3D-печатная реплика горизонтально-оппозитного двигателя Subaru
Новости
Подпишитесь на автора
Подписаться
Не хочу
12
Если кто-то из вас считает, что постиг дзен аддитивных технологий и готов продемонстрировать высший пилотаж на практике, есть вариант: инженер по имени Эрик Харрелл поделился файлами для 3D-печати реплики оппозитного двигателя внутреннего сгорания.
Модель лежит в открытом доступе еще с июня прошлого года наряду с другими интересными проектами, некоторые из которых уже знакомы участникам нашего сообщества – четырехцилиндровый двигатель Toyota и трансмиссия с пятиступенчатой коробкой передач. Недавно же еще один инженер по имени Джейсон Фенске продемонстрировал прекрасную распечатку, пожалуй, самого интересного проекта Эрика – модели оппозитного двигателя. Что за страсть такая у инженеров-механиков к моторам? Удивительно.
Для тех, кто не особо разбирается в двигателях внутреннего сгорания, поясним: в оппозитном двигателе цилиндры разделены на два ряда, но располагаются в одной плоскости – один ряд напротив другого.
В нашем случае речь идет о горизонтально-оппозитном двигателе для линейки Subaru Impreza WRX. Гоночные версии этого автомобиля снискали немалую славу в раллийных и шоссейно-кольцевых соревнованиях. Реплика в масштабе примерно 1:3 в точности повторяет строение настоящего двигателя, хотя сама она по понятным причинам двигателем не является. Абсолютное большинство деталей, не считая винтиков, гаечек и подшипников можно напечатать на обычном настольном FDM 3D-принтере.
Полный набор файлов для 3D-печати, а также инструкции по сборке можно найти по этой ссылке, а пока предлагаем демонстрационное видео Джейсона с довольно забавным монтажом в конце – поездкой на настоящем Subaru Impreza с синхронным показом работающей реплики.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу [email protected].
Подпишитесь на автора
Подписаться
Не хочу
12
Еще больше интересных статей
6
Подпишитесь на автора
Подписаться
Не хочу
Студенты ИРНИТУ Георгий Бызов и Анатолий Семченко разработали 3D-принтер, работающий с настоящим сне.
..
Читать дальше
4
Подпишитесь на автора
Подписаться
Не хочу
Модернизированный вариант системы Ender-5 c кинематикой MakerBot позиционируется как новый флагман и…
Читать дальше
53
Подпишитесь на автора
Подписаться
Не хочу
Как мы все знаем, у настоящего 3D-принтера должен быть прочный акриловый корпус, высококачественные…
Читать дальше
Принцип работы 5 цилиндрового двигателя
Порядок работы цилиндров двигателя внутреннего снорания
Порядок работы цилиндров в разных двигателях отличается, даже с одним и тем же количеством цилиндров порядок работы может быть разным. Рассмотрим, в каком порядке работают серийные двигатели внутреннего сгорания различного расположения цилиндров и их конструктивные особенности.
Для удобства описания порядка работы цилиндров, отсчёт будет производиться от первого цилиндра, первый цилиндр- это тот который спереди двигателя, последний, соответственно, возле коробки передач.
3-х цилиндровый
В таких двигателях всего 3 цилиндра и порядок работы самый простой: 1-2-3. Запомнить легко, и работает быстро.
Схема расположения кривошипов на коленвале выполнена в виде звёздочки, они расположены под углом 120° друг к другу. Вполне возможно применить схему 1-3-2, но производители не стали этого делать. Так что единственной последовательностью работы трёхцилиндрового двигателя является последовательность 1-2-3. Для уравновешивания моментов от сил инерции на таких двигателях применяется противовес.
4-х цилиндровый
Существуют как рядные, так и оппозитные четырёх цилиндровые двигатели, коленвалы у них выполнены по одной и той же схеме, а порядок работы цилиндров разный. Это связано с тем, что угол между парами шатунных шеек равен 180 градусов, то есть, 1 и 4 шейки находятся на противоположных сторонах со 2 и 3 шейками.
1 и 4 шейки с одной стороны, 3 и 4- на противоположной.
В рядном двигатели применяется порядок работы цилиндров 1-3-4-2 — это самая распространённая схема работы, так работают практически все машины, от Жигулей до Мерседеса, бензиновые и дизельные. В ней последовательно работают цилиндры с расположенные на противоположных сторонах шейках коленвала. В данной схеме можно применить последовательность 1-2-4-3, то есть поменять местами цилиндры, шейки которых расположены на одной стороне. Используется в 402 двигателе. Но такая схема встречается крайне редко, в них будет другая последовательность в работе распредвала.
Оппозитный 4-х цилиндровый двигатель имеет другую последовательность: 1-4-2-3 либо 1-3-2-4. Дело в том, что поршни достигают ВМТ одновременно, как с одной стороны, так и с другой. Такие двигатели чаще всего встречаются на Субару (у них почти все оппозитники, кроме некоторых малолитражек для внутреннего рынка).
5-ти цилиндровый
Пятицилиндровые двигатели нередко применялись на Мерседесах или АУДИ, сложность такого коленвала заключается в том, что все шатунные шейки не имеют плоскости симметрии, и развёрнуты относительно друг друга на 72° (360/5=72).
Порядок работы цилиндров 5-ти цилиндрового двигателя: 1-2-4-5-3,
6-ти цилиндровый
По расположению цилиндров 6-ти цилиндровые двигатели бывают рядными, V-образными и оппозитными. У 6-ти цилиндрового мотора есть много различных схем последовательности работы цилиндров, они зависят от типа блока и применяемого в нём коленвала.
Рядный
Традиционно применяется такой компанией, как БМВ и некоторыми другими компаниями. Кривошипы расположены под углом 120° друг к другу.
Порядок работы может быть трёх видов:
1-5-3-6-2-4
1-4-2-6-3-5
1-3-5-6-4-2
V-образный
Угол между цилиндрами в таких двигателях составляет 75 либо 90 градусов, а угол между кривошипами составляет 30 и 60 градусов.
Последовательность работы цилиндров 6-ти цилиндрового V-образного двигателя может быть следующей:
1-2-3-4-5-6
1-6-5-2-3-4
Оппозитный
6-ти цилиндровые оппозитники встречаются на автомобилях марки Subaru, это традиционная компоновка двигателей для японцев.
Угол между кривошипами коленвала составляет 60 градусов.
Последовательность работы двигателя: 1-4-5-2-3-6.
8-ти цилиндровый
В 8-ми цилиндровых двигателях кривошипы установлены под углом 90 градусов друг к другу, так уак в двигателе 4 такта, то на каждый такт работает по 2 цилиндра одновременно, что сказывается на эластичности двигателя. 12-ти цилиндровый работает ещё мягче.
В таких двигателях, как правило, наиболее популярной используется одна и та же последовательность работы цилиндров: 1-5-6-3-4-2-7-8.
Но Феррари использовала другую схему- 1-5-3-7-4-8-2-6
В данном сегменте каждый производитель использовал ему только известную последовательность.
10-ти цилиндровый
10 цилиндровый не особо популярный мотор, редко производители использовали такое количество цилиндров. Тут возможны несколько вариантов последовательностей воспламенения.
1-10-9-4-3-6-5-8-7-2 — используется на Dodge Viper V10
1-6-5-10-2-7-3-8-4-9 — BMW заряженных версий
12-ти цилиндровый
На самых заряженных машинах ставили 12-ти цилиндровые двигатели, к примеру, Феррари, Ламборгини или более распространённые у нас Фольцвагеновские двигатели W12.
Последовательность работы следующая:
1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10 у Ferrari 456M GT V12 2001 года
1-7-4-10-2-8-6-12-3-9-5-11 у Lamborghini Diablo VT 1997 года
1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9 у Audi VW Bentley с двигателем W12.
Преимущества пятицилиндрового двигателя
Плюсы пятицилиндровых моторов.
Считается, что машины, мотор которых оснащен 5 цилиндрами являются чуть ли не самыми лучшими в мире автотранспортными средствами. Но так было далеко не всегда и не везде. Ведь производители подобных двигателей допускали иногда серьезнейшие ошибки в просчетах, которые негативно сказывались на репутации таких многоцилиндровых моторов.
Пятицилиндровые двигатели оказались в то время под капотом многих легендарных автомобилей. Например, ими были оборудованы автомобили Audi Ur Quattro второго поколения и автомашины Ford Focus RS и Volvo 850R. В итоге у инженеров получились вполне неплохие и достаточно резвые авто-родстеры.
За последнее время пятицилиндровые агрегаты переживают не лучшие свои времена. С каждым годом их производится все меньше и меньше и в основном они выпускаются для моделей Audi ТТ RS и RS3. Другие же автопроизводители по-прежнему отдают предпочтение стандартным двигателям с 4 цилиндрами. Впрочем, находятся и такие автогиганты которые до сих пор считают, что лучше все же устанавливать на машины двигатели с 5 цилиндрами, чем с 4 (четырьмя). И на это у них есть веские основания.
Примечательно, что в пятицилиндровых моторах предусмотрена отдельная система зажигания, она придает дополнительную мощь коленчатому валу. Также благодаря этой системе вращение коленвала становится более интенсивным (интервал составляет 144 градуса).
Вместе с тем, надо сказать, что по этому показателю четырехцилиндровый двигатель и агрегат с 5 цилиндрами практически идентичны. Но при этом данный пятицилиндровый двигатель имеет у себя дополнительные 36 градусов люфта. Иначе говоря, он как и 4 цилиндровый мотор обеспечивает вращение коленчатого вала на 180 градусов, но однако делает это значительно быстрее.
Поршни коленчатого вала у такого двигателя расположены таким образом, чтобы обслужить сразу все 5 цилиндров. Первый поршень находится в так называемой верхней мертвой точке, второй — достигает 144 градуса против часовой стрелки коленвала, третий поршень поворачивается на 216 градусов, четвертый делает обороты на 288 градусов, ну а пятый – на 72 градуса. По большому счету зажигание пятицилиндровых моторов работает в следующем порядке: «1-2-4-5-3». В данном случае третий поршень является как-бы центральным, а все остальные второстепенными.
Как и в трехцилиндровых двигателях в моторах с 5 цилиндрами возвратно-поступательное вращение осуществляется за счет определенных интервалов, а порядок зажигания обеспечивает баланс вертикальным мощностям двигателя. Правда в таких случаях постоянно случается дисбаланс крутящего момента, который возникает вдоль горизонтальной плоскости мотора. То есть, все 5 цилиндров регулярно пытаются крутить или переворачивать поршни на коленвалу на его длину, в связи с чем рекомендуется сделать балансировку крутящего момента.
Для всех скептиков, которые считают это проблемой, есть несколько причин свидетельствующих о том, что пятицилиндровые двигатели по-прежнему жизнеспособны. Дело в том, что цилиндры расположены поперечно друг-другу. Более того, расстояние между ними минимальное, что в свою очередь делает их идеальным вариантом для небольших машин.
К тому же моторы с 5 цилиндрами обеспечивают более плавную езду автомобилю по сравнению с четырехцилиндровыми агрегатами. Не удивительно, что их предпочитает устанавливать на свои автомобили компания «Audi», ведь немецкий автопроизводитель всегда стремился и стремится к тому, чтобы автомобилисты испытывали максимальный комфорт в процессе движения.
У пятицилиндровых двигателей есть и миниатюрный аналог — V10s. Но в отличие от них моторы с 5 цилиндрами пользуются большей популярностью. Конечно во многом это обусловлено тем, что они обладают более внушительными техническими характеристиками.
В самое ближайшее время мы начнем тестирование автомобиля Audi RS3, который оснащен пятицилиндровым двигателем объемом в 2,5 л.
К слову, точно такой же мотор установлен и на Audi ТТ, при этом он способен выдавать аж 400 л. с.
В этом году планирует оснастить свои новые модели машин многоцилиндровым двигателем и другой Немецкий автогигант – компания «Mercedes». Серьезные планы и у автокомпании «Jaguar», она собирается использовать на своих автомобилях шестицилиндровый мотор. Все это говорит в пользу того, что многоцилиндровые двигатели рано списывать со счетов, у них есть перспективное будущее и автомобилистов ждут захватывающие времена.
Пятицилиндровые моторы Audi празднуют 40-летний юбилей
Ровно сорок лет назад, в августе 1976 года, был представлен седан Audi 100 второго поколения, под капотом которого находился первый в истории компании пятицилиндровый мотор. Его создание стало результатом компромисса: хозяева из фирмы Volkswagen приняли решение двигать Audi вверх по рыночной лестнице, но разработка престижного шестицилиндрового мотора тогда оказалась слишком хлопотной, да и его размещение под капотом потребовало бы перекомпоновки моторного отсека.
Поэтому в итоге было принято решение добавить еще один цилиндр к существующей рядной «четверке» семейства EA827. Получившийся двигатель объемом 2,1 л имел систему впрыска Bosch K-Jetronic и развивал 136 л.с. Это был первый в мире серийный бензиновый пятицилиндровый мотор, хотя выпуск аналогичных дизелей еще в 1974 году начал концерн Daimler-Benz.
Audi 100 5E с пятицилиндровым атмосферником (1976 год)
Уже в 1978 своя дизельная «пятерка» появилась и у Audi, а год спустя вышел наиболее дорогой седан Audi 200: бензиновый мотор 2.1 с турбокомпрессором KKK развивал 170 л.с.! Позже пятицилиндровые агрегаты устанавливали и на «младшие» модели Audi 80/90, а также на легендарные полноприводные купе Audi quattro. Именно на гоночной версии Sport quattro в 1983 году появилась новая головка блока с четырьмя клапанами на цилиндр.
В дальнейшем рабочий объем «пятерок» вырос до 2,5 л, а мощность наиболее «заряженной» версии на универсале Audi RS2 Avant, доводкой и сборкой которого занималась компания Porsche, достигала 315 л.
с. Однако в 1991 году на модернизированном седане Audi 80 дебютировал мотор V6, и вскоре началось постепенное вытеснение пятицилиндровых агрегатов — со сцены они сошли в 1997 году.
Турбопятерка от Audi quattro мощностью 200 л.с.
Второе рождение произошло неожиданно. Еще в 2005-м был разработан простой пятицилиндровый атмосферник 2.5, который устанавливали на автомобили Volkswagen Jetta, Golf/Rabbit и Passat для американского рынка. Именно этот агрегат и выбрали за основу инженеры Audi, когда потребовалось создать компактный, но мощный мотор для «горячей» двухдверки Audi TT RS (340 л.с.). Хотя головка блока и шатунно-поршневая группа были разработаны заново, а блок впервые отлили не из обычного, а из упрочненного чугуна, который раньше использовался только в дизелях TDI.
Сейчас эти моторы ставятся на автомобили Audi RS 3 Sportback и Audi RS Q3. А для TT RS нынешнего поколения разработан новый агрегат: рабочий объем остался прежним (2480 «кубиков»), но картер и другие детали теперь алюминиевые, установлен новый турбокомпрессор, более эффективный интеркулер, а также комбинированный впрыск топлива (в коллектор и напрямую в цилиндры).
Мощность — 400 л.с.
Новейший пятицилиндровый турбомотор 2.5 TFSI
Интересно, что характерный «нечетный» звук и относительная компактность — единственные преимущества пятицилиндровых моторов. Дело в том, что они неважно уравновешены: если силы инерции компенсируются, то моменты от этих сил «гуляют» свободно. Во время работы двигателя по блоку постоянно пробегает волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жестким, а для борьбы с вибрациями нужны особые опоры, противовесы или балансирные валы — это все дополнительные затраты.
Audi TT RS нового поколения
Поэтому кроме Audi производством пятицилиндровых моторов сейчас занимается только Ford: такие дизели объемом 3,2 л устанавливаются на пикапы Ranger и коммерческое семейство Transit. Хотя в разное время «пятерки» были в арсенале компаний Volvo, Land Rover , Fiat , Honda , General Motors и даже SsangYong (по лицензии Даймлера). Однако в Audi от необычной схемы отказываться не собираются. Ходят слухи, что нынешний двигатель 2.
5 TFSI вскоре появится на базовой версии суперкара Audi R8.
Радиальные двигатели
Раз уж наш блог начал рассказывать про различные типы двигателей, мы не могли не пройти мимо необычных типов ДВС и невероятных машинах, которые на них ездят.
Обычный, поршневой двигатель внутреннего сгорания известен всем – коленчатый вал, его двигают от 1 до 16 (редко до 32) поршней, которые перемещаются в цилиндрах вверх-вниз. В цилиндры подается смесь воздуха и топлива (бензина, керосина, ДТ, водорода и проч.). Происходит быстрое сгорание, с большим коэффициэнтом расширения – поршень двигается вниз и толкает коленчатый вал.
Двигатели такого типа бывают рядными (L-образными) или не рядными, когда цилиндры стоят под углом друг к другу (V и W- образные). Последний тип – двухэтажный и применяется редко.
Какие же еще есть ДВС? Об одном из них мы хотели бы рассказать в этой статье.
Радиальные двигатели.
Краткая история радиальных двигателей.
Первый радиальный двигатель был создан в 1901 году Чарльзом Мэнли.
Он был 5-ти цилиндровым и с водным охлаждением. От был сделан из одной из ротационных машина Стивена Бэлзера, для самолета Аэродрома Лэнгли.
Мощность перового радиального двигателя составила 52 л.с. (39 кВт) при 950 об/мин.
В 1903-1904 гг Иаковах Эллехэммере посторил первый в мире 3-х цилиндровый радиальный двигатель с воздушным охлаждением. Позже, в 1907 году он он постотоил более мощный 5-ти цилиндровый двигатель, а в 1908 – 1909 годах он разарабатывал уже 6-ти цилиндровый двухрядный радиальный двигатель.
В последствии радиальные или звездообразные двигатели получили широкое применение в авиации из-за своей надежности, малых габаритов и возмощности эффективного применения воздушного охлаждения.
Принцип действия.
В отличие от рядных двигателей, цилиндры радиального двигателя расположены в виде звезды, радиально расходясь во все стороны от центра. Таким образом каждый цилиндр отделен от остальных и доступен для ремонта и обслуживания. Также такая конструкция хорошо пригодна для воздушного охлаждения, поэтому подавляющее большинство таких двигателей выпускается именно с воздушным охлаждением.
Минимальное количество цилиндров для образования радиального двигателя – три, если взять два, то это уже либо V-образный, либо оппозитник, двигатель, в котором цилиндры расположены напротив друг друга, на одной линии.
Внутри радиального двигателя, по центру находится коленчатый вал с одним коленом и противовесом. К нему крепится ведущий шатун, к которому уже непосредтсвенно крепяться все остальные, ведомые шатуны. Это принципиальное отличие кривошипно-шатунного механизма обусловлено самой конструкцией дигателя – длинный коленвал было бы просто некуда девать.
Звездообразные двигатели бывают двух и четырехтактными, последние обычно имеют нечетное количество цилиндров, позволяющее пускать искру через один цилиндр. В доказательство наших слов приводим видео демонстрационной модели 7-ми цилиндрового двигателя. Обратите внимание на искры зажигания.
Двухтактные радиальные двигатели ставились на многие легкие самолеты и их заводили резким поворотом винта.
Кждый цилиндр обычно имеет два клапана, которые приводятся в движение через спицы, которые в свою очередь толкает распределительный диск, связаный с коленчатым валом.
Анимация в autodesk inventor – здесь все очень хорошо видно
Единственным недостатком радиального двигателя является возможность протекания маста в цилиндры, что приводит к гидроудару и разрыву нижних цилиндров при попытке завода двигателя. Но в современных двигателях эти шансы минимизированы.
Выхлопная система таких двигателей также радиальна, но, как правило, трубы разводятся на две стороны. Варианты, когда цилиндров четное количество, тогда нередко каждый из цилиндров имеет свою выхлопную трубу.
Изготовление звездообразных двигателей
До сих пор радиальные двигатели ставят на самолеты и даже на вертолеты. Все таки возможность обходится без жидкостного охлаждения подкупает, да и технология отработанная годами не позволяет отказаться от этого типа ДВС в авиастроении. Также такие двигатели ставят на легкие лодки и на небольшие катера, перемещающиеся с помошью воздушного винта.
В таком случае моторный отсек ограничивают сеткой.
Одним из производителей радиальных двигателей сегодня является Австралийская компания Rotec Engeneering. Вот видео изготовления 150-сильного мотора R3600
Альтернативное применение
Но наш блог любит рассказывать о невероятных применениях всего, что можно. Вот и сейчас мы е обойдет стороной эту возможность и покажем несколько интересных фотографий и видео, найденных нами на просторах интернета.
Например некотрые умельцв ставят радиальные двигатели на мотоциклы.
7 цилиндров 110 л/с Rotec Engeneering R2800
И видео с этим мотоциклом:
R2800 собственной персоной. Кликабельно
И хорошо еще если на обычное место. Существуют например и вот такие варианты. “Двигатель в колесе”
Правда непонятно как к этому двигателя подается бензин.
Те, кто не увлекается мотоциклами берут зарубежные аналоги запорожцев и делают с ними следующее:
В общем применений радиальных двигателей великое множество.
Это отличные, плавные, мощные, простые в устройстве, ремонте и эксплуатации двигатели, которые прослужат еще очень долго.
Похожие записи:
Наша цель — свой ФабЛаб в Санкт-Петербурге!
Следите за новостями!
Работа цилиндров двигателя на разных типах моторов: порядок работы цилиндров
Как известно, на автомобили устанавливаются несколько различных типов ДВС. При этом кроме общеизвестного деления на бензиновые и дизельные силовые агрегаты, необходимо учитывать и то, что моторы отличаются по количеству цилиндров и расположению цилиндров. Если коротко, в подавляющем большинстве двигатели на авто ставятся рядные и V-образные моторы. Намного реже встречаются оппозитные двигатели и роторные двигатели.
Указанные моторы могут иметь заметные отличия в плане конструкции и общего количества цилиндров. Так или иначе, в ряде случаев необходимо знать, какой порядок работы цилиндров двигателя применительно к тому или иному ДВС. Далее мы рассмотрим порядок работы 4-х цилиндрового двигателя, V-образного мотора, оппозитного и т.
д.
Порядок работы двигателя
Итак, порядок работы цилиндров наиболее распространенных автомобильных двигателей отличается. Если сравнивать порядок работы однотипных 4, 6, а также 8 цилиндровых моторов, порядок работы цилиндров таких двигателей будет заметно отличаться. Другими словами, 4 цилиндровый двигатель и его цилиндры будут работать не в том порядке, в котором работает, например, 8-и цилиндровый аналог. Давайте разбираться.
- Прежде всего, порядок работы цилиндров будет зависеть от чередования воспламенения топливной смеси в цилиндрах двигателя, а также угла чередования тактов. Так вот, рабочий цикл рядного четырехтактного мотора на 4 цилиндра проходит за 2 полных оборота коленчатого вала или же за 720 градусов. При этом чередование тактов осуществляется через 180 градусов.
Если же мотор 4-тактный, V-образный, 6-цилиндровый, рядный, рабочий цикл такого двигателя также проходит за 2 полных оборота коленвала или 720 градусов, однако чередование тактов осуществляется через 120 градусов.
- Более наглядно начнем рассмотрение с рядной четверки. Например, для таких ДВС распространен порядок 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Другими словами, фактически, это и есть порядок зажигания двигателя. Если же рассматривать рядный 6-цилиднровый мотор, для рядной шестерки порядок 1-5-3-6-2-4.
Что касается V-образного 6- цилиндрового мотора, порядок работы такого агрегата 1-4-2-5-3-6. Кстати, такие моторы хуже всего сбалансированы (за исключением 5-и, 3 и 2-цилиндровых четырехтактных двигателей). Если же рассматривать двигатель V-8, такие моторы могут иметь 2 порядка работы: 1-5-4-2-6-3-7-8 или 1-8-4-3-6-5-7-2. На самом деле, такая разница связана с тем, что в США и Европе цилиндры считаются с определенными отличиями.
В США первый цилиндр (А/М по ходу движения) считается спереди слева. Затем цилиндры принято считать слева направо и спереди назад, то есть счет идет в шахматном порядке.
В Европе первый цилиндр двигателя считается спереди справа по ходу движения А/М, после чего исчисление порядное спереди назад: 5 -1- 6 -2 -7 -3 -8 -4.
Если же рассмотреть двигатель V-12, тогда порядок работы следующий: 1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9. Кстати, если рассматривать мощные ДВС, на старых американских авто встречается рядный двигатель на 8 цилиндров. Так вот, его прядок работы: 1-4-7-3-8-5-2-6.
Как видно, такт двигателя и работа цилиндров на разных ДВС будет отличаться. По этой причине необходимо знать порядок цилиндров конкретного мотора (можно найти информацию в технической литературе). Такие знания позволяют упростить диагностику неисправностей в случае различных сбоев, неполадок в работе системы зажигания и т.д.
Распространенные моторы и порядок работы цилиндров
В качестве примера для начала рассмотрим 4-цилиндровые рядные двигатели ЗМЗ и похожие агрегаты. Например, порядок работы цилиндров ЗМЗ-402:1-2-4-3, тогда как ЗМЗ-406:1-3-4-2. Мотор Audi 80 B3 имеет порядок работы 1-3-4-2.
Чередование тактов происходит через 1800.
Как видно, сам порядок работы однорядного 4 — цилиндрового двигателя может быть 1-3-4-2 (характерно для ВАЗ) или 1-2-4-3 (в случае с моторами ГАЗ).
Если говорить о моторе 6-и цилиндровом рядном, тогда прядок:1-5-3-6-2-4, а интервал между воспламенением 1200. В свою очередь, применительно к 8-цилиндровому V-образному двигателю:1-5-4-8-6-3-7-2, интервал между воспламенениями уже будет 900.
Еще добавим, порядок работы 12-и цилиндрового двигателя W-образного следующий: 1-3-5-2-4-6 для левых ГБЦ, тогда как для правых 7-9-11-8-10-12. Если просто, в таких моторах порядок работы цилиндров делится на два типа (подобно рядным «четверкам»):1-3-4-2 и 1-2-4-3.
Как работают пятицилиндровые двигатели: Видео
Volkswagen построил уникальный двигатель VR5: Как он работает?
Об особенностях одного из самых странных двигателей, производимых в современности, – пятицилиндрового V-образного мотора Volkswagen, или, как его обозначает сам немецкий автопроизводитель, VR мотора, рассказывает бессменный ведущий познавательного YouTube канала Джейсон Фенске.
Речь в сегодняшнем коротком видео пойдет о 2.3-литровой модификации VR мотора GZ от VW. В блоке с наибольшим развалом цилиндров, поясняет Фенске, скрывается нестандартное их число – пять, на схеме изображено три цилиндра справа, два – слева.
На схеме (слева вверху), как видно, расставлены цифры – это порядок счета цилиндров в блоке VR. Счет работы системы зажигания, запаливающей воздушно-топливную смесь несколько иной: 1-2-4-5-3, то есть работа цилиндров в моторе получается цикличной.
Зачем вообще был сделан этот странный мотор с развалом 15°, спросите вы? Ответом будет два основных плюса: малая масса и компактность. Именно по причине снижения веса и уменьшения габаритов Фольксваген, выпустив сперва шестицилиндровый силовой агрегат из серии VR, решил уменьшить количество цилиндров до пяти. Вес уменьшился еще больше, а мощность, несмотря на снижение, не оказала отрицательного влияния на характеристики тех машин, куда устанавливались данные моторы.
Тем самым Фольксваген как бы занял пустовавшую ранее нишу между 4- и 6-линдровыми V-образными двигателями.
Первые версии VR-моторов развивали 150 лошадиных сил и имели всего по два клапана на цилиндр. Увеличив количество клапанов вдвое, VW добавил и 20 сил, получив в итоге 170 лошадей. Неплохой результат для не очень большого мотора.
Многие считают, что данный тип силового агрегата ближе к V-образному мотору, однако это не так. VR-версия гораздо ближе к рядному силовому агрегату как по схеме работы цилиндров, так и по наличию одного распредвала (хотя есть версии с двумя валами), приводящему клапаны по правую и левую сторону от себя.
Еще одним интересным нюансом является абсолютно нестандартное крепление шатунов к коленчатому валу. Шатуны в буквальном смысле разведены по максимуму друг от друга. Таким образом, центр цилиндров не совпадает с центральной частью коленвала. Немецким инженерам пришлось приложить немало усилий для того, чтобы отбалансировать всю эту систему, ибо с одной стороны коленчатого вала находится два поршня, с другой – три.
Соответственно, расчет коленвала должен быть такой, чтобы баланс был близок к идеальному, иначе серьезных или даже разрушительных вибраций не избежать.
Нестандартно расположение впуска и выпуска. На схеме впускные коллекторы изображены синим, выпускные – красным. Трубы коллекторов, как видно, еще и должны быть разной длины, что потребовало решения дополнительной нестандартной задачи в расчете изгибов для противодействия обратному давлению выхлопных газов.
Итак, вывод: зачем Volkswagen сделал этот мотор? Он представлялся им золотой серединой, более мощным аналогом четырехцилиндровых силовых агрегатов. Но последние годы развития рядных турбочетверок показали их преимущество перед самым странным V-образным двигателем от Фольксваген.
Видео:
Вот посмотрите кстати, как работатет пятицилиндровый мотор на VW Golf. Звук потрясающий:
Поделиться:
Возрождение двигателей с оппозитными поршнями — International Driving Authority
Тот факт, что миллиардер Билл Гейтс и инвестиционная компания Khosla Ventures решили вложить миллионы в компанию EcoMotors, разрабатывающую двигатели с оппозитными поршнями, побудил нас подробно рассмотреть эту разработку.
Такие двигатели имеют долгую историю, но широкого применения, по крайней мере, на автомобильном транспорте, не получили. «ЭкоМоторс» изменила, казалось бы, уже известную разработку.
ЭкоМоторс назвал свой двигатель с двумя оппозитными цилиндрами, каждый из которых имеет два оппозитных поршня, несложно – OPOC, что расшифровывается как Opposed Piston Opposed Cylinder. Технически по этой схеме может работать как бензиновый двигатель (или ДВС, потребляющий спирт), так и дизель, но пока компания остановилась на втором варианте.
Двигатель OPOC двухтактный, так что оппозитные поршни каждого цилиндра совершают рабочий ход за один оборот коленчатого вала. При движении к мертвым точкам они открывают окна в стенках цилиндров. Причем один из поршней управляет впуском, другой – выпуском. При этом окна устроены так, что вытяжное открывается немного раньше и закрывается также раньше, чем приточное. Это важно для хорошего газообмена.
Удаление головок блока цилиндров, клапанов и их рабочего механизма упростили двигатель, сделали его легче, уменьшили потери на трение и даже расход масла (по данным компании эти показатели стали вдвое ниже, чем у обычного дизеля).
Но ведь и другие двухтактники с оппозитными поршнями вроде бы тоже могут похвастаться такими достоинствами, правда?
Изюминка новинки в том, что все поршни в ней соединены с единым центральным коленчатым валом, тогда как ранее аналогичные конструкции требовали двух коленчатых валов по краям двигателя. Отсюда они были заметно крупнее и тяжелее, и неудивительно, что применялись они в основном на тепловозах и кораблях. Ну а двигатель OPOC нацелен на гораздо более широкий спектр транспорта.
Как и любому двухтактному двигателю, OPOC нужно внешнее устройство для продувки цилиндров при открытых окнах. В данном случае конструкторы решили возложить эту обязанность на турбокомпрессор. Но явно не поможет, когда двигатель заводится, а сами цилиндры не способны «вдохнуть» и «выдохнуть».
Решение снова было найдено в давней идее, которую опробовали несколько компаний, но ни одна из них не воплотила ее в жизнь. На вал классической крыльчатки инженеры установили электродвигатель.
При старте и до тех пор, пока ДВС не наберет обороты, этот мотор получает энергию от аккумуляторов, обеспечивающих «дыхание» двигателя ОПОС. А потом мотор выключается, а турбокомпрессор превращается в самый обычный. Более того, на высоких скоростях, когда поток выхлопных газов велик, электродвигатель в турбине может превратиться в генератор, питающий аккумуляторы автомобиля.
По словам ее создателей, новая схема характеризуется очень хорошей продувкой цилиндров, а потому позволяет максимально эффективно использовать сам двухтактный цикл, теоретически позволяя добиться двукратного увеличения мощности на объем соотношение по сравнению с четырехтактным. Хотя на практике такие показатели еще не были достигнуты. Система OPOC имеет ряд других интересных особенностей.
В новой конфигурации каждый из поршней должен пройти половину пути за один ход, чтобы обеспечить установленную работоспособность. Это означает более низкую скорость поршня при фиксированной частоте вращения двигателя и, следовательно, меньшие потери на трение.
Всем этим движок OPOC обязан в первую очередь Питеру Хофбауэру. Основатель, председатель и технический директор EcoMotors ранее много лет руководил разработкой передовых двигателей в Volkswagen. Например, у него под поясом двигатель Vee-Inline VR6 с небольшим (15 градусов) V-образным углом между цилиндрами. Хотя EcoMotors была основана в 2008 году, сам Хофбауэр начал думать об OPOC несколькими годами ранее.
По данным компании, дизельная версия OPOC на 30-50% легче обычного турбодизеля той же мощности, содержит на 50% меньше деталей, занимает в два-четыре раза меньше места под капотом и может быть (под определенных условиях) на 45-50% экономичнее. Последняя цифра вызывает у экспертов наибольшие сомнения, однако, даже если экономия расхода преувеличена, у «ЭкоМоторс» есть основания для оптимистичных заявлений. Первый прототип двигателя внутреннего сгорания OPOC, по данным компании, провел на динамометрическом стенде более 500 часов. Можно констатировать, что схема работает. А вот с характеристиками не все так однозначно.
Модель EM100, которую сейчас тестируют инженеры, выдает заявленные параметры по мощности и крутящему моменту только при настройках, не учитывающих токсичность выхлопа. Компания предлагает устанавливать такой вариант OPOC на военную технику, для которой важнее всего соотношение мощности и веса.
Для обычных автомобилей ЭкоМоторс предлагает настроить те же двигатели немного по-другому: на 300 л.с. и 746 Н·м. В этом случае обещают «всего» 15-процентное улучшение топливной экономичности по сравнению с обычными дизелями, но даже это выглядит огромным шагом вперед, поскольку компании обычно борются за каждый процент. Дополнительная экономия возможна при объединении пары таких двигателей в четырехцилиндровый агрегат. То, что раньше было независимым двигателем, превращается в модуль. EcoMotors намерена установить между ними муфту с электронным управлением. Мол, при малой нагрузке будет работать только один модуль, а при большой нагрузке подключится второй модуль. А так как ОПОС хорошо сбалансирован, все силы, действующие здесь, компенсируют друг друга, а мотор имеет минимум вибраций, то активация «спящей» половины в любой момент времени будет проходить гладко.
Идея аналогична известному вырезу цилиндра в больших V-образных двигателях. Но пока в этом случае холостые поршни еще продолжают двигаться вверх-вниз, здесь половина двигателя останавливается полностью, а вторая продолжает работать в благоприятном режиме. Кроме того, инженеры предлагают несколько снизить максимальную мощность каждого модуля в такой бинарной схеме — до 240 л.с. (480 будет развивать вся установка). По соотношению мощности и веса это все равно будет очень достойный двигатель, и удастся добиться максимальной экономии топлива (те же 45%) и соответствия самым строгим нормам по токсичности выхлопа, говорят разработчики.
На данный момент OPOC является сырой системой, и ее разработчики в основном дают обещания. Но они настроены оптимистично и начали продлевать линию. На чертежах уже изображен двухцилиндровый двигатель ЕМ65 мощностью 75 л.с., который немного меньше по габаритам и весу, чем ЕМ100. Кстати, его хотят сделать бензиновым. Сфера применения ЕМ65 вполне очевидна: легкие грузовики и легковые автомобили, в том числе гибриды.
Некоторым, но не абсолютным залогом успеха экзотического двигателя внутреннего сгорания является репутация его главного конструктора: Петр отдал Volkswagen 20 лет жизни. И, кстати, неудивительно, что его нынешние работы перекликаются с проектами Порше, стоявшими у истоков знаменитого немецкого бренда.
Это перевод. Оригинал можно прочитать здесь: https://www.drive.ru/technic/4efb337600f11713001e5522.html
ДВИГАТЕЛЬ С ОППОЗИТНЫМИ ПОРШНЯМИ — PATTAKOS MANOUSOS
Это изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с оппозитными поршнями.
Ближайший предшествующий уровень техники: OPRE, или двигатель с тягой с оппозитным поршнем PCT/IB2007/050809, OPOC, или двигатель с оппозитным цилиндром, с оппозитным поршнем, патент США. № 6170443 и двигатель Junkers-Doxford, патент США № 6,170,443. № 1679,976.
Близким уровнем техники является также патент США. № 4732115 Lapeyre и патент США No. № 4 115 037 Милтона.
В двигателе OPRE один из противоположных поршней соединен с приводом с помощью тяги с первым коленчатым валом, а другой из противоположных поршней с приводом соединен с помощью тяги со вторым коленчатым валом, который вращается синхронно с первый коленвал.
Этот двигатель лучше подходит для приложений с «разделенной нагрузкой», например, в качестве расширителя диапазона с двумя электрогенераторами, вращающимися в противоположных направлениях, каждый из которых приводится в движение одним коленчатым валом OPRE, или в качестве переносного летчика, в котором каждый из двух коленчатых валов, вращающихся в противоположных направлениях, приводит в движение один пропеллер. В таких приложениях с «разделенной нагрузкой» двигатель OPRE избавлен не только от любых инерционных вибраций, но и от любых вибраций силовых импульсов. Для сравнения, основа идеально сбалансированного роторного двигателя Ванкеля не может быть избавлена от вибраций силовых импульсов.
Помимо работы без вибраций, характеристики двигателя OPRE также включают:
увеличенное время сгорания, поскольку он обеспечивает на 30-40% более длительное время пребывания поршня в мертвой точке сгорания по сравнению с обычным двигателем,
улучшенный объемная эффективность встроенных продувочных насосов из-за более длительного пребывания поршня при максимальном объеме насоса,
улучшенное качество смазки, так как поршни не должны упираться в горячую стенку цилиндра вблизи и между впускным и выпускным клапаном порты, ни поршневые кольца не должны касаться портов,
компактная, прочная и легкая конструкция.
Два шатуна двигателя OPRE являются «тягами» или «тягами» в том смысле, что высокое давление в камере сгорания нагружает эти шатуны исключительно растяжением. По тем же причинам шатуны обычного двигателя являются толкателями.
Базовый модуль OPOC состоит из двух обычных, внутренних и двух нетрадиционных поршней. Обычные поршни упираются в горячую стенку цилиндра, в перемычки портов, вызывая повышенный расход смазки. Нетрадиционные поршни обеспечивают увеличенную выдержку поршня в мертвой точке сгорания, но обычные поршни имеют обычную выдержку поршня, что делает общее время, доступное для впрыска топлива и сгорания, лишь немного больше, чем в обычном двигателе.
Патент США. № 4732115 Лапейра требует пар цилиндров и одновременного сгорания в парах камер сгорания.
Патент США. В US 4115037 Milton используется коленчатый вал, обязательно расположенный на одной стороне цилиндра.
Целью настоящего изобретения является усовершенствование двигателя Junkers-Doxford с сохранением его простоты и компактности за счет сохранения практически неподвижным центра тяжести узла из двух поршней.
Это делается иным расположением шатуна нижнего поршня.
Еще одной целью настоящего изобретения является сохранение преимуществ двигателя OPRE, исключающего второй коленчатый вал и синхронизирующую шестерню. Поршни по настоящему изобретению совершают то же движение, что и поршни двигателя OPRE, т.е. они обеспечивают дополнительное время для впрыска топлива и развития сгорания. Дальняя к камере сгорания сторона поршня может служить продувочным насосом.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание полностью сбалансированного одноцилиндрового двухпоршневого модуля с одним коленчатым валом.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание базового модуля для любой конфигурации многоцилиндровых устройств.
РИС. 1 показан двигатель Юнкерс-Доксфорд. Центральный шатун — толкатель, боковые шатуны — тяги.
РИС. 2 показан другой вариант двигателя Junkers-Doxford, в котором боковые шатуны выступают для удержания поршневого пальца. Осевые нагрузки воспринимаются юбкой поршня.
Двигатель Юнкерс-Доксфорд страдает от неуравновешенных сил инерции 2-го порядка.
РИС. 3 показан двигатель OPOC. Двигатель OPOC объединяет два двигателя Junkers-Doxford с одним и тем же коленчатым валом для лучшего динамического баланса.
РИС. 4 показан двигатель OPRE. Он состоит из двух синхронизированных коленчатых валов.
РИС. 5 показан двигатель Лапейра. Нужны пары параллельных цилиндров. Коленчатый вал находится вне цилиндров, а его ось удалена от осей цилиндров.
РИС. 6 показан вариант осуществления этого изобретения. Боковые шатуны и центральный шатун являются толкателями.
РИС. 7 показан другой вариант осуществления этого изобретения, в котором все центральные и боковые шатуны являются тягами.
РИС. 8 показывает компоновку по фиг. 7 с другим цилиндром: диаметр цилиндра увеличивается, т. е. сужается на двух концах цилиндра. Таким образом, поршневые кольца могут избежать соприкосновения с отверстием на значительной части хода поршня с соответствующим уменьшением трения и износа.
Кроме того, юбка поршня на стороне сгорания поршня не должна соприкасаться с горячим цилиндром, потому что осевые нагрузки воспринимаются на стороне «пальцевого пальца» поршня, вдали от камеры сгорания.
РИС. 9 показан вариант осуществления настоящего изобретения с двух точек зрения. В этом варианте все шатуны являются тягами. Двигатель идеально сбалансирован по силам и моментам инерции. Цилиндр нарезан, чтобы показать больше деталей. Поршни находятся в мертвой точке сгорания, то есть там, где объем камеры сгорания минимален.
РИС. 10 показан двигатель по фиг. 9 с коленчатым валом, повернутым на 60 градусов.
РИС. 11 показан двигатель по фиг. 9 с другой точки зрения.
РИС. 12 показан двигатель по фиг. 10 с другой точки зрения.
РИС. 13 показана сборка поршней, шатунов и коленчатого вала двигателя по фиг. 12.
РИС. 14 показан узел по фиг. 13 взорвались.
РИС. 15 показан другой вариант осуществления этого изобретения. Крышки и цилиндр разрезаны.
«Продувочный» поршень большого диаметра закреплен в нижней части нижнего поршня и с возможностью скольжения вставлен в цилиндр большого диаметра, воспринимающий осевые нагрузки. Движение продувочного поршня вверх создает вакуум, который всасывает воздух через язычковый клапан, показанный справа. Движение продувочного поршня вниз вытесняет воздух, язычковый клапан улавливает воздух, и когда поршень открывает впускные каналы, сжатый воздух поступает в цилиндр сгорания и поглощает выхлопные газы. Форсунка, показанная в середине справа, подает топливо.
РИС. 16 показан двигатель по фиг. 15 с другой точки зрения.
РИС. 17 показывает двигатель по фиг. 16 после снятия некоторых деталей и крышек.
РИС. 18 показан с другой точки зрения узел, показанный на фиг. 17.
РИС. 19 показана сборка по фиг. 18 после удаления части цилиндра.
РИС. 20 показаны только поршни, коленчатый вал и шатуны двигателя по фиг. 15. Верхний поршень состоит из днища поршня и поршневых колец, уплотняющих верхнюю сторону камеры сгорания, юбки поршня, закрывающей и открывающей выпускные каналы, моста, передающего усилия от днища поршня на два боковых рычага, два боковых рычага с цилиндрическими ползунками на нижних концах.
Нижний поршень состоит из днища поршня и поршневых колец, уплотняющих нижнюю часть камеры сгорания, юбки поршня, закрывающей и открывающей впускные каналы, четырех опор вокруг коленчатого вала, эти опоры передают усилие от днища поршня к нижнему концу. , где находится штифт на запястье. Высокое давление внутри камеры сгорания нагружает все три шатуна исключительно растяжением, то есть оба поршня связаны с коленчатым валом тягами.
РИС. 21 показан узел, показанный на фиг. 20 после снятия нижнего поршня.
В первом предпочтительном варианте осуществления на ФИГ. 9-14, коленчатый вал ( 1 ) посредством тяг ( 2 ) и ( 3 ) приводит в движение два противоположных поршня ( 4 ) и ( 5 ) соответственно.
Конструкция тяги обеспечивает более длительное время пребывания поршня в зоне сгорания по сравнению с обычным двигателем и более короткое время пребывания поршня во время продувки.
Поршни ( 4 ) и ( 5 ) установлены с возможностью скольжения в один и тот же цилиндр ( 6 ) и герметизируют две стороны одной и той же камеры сгорания ( 7 ).
Цилиндр ( 6 ) включает впускные каналы ( 8 ) и выпускные каналы ( 9 ), которые закрываются и открываются возвратно-поступательными поршнями.
Шатун верхнего поршня и шатун нижнего поршня, в случае симметричного газораспределения, всегда параллельны.
При одинаковых диаметрах двух противоположных поршней силы, приложенные к коленчатому валу, параллельны и равны, т. е. суммарная сила, действующая на коренные подшипники коленчатого вала, равна нулю. То же самое верно и для сил инерции: при равной массе двух возвратно-поступательных узлов суммарная сила инерции на коренных подшипниках коленчатого вала всегда равна нулю.
В случае симметричной синхронизации, т.е. когда оба поршня останавливаются одновременно, балансировка двигателя может быть идеальной в отношении сил инерции и моментов инерции. Для полного баланса сил инерции, создаваемых возвратно-поступательными массами, ход первого поршня, умноженный на возвратно-поступательную массу, соответствующую первому поршню, должен быть равен ходу второго поршня, умноженному на возвратно-поступательную массу, соответствующую второму поршню.
В некоторых случаях симметричная синхронизация может быть предпочтительнее, особенно когда продувочные насосы объемного типа.
В случае асимметричного газораспределения значительно более быстрое движение поршней по каналам, вызванное расположением тяги, обеспечивает существенно меньшее смещение относительно их полностью сбалансированного расположения шеек коленчатого вала, что является преимуществом для динамического балансировка. В двигателе Юнкерса с толкателями оптимальное дыхание было достигнуто за счет отставания впускного коленчатого вала примерно на 11 градусов по отношению к выпускному коленчатому валу. Этот оптимальный момент времени характеризуется объемом V 1 камеры сгорания в момент открытия выпускных окон на f 1 угол поворота коленчатого вала, на объем V 2 камеры сгорания в момент открытия впускных каналов на f 2 угол поворота коленчатого вала, на объем V 3 камеры сгорания в момент закрытия выпускных окон при f 3 угла поворота коленчатого вала, а по объему V 4 камеры сгорания в момент закрытия впускных отверстий при f 4 угла поворота коленчатого вала.
Для того чтобы за счет тягового устройства добиться одинаковой по отношению к объему камеры сгорания схемы продувки, выпускные окна должны открываться при объеме камеры сгорания V 1 при f 1 ′ угол поворота коленчатого вала, впускные окна должны открываться при объеме камеры сгорания V составляет V 3 при f 3 ′ угол поворота коленчатого вала, а впускные окна должны закрываться при объеме камеры сгорания V 4 при f 4 ′ угол поворота коленчатого вала, при этом f 1 ′ больше, чем f 1 , f 2 ′ больше, чем f 2 , f 3 ′ меньше f 3 , а f 4 ′ меньше f 4 . т.е. расположение тяги требует меньшего смещения шатунных шеек по сравнению с их симметричным расположением фаз газораспределения, чтобы добиться такой же асимметрии синхронизации с двигателем Junkers с двумя коленчатыми валами: около 7 градусов вместо 11 у Junkers.
В случае, если продувочным насосом в тяговой системе служит сторона поршня, противоположная камере сгорания, то меньшее время, отводимое на процесс продувки, компенсируется более длительным пребыванием поршня продувочного насоса в максимальном положении положением объема и малым «мертвым объемом» продувочного насоса.
Во втором предпочтительном варианте осуществления на ФИГ. 15-21, сторона нижнего поршня, противоположная камере сгорания, образует продувочный насос. Диаметр продувочного поршня определяет коэффициент продувки. Через соответствующие каналы свежий воздух поступает к впускным отверстиям, ожидая поршня, чтобы открыть их.
В третьем предпочтительном варианте осуществления на фиг. 8, диаметр цилиндра сгорания увеличивается по направлению к отверстиям, чтобы уменьшить трение и износ поршневых колец в области низкого давления, особенно над перемычками отверстий.
В четвертом предпочтительном варианте осуществления на фиг. 6, оба поршня соединены толкателями с одним и тем же уникальным коленчатым валом. В случае симметричного синхронизма, т. е. смещения шатунов на 180 градусов, баланс сил инерции является идеальным. Но время сгорания такое же короткое, как и в обычном двигателе, т.е. примерно на 30-40% меньше, чем время сгорания устройства, показанного на фиг. 7, в зависимости от соотношения ход/шток.