Плох или хорош оппозитный двигатель? Разбираемся на примере моторов Subaru
Удивительно, но факт: дискуссии «плох или хорош горизонтально-оппозитный двигатель Subaru» продолжаются по сей день. Странно еще и то, что речь в диспутах не идет об оппозитниках вообще (моторы Porsche столь пристальное внимание обошло стороной), а на орехи достается лишь японской марке. Сторонники и противники в этом вопросе заняли непримиримые позиции. Впрочем, субаристы, для которых оппозитные моторы — «это наше все», на нападки злопыхателей просто не реагируют. Но есть еще и прослойка сомневающихся, считающих, что дыма без огня не бывает. В большей части именно для них мы решили вернуться к этой теме.
Станислав Шустицкий
Сначала о тех положительных моментах, которые свойственны горизонтально-оппозитным моторам. Конструкция двигателя представляет собой два полублока с двумя цилиндрами в каждом, где расположенные под углом 180° поршни перемещаются в горизонтальной плоскости.
При этом два соседних поршня всегда находятся в одинаковом положении относительно головки блока. Такое решение позволяет минимизировать вибрации, а значит, отказаться от дополнительных балансиров.
Наиболее массивная часть такого двигателя расположена максимально низко, чем и обусловлен оптимальный центр тяжести. А это и устойчивость автомобиля при движении, и хорошая управляемость. Отдельно стоит сказать о пассивной безопасности — конструкция подрамника способствует тому, что в случае лобового столкновения вектор смещения «плиты» двигателя направлен под автомобиль.
Этот двигатель Subaru обладает настоящим спортивным характером — им снаряжались и Subaru BRZ, и Toyota GT86.Теперь выясним, из-за чего ломают копья. Оппозитные двигатели чрезвычайно сложны по конструкции и дороги как по себестоимости, так и в обслуживании. В чем-то здесь можно согласиться.
Но сначала небольшая ремарка — в этом материале мы будем говорить о современных 4‑цилиндровых моторах Boxer третьего поколения. Нельзя забывать, что появившиеся еще в 1963 году оппозитные моторы Subaru прошли длинный путь эволюции, позволивший на каждом из этапов устранять негативные моменты. Да, конструктивно оппозитник сложнее, скажем, рядной «четверки». К примеру, здесь две головки блока и, соответственно, четыре распределительных вала. Что касается обслуживания, плановое ТО Subaru Forester не дороже, чем у «одноклассников», а сам процесс работы с оппозитным мотором практически ничем не отличается от работ с традиционными конфигурациями двигателей. Более того, современные моторы Subaru серий FB и FA в конструкции газораспределительного механизма используют не ремень, а цепной привод, компонент, который в обслуживании просто не нуждается.
Слева — компоновка с рядным мотором, справа — с V-образным.Обслуживание и ремонт моторов Subaru, вернее, сложность связанных с этим процессом операций, тоже плодит немало слухов. Некоторые утверждают, что за ремонт моторов Subaru берутся только единицы мастеров и их услуги крайне дороги. На самом деле, любой двигатель стоит доверять исключительно профессионалам. Что касается стоимости работ, определяемых сложностью манипуляций с моторами Subaru — это чистой воды миф. Так, весьма стойким стало убеждение, что замена свечей зажигания на двигателях Subaru невозможна без вывешивания мотора. На самом деле для этой операции достаточно иметь свечной ключ с карданным шарниром и удлинителем — такие есть в любом универсальном наборе инструментов. Единственная модель Subaru, замена свечей зажигания в которой требует вывешивания двигателя, — это BRZ. Связано это с тем, что лонжерон кузова очень близко расположен к «операционному полю», и такая архитектура не позволяет извлечь ни свечу, ни катушку зажигания.
Если же говорить о более серьезных ремонтах, включая капитальные, то и в этой части современные моторы Subaru вполне дружелюбны к специалистам сервисов. Например, на моторах серии EJ, знаменитых субаровских «ежиках», которые и сегодня используются на модели STI, для того чтобы снять поршни и коленчатый вал, сначала нужно через технологические отверстия с помощью специального инструмента извлечь поршневые пальцы. На нынешних моторах серии FB конструкторы развернули разъем шатуна, сделав его асимметричным — это решение позволяет мастерам без труда демонтировать поршневую группу.
Моторы Subaru прожорливы в плане потребления масла? Мнение, основанное на «делах давно минувших дней», когда действительно были определенные претензии к расходу масла, связанные с неравномерностью износа гильз цилиндров и не имеющие никакого отношения к современным горизонтально-оппозитным двигателям «плеяд».
Если сегодня подобные вопросы возникают, происходит это по вине самих пользователей и связано исключительно с нарушениями режимов обкатки. Кроме того, приветствуется постоянный предварительный прогрев двигателя до нужных минимальных температур. При дальнейшей эксплуатации автомобиля очень важно применение качественного топлива — в противном случае по истечении времени весьма вероятно залегание поршневых колец и, как следствие, повышенный расход масла.
Резюмируя все вышесказанное, можно с уверенностью утверждать, что сегодняшние горизонтально-оппозитные моторы Subaru ни одной из списка предписываемых им хронических болезней не страдают. Зато конструктивных обновлений за последнее время они получили немало. Это и новые технологии изготовления кривошипно-шатунного механизма, и внедрение системы изменения фаз газораспределения, и существенные доработки в системах смазки и охлаждения… Неизменным остался лишь сам принцип работы горизонтально-оппозитного двигателя. И звук. Тот самый звук, который наверняка оказывает свое влияние на постоянное пополнение рядов субаристов.
Хочу получать самые интересные статьи
Subaru.Слабые места субаровских моторов
«Subaru рулит, остальное – отстой». Так, по крайней мере, утверждает немало владельцев автомобилей Fuji Heavy Industries. Это дает право и нам пройтись по основам репутации знаменитой марки… Поэтому всем, кто не хочет читать критические замечания в адрес Subaru, рекомендуется перейти к следующей статье.«Моторы Subaru – это шедевр»
Вполне возможно, если вспомнить происхождение самого понятия «шедевр» – образцовое изделие. Но образцы могут быть различными – высокого качества и ненадежности, практичности и глупости… Увы, субаровские моторы вписываются в самые разные категории.
«Субаровский оппозит очень компактен»
Если присмотреться внимательнее, окажется, что субаровский двигатель не «компактный», а просто относительно плоский и симметричный – он равномерно «размазан» по моторному отсеку. По закону сохранения вещества 4-цилиндровый ДВС определенного рабочего объема не может быть меньше определенных габаритов.
Мотор-плита в самом деле короткая (полублоки по два цилиндра, стоящих с некоторым уступом) и плоская (толщина обычного двигателя с коллекторами плюс поддон), но зато очень широкая (вместо картера с поддоном у рядного, здесь еще один полублок и головка). Так что, если положить рядом два однообъемника, рядный и оппозитный – еще неизвестно, какой из них окажется «компактнее».
«Моторы Subaru используются в авиации»
И как это свидетельствует об исключительных качествах субаровских движков? В легкомоторной авиации весьма распространены также двигатели BMW и VW, но почему-то поклонники германских машин не используют этот аргумент в спорах о достоинствах своих железных коней. «Авиационые» плюсы субару состоят в компоновке, неплохой весовой отдаче и… цене б/у агрегата. Когда на качественный специализированный мотор не хватает денег, то сгодится что угодно. Но достаточно поставить рядом какой-нибудь Lycoming, без громоздкого жидкостного охлаждения, без обязательного для автомобильного движка редуктора, способный выдавать близкую к максималу мощность в течение несравнимо более длительного времени, с гораздо большим межремонтым ресурсом и при этом конструктивно простой.
.. Тогда становится понятно, что гордиться применимостью автомобильных движков в авиации особого смысла нет – каждый должен заниматься своим делом.
«Оппозит абсолютно уравновешен»
Полностью уравновешены только моторы компоновки R6, B6, R8, V12… Оппозитная четверка B4 в этот список, увы, не попадает. Некоторое преимущество по вибронагруженности B4 имеет, но радикальной разницы с обычной рядной четверкой здесь нет – у одной присутствуют неуравновешенные силы инерции второго порядка, но отсутствует свободный момент от них, у другой есть момент, но сами силы уравновешены…
«Идеальная развесовка по осям»
На самом деле речь в рекламе идет всего лишь о симметрии относительно продольной оси. А если говорить о передних и задних колесах, то сам по себе оппозитный двигатель и продольно установленная коробка никакой симметричной развесовки не создают (и уж во всяком случае, такая развесовка не «симметричнее», чем при классической заднеприводной компоновке), просто на задние колеса приходится немного большая доля нагрузки.
Но вылезают и свои недостатки… Продольно установленный двигатель на автомобиле с исходно-передним приводом обязан целиком находится в переднем свесе. Именно поэтому «нос» Subaru порой не уступает Audi с аналогичной компоновкой (но при этом имеющей традиционный рядный мотор).
Плюс к тому излишне усложняется конструкция коробки передач – схема потоков мощности с «матрешкой» из трех концентрических валов и ее железное воплощение представляют собой любопытное зрелище. А то, что гипоидная передача находbтся в общем картере с КПП, заставляет купать синхронизаторы в трансмисссионном масле класса GL-5.
Можно было бы поверить в сверхнадежность механических коробок Subaru, не пользуйся у нас устойчивым спросом эти «контрактные» и просто б/у агрегаты. Не каждый экземпляр переживает без ремонта два комплекта сцепления… и это при нормальных двигателях. Как известно, «капля никотина убивает лошадь, а хомячка разрывает на куски» – нетрудно догадаться, насколько меньше служит практически неусиленная трансмиссия, получая от турбомотора пинок в 350 Нм против 200, 280 сил против 100-150.
«…и обладают низким центром тяжести, что обеспечивает потрясающую устойчивость и управляемость на высоких скоростях»
Это обычный субаровский рекламный рефрен, служащий единственным оправданием столь нетрадиционной ориентации. Да, на раллийной или гоночной трассе это был бы явный плюс. Но как помогает низкий центр тяжести при ежедневной езде по забитому пробками городу? При тряске по выбоинам, люкам и лежачим полицейским? При ковылянии по разбитой дачной грунтовке? Нужен ли весь этот оппозитный огород гражданского автомобиля?
Для скоростных упражнений значительно бОльшую роль играют дорожное покрытие, состояние шин и общая исправность подвески. К сожалению похвастаться качеством покрытия и предсказуемостью его состояния у нас трудно по объективным причинам. А два других фактора полностью зависят от владельца. И тут происходят странные вещи – если обладатель новой Subaru из салона еще старается поддерживать ее исправное состояние в комплексе, то хозяин какого-нибудь праворульного аппарата часто начинает экономить – и на резине («а-а, полный привод – значит шипы и зимняя резина не нужны, хватит б/у японской»), и на подвеске («это ж Subaru, у нее ходовка всегда супер и без ремонтов»).
Ну и главное. Если знаменитый «низкий центр тяжести» Subaru придает смещение 100-150 кг силового агрегата вниз аж на 10 сантиметров (при общей массе в полторы тонны), то у любого аналогичного авто с традиционным двигателем и клиренсом меньше всего на 1 сантиметр, центр тяжести будет расположен еще ниже! А, как известно, Subaru в своих классах отличаются именно ощутимо большим клиренсом. Поэтому все рассуждения про центр тяжести – не более чем рекламный трюк FHI, рассчитанный на малограмотных покупателей.
Пройдемся теперь по слабым местам субаровских моторов.
Геометрия цилиндров подвержена любопытной особенности, когда сетка хона в порядке, а цилиндр уже превращается в эллипс. Впрочем, алюминиевые блоки цилиндров с чугунными гильзами, имеющие разные коэффициенты расширения, да еще при открытой рубашке охлаждения никогда не были идеальным решением.
Расход масла подкашивает двигатели независимо от возраста – в одной очереди к доктору стоят пожилые авто из первой волны иномарок и еще пахнущие свежим пластиком выходцы из автосалонов.
Здесь способствует угару само горизонтальное положение цилиндров, при случае турбина не отказывается от своей доли закуски, ну и, разумеется, стандартная болезнь залегания колец (а для новых EJ205 это даже не болезнь, а некая составляющая техобслуживания). И попробуйте однозначно замерить на отдельно взятой незнакомой Subaru уровень моторного масла. Получилось? А что с обратной стороны щупа? А если авто откатить на три метра в сторону? Да, это – Subaru!
Ну а что не сгорело, то убежало: течи сальников и «потение» крышек – родовая особенность оппозитных движков.
Датчик массового расхода воздуха покрывается грязью или выходит из строя на автомобилях любых производителей. Увы, старые добрые MAP-сенсоры остались в прошлом.
Унификация. Непонятно, зачем фирме, имевшей всего четыре основные массовые модели, плодить такое количество версий, едва ли не ежегодно их обновляя. Например, кто сколько вспомнит движков, устанавливавшихся на Impreza? Три-четыре-пять? На самом деле их было уже девять, в сорока с лишним модификациях.
«А ну-ка почини»…
Ремень ГРМ расположен на оппозите удобно, однако «близок локоть, да не укусишь» – многовато шкивов и роликов он обегает. Если вариант SOHC при минимуме навесного оборудования проблем не представляет, то промахнуться на зуб-другой при установке ремня на движке DOHC вполне реально, тем более на свежем моторе с AVCS (системой изменения фаз). Все бы ничего, но клапана… При обрыве ремня ГРМ они встречаются с поршнем (или друг с другом) и гнутся практически на всех моторах.
Шейки коленвала. Нетрудно догадаться, что 4-цилиндровый оппозит органически предполагал три опоры коленвала, но то было во времена прошлые… Дабы повысить жесткость и немного снизить нагрузки, субаровцы увеличили количество опор до пяти, но, как и в старой притче про десять шапок из одной шкурки, чудес не случилось. Шейки здесь все равно узкие, поэтому удельная нагрузка и износ больше, чем на рядных четверках, да и чрезмерно затруднился ремонт – на каком угодно оборудовании их теперь не перешлифуешь.
Гидрокомпенсаторы ранее (примерно до середины 90-х) пользовались у Subaru большим почетом, однако потом здравый смысл возобладал. Так что удовольствие прокачивать в миске с керосином полтора десятка «грибочков» доступно теперь не всем…
Вентиляция картера. Сложно припомнить двигатели, где ее засорение столь же «быстро и эффективно» приводило на сервис. Если обычный мотор хотя бы попытается пыхтеть, плеваться маслом в воздушный фильтр, выбивать щуп – то субаровский оппозит с мрачным самурайским упорством сразу же приступит к выдавливанию сальников…
Сборка распотрошенного оппозита представляет собой эпическую картину. Правильно зажать коленвал между полублоками – это вам не крышечки коленвала притянуть. Ну а совместить отверстие в поршне, отверстие в шатуне и специальную дырку в блоке, засадить туда поршневой палец и «отполировать» все стопорным кольцом – это же песня (для шестицилиндрового оппозита EZ30 – поэма)! Ладно, будь это гоночный монстр в триста-пятьсот сил – ему подобные изощрения можно простить.
Но когда тех же трудов требует стосильная жужжалка какой-нибудь «овощной» импрезы – вменяемость японских инженеров оказывается под большим вопросом.
Можно и не напоминать про то, что для мало-мальски серьезной работы по механике движок надо снимать с автомобиля (а мотор DOHC – в обязательном порядке). Аргумент о легкости съема субаровского двигателя по сравнению с каким бы то ни было рядником справедлив – но вот только в большинстве случаев этот рядник вообще не пришлось бы демонтировать.
Радиаторы массово текут у любых азиатских автопроизводителей. Есть ощущение, что пластиковые бачки радиаторов для японских и корейских машин гонят одни и те же бракоделы, с одними и теми же нарушениями техпроцесса или конструкции. Но… Если у Toyota вероятность выхода из строя радиаторов различна (например, с моторами серии S, к сожалению, это происходит чаще, чем с серией A на одних и тех же моделях), то вся немногочисленная гамма автомобилей Subaru орошает землю антифризом равномерно.
Вот за что нельзя не похвалить классические субаровские двигатели SOHC – так это за доступность впускного тракта и топливной системы. А топливный фильтр? Не тойотовский, с вечно закисшими гайками и спрятанный глубоко в недрах моторного отсека, а легкодоступный, на шлангах и хомутиках.
«Двигатель – миллионник»
Фантастический ресурс субаровских моторов не более чем красивая легенда. К тому же они бывают весьма и весьма разными…
«Нормальные»
Двигатели малых объемов (EJ15#, EJ16#, EJ18#) не «миллионники», хотя вполне работоспособны и надежны – приличные моторы для автомобилей C-класса. С точки зрения производителя, унификация с большими братьями понятна, вот только… Ну, зачем нормальному человеку скромный мотор столь дикой компоновки? Даже к полутора литрам прилагаются две головки блока и «особенности» обслуживания оппозитов.
«Оптимальные»
Лучшие субаровские двигатели – это двухлитровые SOHC (EJ20E, EJ20J, EJ201, EJ202..). Здесь некоторая проблемность хотя бы компенсируется отдачей, а ресурс и мощность находятся в разумном балансе – по надежности они не уступают рядным тойотовским четверкам того же объема.
Рассчитаны под 92-й бензин, аппетит имеют умеренный, и хотя доставят немало «приятных» минут при ремонте, в обслуживании весьма просты. На отрезке 200-250 тысяч пробега требуют стандартной переборки с заменой колец (без расточки), после чего получают на какое-то время «вторую жизнь».
«Средние»
Двухлитровые атмосферные двигатели DOHC EJ20D, EJ204… – фактически последние моторы, имеющие реальный запас прочности, но четыре распредвала на четыре цилиндра – это уже перебор. Дело с обслуживанием становится непростым: поменять свечи – уже проблема, при установке ремня ГРМ – вероятность ошибки больше в несколько раз, все работы по механической части – только после съема двигателя, бензин – 95-й…
«Хлам»
В первую очередь – это турбомоторы. Хотя почему же хлам? Задачу свою они выполняют – выложиться с максимальным напряжением и… «исчерпаться». Если эксплуатация типа «починил – погонял – в ремонт» выбирается осознанно, то вопросов нет. Но для «гражданской», а тем более повседневной машины они не годятся, поэтому наивны надежды получить одновременно и мощный, и живучий мотор.
Про отменный бензиновый аппетит говорить излишне – все многочисленные лошадки хотят покушать.
EJ20G, EJ205 – базовые турбодвижки с ресурсом в 100-150 тысяч. Вот только «оживление переборкой», подобное хотя бы атмосферным субаровским моторам, не всегда получается. Обычно турбы заканчивают свои дни списанием – после обрыва шатуна, разрушения поршней, аварийного износа…
EJ20K, EJ206, EJ207, EJ208 – турбомонстры… и нежильцы, для которых 100 тысяч будут великолепным результатом. Часто эти автомобили убиваются уже первым владельцем – разумеется, что японский отморозок платил за свою бешеную табуретку двадцать-тридцать тысяч не для того, чтобы она пылилась в гараже, ожидая своего покупателя за границей.
Во вторую очередь непременно вспоминается двигатель DOHC EJ25, самый проблемный субаровский атмосферник – за счет неизбежных перегревов. В запасе к этому двигателю хорошо бы иметь коробку прокладок, стеллаж головок и плоскошлифовальный станок для регулярной правки покоробившихся плоскостей.
После того, как обнаружилось, что подобный мотор нельзя больше активно выпускать на внешний рынок (засудят), появился и дефорсированный SOHC EJ252. Но в любом случае субаровские 2.5 традиционно получаются существенно капризнее своих 2-литровых коллег.
Итог? Если бы моторы Subaru и в самом деле были так великолепны, как порой говорят, то у них отсутствовали бы характерные для других проблемы и не возникали специфические, но увы… Да, субары обычно комплектуются более мощными двигателями, чем другие японские автомобили того же класса – это составляет единственное реальное преимущество машин с оппозитами. В остальном они не только не превосходят, но и зачастую уступают по надежности и живучести другим японским маркам.
«Двигатель 2.2 – абсолютно нормальный»
Согласен, не стоило его равнять именно с EJ25D, но как раз EJ22E положил начало ослаблению конструкции, возникновению перегревов и, что важнее, повышенной чувствительности к ним. Другой вопрос, что количество этих двигателей невелико на фоне обычных 2.
0 и более современных 2.5, так что их особенности для публики малозаметны.
«Моторы 2.5 сильно грелись, но в 99-м году эту проблему официально признали и решили»
Слышали, слышали… Но вы помните, как именно и что именно решили? Правильно, автомобили внешнего рынка вместо страдающего от перегревов EJ25D DOHC получили низкофорсированный EJ251/2 SOHC (150-156 л.с. против 175 – столько выдавал EJ25D-DXDJE в 1997 году). Но на внутреннем рынке по-прежнему устанавливается наследник EJ25D, именуемый EJ254 DOHC (167 л.с.). То есть FHI не победили проблему, а решили пока не давать повода для жалоб требовательному к технике западному владельцу (причем не только в штатах, но и в Европе – где на менталитет владельцев и качество бензина жаловаться просто глупо).
«А движков EJ252 вообще никогда не было»
Стыдно утверждать такое и не знать, что двигатель EJ252-AWAWL, например, устанавливался в 1999-2001 годах на Legacy американского рынка.
«Почему про стоимость ремонта ничего не сказали?»
А стоит ли? Цена ремонта определяется уже не конструктивными особенностями, а индивидуальным подходом.
Запросы конкретного мастера, его честность, где и какие берутся запчасти, насколько, в конце концов, запорот движок… В результате разброс получается огромным – от более чем бюджетных 300 за переборку старого доброго 2.0 (монтаж/демонтаж движка на авто – своими силами) до 2000 за поведенные головки EJ254 и рекордных 3500-4000 за ремонт турбированного агрегата форестера по категории «all inclusive».
Разбираем оппозитный двигатель DG
Сразу совет, прежде чем разобрать оппозитник, найдите одноразовые стаканчики или пластиковую посуду куда можно сложить весь крепеж и которую легко промаркировать дабы не забыть что и откуда выкрутили.
Снимаем корзину сцепления, и если корзину (нажимной диск) менять не планируется то нужно пометить положение установленной корзины относительно маховика, так как в идеале корзина сцепления с маховиком должны быть сбалансированы, ведь вес и диаметр относительно велики и при плохой балансировке могут как минимум ускорить износ вкладышей коленчатого вала.
Что то я ушел от темы, не будем расстраивать себя теорией.
Снял корзину, вижу печаль, сцепление и ответная поверхность маховика изношены на столько что поверхности не работали и ось ведомого диска просто упиралась в болты маховика.
вот этим торцом, ведомый диск прижимался к болтам маховика
Чтобы снять маховик нужно выкрутить 5 болтов, чтобы при этом не прокручивался маховик фиксируем его к блоку, под руку попалась стальная проволока, пригодилась.
Снимаем головку блока цилиндров, нужно выкрутить 8 колпачковых гаек, четыре из них под осью коромысел. Да тут просто страшный сон мистера «Проппера».
Стягиваем аккуратно головку со шпилек. Как-то неожиданно много герметика.
К моему удивлению одна головка была от двигателя DF вторая DG.
Это головка блока цилиндров DG, клапана больше чем на DF
Это головка блока цилиндров DF.
Теперь нужно снять поршня. Нам нужно вытащить поршневые пальцы, сделать это можно через отверстие водяной рубашке охлаждения.
Подобным образом снимаем следующий поршень и также на второй половинке. Не забудьте промаркировать где какой поршень, гильза и положение поршня в гильзе стрелкой в сторону маховика!
Теперь двигатель без поршней, гильз, ГБЦ и его можно одному переместить на стол, для дальнейших хирургических вмешательств.
Проверим за одно зазор замков поршневых колец. Вставляем поршневое кольцо без перекосов в нижнюю часть гильзы, где есть хон, и поршень не работал, это нужно для того чтобы выработка в гильзе не повлияла на результат измерений. Теперь в промежуток между торцами кольца вставляем лепестки из набора плоских щупов. Зазор верхнего компрессионного кольца оказался 0,14мм, что давно вышло за максимальные пределы.
Следующий этап, нужно «расколоть орех» то есть располовинить картер, отделить правую и левую секцию оппозитника, называйте как хотите. Первым делом снимаем масляный насос.
Маслянный насос приводится в движение распредвалом, в углубление которого вставляется ось шестерни насоса.
Под днищем старого «Фольксвагена»
С. Ионес, фото автора
В предыдущем номере мы сделали краткий обзор автомобилей «Фольксваген» семейства Т2, выпускавшихся в Германии с 1979 по 1991 годы и очень распространённых в странах бывшего СССР. Сегодня мы подробнее поговорим об устройстве агрегатов, некоторых особенностях обслуживания и ремонта этих машин.
Как уже говорилось в прошлый раз, главная неприятность, с которой сталкиваются владельцы старых грузовых «Фольксвагенов», это дороговизна их ремонта на «фирменном» сервисе. Цены на некоторые операции – на «мерседесовском» уровне. Отчасти это компенсируется «живучестью» агрегатов машины. Отчасти – тем, что даже серьёзный ремонт нехитрого по конструкции Т2 под силу «гаражным» мастерам.
Автомобилист, много общавшийся с «Запорожцем», находит у «Транспортера» знакомые конструктивные решения. Определенные сравнения напрашиваются сами собой. Удивляться нечему: родословная обеих машин восходит к конструкции, некогда разработанной Фердинандом Порше.
Капот у Т2 находится в задней части грузового отсека. Доступ к двигателю практически ничем не затруднен. Заниматься ремонтом и обслуживанием в дождь поможет «зонт» в виде поднятой торцевой двери. У фургона и некоторых грузопассажирских модификаций залезть в мотор можно, находясь внутри машины.
| Моторный отсек с бензиновым двигателем жидкостного охлаждения |
Серия Т2 оснащалась 4-цилиндровыми двигателями трёх семейств, которые принципиально отличались друг от друга. Первое – это бензиновые оппозитные моторы воздушного охлаждения, ведущие прямое происхождение от двигателя «Жука». Карбюраторный «воздушник» объёмом 1,6 л развивал всего 50 л.
с. Для грузовой машины это, конечно, несерьёзно. Однако, для скупых европейцев, привыкших экономить каждый пфенниг налогов, даже выпускали дефорсированную модификацию: «несчастных» 36 л.с. (меньше, чем у МеМЗ-968!). Относительно приемлемую мощность 70 л.с. развивала только двухлитровая модификация. У неё был вариант с впрыском топлива, мощность которого осталась та же, что у двигателя с карбюратором.
Второе семейство – бензиновые двигатели водяного охлаждения. Они сохранили и оппозитную компоновку, и даже некоторые узлы, взаимозаменяемые с «воздушниками». Такие моторы заметно современнее и надёжнее, чем их «воздушные» собратья. Литраж карбюраторных модификаций составлял 1,9 л. Мощность базовой версии тоже невелика: 60 л.с. Разумеется, была дефорсированная модификация в 54 л.с. Приемлемым по мощности можно считать только мотор, форсированный до 78 л.с.
| Бензиновый двигатель. Снизу виден разъёмный алюминиевый картер |
Система впрыска топлива добавила сил 1,9-литровому «оппозиту».
Мощность инжекторных версий – 81 или 90 л.с. Но по-настоящему серьёзные 112 л.с. выдал только 2,1-литровый двигатель с впрыском. «Оппозит» объёмом 2,1 л пробовали комплектовать микропроцессорной системой зажигания, каталитическим нейтрализатором и ламбда-зондом. Одну из поздних модификаций привели в соответствие с более жесткими требованиями к снижению шумности. Это уменьшило мощность до 92–95 л.с.
Чтобы избежать процедуры регулировки клапанов, которая у «Жука» была затруднена, все оппозитные моторы, применявшиеся на Т2, оснащали гидрокомпенсаторами зазоров. Предусмотрена возможность разборки и сборки этих устройств, например, для их очистки, но в случае поломки они ремонту не подлежат, и заменять их рекомендуется комплектом.
| Аккумулятор, расположенный в моторном отсеке |
Третье семейство двигателей уже не имело ничего общего с первыми двумя. Это современные даже по сегодняшним меркам рядные дизели с верхним расположением распредвала, взятые от легковых «Гольфов» и «Пассатов» 80-х годов.
Нелишне напомнить, что у дизеля с турбонаддувом есть одна эксплуатационная особенность: его нельзя глушить на высоких оборотах. Перед выключением зажигания надо обязательно дать мотору поработать на холостых оборотах не меньше минуты. При остановке мотора на высоких оборотах турбина компрессора продолжает вращаться по инерции, а масло к её подшипникам уже не поступает. Это верный способ «убить» подшипники. За время работы на холостых скорость вращения турбины достаточно снижается для безопасной остановки.
| Рычажно-пружинная передняя подвеска |
Существовала редкая модификация с четвёртым типом двигателя: 6-цилиндровым, 90-сильным, взятым от более крупной по размерам машины семейства LT. Именно «шестёрка», так же, как и 2,1-литровый мотор, позволяет наиболее полно реализовать резервы грузоподъёмности Т2 и улучшить динамику. К тому же, на тяжелой машине эти моторы работают с меньшей нагрузкой, чем маломощные, поэтому ресурс у них больше.
Точки крепления силового агрегата к кузову аналогичны у всех модификаций. В связи с этим машину можно переоборудовать: вместо бензинового двигателя установить дизель, и наоборот. Например, по мнению некоторых ремонтников, вышедший из строя двигатель с воздушным охлаждением восстанавливать нет смысла. Лучше сразу заменить его дизелем. Возможно, есть смысл поступить также и с пришедшим в негодность «оппозитом» жидкостного охлаждения.
Ремонт оппозитного мотора не прост.
Картер состоит из двух половин. При сборке, когда их соединяешь, надо одновременно контролировать 17(!) точек. К тому же сажают половины картера не на прокладку, а на специальный фирменный герметик, который не должен попасть в мотор.
| Самая доступная точка крепления рычага задней подвески к кузову |
Определенную сложность представляет собой правильная установка головок цилиндров с трубами, внутри которых проходят штанги толкателей клапанов. Неудивительно, что чаще всего сервисы категорически отказываются от ремонта «оппозитов».
Другое дело – дизель. По словам механиков, его ремонт в целом не сложнее, чем «переборка» двигателя ВАЗ. Особых навыков требует только работа с дизельной аппаратурой, а специалистов по этим системам, вооруженных диагностическим и ремонтным инструментарием, в наши дни немало. К тому же дизельных «Фольксвагенов» в стране много, и особенности их ремонта хорошо изучены.
Если нужно заменить сцепление, отремонтировать только двигатель или только коробку, у Т2 не обязательно снимать весь силовой агрегат. Двигатель можно извлечь отдельно, а коробку передач – отдельно, поставив подпорку под картер того агрегата, который останется на машине. Доступ к креплению силового агрегата ничем не затруднён.
| Полуось со ШРУСом и рычаг задней подвески |
Радиатор двигателя водяного охлаждения установили не в задней, а в передней части автомобиля за перед-ним бампером. Это улучшило и продувку встречным воздухом, и развесовку машины. Но в то же время патрубки системы охлаждения пришлось прокладывать почти через весь кузов. Сами каналы и их соединения, по мнению владельцев, достаточно герметичны, обвальных утечек не наблюдается даже у очень старых автомобилей.
Но заполнение системы жидкостью становится сложной операцией, тем более что расширительный бачок расположен ниже уровня радиатора. При такой компоновочной схеме, когда вы заливаете жидкость, практически неизбежно образуются воздушные пробки. Двигатель работает, расширительный бачок уже полный, но вы не видите, что на самом деле жидкости в системе ещё катастрофически мало, и вот-вот мотор начнёт перегреваться. По словам бывалых ремонтников, залив охлаждающей жидкости в заднемоторный «Транспортер» и изгнание всех воздушных пузырей – целая наука. Правда, если требуется снять только радиатор, предусмотрена возможность пережима шлангов, тогда часть антифриза останется в блоке. Точно также каналы можно перекрыть при демонтаже радиатора отопителя. А если шланги пережать, когда снимаете двигатель, антифриз останется в радиаторе.
История модели Transporter
Самое первое поколение микроавтобусов, фургонов и пикапов VW появилось в 1950 г. С модернизациями эти машины выпускали до конца 60-х.
Глубокий рестайлинг модели Т1 последовал в 1967 г. Увеличились рабочий объём и мощность двигателей, появились оппозитные моторы с водяным охлаждением. В Бразилии эти машины выпускали до 90-х.
В Германии в 1979 г. их заменили серией Т2, героем нашего рассказа. Машина стала больше по размерам, современнее по дизайну, семейство двигателей пополнилось дизелями, появился полноприводный Syncro. В ЮАР Т2 выпускают до сих пор.
Революцией стал появившийся в 1990 г. Т4: передний привод, полукапотная компоновка. Ушли в прошлое оппозитные моторы. Машина стала больше по размерам, получила модификации с удлиненной базой. В семействе тоже был полноприводный Syncro.
Модель Т5 пришла в 2002 г. на смену серии Т4. Автомобиль, соответствующий техническому уровню нового века, с новым семейством двигателей.
«Концепт», представленный в 2001 г., разработан калифорнийской студией дизайнеров концерна VW. Возможно, он станет прототипом Transporter нового поколения, дебют которого назначен на 2007 г.
Резонен вопрос, можно ли систему охлаждения «фольксвагеновских» моторов 80-х годов заправлять отечественным «Тосолом», а не фирменным антифризом? По мнению ремонтников, можно, только если вы уверены, что «Тосол» соответствует ГОСТ, а не является подделкой.
| Аккумулятор, расположенный под сиденьем водителя |
«Левый» антифриз способен вызвать коррозию алюминиевого блока цилиндров, причем, по мнению наших экспертов, у оппозитного мотора «Фольксвагена» вероятность такого происшествия выше, чем у «Москвича» с уфимским двигателем: здесь играет роль марка алюминиевого сплава, из которого изготовлен блок. На всякий случай, нам посоветовали всё же не жалеть денег на фирменную жидкость.
Заднеприводные машины семейства Т2 оснащали тремя типами коробок передач: 4-ступенчатой (модель 091 или 091/1), 5-ступенчатой (094) и автоматической (095). Коробки подвергались модернизации, и у новых вариантов не все детали взаимозаменяемы со старыми. Однако на машине давнего выпуска могли заменить коробку в сборе более новой. Определить модель коробки, стоящей на вашей машине, можно по маркировке на картере. Как её найти и расшифровать, читайте в инструкции по эксплуатации.
На «Синкро» применяли четвёртый тип коробки, механическую, 5-ступенчатую, которая отличалась от 094 наличием понижающей передачи и вала отбора мощности к переднему мосту. При пробуксовке задних колёс передний привод подключала вязкостная муфта, объединённая в один узел с редуктором переднего моста.
У автомобиля с задним расположением двигателя неизбежно появляется дистанционный привод переключения передач: кулиса, расположенная под рычагом, и длинный вал. Регулировка шарнирных сочленений не сложна. Но привод содержит пластмассовые втулки и сухари, которые со временем изнашиваются, отчего начинают «пропадать» передачи. У машин с одной моделью коробки, выпущенных в разные годы, встречаются различные механизмы переключения, детали которых не взаимозаменяемы. Правда, пластик «живёт» достаточно долго, и с необходимостью ремонта этого узла сталкивались далеко не все владельцы таких машин.
В конструкции задней подвески и форме её рычагов заметно сходство с ЗАЗ-968. Только пружины не цилиндрические, а с переменным диаметром витка, и расположены они отдельно от амортизаторов. Кроме того, в приводах ведущих колес установлены ШРУСы, а не карданные шарниры. ШРУС, конечно же, не прощает рваных резиновых пыльников.
Шариковые подшипники задних ступиц далеко не вечны. Ездить с гудящим подшипником рискованно: при его разрушении можно «потерять» колесо вместе со ступицей.
| Бензобак запирается на ключ, но зимой замок замерзает |
Чаще всего из-за шума двигателя водитель вовремя не слышит посторонних звуков, появившихся в подшипнике. Иногда удается выявить шум «на слух» с участием помощника: водитель стартует вперёд и назад, а его ассистент стоит возле машины и слушает посторонние звуки. Можно вывесить колесо и попробовать «нащупать» люфт подшипника. Но и в том, и в другом случае диагностику должен проводить опытный человек.
Независимая передняя подвеска устроена привычно для наших автомобилистов: поперечная балка, верхние и нижние рычаги, цилиндрические пружины, стойки с поворотными кулаками. И, конечно же, периодически нуждающиеся в замене верхние и нижние шаровые опоры. Рулевое управление с нижней, расположенной впереди моста, рейкой тоже потребует своевременной замены наконечников тяг. Эти операции у Т2 проще, чем у «Жигулей». Дело в том, что у «фирменных» деталей автомобилей VW великолепное заводское покрытие крепежа и резьбовых частей. Ничего не «прикисает» друг к другу, после обычной очистки от грязи всё легко отворачивается, да и грани у болтов и гаек не срываются.
За те же деньги
УАЗ-3742
. Близок к Т2 по размерам и вместимости. Значительно превосходит по проходимости и настолько же проигрывает по комфорту и плавности хода. Способен работать в условиях тяжелого бездорожья. Исключительно ремонтопригоден. Запчасти продаются где угодно и дешево. Но 3-5-летний УАЗ по надежности узлов близок к 15-20-летнему VW.
Uz-Daewoo Damas. Карликовый фургон японской школы. Компактнее, чем Т2, поэтому проигрывает по мощности, вместимости, грузоподъёмности, пассивной безопасности. Агрегаты малолитражного автомобиля работают с большей нагрузкой, чем у полноразмерного.
Ford Transit. Европейский автомобиль более традиционной компоновки, чем Т2. Кабина находится в более комфортной зоне, удобнее погрузка. Есть варианты с длинной базой и высокой крышей. Соответственно, дороже. «За те же деньги» предлагаются старые и более изношенные машины.
| Картер коробки передач |
Никакой сложности не представляет и замена колодок ни в передних дисковых, ни в задних барабанных тормозах.
Скорее всего, старенький немецкий микроавтобус потребует от нового владельца каких-то затрат на ремонт. Но многие из тех, с кем мы беседовали, сошлись во мнении, что восстановить и эксплуатировать эту иномарку лучше, чем за те же деньги мучиться со старой «убитой» «Газелью».
Редакция благодарит Владимира Колотовкина и Валерия Шарипова за предоставленные автомобили.
Моторные и трансмиссионные масла для автомобилей Subaru Outback
Компания Subaru – японский бренд один из не многих кто остался верен традициям производства только легковых автомобилей. Компания строит свои автомобили на платформах разработанных самостоятельно без привлечения сторонних производителей. Обособленность моделей видна во всем, начиная от дизайна кузова и заканчивая конструкторскими решениями в строительстве двигателей и трансмиссии. Двигатели субару занимают особую нишу. Дело в том, что с1963 года компания устанавливает на весь модельный ряд двигатели исключительно оппозитной компоновки.
Идея сама по себе не нова, многие компании использовали в своей линейке агрегатов оппозитные моторы, но только компания Subaru выпускает новые модели с двигателем такой конструкции. В истории марки был даже оппозитный двигатель с 12-ю цилиндрами.
Выбор двигателя такого типа постепенно стал своего фишкой компании, а запас прочности и легкость с какой он подвергается тюнингу, позволяет использовать отдачу мотора по максимуму. Но компания не зациклена на спорте, в ее арсенале представлены и бизнес седаны и семейные универсалы, есть и кроссоверы. Автовладельцам данного сегмента, главное это надежность и управляемость автомобиля в целом для повседневной эксплуатации. Компания субару это им предоставила, о подвеске субару ходят легенды, управляемость на высоте, а низкий оппозит снижает центр масс. Машина с такой компоновкой агрегатов филигранно проходит повороты, а оснащение автомобиля полным приводом, делает надежным не только работу узлов и агрегатов, но и обеспечивает надежное сцепление колес с дорогой, что в свою очередь обеспечивает безопасное вождение на любом типе покрытий.
Надежность двигателя обеспечивается не только конструктивными особенностями. Залогом надежности двигателя является еще и применение качественных горюче смазочных материалов.
Outback- семейный универсал с оппозитным двигателем и полным приводом
Универсал должен быть надежным и вместительным. В 2009 году Subaru представила 4-е поколение Outback. Добротный и современный дизайн универсала стал визитной карточкой компании. Двигатели устанавливались для европейского рынка в двух вариантах. Самым распространённым был мотор объемом 2,5 с индексом EJ25, второй мотор более редкий, это шестицилиндровый 3,6 с индексом EZ36D. Трансмиссия Outback не баловала владельцев разнообразием, однако это позволило создать надежные агрегаты. В зависимости от комплектации на модель устанавливалась 6-ти ступенчатая механика, 5- ступенчатый автомат либо 6- ступенчатая вариаторная трансмиссия.
Выбор качественного масла для двигателя и трансмиссии для владельца Outback вопрос не праздный. Дело в том, что на просторах бытует много мнений о выборе продуктов для обслуживания. Связанно это с общими рекомендациями по применению в инструкции производителя.
Постараемся помочь автовладельцам в этом сложном выборе.
Прежде всего, необходимо учитывать рекомендацию производителя.
Качество масла должно отвечать стандарту API SM, Вязкость следует выбирать исходя из условий эксплуатации и температуры окружающей среды. В случае если есть определенные требования со стороны автовладельца желательно их учесть так же.
Компания LIQUI MOLY рекомендует применять в оппозитных моторах Subaru Outback следующие продукты:
Для эксплуатации в умеренном климате: масло НС-синтетическое моторное масло Leichtlauf High Tech 5W-40
Для экономичных водителей: НС-синтетическое моторное масло Optimal HT Synth 5W-30
Для владельцев эксплуатирующих свои автомобили в самых суровых условиях рекомендуем применять: Синтетическое моторное масло Synthoil Energy 0W-40
Но есть владельцы, которым мало просто ездить на автомобиле из пункта А в пункт Б, им хочется драйва и скорости для них есть фирменный продукт: НС-синтетическое моторное масло Molygen New Generation 5W-30
Что касается трансмиссии, то выбор более узкий на каждый тип коробки приходиться один продукт.
Для 6-й МКПП рекомендуется использовать: Синтетическое трансмиссионное масло Vollsynthetisches Getriebeoil 75W-90
В автоматическую коробку: НС-синтетическое трансмиссионное масло для АКПП Top Tec ATF 1200
Для самой популярной трансмиссии 6 ступенчатого вариатора (CVT) рекомендуется применять НС-синтетическое трансмиссионное масло для вариаторов CVT Top Tec ATF 1400
Надеемся, что вышеприведенные рекомендации помогут владельцам Subaru Outback эксплуатировать своих железных коней долгие годы, без каких либо проблем.
5 лучших моторов для тюнинга всех времен
Настоящие автофаны знают — лучшие моторы не те, что выигрывают награды вроде «Двигатель года», а те, что лучше всего поддаются доводке. В наше время совершенно не обязательно покупать Porsche, чтобы иметь под капотом 500 сил. Хотите больше? Это можно устроить, не прибегая к покупке Bugatti Veyron, тем более, что все самые доступные и распространенные для тюнинга агрегаты давно известны и не стоят космических денег.
Honda B-Series
Начиная с 90-х годов, моторы B16 и B18 в различных модификациях считаются самыми надежными в истории Honda. Компактные 4-цилиндровые движки могли выдавать большую мощность без всяких турбонаддувов и крутиться почти до 9 тысяч оборотов! К примеру, 1,6-литровый мотор, который в середине 90-х ставили на хэтчбек Civic и купе Integra, выдавал целых 168 сил! А его заряженная модификация для версии Type R и вовсе могла похвастаться отдачей в 187 «лошадок». При этом, 1,6-литровый мотор был лишен фирменной системы VTEC, которая задействовала на высоких оборотах дополнительные клапаны в ГБЦ. А вот «старший брат» B18C стал настоящим ураганом — опять же без всяких турбин 1,8-литровый мотор мог выжать 200 «лошадей», что было более чем достаточно для легких и отлично рулящихся спорткаров Honda.
Subaru EJ20
Знаменитый оппозит Subaru, выпускавшийся до 2005 года, оказался даже надежнее, чем его преемник EJ25. Более толстые стенки цилиндров и иная рубашка охлаждения позволяла ему легче переносить повышение мощности, которого с EJ20 весьма легко добиться. В атмосферном варианте мотор развивал невыдающиеся 150 лошадиных сил, зато в комплекте с одной турбиной 2-литровый движок мог порадовать владельца 260–300 «конями». Этот агрегат ставился практически на все автомобили Subaru, включая все версии Impreza и заряженные японские комплектации Legacy. Мотор имел множество модификаций, которые, однако, славились своей надежностью и неприхотливостью. А для версии STI движок и вовсе с завода оснастили кованными поршнями, хотя в индексе агрегата это никак не отражалось.
Nissan RB26DETT
Любители «Форсажа» уже нервно потирают ладошки в предвкушении характеристик этого мотора. Он из совершенно другой лиги, нежели первые две строчки нашего рейтинга, которым только снится 1000 л.с. Рядная «шестерка» от Nissan выпускалась в объемах 2, 2,5 и 2,6 литра, однако наибольшую известность получил мотор RB26DETT c двумя турбинами от Nissan Skyline GT-R R34. Согласно японскому законодательству, выпускать автомобили мощнее 280 лошадиных сил на внутренний рынок просто запрещено. Поэтому формально Skyline имел по паспорту именно такую мощность. В реальности же замеры показывали порядка 320 «коней», а небольшой чип-тюнинг с легкостью превращал эту цифру в 600. 1000 сил также доступна с небольшой переделкой поршневой группы под кованные детали.
Toyota 2JZ-GTE
Главный противник ниссановского мотора во всех гоночных разборках и, пожалуй, самый тюнингуемый в мире мотор. Также, как и его соперник, формально выдавал 280 «лошадей», но в реальности легко раздувается до 700. 3-литровый мотор на 6 цилиндров с одной турбиной ставился практически во все мощные Toyota, от заряженных Mark2 и Chaser до купе Supra и некоторых моделей Lexus. Конструкция мотора такова, что слабыми местами движка можно назвать только привод ГРМ ремнем, шкив коленвала и прокладку масялного насоса. Чугунный блок с легко держит мощность до 2 тысяч лошадиных сил, а ГРМ, масляный насос и система охлаждения рассчитаны на тысячу «коней». Это делает 2JZ один из самых любимых моторов в дрифтинге, дрэг-рейсинге и уличных гонках.
General Motors LS-Series
На вершине нашего рейтинга самый компактный и надежный V8 в мире из Америки. Этот мотор вместе с коробкой передач весит всего 240 килограммов отличается нереальной надежностью. А все благодаря своей гениальной конструкции с минимумом наворотов — все навесное уже установлено на моторе, а все самые уязвимые составляющие усилены с завода. Самое популярное поколение движка LS3 при объеме в 5,7 литра выдает 525 лошадиных сил без всяких усилий. Нижневальная система и множество готовых комплектов под тюнинг и установку компрессора позволяют с минимумом затрат выжимать из этого «малыша» по 1,5 тысячи «лошадок». Самые мощные версии мотора ставились на Corvette, а также засветились в огромном количестве дрифт-каров по всему миру. К тому же, это единственный мотор, который до сих пор можно купить отдельно новым из коробки и поставить в любое авто.
Рядный? V-образный? «Оппозит»? — Авто-потроха: что у машинок внутри?
В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объемом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмеркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестерка» объемом 23л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана…
Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости все расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далеком прошлом. Средний объем цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трехсот до шестисот кубических сантиметров (плюс-минус сто «кубиков» в исключительных случаях вроде трехцилиндровой мотоколяски Smart или рядной 4,5-литровой «шестерки» внедорожника Nissan Patrol). Литровая мощность — от 35лс/л для безнаддувного дизеля до 100лс/л для форсированного бензинового мотора. Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.
Сегодня двигатель мощностью 100л.с. будет четырехцилиндровым, двухсотсильный будет иметь четыре, пять или шесть цилиндров, трехсотсильный — восемь… Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?
Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент. В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один!
Простота хуже компактности
О чем болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании.
Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие двигатели индексами R2, R3, R4 и т.д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объем.
Двух- и трехцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, и рядные в том числе. Зато рядная «четверка» попала в самый массовый диапазон рабочего объема легковых автомобилей — от 1,0 до 2,3 литра.
Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятерками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.
Рядные «шестерки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмерку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах. Почему?
Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создает массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперек моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестерку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и новейший Volvo S80 с суперкомпактной КПП.
Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60 и 90 градусов. А V-образный мотор с углом развала блока 180 градусов, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).
| Двигатель R3. Угол между кривошипами — 120 градусов. | Добиться равномерности вспышек в таком двухцилиндровом двигателе можно только при двухтактном цикле. | А такой мотор, например, стоит на Оке. Поршни движутся синфазно. |
Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели еще и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.
А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — сделать угол развала блока менее 60 градусов. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23 градуса. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит еще одна проблема — вибрации.
О силах и моментах
Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров.
Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями…
Отчего происходят вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента.
Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — они сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне.
В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мертвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.
Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверенной частотой вращения коленвала… Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться.
Плюс к этому, пары сил, приложенные на определенном расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.
Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.
А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.
Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу (в конце статьи). Зеленым в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).
Что же получается? Из распространенных типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестерки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну, а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали.
Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.
Уравновешенные и не очень
Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (например, такой стоит на отечественной Оке). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того, чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе Оки слева и справа от коленвала стоят два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того, чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить еще два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешевых автомобилей, было бы совершенно неуместным.
Впрочем, это еще ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата… Но мотор зато получался простым и дешевым!
Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180 градусов), можно встретить только на мотоциклах. Поскольку поршни в нем всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше.
Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели можно было встретить на довоенных DKW и их прямых наследниках, пластиковых гэдээровских Трабантах. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.
Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1.
А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно.
Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают…
Автомобилей c оппозитным мотором, наиболее уравновешенным из всех двухцилиндровых, было немного — по экономическим и компоновочным соображениям. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.
Трехцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четверка», и поэтому производители трехцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. Однако опелевские двигателисты, недавно снабдившие Opel Corsa новым трехцилиндровым мотором семейства Ecotec, и конструкторы двигателя «городского купе» Smart в целях удешевления и уменьшения механических потерь отказались от балансирного вала. Правда, трехцилиндровая Corsa уже была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».
В самой популярной среди двигателистов рядной «четверке» остается свободной сила инерции второго порядка. Ее можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью (вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?).
А для компенсации момента от балансирного вала придется ставить еще один, вращающийся в противоположную сторону.
Дорого? Безусловно. Однако, моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat, VW. Самый свежий пример — 2,2-литровая «четверка» из семейства Opel Ecotec.
Кстати, оппозитная «четверка» уравновешена лучше, чем рядная — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного Жука, и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.
У рядных «пятерок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил… Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жестким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата. И только фиатовские мотористы применяют балансирный вал, который полностью уравновешивает все моменты.
Кстати, практически все «пятерки» образованы путем прибавления еще одного цилиндра к четырехцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четверки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72 градуса.
О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали.
А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные, ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трешки», то есть не ахти. Поэтому балансирные валы можно увидеть на трехлитровом двигателе V6 Citroen/Peugeot или на новом 3,2-литровом моторе Mercedes-Benz М112. А на других моторах пытаются не усложнять конструкцию и стараются свести уровень вибраций к минимуму за счет усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещенного расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).
Добавим сюда еще одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90 градусов не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счет утяжеленного маховика, но лишь отчасти. Вот вам и еще один источник вибраций…
V-образные «восьмерки» с углом развала цилиндров в 90 градусов и коленвалом, кривошипы которого располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров.
Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят…
Напоследок можно поговорить о схемах необычных.
Сначала можно вспомнить про моторы V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного Запорожца. Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.
А что насчет V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5.
Впрочем, конструкторы некоторых моторов Формулы-1 или монстров Chrysler Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думают далеко не в первую очередь.
Ну, а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмерка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четверки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестеркам».
VR6, VR5, W12…
Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах?
Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60 или 90 градусов, а выигрыш в компактности тогда ценили не так…
Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, созданы и применяются гидроопоры силового агрегата, которые могут значительно ослабить вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста: VW Golf VR6 предыдущего, третьего, поколения!
Этот знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока.
Цилиндры этого мотора разведены на еще меньший угол, чем на Лянчах — всего на 15 градусов. Гениальное решение — 2,8-литровая «шестерка» компактнее, чем обычный мотор V6, да еще и имеет одну головку блока! А в прошлом году на автомобилях Volkswagen Golf IV появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр.
После этого мотористы концерна VW вообще словно с цепи сорвались.
Они придумали суперкомпактный W-образный двигатель. W12, которым снабжен концепт-кар W12 Roadster, — это два двигателя VR6, установленные под углом 72 градуса на одном коленвале. А мотор W8, которым будут оснащать VW Passat Plus, — это два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале.
А еще в Вольфсбурге подумывают о восемнадцатицилиндровом двигателе — страшно подумать, на какую он будет похож букву…
Почему же таких моторов не было раньше? О новых гидроопорах мы уже упоминали. Есть причины чисто технологического свойства. Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится!
А еще создателям новых схем помогает… компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без компьютера обойтись очень сложно.
Теория и практика
Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас все чаще строятся по модульному принципу, и кульминацией этого стали фольксвагеновские изыски. Говоря упрощенно, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трехцилиндровый, и W12.
А вибрации… Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестерку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации деталей под нагрузкой.
Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле, конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора…
В таблице ниже: зеленая ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные силы или моменты (неуравновешенные). Центробежные силы уравновешены во всех схемах — противовесами на коленчатом валу.
| 1 | R2 | R2* | V2 | B2 | R3 | R4 | V4 | B4 | R5 | VR5 | R6 | V6 | VR6 | B6 | R8 | V8 | B8 | V10 | V12 | B12 | |
| Силы инерции первого порядка | |||||||||||||||||||||
| Силы инерции второго порядка | |||||||||||||||||||||
| Моменты от сил инерции первого порядка | |||||||||||||||||||||
| Моменты от сил инерции второго порядка | |||||||||||||||||||||
| Моменты от центробежных сил | |||||||||||||||||||||
| * Поршни в противофазе. | |||||||||||||||||||||
А. Воскресенский, Л. Голованов
По крайней мере, один автопроизводитель планирует произвести двигатель с оппозитными поршнями
Приятно изучать новые безумные конфигурации двигателей, и каждый год или около того какой-нибудь изобретатель появляется на ежегодной лопаточке Общества автомобильных инженеров в Детройте с другой идеей для «Лучшая мышеловка». Одна из этих идей, по-видимому, преодолела невероятные шансы, с которыми сталкиваются такие нетрадиционные концепции, и направляется к массовому производству с шестью противоположными поршнями, разделяющими три цилиндра и вращающимися двумя коленчатыми валами, которые связаны вместе.Настоящим мы дублируем эту конфигурацию OP-3.
Джеймс Аткинсон, имя которого украшает многие современные высокоэффективные двигатели, создал свой цикл на основе двигателя с оппозитными поршнями в 1882 году, но эта идея действительно получила распространение в 30-х и 40-х годах, когда Хьюго Юнкерс построил двигатели с оппозитными поршнями. для самолетов времен Второй мировой войны. С тех пор эта конфигурация используется в приложениях с большими двигателями, такими как подводные лодки, грузовые суда и поезда, но именно в 2004 году была запущена Achates Power с целью внедрения этой технологии в основные легковые автомобили, настроенные для установки в основном в вертикальном положение, которое соответствует тому же диапазону, что и обычные I-4 или V-6, с нижним коленчатым валом в том же положении, что и нынешние кривошипы, для легкой интеграции в автомобиль.Первоначально основное внимание уделялось оборудованию для легких грузовиков, поскольку оно представляет собой более сложную задачу и больший потенциал для общей экономии топлива.
Просмотреть все 5 фотографийMotor Trend впервые обнаружил эту технологию на выставке SAE 2014, где мы отметили, что она направляется в производство для стационарного применения в производстве электроэнергии. Примерно через год наш августовский Technologue отметил, что тесты и моделирование предполагали, что 4,9-литровый двухтактный дизельный Achates OP-3 с турбонаддувом и турбонаддувом, настроенный на мощность 275 л.с. и 811 фунт-фут, обещал на 20 процентов лучшую эффективность, чем Ford 6.7-литровый турбодизель PowerStroke V-8. Темпы разработки ускорились в 2015 году благодаря гранту министерства энергетики ARPA-E в размере 9 миллионов долларов на разработку концепции легкого двигателя (еще 14,4 миллиона долларов были выделены на разработку военного применения двигателя для армии). С тех пор Achates эксплуатирует свои двигатели OP на бензине и природном газе, а также на дизельном топливе и JP8, все с воспламенением от сжатия.
Во время отраслевых дней на Североамериканском международном автосалоне в 2017 году генеральный директор Дэвид Джонсон объявил, что к 2018 году Achates выпустит управляемый прототип грузовика с двигателем 2.7-литровый 270-сильный турбодизельный двигатель OP-3 с турбонаддувом мощностью 479 фунт-фут, отвечающий требованиям стандартов Tier 3, LEV III, Euro 6 и превышающих стандарты CAFE 2025 года (его прогнозируемые значения на этикетке EPA будут составлять 25/32/28 миль на галлон город / шоссе / комбинированный, что дает нескорректированную цифру CAFE 37 миль на галлон, когда 33 — требование для грузовиков с площадью основания 65-70 квадратных футов). Джонсон также заявил, что он будет на 30 процентов эффективнее лучших дизельных двигателей сопоставимой мощности и на 50 процентов экономичнее лучших аналогичных газовых двигателей.Но большей неожиданностью стало его заявление о том, что из девяти автопроизводителей, которые подписались в качестве партнеров по разработке, по крайней мере, один из них начал наращивать инструменты для создания массового двигателя с оппозитными поршнями.
Почему это эффективно:
- Тепловой КПД: Низкое отношение площади поверхности камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и отсутствие головки цилиндра означает, что в систему охлаждения отводится гораздо меньше тепла, поэтому больше тепла сгорания переходит к движению автомобиля.
- Пониженное трение: Без болтов головки блока цилиндров, искажающих отверстие, трение в кольце меньше, а более низкая пиковая рабочая скорость любого двигателя с воспламенением от сжатия снижает трение.
- Нижняя работа насоса: Впуск и выпуск поступают и выходят через отверстия, расположенные вокруг цилиндра в верхней и нижней части хода поршня, поэтому поршни не выполняют перекачивающую работу. Поскольку некоторые из этих портов постоянно открыты на двигателе с тремя или более цилиндрами, нагнетатель и турбонагнетатель также работают более эффективно.
- Более легкий вес: Более низкое давление в цилиндре означает, что даже дизель не нуждается в такой же «закалке», как обычный четырехтактный дизель.
Почему сокращаются выбросы:
- Работа охладителя: Более низкие пиковые значения давления и температуры в цилиндре снижают количество NOx и других загрязняющих веществ, образующихся в цилиндре.
- Горизонтальный прямой впрыск: Две топливные форсунки распыляют поперек цилиндра, а не на горячие поршни, что может вызвать гашение, ведущее к образованию твердых частиц.Кроме того, ход достаточно длинный, чтобы полностью сжечь углеводороды.
Почему затраты ниже:
- Более простая сборка: Удаление головки блока цилиндров, клапанного механизма и их механической обработки частично компенсируется добавлением второго коленчатого вала и шестерен, соединяющих кривошипы, но общая сборка должна проще. Также обратите внимание, что конструкция Ахатеса требует лишь минимального переоснащения существующих заводов по производству двигателей.
- Пониженные потребности в охлаждении: Поскольку он выделяет меньше тепла, размер системы охлаждения, вероятно, можно уменьшить.
- Меньше выбросов, требующих контроля: Более чистые выбросы из двигателя позволяют уменьшить размеры всех катализаторов и / или снизить содержание в них драгоценных металлов.
- Широкая кривая крутящего момента: При широком диапазоне крутящего момента и эффективности двигателя не так важно вкладывать средства в девяти- или 10-ступенчатую коробку передач.
Итог: Ахатес утверждает, что выполнение требований CAFE к 2025 году с этим двигателем будет стоить примерно на 1000 долларов меньше, чем выполнение этого за счет дальнейшей модификации и / или электрификации текущего поколения двигателей.Это должно позволить производителям соответствовать более строгим стандартам, не заставляя клиентов «платить за экономию топлива», которые им не нужны, дешевым газом, и не заставляя их идти на компромисс в отношении размера или возможностей своего автомобиля. Соблюдение нормативных требований в будущем может быть достигнуто путем применения современных технологий, таких как электрификация 48 вольт для двигателя Achates. Мы с нетерпением ждем возможности приветствовать новую конфигурацию двигателя на проезжей части и в наши спецификации.
Исторический взгляд на двигатели с оппозитными поршнями
Двигатели с оппозитным поршнем (OPE) существуют уже давно, точнее, более века.Впервые произведенные в 1890 году, эти двигатели продолжают использоваться во всем мире на земле, в море и авиации. В отличие от традиционных четырехтактных двигателей, OPE сочетают в себе два поршня на цилиндр, которые работают в противоположном возвратно-поступательном движении. Это исключает головку блока цилиндров и клапанный механизм, которые считаются одними из самых сложных и дорогостоящих компонентов в обычных двигателях и вносят основной вклад в потери тепла и трения. Вместо использования тарельчатых клапанов для газообмена, в OPE используются поршневые порты с впускным и выпускным портами, расположенными на обоих концах цилиндра, что позволяет эффективно отводить поток воздуха.
Расположение отверстий в архитектуре OPE допускает двухтактный цикл сгорания, который дает в два раза больше рабочих ходов на оборот коленчатого вала, чем четырехтактный двигатель, что приводит к двигателям меньшего рабочего объема для аналогичной производительности и более низкому давлению в цилиндре для снижения выбросы. В сочетании с системой прямого впрыска топлива OPE представляют собой идеальную платформу для двигателя с воспламенением от сжатия.
Одним из самых известных OPE в истории был двигатель Junkers Jumo, который был разработан профессором Хьюго Юнкерсом для использования в немецких гражданских и военных самолетах, выпущенных между 1930 и 1945 годами.Эти авиационные двигатели Junkers 205 и 207, ставшие заметным элементом Второй мировой войны, были рекордными — как с точки зрения топливной экономичности, так и с точки зрения их способности поднимать самолеты на высоту 20 000 футов (что в то время было неслыханно).
Разработанный профессором Хьюго Юнкерсом авиадвигатель Junkers Jumo 205 использовался в немецких гражданских и военных самолетах, изготовленных в 30-40-х годах прошлого века.Другие известные OPE включают:
- Doxford (1920-1990), используется на различных судах
- Харьков 6ТД (с 1932 г. по настоящее время), использовался в советских танках
- Fairbanks Morse 38D81 / 8 (с 1934 г. по настоящее время), использовался в U.С. Подводные лодки, малые морские грузовые суда и поезда Двигатель
- Rootes TS3 (1954-1972), использовавшийся в британском грузовике Commer
- Двигатель Napier Deltic (с 1954 г. по настоящее время), используется в высокоскоростных поездах и военно-морских патрульных катерах
- Rolls Royce K60 (с 1955 г. по настоящее время), используется в военных целях
- Leyland L60 (1960-1995), использовался в британском боевом танке Chieftain
Несмотря на их богатую историю и убедительную топливную экономичность и преимущества по стоимости, дальнейшее развитие OPE для дорожных легковых и грузовых автомобилей было остановлено введением требований по выбросам.В 1970 году США приняли Закон о чистом воздухе, который установил федеральные стандарты выбросов для всех транспортных средств. Типичный OPE, доступный в то время, отличался сравнительно высоким уровнем NO x и сажей из-за плохих систем впрыска топлива и неоптимизированной геометрии камеры сгорания. Кроме того, отсутствие контроля уровня масла, присущее двухтактным двигателям с поршневыми портами, привело к высоким выбросам углеводородов, что сделало невозможным для OPE конкурировать со своими четырехтактными собратьями.
То есть до сих пор.
Благодаря достижениям в области технологий и инновационным методам проектирования компания Achates Power создала более экономичный двухтактный двигатель с оппозитными поршнями, который соответствует современным строгим стандартам выбросов. Используя широкий набор инструментов, таких как вычислительная гидродинамика, лазерная доплеровская анемометрия, отслеживание серы в нефти и моделирование структурной динамики, и это лишь некоторые из них, мы смогли возродить архитектуру OPE как жизнеспособную альтернативу сегодняшним транспортным потребностям.
Более подробную информацию о двигателях с оппозитными поршнями можно найти в книге Мартина Флинта и Жан-Пьера Пиро « Двигатели с оппозитными поршнями — эволюция, использование и будущее применение ».
Новый оппозитно-поршневой двигатель от Fairbanks Morse
Fairbanks Morse выпустил новую версию своего двухтактного оппозитно-поршневого двигателя, нацеленную на рынки распределенной генерации и ТЭЦ. Новый двигатель Trident OPTM мощностью 3 балла.335 МВт (900 об / мин, версия 60 Гц) / 3,705 МВт (1000 об / мин, версия 50 Гц) имеют механический КПД 48-50% и описываются как «лучшие в своем классе по сравнению с ведущими среднеоборотными двигателями». Он имеет двенадцать цилиндров, каждый из которых содержит два противоположных поршня.
Двухтактные двигатели с оппозитными поршнями обладают неотъемлемыми преимуществами эффективности, вытекающими из отсутствия головок цилиндров, что означает, что камера сгорания имеет более низкое отношение площади поверхности к объему, чем у обычного двигателя, и меньшее количество тактов за цикл по сравнению с четырехтактный двигатель.Также имеется меньше движущихся частей и меньшее общее количество деталей по сравнению с четырехтактным двигателем с четырьмя клапанами на цилиндр. Оптимизированные потери при теплопередаче, более обедненное сгорание, улучшенная синхронизация и сниженная мощность насоса еще больше способствовали повышению эффективности.
«Экономия затрат за счет топливной экономичности и повышенной надежности за счет уменьшения количества движущихся частей на 30 процентов приравнивается к более низкой общей стоимости жизненного цикла при сравнении Trident OP с другими высокоскоростными или среднеоборотными двигателями для приложений с основной мощностью», — говорит Фэрбенкс Морс (подразделение EnPro Industries). ).
Отмечая, что «доступная надежность имеет решающее значение для выработки электроэнергии при базовой нагрузке», Фэрбенкс Морс говорит, что «Trident OP позволяет избежать мелких капитальных ремонтов, которые требуются другим двигателям с высокой или средней частотой вращения, около 20 000 часов.
и может проработать 40 000 часов до первого капитального обслуживания ».
Кроме того, в двигатель встроены интеллектуальные датчики и элементы управления, которые в режиме реального времени обмениваются данными с новой платформой Fairbanks Morse PoweReliability-as-a-Service — облачной системой мониторинга состояния
.В новом двигателе «использован 85-летний опыт Fairbanks Morse в разработке и производстве единственных в мире среднеоборотных двигателей с оппозитными поршнями», — говорит Марвин Райли, президент Fairbanks Morse.Система itoring запущена совместно с новым движком. Это позволяет компании «предлагать первоклассные гарантии расхода топлива и надежности для основных потребителей электроэнергии».
Еще одно преимущество конфигурации с противоположным расположением поршней заключается в том, что коленчатые валы, вращающиеся в противоположных направлениях (один над цилиндрами и один под ними), и поршневые узлы встречного движения по своей сути уравновешивают двигатель, что приводит к снижению вибрации и большей надежности, что способствует увеличению времени между капитальными ремонтами.
Обеспечение избирательного каталитического восстановления помогает модели двигателя 60 Гц достичь рейтинга выбросов EPA Tier 4F.
Фэрбенкс Морс поручил независимой инженерной консалтинговой компании Ricardo оценить общую стоимость владения новым двигателем. «Trident OP имеет более низкую общую стоимость жизненного цикла для большинства сценариев, когда ожидается потребление значительного количества топлива», — сказал Марк Кун, вице-президент Ricardo Strategic Consulting. «Например, в типичном сценарии непрерывной выработки электроэнергии с годовым временем безотказной работы 8 500 часов более низкие эксплуатационные расходы двигателя Trident OP окупаются менее чем за два года.Даже при сокращении годового рабочего времени до 1300 часов двигатель Trident OP по-прежнему дешевле в владении и эксплуатации, чем обычный высокоскоростной двигатель ».
PoweReliability-as-a-Service
Fairbanks Morse говорит, что PoweReliability-as-a-Service «снижает риски и операционные расходы для конечных пользователей, которые хотят вырабатывать собственную электроэнергию — удаленно, вне сети или подключенной к сети».
В случае электростанции Trident OP мощностью 10 МВт, например, Fairbanks Morse прогнозирует, что новая платформа сэкономит 35 миллионов долларов за весь срок службы за счет снижения расхода топлива и повышения надежности.
«Объединение выпуска нашего новаторского двигателя Trident OP с платформой PoweReliability-as-a-Service — это следующая эволюция в долгой истории Fairbanks Morse по обеспечению доступной и надежной распределенной генерации электроэнергии. Такой платформенный подход позволит нам ускорить выполнение нашей корпоративной миссии по доставке электроэнергии туда, где она больше всего необходима », — говорит Марвин Райли. «Это первое в своем роде решение позволяет нашим клиентам стать надежными независимыми производителями энергии — даже в самых отдаленных регионах мира, которые не имеют доступа к надежной электросети.”
Фэрбенкс Морс отмечает, что в настоящее время около 1,2 миллиарда человек не имеют доступа к электричеству, а еще один миллиард имеет доступ к электричеству с перебоями. Ожидается, что к 2040 году в странах с развивающейся экономикой будет наблюдаться рост спроса на энергию примерно на 41%. С другой стороны, в США спрос на энергию остается неизменным, стареющая сеть и явное увеличение частоты супер-ураганов также вызывают проблемы с надежностью электроснабжения, причем девять из них 12 самых дорогих штормов в истории США, произошедших за последние три года.В обеих ситуациях, говорит Фэрбенкс Морс, «децентрализованная генерация, независимое производство электроэнергии и микросети рассматриваются как инструменты, необходимые для обеспечения надежного энергоснабжения в новой энергетической экономике». В результате, по оценке Navigant Research, к 2024 году ежегодный прирост мощности распределенной генерации будет в три раза больше, чем у централизованной.
«Производители генераторов, такие как Fairbanks Morse, стремятся к революционным изменениям, предлагая новые решения на базе платформ, которые являются эффективными, гибкими и используют удаленный мониторинг, средства управления и прогнозную аналитику», — говорит Адам Форни, старший аналитик-исследователь Navigant Research.«Этот платформенный подход меняет способ производства и потребления электроэнергии во всем мире. В результате появляется более чистая, распределенная и все более интеллектуальная сеть, известная также как Energy Cloud ».
Платформа PoweReliability-as-a-Service обеспечивается облачным двунаправленным потоком данных и контролем, так что выработку электроэнергии можно контролировать в режиме реального времени для обеспечения заданного топлива и гарантий надежности. В качестве открытой платформы ее можно настроить для интеграции распределенных энергоресурсов (DER), таких как возобновляемые источники энергии, комбинированное производство тепла и электроэнергии, а также хранение энергии.
Fairbanks Morse считает, что его платформа PoweReliability-as-a-Service позволит независимым производителям электроэнергии и коммерческим и промышленным конечным пользователям интегрировать распределенные энергоресурсы по своему выбору для работы в полной мере в качестве независимой микросети или, при наличии, участия в рынках вспомогательных услуг. например, ответ на спрос.
Новый инвестор для Achates Power
Между тем, другой разработчик технологии противоположных поршней, Achates Power (который с 2013 года заключил соглашение о совместной разработке и лицензировании с Fairbanks Morse и внес свой вклад в разработку Trident OP), получил финансирование от OGCI Climate Investments.
Это инвестиционное подразделение Oil and Gas Climate Initiative (OGCI), которое возглавляется исполнительным директором десяти крупных нефтегазовых компаний и направлено на «возглавление реакции отрасли на изменение климата». OGCI Climate Investments была основана в ноябре 2016 года, и оппозитный поршневой двигатель Achates стал одной из первых технологий, получивших ее поддержку.
Эта статья написана компанией Modern Power Systems. Посмотреть исходную статью можно здесь.
FM | Около
Более 125 лет Fairbanks Morse двигает мир вперед, предлагая инновационные решения для распределенной генерации энергии, которые обеспечивают оптимальную производительность в широком диапазоне приложений, от базовой нагрузки и режима ожидания в муниципальных, ядерных и институциональных объектах до локомотивных двигателей, а также военно-морских и судовая двигательная установка коммерческого класса и судовая энергетика.Надежная и надежная, их флагманская технология двигателей с оппозитными поршнями (OP) пользуется доверием на протяжении десятилетий и наработала в общей сложности более 100 миллионов часов — многие агрегаты имеют более 40 лет службы. Узнайте больше о том, как Fairbanks Morse стремится предоставлять электроэнергию там, где она больше всего нужна в мире, посетив сайт www.fairbanksmorse.com.
О компании EnPro Industries, Inc. (NYSE: NPO)
EnPro Industries, Inc. является лидером в производстве уплотнительных материалов, металлополимерных подшипников и подшипников с намотанной нитью, компонентов и услуг для поршневых компрессоров, дизельных и двухтопливных двигателей, а также других продуктов, предназначенных для использования в критически важных отраслях промышленности по всему миру.Для получения дополнительной информации о EnPro посетите www.enproindustries.com.
Четыре цилиндра, восемь поршней и без клапанов: встречайте новый танковый двигатель Cummins мощностью 1000 л.с.
Новый дизельный двигатель с оппозитными поршнями обеспечивает большую мощность и лучшую эффективность за счет меньшего рабочего объема, и скоро он появится на ближайшем к вам танке.
Новое поколение двигателей поступает в вооруженные силы США, и они могут проложить путь для более мощных и эффективных двигателей для более широкого применения.
Это называется Advanced Combat Engine (ACE).Совместная разработка Cummins и Achates Power, он радикально отличается от обычного дизельного двигателя, который мы все знаем. Это результат контракта на 47,4 миллиона долларов, направленного на производство двигателя следующего поколения для использования в военных целях.
Противоположные поршни
Вместо шести или восьми поршней в отдельных цилиндрах, расположенных в ряд или V, поворачивающих общий коленчатый вал, в этой новой конструкции двигателя помещается по два поршня в каждый цилиндр. Эти поршни работают противоположно друг другу, используя одну и ту же топливно-воздушную смесь и в результате сгорает.
Горизонтально-противоположные поршни, каждая сторона вращает собственный коленчатый вал. Эти коленчатые валы соединены через зубчатые передачи, которые затем вращают единственный выходной вал.
Двигатели с оппозитными поршнями — не новая идея. Кто-то, возможно, помнит «Коммерческий молоток» 1950-х и 1960-х годов, а также знает о самолетах «Юнкерс» 1920-х и 1930-х годов. Однако этот новый дизайн привносит в современный мир старую идею, позволяющую повысить мощность, эффективность и выбросы.
Четыре цилиндра в этом дизельном двигателе составляют 14,3 литра общей емкости с максимальной мощностью 1000 лошадиных сил (745 кВт) при 2600 об / мин. Этому числу, несомненно, способствуют два турбокомпрессора и нагнетатель с зубчатым приводом. Да, двухзарядный, как у старого Volkswagen 1.4TSI.
Двигатель будет модульным для больших и малых применений, с упомянутой четырехлитровой версией мощностью 223 кВт. Станьте еще больше: установите 20-литровый 12-поршневой агрегат мощностью 1118 кВт.
Этот новый двигатель будет соединен с более эффективной трансмиссией на танках, которая может обеспечить до 90 процентов эффективности с точки зрения потери мощности.Джон Тасдемир из Центра наземных транспортных средств армии США сообщил журналу National Defense Magazine , что трансмиссии некоторых танков могут достигать 55%.
Нет клапана?
Нет. Фактически, из-за конструкции с оппозитными поршнями у этого двигателя вообще нет головки блока цилиндров. Вместо этого он использует двухтактный цикл сгорания, как ваш взбиватель на заднем дворе. Это означает, что топливо и воздух всасываются, сгорают и выбрасываются за два хода поршня, что вдвое меньше, чем у более обычного четырехтактного двигателя.
Вместо использования таких вещей, как распределительные валы, клапаны и подъемники для управления потоком и сжатием газа, газы сгорания попадают в цилиндр и выходят из него через отверстия, стратегически расположенные на стенках цилиндра. Когда поршни перемещаются вверх и вниз во время работы, эти порты эффективно открываются и закрываются. Поступающий воздух выталкивает выхлопные газы, а затем топливо впрыскивается прямо в камеру сгорания, когда поршни смыкаются друг с другом.
Еще раз, двухтактные дизельные двигатели — это не новая конструкция.Такие компании, как Детройт, в течение многих лет добивались больших успехов в производстве больших и мощных двухтактных дизельных двигателей для больших грузовиков. Старые мощные дизельные двигатели Детройта никогда не считались лидерами по эффективности и выбросам.
Гибридная мощность
Этот новый боевой двигатель будет включать своего рода гибридную трансмиссию со встроенным стартер-генератором, который находится между двигателем и трансмиссией. Его мощность составляет 160 кВт, и он сможет питать 600-вольтную вспомогательную энергосистему литий-ионными батареями.
Эти аккумуляторы нового поколения предлагают вдвое большую удельную мощность при четверти веса и могут служить в десять раз дольше, чем свинцово-кислотные аккумуляторы. Эта разработка интересна, поскольку следует в том же ключе по массе. электрификация легкового и коммерческого транспорта для использования на дорогах.
Такая система имеет больший потенциал в будущем для военной техники, например, режим EV для бесшумной работы: Тасдемир объясняет:
«Наш следующий набор программ ориентирован на электрификацию боевых машин, включая гибридные системы, которые могут предложить бесшумную мобильность эти долгие периоды молчания », — сказал он.«Чем лучше у нас есть хранилище, тем дольше мы можем мобильнее или дольше бесшумные часы. Так что это, безусловно, ступенька к этой возможности ».
Более высокий КПД
Этот двигатель нового поколения с оппозитными поршнями имеет примерно на 25% более высокую топливную эффективность и отвод тепла по сравнению с обычным дизельным двигателем. Это происходит из-за лучшего теплового КПД от двух поршней и отсутствия головки блока цилиндров, что также позволяет улучшить конструкцию «камеры сгорания».
Эта конструкция с оппозитными поршнями дает двигателю большую удельную мощность, что означает, что он развивает большую мощность для данного размера, веса и мощности.Для сравнения: собственный двигатель Cummins B903 представляет собой 14,8-литровый 90-градусный V8, который развивает максимальную мощность 750 лошадиных сил с двойным турбонаддувом.
Двигатель ACE более компактен и имеет коробчатую форму, что обеспечивает более компактную общую упаковку по сравнению с V-образным или рядным двигателем, особенно с точки зрения общей высоты. Это означает, что на основе этого более мощного и компактного двигателя будут спроектированы новые платформы из чистого листа с возможностью увеличения пространства, маневренности, возможностей или брони.
Приложения
Этот двигатель ACE пока предназначен для использования в боевой машине Bradley и бронетранспортере M88, хотя меньшие и большие итерации могут использоваться во множестве различных приложений.Achates Power также разрабатывает 2,7-литровый вариант двигателя для невоенного использования, который был установлен на тестовом Ford F-150. Этот размер составляет 201 кВт и 650 Нм и рекламируется как более эффективный, чем обычно используемый.
Для грузовиков также разрабатывается 10,6-литровый вариант, который принес компании Achates Power грант в размере 9 миллионов долларов США, что составляет 335 кВт и 2372 Нм. Наряду с таким огромным крутящим моментом, Achates Power заявляет о 15-процентном сокращении выбросов CO2 и 90-процентном сокращении выбросов NOx.
nextpreviousЧетыре цилиндра, восемь поршней и без клапанов: встречайте новый танковый двигатель Cummins мощностью 1000 л.с.
Дизельный двигатель Achates 10,6 л с оппозитными поршнями — обновление статуса
25 марта 2021 г.
Achates Power разрабатывает 2-тактный дизельный двигатель с оппозитным поршнем (OP) объемом 10,6 л, предназначенный для тяжелых грузовиков класса 8. В декабре компания объявила, что 3-цилиндровый OP-двигатель мощностью 300 кВт обеспечивает выбросы NOx 0,02 г / л.с. · ч, что соответствует требованиям Калифорнии к 2027 году по выбросам в течение цикла FTP.Ранее в этом месяце Achates Power также объявила о начале разработки двух- и четырехцилиндровых двигателей с оппозитными поршнями для среднетоннажных автомобилей класса 3-6. Этот проект, поддерживаемый грантом в размере 5 миллионов долларов от Министерства энергетики США, будет осуществляться в сотрудничестве с Isuzu, Университетом Клемсона и Университетом Висконсин-Мэдисон.
В продолжение этих объявлений Achates Power предоставил дополнительную информацию и некоторые недавние результаты продолжающейся работы по разработке 10.6-литровый двигатель OP.
Одним из преимуществ конструкции с оппозитными поршнями является низкое отношение площади поверхности к объему камеры сгорания, что приводит к более низким тепловым потерям и более высокому тепловому КПД тормозов (BTE). В двигателе OP объемом 10,6 л максимальное значение BTE приближается к впечатляющим 50%, рис. 1. Это означает низкие выбросы CO 2 — согласно самым последним результатам, двигатель производил 415 г / л.с.-час CO 2 (Цикл RMC-SET) по сравнению со стандартом выбросов CO 2 2027 года, равным 432 г / л.с.-час.
Рисунок 1 . Achates 10,6 L OP двигатель BTE,%Режим высокой эффективности
Компания Achates Power продвигает свой двигатель объемом 10,6 л OP как эффективный подход к соблюдению Калифорнийских стандартов выбросов NOx на 2024/2027 гг., В которых основное внимание уделяется сокращению выбросов при работе двигателя с низкой нагрузкой, например, при медленной городской езде. Это, в свою очередь, потребует эффективных стратегий управления температурой, чтобы поддерживать быстрое отключение катализатора после холодного запуска и во время работы с низкой нагрузкой. Ахатес разработал две калибровки для 10.Двигатель объемом 6 л: калибровка высокой эффективности и калибровка зажигания катализатора с температурами выхлопных газов, превышающими ~ 400 ° C на больших участках карты двигателя. Конструкция с оппозитными поршнями, в которой заряд двигателя обеспечивается нагнетателем / турбонагнетателем, а не насосной работой двигателя, обеспечивает большую гибкость в управлении соотношением воздух-топливо и температурой выхлопных газов. Напротив, ожидается, что 4-тактные дизельные двигатели потребуют таких стратегий управления температурой, как отключение цилиндров, чтобы соответствовать стандартам низких выбросов NOx.
На рис. 2 показаны температуры выхлопных газов и выбросы NOx (холодный запуск FTP) двигателя OP 10,6 л в сравнении с эталонным обычным двигателем. Эталонный двигатель представляет собой 4-тактный дизельный двигатель объемом 12,7 л, соответствующий стандартам CARB с низким уровнем выбросов NOx, разработанный AVL [5081] . Система дополнительной обработки в концептуальном двигателе AVL включает в себя катализатор с электрическим подогревом (EHC) и тесно связанный катализатор SCR (ccSCR, V / Cu-Z), за которым следуют подпольные DOC / DPF и SCR (V / Cu-Z) / ASC. катализаторы.
В двигателе Achates OP используется обычная система под полом, включая DOC + SCR-on-filter + SCR + ASC (то есть без ccSCR или EHC). Кроме того, моделирование Achates показало, что стандартная система MY 2021, включая DOC / DPF + SCR (Fe / Cu-Z) / ASC, даст аналогичные показатели выбросов.
Рисунок 2 . Температура выхлопных газов и выбросы NOx при холодном запуске FTP-цикла — двигатель Achates 10,6 л OP по сравнению с 4-тактным эталонным двигателем Данные двигателяOP по результатам испытаний в Achates Power (Сан-Диего, Калифорния) и Aramco Services (Нови, Мичиган).Тестовые данные двигателя по AVL [5081]
Двигатель Achates 10,6 л OP производил 0,016 г / л.с.-час NOx по композитному FTP. Кроме того, моделирование с более новой версией двигателя OP с объемом двигателя 10,6 л и системой нейтрализации выхлопных газов в 2021 году показало, что выбросы NOx составили всего 0,007 г / л.с. · ч в том же цикле испытаний. Контрольный двигатель на Рисунке 2 производил 0,018 г / л.с. · ч NOx и испытывал снижение расхода топлива на 1% из-за энергопотребления EHC.
Компания Achates Power уверена, что калибровка зажигания катализатора позволит двигателю OP также соответствовать применимым пределам выбросов NOx в течение испытательного цикла с низкой нагрузкой (LLC).Кроме того, высокотемпературная калибровка может позволить регенерацию DPF без впрыска выхлопного топлива, таким образом избегая связанного оборудования впрыска.
Источник: Achates Power
Achates Power Двухтактный оппозитный поршневой двигатель
Achates обеспечивает низкий уровень выбросов NOx из двигателя за счет точного управления продувкой цилиндров. (Сила Ахатеса)
Продвижение двигателя OP на трех фронтах
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 двухтактный 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 по нескольким направлениям, 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 OEM-производитель двигателей присоединится к этому.
Achates тоже есть программа с CARB?
Правильно, он в значительной степени финансируется Советом по воздушным ресурсам Калифорнии. Это Heavy-Duty Diesel, и он, скорее всего, станет 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 грузовиков 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 усовершенствованиями 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. Итак, OP представляет собой идеальную архитектуру для топлива с низкой реактивностью, 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 военных, так и для коммерческих целей. 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.
Subaru Boxer | Спорт Subaru
ПРЕИМУЩЕСТВА ДВИГАТЕЛЯ SUBARU BOXER
· Плоская планировка позволяет мощность двигателя поступает непосредственно в трансмиссию.Этот линейный поток мощности уменьшает количество компонентов двигателя и неэффективность, в результате чего на топлива лучше экономика . Subaru — самые экономичные полноприводные автомобили в Америке, часто получает лучший расход бензина, чем его переднеприводные конкуренты.
·
По понижению
центр тяжести двигателя , вы также опускаете центр
тяжесть всего автомобиля. Более низкий центр тяжести = более отзывчивый —
особенно при поворотах или маневрах уклонения.
· Меньше Вибрация .Натуральный счетчик пуансон противоположного поршня гасит нежелательную вибрацию, если он Двигатели v-типа требуют дополнительных компонентов для достижения этой цели.
· Безопасность . В случае лобового столкновения Низкий центр тяжести оппозитного двигателя позволяет двигателю опускаться «под» салоном, а не в нем.
Как видите, двигатель Subaru Boxer сам по себе является исследованием симметрии и обеспечивает впечатляющую мощность от такая маленькая занимаемая площадь.В сочетании с симметричным полным приводом Subaru оба этих аспекта в совокупности обеспечивают более безопасную и более качественную работу. устойчивая платформа, идеально выровненная по центральной линии автомобиля что приводит к лучшему балансу. ЛУЧШИЙ БАЛАНС = ЛУЧШЕ КОНТРОЛЬ .
РЕЗЮМЕ
Более 45 лет Subaru является исключительно привержены двигателю Subaru Boxer во ВСЕХ своих моделях. Инновационный Дизайн — это часть основной ДНК Subaru. Почему его не используют другие производители? Porsche делает это в нескольких своих моделях, включая Boxster, Cayman и 911. модели.Porsche заявляет: «Эта плоская и короткая конструкция обеспечивает очень низкую центр тяжести и чрезвычайно плавный ход. »
Для Honda, Toyota и другие, было бы почти невозможно извлечь выгоду из оппозитного двигателя, потому что их архитектура не рассчитана на то, чтобы трансмиссия сидела за двигатель. В рядных двигателях трансмиссия часто находится сбоку от двигатель, тем самым создавая дисбаланс.
Пока вас может и не быть делает уклончивые маневры на тест-драйве, разве не приятно знать, что как владелец у вас есть такая возможность, если она вам нужна.Это двигатель Subaru Boxer!
ДВИГАТЕЛЬ SUBARU BOXER
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПО МОДЕЛИ
Кажется, что Subaru предлагает оппозитный двигатель идеального размера для каждого автомобиля.
тип в том числе:
- 2,0-литровый 4-цилиндровый двигатель DOHC мощностью 148 л.с. и крутящим моментом 145 фунт-фут [ XV Crosstrek и Impreza ]
- 2,0-литровый 4-цилиндровый двигатель DOHC мощностью 200 л.с. и крутящим моментом 151 фунт-фут [ BRZ ]
- 2,5-литровый 4-цилиндровый двигатель DOHC мощностью 173 л.с. и крутящим моментом 174 фунт-фут [ Forester, Outback, Наследие ]
- 2.0-литровый 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом DOHC мощностью 250 л.с. и крутящим моментом 258 фунт-фут [ Turbo Forester ]
- 2,0-литровый 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом DOHC мощностью 268 л.с. и крутящим моментом 258 фунт-фут [ WRX ]
- 2,5-литровый 4-цилиндровый двигатель с турбонаддувом DOHC мощностью 305 л.с. и крутящим моментом 290 фунт-фут [ STI ]
- 3,6-литровый 6-цилиндровый двигатель DOHC с мощностью 256 л.с. и крутящим моментом 247 Нм [ Outback, Legacy все Tribecas ]
Компания Subaru твердо убеждена в том, что двигатель с горизонтальным расположением оппозиции является оптимальной конструкцией для удовольствия от вождения.Поршни обращены друг к другу в симметричном расположении 180º вокруг коленчатого вала и работают, чтобы уравновесить вибрации друг друга, обеспечивая плавное ощущение без дрожания. Это связано с тем, что двигатель может свободно вращаться на любой заданной скорости, обеспечивая захватывающий отклик водителю. Эта компоновка двигателя по длине и высоте может быть короче, чем у традиционного рядного двигателя, а также легче. Двигатель может быть установлен в автомобиле ниже, чем другие двигатели, а баланс веса слева и справа может быть практически одинаковым.В этой конструкции двигатель с низким центром тяжести снижает центр тяжести всего автомобиля. Точно так же симметрично сбалансированный двигатель увеличивает симметричную балансировку всего автомобиля. Оба эти аспекта в совокупности обеспечивают более безопасный, стабильный и, в конечном итоге, более приятный опыт в дороге.
2,0-литровый двигатель DOHC TURBO SUBARU BOXER
Двигатель BOXER нового поколения, FA20, теперь оснащается первым двигателем Subaru с турбонаддувом с непосредственным впрыском. Это помогает повысить предел защиты от детонации и обеспечивает более точное управление впрыском топлива, что приводит к более высокой степени сжатия и большей эффективности, которые не могли быть достигнуты с предыдущими двигателями с турбонаддувом.2,0-литровый двигатель обладает мощностью, сравнимой с мощностью турбодвигателей гораздо большей мощности, что обеспечивает поистине исключительные спортивные характеристики, но при этом отличается невероятно низким расходом топлива и выбросами выхлопных газов. Истинные ходовые качества, соответствующие спортивному силовому агрегату нового поколения.
2,0-литровый DOHC SUBARU BOXER (SUBARU BRZ)
Используя двигатель BOXER нового поколения в качестве основы для проектирования, инженеры сосредоточились на разработке нового двигателя NA с целью обеспечения высокой выходной мощности и экологичных характеристик. в сочетании с преимуществами низкого центра тяжести.Компоновка с квадратным отверстием и ходом поршня в сочетании с технологией прямого впрыска нового поколения D-4S обеспечивает впечатляющую выходную мощность 100 л.с. на литр при меньшем расходе топлива и выбросах выхлопных газов. Классический звук BOXER по-прежнему можно ощутить во всей красе изнутри кабины, в дизайне, который был разработан, чтобы максимизировать удовольствие, которое доставляет BOXER.
1,6-ЛИТРОВЫЙ БОКСЕР DOHC SUBARU, 2,0-ЛИТРОВЫЙ БОКСЕР DOHC SUBARU, 2,5-ЛИТРОВЫЙ БОКСЕР DOHC SUBARU
Чтобы удовлетворить постоянно меняющиеся потребности, с нуля был разработан совершенно новый двигатель BOXER с новыми усовершенствованиями по всем направлениям. реализовано.Более длинный ход и более компактная камера сгорания сочетаются с двойной системой AVCS для повышения эффективности впуска и выпуска, более легкими поршнями и уменьшенным трением во всем двигателе, обеспечивая исключительную эффективность и впечатляющие характеристики. Горы крутящего момента на низких скоростях означают захватывающую реакцию на ускорение, что упрощает управление двигателем при повседневной эксплуатации. Это двигатель, созданный как для экологической ответственности, так и для развлечения, и его можно назвать только электростанцией нового поколения.
2.0-ЛИТРОВЫЙ DOHC TURBO SUBARU BOXER DIESEL
Первый в мире коммерческий горизонтально-оппозитный дизельный двигатель, разработанный для легковых автомобилей, — это SUBARU BOXER DIESEL. Когда бензиновые двигатели переводятся на дизельные, усиление блока цилиндров обычно делает двигатель больше и тяжелее. SUBARU BOXER, однако, изначально проектировался с учетом жесткости, что позволило изменить диаметр цилиндра 92,0 x 75,0 мм и ход 2,0-литрового бензинового четырехцилиндрового двигателя на квадрат 86,0 x 86 мм.Дизайн 0 мм. Результатом является более компактная камера сгорания и более высокая топливная эффективность, а также в сочетании с впрыском топлива Common Rail с более высоким давлением, улучшенным катализатором окисления с закрытым дизельным сажевым фильтром (DPF), турбонаддувом с регулируемым соплом и электрическим усилителем рулевого управления, все это помогает снизить расход топлива и выбросы CO2. Керамические свечи накаливания также ускоряют запуск в холодную погоду. И хотя двигатель соответствует сверхчистым стандартам выбросов EURO5, он обеспечивает еще больший крутящий момент по сравнению с предыдущими моделями.Невероятный пиковый крутящий момент 350 Нм достигается при более низких 1600 об / мин, обеспечивая плавную и плавную работу на любой скорости. Эти преимущества свидетельствуют о видении Subaru в использовании двигателя с горизонтальным расположением оппозиции.
ИНФОРМАЦИЯ: Sport Subaru является дилером Subaru в штате Флорида и занимает первое место в рейтинге дилеров Subaru в Центральной Флориде.