услуг. Сами запчасти для оппозитники достаточно дорогие. Плюс приходится искать грамотных специалистов. Профессионалов в сфере оппозитных моторов крайне мало. А те, кто работает с такими силовыми установками, просят довольно много денег за свои услуги.
3. Сложная конструкция. Чтобы выполнить определённые работы и поменять какие-то расходники, порой приходится частично разбирать двигатель. Это проблематично и для недоступно.
4. Условная компактность. Хотя такие моторы удалось сделать небольшими и разместить низко, всё равно под капотом им требуется довольно много места.
5. Активное потребление масла. В оппозитниках крайне важно следить не только за состоянием, но и за количеством масла. Мотор отличается хорошим аппетитом в отношении смазочного материала. Если начнётся голодание, это приведёт к крайне негативным, серьёзным и дорогостоящим последствиям.
6. Съёмные гильзы цилиндров. Факт их съёмности является положительным моментом. Но для замены гильз приходится проводить ряд сложных мероприятий по частичной разборке мотора. Если этого не сделать, вскоре мотор начнёт ещё активнее потреблять масло, что приведёт в итоге к быстрому выходу из строя всего оппозитного двигателя.
7. Острый дефицит квалифицированных мастеров. Для России и стран СНГ это одна из главных проблем. Многие бы с удовольствием приобрели себе автомобиль с оппозитным мотором. Но большое количество вопросов вызывает факт отсутствия хороших мастеров. Есть те, кто берётся за обслуживание оппозитников, но качество их работы оставляет желать лучшего. Квалифицированные мастера обходятся дорого, и работают они далеко не в каждом городе.

Оппозитные моторы можно назвать ДВС с прекрасными возможностями и светлыми перспективами. Ещё есть куда стремиться. Потому автопроизводители, кто реально заинтересован в оппозитных моторах, постоянно стараются придумывать что-то новое, внедрять свежие идеи и бороться против объективных недостатков.

Область применения

Учитывая всю рассмотренную информацию, наличие весомых преимуществ и объективных недостатков, возникает закономерный вопрос относительно того, на каких машинах можно встретить оппозитный двигатель.

Следует справедливо заметить, что автомобили не так часто оснащаются оппозитными моторами, как традиционными рядными или V-образными силовыми установками.

Но существует одна автомобильная компания, которая более пятидесяти лет успешно и активно устанавливает на свои модели такие виды двигателей. Причём во многом именно благодаря этому производителю происходит развитие сегмента оппозитных моторов. Это компания Subaru, которая базируется в Японии, но её машины успешно реализуются по всему миру.

Но есть ещё несколько автомобилей и транспортных средств, которые оснащаются такими силовыми установками. Речь идёт о следующих ТС:

• некоторые модели автоконцерна Volkswagen;
• несколько автомобилей от бренда Porsche;
• мотоциклы советского образца Урал;
• мотоциклы Днепр;
• автобусы Икарус, пришедшие из Венгрии.

О каком-то глобальном распространении такого типа двигателя говорить не приходится. Хотя объёмы продаж тех же автомобилей Subaru с оппозитными силовыми установками внушительный.

За последнее время оппозитные моторы снова обратили на себя внимание со стороны инженеров и разработчиков. Регулярно проводятся исследования, всевозможные испытания. Специалисты стремятся усовершенствовать и модернизировать такие двигатели. Причём непосредственное отношение к доработке моторов типа ОРОС имеет группа американских специалистов, работу которых финансирует Билл Гейтс.

Что из этого всего получится, говорить сложно. Но факт заинтересованности в оппозитниках намекает нам на то, что в скором времени удастся решить проблему очевидных недостатков. В таком случае у рядных и V-образных ДВС появится реальный и серьёзный конкурент. Если оппозитник избавиться от недостатков и сохранит свои ключевые преимущества, это позволит сделать огромный шаг вперёд.

Но пока всё на уровне частичных слухов, догадок и домыслов. Действительно ли в ближайшее время удастся существенно изменить оппозитные моторы, вопрос сложный.

Как не допустить дорогостоящий ремонт

Учитывая все имеющиеся недостатки, можно сделать вывод, что оппозитные моторы дорогие и сложные в ремонте. Основные затраты связаны именно с покупкой запчастей и оплатой услуг мастеров по ремонту. Если же двигатель поддерживать в хорошем рабочем состоянии, тратить на него огромные деньги не придётся.

В этом и заключается основная миссия автовладельца, который хочет приобрести машину с оппозитником, но боится потенциальных затрат на его обслуживание. Есть несколько правил, соблюдение которых позволит получить максимум преимуществ и столкнуться с минимальным проявлением недостатков оппозитного типа двигателя.

1. Периодичность прохождения технического обслуживания. Строго следуйте регламенту, проводите ТО согласно рекомендациям производителя. В условиях наших дорог и климата его можно немного сократить. Если машина эксплуатируется в тяжёлых условиях, от заявленной периодичности обслуживания следует отнять минимум 15%.
2. Квалифицированные мастера. Хотя опытных специалистов по оппозитным двигателям не так много, найти их вполне реально. Если доверять двигатель квалифицированным мастерам, это значительно повысит ваши шансы на длительную безотказную работу оппозитной силовой установки.
3. Тщательный подход к выбору . Поскольку оппозитники очень требовательные в отношении моторных масел, здесь нужно строго следовать рекомендациям автопроизводителя. Выбирайте масла, которые советует использовать завод. Соответствующая информация указана в руководстве по эксплуатации. Если купить именно такую марку невозможно, тогда ориентируйтесь на известных производителей с хорошей репутацией. Покупайте смазочный материал для оппозитного мотора только в проверенных магазинах, где есть все гарантии и сертификаты качества. Это позволит избежать приобретения подделки.
4. Заправляйтесь на хороших АЗС. Этот совет актуален для всех типов двигателя, а не только для оппозитных. Хорошее топливо обеспечивает эффективную работу мотора, увеличивает его ресурс, уменьшает риски загрязнения. Даже если вы будете платить за топливо больше, чем на дешёвых автозаправках, всё равно удастся сэкономить. Это проявится в виде безотказности и отсутствия необходимости ремонтировать двигатель из-за негативного влияния низкокачественного горючего.
5. Система охлаждения. Хотя оппозитные моторы оснащаются достаточно эффективной системой охлаждения, даже она не справится с чрезмерными перегрузками двигателя. Не стоит перегружать оппозитник. А для самой системы выбирайте только качественные расходники.
6. Мойка двигателя. Её нужно проводить периодически, а не на постоянной основе, как многие могли подумать. Но даже редкая очистка двигателя позволит нормализовать теплоотдачу и предотвратить перегрев. Отсюда и длительный срок службы мотора, сохранение его моторесурса и отсутствие проблем.

Не стоит верить устоявшему стереотипу, что якобы эксплуатация машины с оппозитным двигателем обходится значительно дороже, чем содержание авто с традиционным ДВС рядного или V-образного типа.

Это наглядно видно на примере автомобилей Subaru. Их запчасти сравнительно недорогие, расходники также не обходятся в огромные суммы денег. Содержать такую машину может человек даже с небольшим уровнем дохода. Всё напрямую зависит от качества обслуживания и правильного ухода. Если грамотно содержать машину, вовремя проводить плановые работы, а также не провоцировать экстремальные перегрузки, двигатель не потребует много денег.

Оппозитные моторы вызывают повышенный интерес, учитывая их сильные качества. В некоторой степени смущают их недостатки. Но они достаточно условные. Любой двигатель может привести к огромным финансовым затратам. Это уже вопрос непосредственно к владельцу и его отношению к своему автомобилю.

Один из интереснейших двигателей внутреннего сгорания: оппозитный двигатель принцип работы, его конструктивные особенности, преимущества и недостатки.

Оппозитный двигатель представляет собой конструкцию с двумя рядами цилиндров горизонтально-расположенных относительно друг друга.

Пальму первенства разработок такого типа двигателей несет автомобильный концерн Volkswagen. Его разработка была закончена в далеком 1938 году и установлен он был на самый легендарный в мире, народный автомобиль Фольксваген Жук (Volkswagen Käfer).

Фольксваген и в настоящее время ставит оппозитный двигатель на престижные автомобили Porsche 997

В сороковых годах прошлого века японский концерн Субару (SUBARU) тоже разрабатывал оппозитную конструкцию двигателя. Он тоже продвинулся в своих разработках и на сегодняшний день комплектует такими движками целый модельный ряд.

Разрабатывая такую конструкцию, инженеры стремились снизить центр тяжести автомобиля, добиваясь таким способом большей устойчивости.

Особенности оппозитного двигателя

Главная особенность, это расположение двух рядов цилиндров, строго в одной плоскости, под углом 180 градусов относительно друг друга.

Оппозитных двигателей несколько видов:

• ОРОС — Opposed Piston Opposed Cylinder в переводе Противоположный поршневой цилиндр . Идея такой конструкции предполагает движение поршней навстречу друг другу, находясь в одном цилиндре;

• Boxer – Боксер. Классическая современного оппозитного двигателя. Поршни как бы боксеры на ринге, попеременно машут кулаками, то один, то другой. Один в верхней мертвой точке, другой в нижней мертвой точке и всегда равноудалены друг от друга;

• 5ТДФ. Это уже отечественная разработка. Этот оппозитный двигатель был сделан для танков Т-64 и Т-72. Конструкция его особенная, он двухтактный, имеет два коленвала и поршня движутся навстречу друг другу.

Оппозитный двигатель преимущества:

• Первое и самое главное преимущество, это почти нет вибрации. Движение поршней в разные стороны максимально уравновешивают силы, возникающие при смене вектора движения поршней. Это влияет не только на комфорт, но и на ресурс работы такого двигателя;
• Ресурс. Именно такая компоновка расположения цилиндров дает удивительно высокий ресурс оппозитного двигателя. Они выхаживают свыше 500 тыс. км. Очень много можно встретить автомобилей SUBARU с пробегом до 900 тыс. км. без капитального ремонта;
• Центр тяжести. Это очень нравится конструкторам спортивных автомобилей. Низкий центр тяжести естественно придает больше устойчивости и крайне полезен для гонок, хотя и у серийных автомобилей такое преимущество ценится не меньше;
• Больше места под капотом. Хотя это компенсируется неудобством того, что с боков надо место освобождать, чтобы скомпоновать его, не сильно расширяя капот и переднюю подвеску.

Оппозитный двигатель недостатки:

• Высокая стоимость обслуживания. Даже свечи зажигания невозможно заменить в домашних условиях. Если говорить о самой распространенной марке оппозитников – Субару, то среди её разнообразных моторов практически нет взаимозаменяемости деталей;
• Очень сложный капитальный ремонт. Ввиду необычности и оригинальности конструкции, ремонт осуществляется только в специализированных мастерских, которых не так много;
• Большой расход моторного масла, что связано с конструкцией оппозитника. И конечно быстрее засоряется картер, ввиду большого прогона масла по двигателю.

//www.youtube.com/watch?v=9LBEK-uw7cE

Как в свое время V-образный мотор «эволюционировал» от рядного, так и оппозитная силовая установка стала своеобразным технологическим усовершенствованием V-образного двигателя внутреннего сгорания.

В середине 1930-х годов инженеры марки Volkswagen проводили собственные разработки силовых установок, модернизируя как , так и . В результате одной из таких операций инженеры «разложили» цилиндры V-образного двигателя под углом 180 градусов, получив первый в мире оппозитный двигатель. Особенность конструкции такого мотора заключается в том, что его цилиндры и поршни располагаются оппозитно (с английского «opposite» — противоположный), то есть друг напротив друга в горизонтальной плоскости.

При этом, у такого двигателя в конструкции применены по два распределительных вала с каждой стороны. Еще одной особенностью конструкции такого мотора является вертикальное размещение газораспределительных механизмов. Сконструировав подобный двигатель, инженерам Volkswagen удалось решить несколько проблем, присущих V-образным моторам, главная из которых – несбалансированность, порождающая вибрации, которые от силовой установки передаются на кузов и делают езду на автомобиле некомфортной. Эти моторы с 1938 года устанавливались на культовую модель городского хэтчбека Volkswagen Beetle. А с середины 1960-х годов ставку на оппозитные моторы сделала японская компания Subaru.

Volkswagen Beetle ’1968–72

Преимущества

Оппозитный двигатель ввиду горизонтального расположения цилиндров получил сбалансированную работу за счет того, что работающие друг от друга поршни являются своеобразным противовесом и создают такой необходимый для корректной работы мотора баланс. По оценкам специалистов, лучше оппозитного двигателя уравновешен только рядный шестицилиндровый мотор.

Еще одно преимущество, которое дает оппозитное расположение цилиндров – низкий центр тяжести, что особо ценится для спортивных машин, которым важна такая характеристика, как устойчивость при прохождении поворотов на скорости. Из-за своего горизонтального расположения мотор как бы «распластан» в подкапотном пространстве, благодаря чему крены автомобиля существенно уменьшаются.

Несомненным плюсом оппозитного двигателя является его ресурс прочности: некоторые двигатели подобного типа эксплуатировались до нескольких сотен тысяч километров до капитального ремонта.

Недостатки

Наряду с указанными выше преимуществами, есть у оппозитных двигателей и свои недостатки. Связаны они с особенностью конструкции мотора и касаются дорогого обслуживания и ремонта «оппозитника». Если в том же рядном или V-образном двигателе автовладелец может поменять , то проделать эту операцию на оппозитном моторе практически невозможно – для этого потребуется применить специальное оборудование, которым располагают только СТО. Да и стоимость его производства сравнительно высока, что в конечном итоге сказывается на ценнике автомобиля.

SUBARU BRZ оснащается оппозитным двухлитровым двигаталем мощностью 200 лошадиных сил.

Двигатель с оппозитными поршнями обещает более высокую эффективность

Пятидесятилетние и в значительной степени бесплодные усилия Mazda по созданию роторного двигателя демонстрируют, насколько сложно вытеснить обычный поршневой двигатель. Тем не менее, новые концепции продолжают появляться, особенно с учетом неустанного стремления отрасли к эффективности. Большинство из них никогда не выходит за рамки стадии дизайна или даже цветного карандаша. Но вот один дизайн, который находится в стадии разработки и показывает многообещающие перспективы.

Это оппозитно-поршневой двигатель Achates, прототип которого был показан на пикапе Ford F-150 на автосалоне в Детройте в 2018 году.Этот двигатель имел три длинных цилиндра в ряд, причем один коленчатый вал находился ниже, а другой — выше ряда цилиндров. Пара противоположных поршней совершает возвратно-поступательное движение в каждом цилиндре, каждый из которых соединен с собственным коленчатым валом.

Как это работает

Двигатель поршневой двухтактный, что означает отсутствие клапанов. Вместо этого отверстия в стенках цилиндров открываются, когда поршни находятся в нижней части своего хода. Нижние порты — это воздухозаборники, а верхние — выхлопы, а выхлопные трубы опережают воздухозаборник примерно на 10 градусов, чтобы выхлопные трубы открывались первыми.Когда оба открыты, нагнетатель нагнетает свежий воздух в цилиндр с одного конца, чтобы вытеснить выхлопные газы с другого конца. Затем поршни начинают двигаться навстречу друг другу, закрывая оба порта и сжимая воздух. Топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр, когда поршни приближаются к концу своего хода. Таким образом, отсутствуют такты впуска и выпуска, как в обычном четырехтактном двигателе — только такты сжатия и увеличения мощности. Наверное, это легче понять, посмотрев эту анимацию, предоставленную производителем.

Базовая компоновка двигателя Ахатеса существует уже некоторое время. Немецкие люфтваффе начали использовать аналогичные дизельные двигатели Junkers Jumo с оппозитными поршнями в больших самолетах в 1932 году. Более крупные дизельные двигатели с оппозитными поршнями Фэрбенкса-Морса приводили в действие большинство подводных лодок ВМС США во время Второй мировой войны и до сих пор обеспечивают резервное питание для современных атомных подводных лодок.

Создание новой старой идеи

Achates взял эту базовую конструкцию и улучшил характеристики сгорания, а также предоставил возможность адаптировать работу двигателя к различным условиям и видам топлива.Большая часть разработок была сосредоточена на дизельных версиях, но компания также работает над бензиновыми версиями без свечей зажигания — концепцией HCCI (гомогенное воспламенение от сжатия), которую многие разрабатывают, но никто не довел до совершенства.

Теория предполагает, что двигатель с оппозитными поршнями имеет преимущество в эффективности, потому что из-за отсутствия головок цилиндров в систему охлаждения теряется меньше тепла. Представьте себе обычную камеру сгорания, в которой поверхности состоят из днища поршня, короткой цилиндрической окружности и головки блока цилиндров.В конструкции OP каждая пара цилиндров собирается вместе, поэтому головки отсутствуют.

Кроме того, поскольку камера сгорания каждого поршня соединяется с камерой сгорания другого, полученная камера становится толще и меньше похожа на тонкий диск. Ахатес увеличивает это преимущество за счет использования хода, в 1,3 раза превышающего длину ствола. Ахатес тщательно формирует головки поршней, чтобы обеспечить завихрение и качание всасываемого заряда, чтобы способствовать быстрому и стабильному сгоранию.

Два противоположных инжектора прямого действия, каждый из которых подает несколько тщательно рассчитанных впрысков, обеспечивают тщательное распределение топлива для сжигания большей части воздуха и ограничения образования твердых частиц.Степень сжатия около 18,0: 1 для бензиновой версии с воспламенением от сжатия (GCI) и немного меньше для дизельной версии обеспечивает хорошую степень расширения для извлечения максимальной механической энергии от каждого события сгорания.

Превосходная очистка — ключ к успеху

Секретный соус для выполнения этой работы — способность контролировать очистку в двигателе. Нагнетатель, который обеспечивает воздух под низким давлением для продувки цилиндров, имеет двухскоростной привод, и его также можно обойти. Эта гибкость позволяет цилиндру не полностью продуваться при определенных условиях.Например, при холодном пуске в результате частичной продувки в цилиндре остается много продуктов сгорания из предыдущего цикла (внутренняя рециркуляция выхлопных газов). Это повышает температуру сгорания и обеспечивает более горячий выхлопной поток, чтобы довести катализаторы до рабочей температуры.

Такая более горячая среда сгорания также способствует сгоранию на низких оборотах и ​​при малых нагрузках, что является проблемной областью для обычных двигателей HCCI.Например, на холостом ходу количество остаточных выхлопных газов составляет около 50 процентов. При более высокой выходной мощности цилиндр более тщательно очищается, чтобы снизить пиковые температуры сгорания, тем самым ограничивая выбросы оксидов азота (NOx). Также полезно то, что, хотя двигатель также имеет турбонагнетатель, заменяющий нагнетатель при более высоких нагрузках и для повышения эффективности, двигатель не работает с большим давлением наддува. Вместо этого двухтактная конструкция с вдвое большим количеством ходов на оборот позволяет двигателю соответствовать мощности обычного двигателя без особого наддува, даже когда его рабочий объем уменьшен на 20–30 процентов.

Хотя в этом двигателе нет обычного клапанного механизма, общее трение аналогично обычному двигателю из-за второго коленчатого вала, надежной зубчатой ​​передачи, соединяющей два кривошипа, и необходимости приводить в действие нагнетатель. Вес тоже примерно сопоставим. Двигатель выше обычного двигателя, но, наклоняя его, он обычно помещается под имеющийся капот.

Эффективнее, чем Prius?

Ахатес утверждает, что версия GCI этого двигателя достигнет максимальной эффективности 44%.Это всего на 10 процентов лучше, чем 40-процентный КПД, заявленный двигателем с циклом Аткинсона в нынешней Toyota Prius, но Ларри Фромм, исполнительный вице-президент Achates по развитию бизнеса, говорит, что двигатель Achates обеспечивает такую ​​эффективность в гораздо более широком диапазоне оборотов и нагрузки, чем двигатель Приуса. Например, двигатель Achates GCI в Ford F-150, как говорят, обеспечивает на 30 процентов большую экономию топлива в цикле EPA, чем самый эффективный бензиновый двигатель Ford, 2,7-литровый EcoBoost V-6.Это будет означать, что общий показатель составит около 29 миль на галлон — или на 4 мили на галлон выше, чем у 3,0-литрового дизельного двигателя V-6 Ford в версии этого грузовика с задним приводом.

Ford

К сожалению, мы вряд ли увидим двигатель Achates под капотом легкового или грузового автомобиля в течение нескольких лет. У Achates нет планов по производству двигателей, но он намерен лицензировать свою технологию у признанных производителей. У нее уже есть отношения с Fairbanks-Morse, которая использует технологию Achates для 12-цилиндрового, 24-поршневого, 5000-сильного и 95 000-фунтового стационарного дизельного топлива, используемого для выработки электроэнергии.Фэрбенкс-Морс заявляет, что тепловой КПД составляет 50 процентов.

Achates также работает с Cummins над разработкой двигателя с оппозитным поршнем мощностью 1000 л.с. для боевых машин для армии США. Фромм говорит, что компания ведет переговоры с несколькими крупными автопроизводителями, которые заинтересованы в версии GCI. Но пока нет ничего конкретного и с учетом длительных сроков разработки и испытаний новых двигателей, мы не увидим двигатель Achates на дороге как минимум пять лет.

Автомобильные приложения могут включать подключаемые гибриды

Если вы думаете, что к тому времени электромобили избавятся от необходимости в двигателях внутреннего сгорания любого типа, подумайте еще раз.Если эффективность двигателя будет реализована на производстве, достижение федеральных стандартов экономии топлива к 2025 году может быть проще и дешевле с помощью конструкции Achates, чем с помощью электрификации. И, как отмечает Фромм, двигатели с оппозитными поршнями по своей сути гладкие, поэтому одноцилиндровая двухпоршневая версия может стать идеальным расширителем диапазона для PHEV, тем более, что ее можно превратить в плоский корпус, спрятанный под багажником или сиденьем. . Только время покажет, взломал ли Ахат код для двигателей с оппозитными поршнями в легковых и грузовых автомобилях.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

: исследование 10,6-литрового оппозитно-поршневого двигателя с низким уровнем выбросов от Achates Power

В эпоху массовой электрификации мы редко слышим о создании полностью нового двигателя большого рабочего объема. Даже производители тяжелых грузовиков переходят на гибридную, аккумуляторную или даже водородную энергию.Тем не менее, одна американская компания решила не отказываться от ICE и вместо этого решила изменить его конструкцию.

Появившийся с начала 1880-х годов двигатель с оппозитными поршнями (OP) не является чем-то новым. Короче говоря, в нем обычно используются два поршня, установленные на каждом конце общей головки блока цилиндров, обращенные друг к другу. Эти поршни, которые оснащены отдельными коленчатыми валами и шатунами, движутся навстречу друг другу, и по мере приближения друг к другу топливо подается в цилиндр и происходит сгорание.

Отсутствует головка блока цилиндров или клапанный механизм, что снижает тепловые потери и потери на трение, что в конечном итоге приводит к лучшему диапазону, чем у классических четырехтактных двигателей с циклом Отто. Благодаря этому в первой половине девятнадцатого века это стало возможным для поездов, самолетов, лодок и даже танков. Однако традиционному четырехтактному двигателю удалось затмить его, поэтому немногие производители инвестировали в надлежащие исследования и разработки двигателя OP.

Компания Achates Power со штаб-квартирой в Калифорнии, штате, где требования EPA (Агентство по охране окружающей среды) резко ограничивают выбросы, начиная с 2027 года, возрождает двигатель OP.Компания была основана в 2004 году физиком-теоретиком доктором Джеймсом Лемке, чтобы доказать, что ОП этой конструкции двигателя не только по своей сути более эффективна, но и может быть гораздо более экологичной.

Все началось в 2018 году с небольшого полнофункционального прототипа, втиснутого в Ford F-150, который в конечном итоге превратился в 10,6-литровый трехцилиндровый двигатель. Созданный для замены обычных 13- и 15-литровых рядных шестицилиндровых дизельных двигателей в грузовиках класса 8, он развивает мощность 450 л.с. при 1700 об / мин и 1750 фунт-фут (2372 Нм) при 950 об / мин.Чтобы максимизировать эффективность, он использует нагнетатель и турбонагнетатель.

Внутри в верхней и нижней части двигателя установлены два коленчатых вала, соединенных зубчатой ​​передачей для эффективного выбора времени и передачи мощности. Во время сжатия верхние поршни движутся вниз в каждом из трех вертикальных цилиндров, а поршни внизу движутся вверх. Затем во время рабочего хода поршни раздвигаются, пока каждый не откроет набор отверстий в стенках цилиндра. Вверху находятся впускные отверстия, а выпускные — внизу.

Благодаря этой конструкции, а также новейшим материалам и методам производства двигатель получился довольно компактным, высокоэффективным и производит гораздо меньше выбросов, чем обычные четырехтактные двигатели.

Например, холодный запуск печально известен образованием высоких уровней вредных оксидов азота (NOx), потому что система избирательного каталитического восстановления (SCR) не сработает, пока он не станет горячим. В некоторых двигателях это происходит быстрее, чем в других, но все же существует не идеальное рабочее окно, в котором SCR спит.

Согласно Achates, в его усовершенствованной силовой установке поток воздуха экспоненциально уменьшается во время холодного запуска за счет замедления вентилятора, поэтому SCR достигает оптимальной температуры намного быстрее.

В двигателе также используется эффективная система рециркуляции выхлопных газов с водяным охлаждением (EGR), которая предотвращает выброс значительной части этих вредных выхлопных газов в атмосферу. Его эффективность повышается за счет уникальной системы сгорания, в которой есть пара форсунок, установленных с каждой стороны каждого цилиндра.Они распыляют топливо к центру камеры сгорания, а не к холодным металлическим стенкам цилиндра. Из-за этого топливо остается окруженным воздухом, а не разбрызгивается на стены и превращается в сажу.

В целом, эти нововведения приводят к сокращению выбросов NOx на 90% и CO2 на 15% по сравнению с выбросами подавляющего большинства типичных 13-литровых рядных шестерок.

Тестовый двигатель работает с июля прошлого года на Peterbilt 579, и этим летом Walmart использует его ежедневно с обнадеживающими результатами.Он все еще находится в стадии разработки, но мы можем ожидать, что он будет запущен в производство в ближайшие годы.

Компания заявляет, что она также работает над несколькими приложениями с оппозитными поршнями для автомобильной промышленности, поэтому есть проблеск надежды для тех из нас, кто не готов распрощаться с двигателем внутреннего сгорания.

Как работают двигатели с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (OPOC)

Двигатели внутреннего сгорания загрязняют воздух. Двигатели внутреннего сгорания лишают планету драгоценных и невозобновляемых ресурсов.Двигатели внутреннего сгорания требуют ископаемого топлива, которое экономически связывает Соединенные Штаты со странами, с которыми мы не хотели бы иметь дела.

И двигатели внутреннего сгорания никуда не денутся в ближайшее время.

О, конечно, вы слышали обо всех новых технологиях, которые должны заменить двигатель внутреннего сгорания в любой день, таких технологиях, как электродвигатели, гибридные силовые передачи, водородные топливные элементы и даже автомобили, работающие на сжатом воздухе, но ни один Этих технологий избавить автопром от ДВС готов пока нет.Электродвигатели, вероятно, являются нашим лучшим выбором в ближайшем будущем, и сейчас на рынке даже есть некоторые автомобили, которые используют их в качестве источника энергии, но им требуется время для перезарядки, у них ограниченный диапазон движения, и их нельзя просто заправлять топливом. через пять минут на местной станции техобслуживания. Кроме того, вы действительно хотите застрять посреди Восточного Нигде, Средней Америки, с мертвой литий-ионной батареей и никем, кто не имеет ни малейшего представления, как ее подзарядить? Гибридные силовые агрегаты уже вполне реальны, как демонстрирует огромный успех Toyota Prius, но они по-прежнему содержат двигатели внутреннего сгорания, поэтому на самом деле они не решают проблему.Они просто откладывают тот день, когда нам, наконец, придется избавиться от этой устаревшей технологии. Автомобили на водородных топливных элементах будут действительно потрясающими, если они будут доступны в автомобилях, которые может купить и управлять им средний потребитель. Это должно произойти примерно через 20-30 лет, примерно в то время, когда вы инвестируете в свой первый набор искусственных зубов. А автомобили со сжатым воздухом? Никто точно не знает, когда они будут готовы отправиться в путь, но, вероятно, пройдет еще немало времени, прежде чем вы сможете заправить свой автомобиль с помощью велосипедного насоса.

Эти технологии важны. Аналитические центры и производители автомобилей изучают их прямо сейчас. От них будет зависеть транспорт, которым будут пользоваться дети ваших детей. Когда-нибудь одна или все эти технологии освободят мир от неконтролируемой зависимости от ископаемого топлива. Но пока что нам действительно нужно то, что реально может быть готово к практическому использованию в ближайшие несколько лет: лучший двигатель внутреннего сгорания.

Хорошие новости: двигатели внутреннего сгорания на подходе.И когда мы говорим «лучше», мы имеем в виду более легкие, более экономичные и менее загрязняющие окружающую среду. Если мы пока не можем выставить двигатели внутреннего сгорания на пастбище, мы можем хотя бы заставить их вести себя немного более вежливо, пока они все еще скакают по улицам.

Один из самых захватывающих новых типов двигателей внутреннего сгорания — это двигатель с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами, и если вы не можете вспомнить все эти назойливые слоги, вы можете просто назвать его двигателем OPOC. (Не расстраивайтесь.Все остальные тоже это называют.) Двигатели OPOC на самом деле не новы — идея существует уже некоторое время, — но компания под названием Ecomotor, наконец, серьезно относится к созданию OPOC, которые будут готовы для потребительских автомобилей задолго до водородных топливных элементов. ярость нации. И в качестве доказательства того, что Ecomotors предлагает серьезную технологию, которая действительно может революционизировать способ использования бензина в ближайшем будущем, человек по имени Билл Гейтс уже инвестировал в компанию. Да, это Билл Гейтс, и никто не может сказать, что соучредитель Microsoft ничего не знает о практических аспектах передовых технологий.

Но что такое двигатель OPOC и чем он отличается от двигателей внутреннего сгорания, которые все мы любим и ненавидим? Чтобы ответить на этот вопрос, мы сначала дадим вам курс повышения квалификации по стандартным автомобильным двигателям, а затем мы покажем вам, как OPOC делают примерно то же самое, но только немного иначе — и немного лучше.

Ахатес Сила | arpa-e.energy.gov

• 3M — Пленка пассивного радиационного охлаждения
• ABB — Экономичный граничный процессор сети с объединением данных (EDGEPRO) для будущих приложений управления распределительными сетями.
• Achates Power — высокоэффективный оппозитно-поршневой двигатель для гибридных автомобилей («HOPE-Hybrid»)
• Advanced Magnet Lab — униполярные машины с технологией передачи электронного тока
• AltaRock Energy — Демонстрация технологии миллиметрового диапазона для геотермального бурения с использованием прямой энергии
• Aquanis — Активный контроль аэродинамической нагрузки для ветряных турбин
• Университет штата Аризона (ASU) — Моделирование будущих распределительных систем с использованием датчиков с распределенными энергоресурсами
• Университет штата Аризона (ASU) — Горный воздух для топлива и тонких химикатов
• Brayton Energy — недорогой диспетчерский двигатель CSP для бытовой энергетики
• Университет Карнеги-Меллона (CMU) — Аддитивное производство разделительных решеток для ядерных реакторов
• Колорадская горнодобывающая школа — эффективное производство водорода и аммиака за счет интенсификации и интеграции процессов
• Creare — микротурбина с замкнутым контуром 5 кВт с циклом Брайтона с КПД 38%: передовая технология генерации, разработанная для недорогого массового производства
• CTFusion — HIT-TD: демонстрация технологии плазменного драйвера для экономичных термоядерных электростанций
• Центр науки о растениях Дональда Данфорта — графический интерфейс дополненной реальности для биоэнергетического фенотипирования сельскохозяйственных культур и точного земледелия
• Ecolectro — модульные сверхстабильные иономеры щелочного обмена для создания высокопроизводительных систем топливных элементов и электролизеров
• Foro Energy — инструмент для вывода из эксплуатации лазера высокой мощности
• Geegah — Интегрированный гигагерцовый ультразвуковой сканер почвы: на пути к целевой доставке воды и пестицидов для производства биомассы
• Глобальные исследования General Electric (GE) — усовершенствованные SiC-SJ полевые транзисторы среднего напряжения со сверхнизким сопротивлением в открытом состоянии
• Georgia Tech Research Corporation — устойчивая, кибербезопасная централизованная защита подстанций
• Georgia Tech Research Corporation — Интегрированный двигатель с компактным приводом с высокой плотностью мощности для электротранспорта
• GridBright — безопасный обмен данными между сетями с использованием криптографии, одноранговых сетей и реестров блокчейн.
• Гарвардский университет — Интегральные схемы GaN-ЯМР-спектрометра для широко распространенного онлайн-мониторинга и управления подземными нефтегазовыми коллекторами и нижним течением.
• Hewlett Packard Labs — интегрированное оптическое соединение DWDM со сверхвысокой энергоэффективностью
• Ионные материалы — новая технология перезаряжаемых алюминиево-щелочных аккумуляторов на основе полимеров
• Университет Джона Хопкинса — водород без диоксида углерода и твердый углерод из природного газа через промежуточные соли металлов
• Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL) — ТОТЭ на металлической основе для транспортных средств, работающих на этаноле.
• Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL) — ВЧ-ускорители MEMS для ядерной энергетики и перспективного производства
• Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL) — стабильные четвертичные аммонийные полимеры, скоординированные с диацидом, для топливных элементов с температурой 80–150 ° C.
• Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL) — Современное производство гибридного ядерного реактора со встроенными тепловыми трубками
• Массачусетский технологический институт (MIT) — Мультиметаллические слоистые композиты (MMLC) для быстрого и экономичного развертывания усовершенствованных реакторов.
• Массачусетский технологический институт (MIT) — Хранение тепловой энергии в энергосистеме (TEGS) с использованием многопереходной фотоэлектрической энергии (MPV)
• Массачусетский технологический институт (MIT) — CarbonHouse
• NanoComp — высокоэффективные энергосберегающие углеродные продукты и чистый водородный газ из метана
• Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) — RePED 250: революционная, высокоскоростная геотермальная буровая система и сопутствующая (250 — 350 ° C) силовая электроника
• Neuvokas — энергоэффективный, постепенно масштабируемый, непрерывный процесс производства базальтового волокна.
• Северо-Восточный университет — Беспроводные инфракрасные цифровые датчики с нулевым потреблением энергии для крупномасштабной энергоэффективной фермы
• Ocean Era — KRuMBS: Кифозные жвачные животные, микробиологическое переваривание морских водорослей
• Университет штата Орегон (OSU) — Система извлечения пресной воды для гидроразрыва пласта (FRESH-Frac) с использованием термопары-демистера.
• Otherlab — Практически изотермический компрессор с гидравлическим приводом
• Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) — Высокоэффективное адаптивное аварийное управление в реальном времени на основе глубокого обучения с подкреплением (HADREC) для повышения устойчивости энергосистемы в стохастической среде
• Исследовательский центр Пало-Альто (PARC) — Электрохимический синтез аммиака с нитрид-ионным проводящим электролитом
• Исследовательский центр Пало-Альто (PARC) — Пиролиз метана с высокой производительностью для получения недорогого водорода без выбросов
• Государственный университет Пенсильвании (штат Пенсильвания) — Интеграция датчиков посредством аддитивного производства, ведущая к повышению эффективности газовых турбин для выработки электроэнергии и движения.
• PingThings — национальная инфраструктура искусственного интеллекта в сети.
• Pinnacle Engines — разработка и демонстрация полнофункционального 4-тактного двигателя с оппозитными поршнями с возможностью электрификации для использования в гибридных системах и системах с расширителями диапазона
• Princeton Fusion Systems — PFRC нового поколения
• Qromis — легирование нитридом галлия P-типа путем контролируемой диффузии магния
• Университет Райса — от углеводородного сырья до перерабатываемых автомобильных кузовов на углеродной основе с положительным выходом водорода
• Университет Рутгерса — Микробное отверждение цемента для энергетики
• Национальные лаборатории Sandia — 20 кВ нитрид галлия pn диодный электромагнитный импульсный разрядник для надежности сети
• Национальные лаборатории Сандиа — Трансформаторы для модернизированной энергосистемы
• Siemens — ReNew100 — надежная работа энергосистемы с использованием 100% возобновляемых источников энергии.
• Sila Nanotechnologies — легкие заменяющие материалы из обильных ресурсов для удвоения энергии в аккумуляторах электромобилей
• Sonrisa Research — новый класс силовых полевых МОП-транзисторов на основе SiC с рекордно низким сопротивлением
• Юго-Западный научно-исследовательский институт (ЮЗИ) — Хранение электроэнергии в масштабе сети с минимально возможными затратами за счет аккумулирования электроэнергии с использованием насосного тепла
• Стэнфордский университет — Изучение пределов охлаждения для приложений с экстремальным тепловым потоком: центры обработки данных и силовая электроника
• Supercool Metals — термопластическое формование объемных металлических стекол для повышения энергоэффективности на транспорте.
• Syzygy Plasmonics — Фотокаталитический паровой риформинг метана для производства водорода
• Государственный университет Огайо — выращивание GaN MOCVD на естественных подложках для высоковольтных (15-20 кВ) вертикальных силовых устройств
• Политехнический институт Государственного университета Нью-Йорка (SUNY Polytechnic) — SMART SiC Power ICs (масштабируемая, производимая и надежная технология для интегральных схем SiC Power)
• Исследовательский центр United Technologies (UTRC) — Систематические цели коммуникации и исследования и оценки технологий телепортации (SCOTTIE)
• Калифорнийский университет в Сан-Диего (Калифорнийский университет в Сан-Диего) — недорогая, простая в интеграции и надежная система хранения энергии в сети с литиевыми батареями второго срока службы.
• Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре) — FRESCO: Когерентные оптические низкоэнергетические межкомпонентные соединения постоянного тока WDM с частотной стабилизацией
• Университет Колорадо, Боулдер (CU-Boulder) — точное земледелие с использованием сетей разлагаемых аналитических датчиков (PANDAS)
• Университет Колорадо, Боулдер (CU-Boulder) — Нанопроизводство нанофононных устройств: термоэлектрики со сверхвысоким ZT для эффективного преобразования отработанного тепла
• Университет Делавэра (UD) — Усовершенствованная система топливных элементов с щелочной мембраной h3 / воздух с новой технологией для CO2 в воздухе
• Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн (UIUC) — Мощно-электронный интегрированный генератор мегаваттного уровня с управляемым выходом постоянного тока
• Университет Мэриленда (UMD) — сверхпрочная недорогая древесина для легких транспортных средств.
• Мичиганский университет — преодоление технических проблем координации распределенных ресурсов нагрузки в масштабе
• Университет Миннесоты (UMN) — быстро жизнеспособная и устойчивая энергосистема
• Университет Оклахомы — Инновационная система опреснения промежуточной холодной жидкости с нулевым выбросом жидкости и эвтектической заморозкой
• Университет Юты — сенсорная сеть со сверхнизким энергопотреблением
• Университет Вирджинии (UVA) — Новое изобретение ЦЕМЕНТА: минерализация с помощью карбонизации для создания новых технологий
• Университет Висконсин-Мэдисон (UW-Madison) — Ускоренный дизайн материалов для технологий расплавленных солей с использованием инновационных высокопроизводительных методов
• Университет Висконсин-Мэдисон (UW-Madison) — измеритель стойкости для быстрого оповещения с использованием данных окружающего синхрофазора
• Университет Вандербильта — биполярные мембраны с 3D-соединением с электроспрядом
• Через разделение — масштабируемые мембраны из оксида графена для энергоэффективного химического разделения
• Политехнический институт и университет штата Вирджиния (Технологический институт Вирджинии) — Технология коммутации GaN на 20 кВ, продемонстрированная в высокоэффективном строительном блоке среднего напряжения
• Zap Energy — Разработка электродной технологии для термоядерного реактора Z-Pinch с поперечным потоком

Пришло время узнать о чудесных и необычных двигателях с оппозитными поршнями

Горизонтально расположенные двигатели часто называют «оппозитными» двигателями, потому что движение поршней напоминает боксерские удары.На самом деле, если какой-либо двигатель должен быть назван в честь оппозитного двигателя, то это другой вид оппозитного двигателя : тот, в котором поршни фактически «бьют» друг в друга. Их называют двигателями с оппозитными поршнями , и они восхитительны.

Двигатели с оппозитными поршнями вовсе не новы; они существуют с конца 1800-х годов и даже раньше в форме пара. Фактически, знаменитый броненосный аппарат времен Гражданской войны USS Monitor использовал вариант двигателя с оппозитными поршнями, известного как двигатель с «вибрирующим рычагом».

По сути, двигатель внутреннего сгорания с оппозитными поршнями представляет собой двухтактный двигатель без головки блока цилиндров, с двумя отдельными коленчатыми валами, на которых соединены два набора поршней, причем поршни используют один цилиндр.

Поршни встречаются (ну, почти встречаются) в центре цилиндра, в верхней мертвой точке (ВМТ) обоих поршней. Порты по бокам цилиндра позволяют впускать и выпускать топливо / воздух и открываются при движении поршня.

G / O Media может получить комиссию

Знаете что? Просто посмотрите небольшую анимацию, это все упростит:

Поскольку эти двигатели двухтактные, каждый раз, когда встречаются поршни, происходит рабочий ход.Они редко использовались в автомобильной промышленности, вероятно, потому, что, поскольку они изначально являются двухтактными, они, как правило, больше подходят для бюджетных автомобилей, которые, как правило, были областью двухтактных двигателей. Стоимость и сложность конструкции с двумя кривошипами двигателя с оппозитным поршнем, должно быть, делали эти двигатели более сложными и дорогими в строительстве, чем небольшие двухтактные двигатели, даже с учетом головок цилиндров в таких двигателях, как знаменитый двухтактный трехтактный двигатель DKW. цилиндр.

Это сделало бы двигатели с оппозитными поршнями слишком дорогими для дешевых автомобилей и все же не предпочтительными для автомобилей более высокого класса, поскольку они являются дымными двухтактными.

Это сделало бы двигатели с оппозитными поршнями слишком дорогими для дешевых автомобилей и все же не предпочтительными для автомобилей более высокого класса, поскольку они являются дымными двухтактными.

Мне напомнили об этих двигателях, потому что наши друзья из Engineering Explained только что выложили о них это превосходное видео с пояснениями:

Что особенно примечательно в двигателях, так это то, что в трехцилиндровом (помните, шестипоршневом) двигателе Вертикально ориентированный дизельный двигатель с оппозитными поршнями Achates Power, показанный на видео, позволил получить тепловой КПД в диапазоне высоких 40% / низких 50%.Имейте в виду, что обычный четырехтактный дизельный двигатель в среднем будет иметь термический КПД всего около 35 процентов. Это большая шишка.

Achates Power в настоящее время разрабатывает двигатели для военных транспортных средств, но они выпустили видеоролики, которые предполагают, что они думают о двигателях для массовых грузовиков:

Это очень интересные двигатели, и я мог смотреть анимации того, как они работают весь день. . Кроме того, если они действительно станут вариантом для полноразмерных пикапов, мне не терпится увидеть, как пиарщики попытаются найти способ объяснить, почему трехцилиндровый двигатель в чем-то лучше одержимого среднестатистического покупателя грузовиков. .

Новый двигатель внутреннего сгорания — экологичный, чистый, эффективный бензиновый поршневой двигатель

Принято считать, что двигатель внутреннего сгорания должен умереть. Государства рассматривали вопрос о запрете транспортных средств, работающих на топливе, после определенного срока в будущем, но ни одно из этих предложений не осталось в силе. Но с ростом давления на автопроизводителей с целью создания более эффективных автомобилей с меньшим количеством выбросов, будущее поршневых двигателей выглядит мрачным.

Этот пост был первоначально опубликован 1 декабря 2016 года.Он был обновлен и теперь включает новое видео от Engineering Explained.

Но сейчас группа инженеров исследует способ сделать более чистый и экологичный двигатель внутреннего сгорания. И их решение заключается в установке стандартного четырехтактного двигателя поверх самого себя.

Как поясняет Wired , оппозитно-поршневой двигатель давно был в умах автомобильных инженеров. Он заменяет клапанный механизм четырехтактного двигателя с открытыми впускными и выпускными портами, устраняя трение и сложность распределительного вала и клапанов.Но в течение десятилетий у нас не было средств для достаточно точного управления топливовоздушной смесью, чтобы воспользоваться присущей конструкции эффективностью.

Теперь инженеры думают, что они наконец усовершенствовали конструкцию оппозитного поршня. Они надеются, что двигатель сможет использовать доработку поршневого двигателя за столетие с лишним, наряду с преимуществами противоположной компоновки, чтобы создать новый автомобиль с чистым ходом, который использует инфраструктуру заправки, которую мы уже создали.

Узнайте, как работает этот инновационный новый двигатель.Кто знает, когда-нибудь такой двигатель может оказаться под капотом вашей машины.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Если вы не можете просмотреть видео YouTube выше, щелкните здесь.

Чтобы еще раз взглянуть на эту многообещающую технологию, вот подробное описание Джейсона Фенске из Engineering Explained:

Этот контент импортирован с YouTube.Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Если вы не можете просмотреть видео YouTube выше, щелкните здесь.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Achates Power Двухтактный оппозитный поршневой двигатель

Achates обеспечивает низкий уровень выбросов NOx из двигателя за счет точного управления продувкой цилиндров. (Власть Ахатеса)

Продвижение двигателя OP по трем направлениям

2021-03-31 Линдси Брук

Двухтактный многотопливный двигатель Achates Power с оппозитными поршнями и воспламенением от сжатия ориентирован на множество применений — и в 2024 году начнется его серийное производство.

Ожидается, что глобальный спрос на более чистые и энергоемкие двигатели внутреннего сгорания (ДВС) сохранится и в середине этого века для различных транспортных средств и рынков. Компания Achates Power из Сан-Диего разрабатывает свое решение — усовершенствованный 2-тактный многотопливный двигатель с оппозитным поршнем и воспламенением от сжатия — с 2004 года, когда компьютерный инженер Ларри Фромм присоединился к стартапу, чтобы возглавить развитие бизнеса.Компания Automotive Engineering недавно связалась с ним, чтобы узнать о том, как Achates продвигает свой инновационный силовой агрегат OP к серийному производству в 2024 году. Основные моменты нашего интервью приведены ниже.

Ахатес занят сразу на нескольких фронтах, верно?
Да. Мы сосредоточены на трех крупных проектах с двигателями OP мощностью от 270 л.с. (200 кВт), предназначенными для пикапов, до более 1000 л.с. (746 кВт) для военной техники. В настоящее время наш большой проект Advanced Combat Engine (ACE) реализуется совместно с U.С. Армия и двигатель Cummins. Мы работали над этим в течение нескольких лет, и сейчас у нас проходят испытания двигатели в Cummins, а также в Центре систем наземных транспортных средств (GVSC) в Уоррене, штат Мичиган, а также здесь, в Ахатесе. Этот двигатель является доказательством возможностей технологии Ахатеса.

Вариант ACE мощностью 1000 л.с. установлен на боевой машине Bradley и прошел динамометрические испытания. Ходовые испытания начнутся в 2021 году, а серийное производство двигателя с такой мощностью запланировано на 2024 год.Армия также планирует варианты мощностью 750 л.с. [559 кВт] и 1500 л.с. (1120 кВт).

И у нас есть новый контракт на работу над семейством двигателей меньшего размера для армейских тактических машин и грузовых автомобилей. Армия действительно сосредоточена на установке двигателя в автомобили, потому что оппозитный поршневой двигатель Achates удваивает удельную мощность по сравнению с существующими дизелями. Урезали объем двигателя и системы охлаждения вдвое. Двигатель позволяет более быстрым и экономичным транспортным средствам работать с большей дальностью полета.Это помогает им атаковать врага и уклоняться от него.

Будет ли Cummins производителем?
Это решать армии. Наша бизнес-модель — не производить двигатели. Это необходимо для работы с известными производителями двигателей и предоставления им лицензии на нашу технологию. Именно этим мы и занимаемся в рамках проекта ACE с Cummins. Achates самостоятельно занимается проектированием и разработкой семейства двигателей меньшего рабочего объема для тактических транспортных средств мощностью от 300 до 500 л.с. [223–373 кВт].Мы ожидаем, что Cummins или другой производитель двигателей будет участвовать в этом.

Achates тоже есть программа с CARB?

Верно, он в значительной степени финансируется Советом по воздушным ресурсам Калифорнии. Это Heavy-Duty Diesel, и он, скорее всего, будет следующим в производство. Мы сотрудничаем с Aramco в этом проекте. Это 10,6-литровый дизельный двигатель мощностью 400 л.с. [298 кВт], разработанный для замены 13-литрового двигателя грузовика. В августе 2020 года штат принял закон, требующий от двигателей грузовых автомобилей снижать выбросы NOx на 90 процентов.Это огромный скачок, и его трудно достичь. Ассоциация производителей двигателей заявила, что это приведет к увеличению стоимости дизельного грузовика на 58 000 долларов.

Но мы достигли цели в 90 процентов, используя стандартную систему последующей обработки. Мы начали с моноблочной системы SCR [впрыск мочевины] и продолжили работу над улучшениями на стороне сгорания до такой степени, что нам не понадобился SCR такого типа. Вторая цель проекта ARB — снизить выбросы CO2, чтобы соответствовать требованиям EPA по парниковым газам-II для грузовиков.Для этого требуется неуклонное сокращение выбросов CO2 к 2027 году. Что ж, мы уже на 4% ниже стандарта 2027 года.

Каков статус двигателя OP для пикапов?
Это наш третий большой проект: 2,7-литровый 3-цилиндровый двигатель для грузовиков с оппозитными поршнями, который финансируется ARPA-E Министерства энергетики [https://www.sae.org/publications/magazines/content/17autp02/ ]. Мы завершили первый этап этого проекта, запустив бензин с воспламенением от сжатия. Устанавливается на Ford F-150. На данный момент он примерно на 10 процентов эффективнее с точки зрения ездового цикла, чем самый эффективный двигатель Ford в F-150.

Бензин трудно воспламеняется при низких температурах, но двигатель OP может работать на бензине с воспламенением от сжатия без какого-либо дополнительного источника тепла. Мы можем контролировать степень продувки цилиндра; при низких нагрузках большая часть выхлопных газов остается в цилиндре. Это имеет двойное преимущество: он сохраняет захваченный газ горячим для стабильного сгорания с присущим ему снижением выбросов NOx, поскольку у нас есть внутренняя система рециркуляции отработавших газов. Таким образом, OP представляет собой идеальную архитектуру для топлива с низкой реакционной способностью, поскольку мы стремимся совместно оптимизировать двигатель и топливо с Aramco.

В конце 2019 года мы получили дополнительный грант на продолжение программы. Итак, мы привлекли Рикардо в качестве главного субподрядчика. Эта программа последующих действий преследует две цели. Первая цель — дальнейшее повышение эффективности. Мы думаем, что сможем получить 20-процентное преимущество перед любым другим серийным бензиновым двигателем, используемым в легких грузовиках. Вторая цель — значительно снизить вес и стоимость двигателя. Прототип двигателя довольно тяжелый. На следующем этапе мы собираемся значительно снизить вес до уровня, позволяющего конкурировать с дизельным двигателем для легких грузовиков.Наша цель при выпуске 2,5-литрового двигателя второго поколения — обеспечить эффективность дизельного двигателя на бензиновом топливе. Рикардо — идеальный партнер. Они занимаются проектированием двигателей мирового класса и являются экспертами в области оптимизации массы каждого компонента.

Ранее мы говорили о потенциале гибридизации двигателя Achates.
Да, это отличная технология как для военного, так и для коммерческого применения. У нас есть проект, финансируемый ARPA-E, по созданию гибридного двигателя с оппозитными поршнями. Мы работаем с Мичиганским университетом над этим проектом; сейчас они занимаются разработкой и тестированием одного из наших движков.Анна Стефанопулу [профессор машиностроения, профессор технологии Уильяма Клея Форда и научный сотрудник SAE] является «гуру» проекта. Большую часть работы, которую они проводят в области управления, возглавляет Хит Хофманн [профессор электротехники и информатики].

Какая у вас стратегия компрессора и оборудование?
Вплоть до середины 2020 года все прототипы двигателей использовали турбокомпрессор, в основном серийный, и нагнетатель, в основном, от Eaton, для работы над повышением давления.У нас двухтактный двигатель, поэтому у нас нет насосного контура в цикле сгорания. Сейчас наше направление — электрификация — какой-то тип электронного турбонаддува вместе с насосом рециркуляции отработавших газов. В наших новых тестируемых двигателях используются некоторые из этих возможностей.

Продолжить чтение » .