Как работает оппозитный двигатель: Как это работает: горизонтально-оппозитные двигатели Subaru

Как это работает: горизонтально-оппозитные двигатели Subaru

Марка Subaru уже давно имеет стойкие ассоциации с успехами в автоспорте. А где спорт, там и приверженность к инновациям. Хотя в случае с «Созвездием плеяд» первичными как раз были те самые инновации. И первое техническое решение, которое мы вспоминаем, говоря о Subaru, – это горизонтально-оппозитный двигатель

Станислав Шустицкий

Нет, японская компания Subaru, ныне входящая в крупное подразделение Subaru Corporation, не стояла у истоков создания поистине революционной горизонтально-оппозитной компоновки двигателя внутреннего сгорания. Но важно не только придумать решение, но и правильно и в нужное время воплотить его в жизнь. При всех своих преимуществах горизонтально-оппозитный двигатель сложен в производстве, а его доработка к конкретным запросам требовала как новых инженерных решений, так и соответствующих затрат. В 1960-х годах ответственным за разработку первого японского горизонтально-оппозитного двигателя, предназначенного для массового производства, в Subaru был Шинроку Момосе, девизом которого было: «Не узнаешь, если не попробуешь». К тому же у Момосе имелся определенный карт-бланш: именно он отвечал за принятие всех важных инженерных решений. Результат не замедлил сказаться: в 1966 году автомобиль Subaru 1000 был оснащен горизонтально-оппозитным двигателем ЕА 52 объемом 977 см3. Главным посылом для развития такой компоновки моторов стала возможность их надежной работы при высоких оборотах коленчатого вала. Кроме того, благодаря своей компактности эти моторы отлично подходили для переднеприводных автомобилей того времени.

В 1989 году у Subaru появилось новое поколение двигателей — EJ, которыми комплектовалась модель Legacy. И этим же годом можно датировать начало славной спортивной истории Subaru. Впечатляющим было и ее продолжение: в 1995 году Колин Макрей, выступая за рулем Subaru Impreza 555, стал чемпионом мира по ралли, а Subaru World Rally Team завоевала чемпионский титул в командном зачете. В 1996 и 1997 годах команда SWRT также была лучшей в чемпионате мира. Что же касается двигателя Subaru второго поколения в «гражданском» исполнении, то с 1989 по 2010 год этими моторами были укомплектованы более семи с половиной миллионов автомобилей, а в 2008 году двигатель EJ 257 заслужил титул «Двигатель года». Тогда же наградой был отмечен и первый дизельный горизонтально-оппозитный двигатель Subaru. А в 2010 году компания представила третье поколение (FB) своего «фирменного» горизонтально-оппозитного двигателя.

Компоновка двигателей под капотом. Слева — рядный двигатель, в центре — горизонтальнооппозитный, справа — V-образный

В чем же его достоинства? Первое преимущество горизонтально-оппозитного двигателя перед его рядными и V-образными собратьями — компактность.

Такая конструкция и расположение двигателя дают больше свободы инженерам для работы с передней подвеской, в том числе — позволяют использовать полноценный подрамник, что делает всю конструкцию подвески жестче, исключая деформации кузова при нагрузке. И вместе с тем, данная конструкция двигателя позволяет понизить центр тяжести вследствие его небольшой высоты. А чем он ниже, тем меньше момент инерции относительно продольной оси автомобиля, да и крены у автомобиля с низким центром тяжести меньше. Не случайно хорошая управляемость всегда являлась одной из визитных карточек автомобилей Subaru. И здесь опять сами собой напрашиваются ассоциации со спортом…

Горизонтально-оппозитный двигатель Subaru в подкапотном пространстве модели Forester

Преимущество номер два: низкий уровень вибрации. Это весьма важно, поскольку такое качество напрямую влияет и на долговечность двигателя, и на его экономичность. Работа находящихся друг против друга поршней в горизонтально расположенных цилиндрах напоминает удары боксера (отсюда и название двигателя — Boxer): навстречу, затем в противоположных направлениях.

Исходя из особенностей компоновки горизонтально-оппозитного двигателя расстояние между цилиндрами (в сравнении с аналогичными по числу цилиндров рядными и V-образными моторами) у него меньше, что позволяет сделать коленчатый вал более коротким. Это экономит вес, снижает инерционные массы и нагрузки на вал. А так как уровень вибрации горизонтально-оппозитного двигателя невысок, то и противовесы, необходимые для балансировки коленвала во время работы двигателя, требуются меньшей массы, нежели в рядном или V-образном двигателе. Естественно, в первом случае механические потери при вращении более легкой конструкции меньше, что позволяет, во-первых, экономить топливо, во-вторых, ускорить отклик двигателя на действия водителя.

Чемпионат мира по ралли 2000 года. Двигатель раллийной Subaru Impreza WRC

Еще один плюс горизонтально-оппозитного двигателя Subaru непосредственно связан с тем, о чем уже говорилось, и заключается в конструктивном решении кривошипно-шатунного механизма. Во-первых, каждый поршень с шатуном крепится на отдельной шейке коленчатого вала. Во-вторых, коленчатый вал, расположенный между двумя жесткими блоками цилиндров, сохраняет равномерность вращения при высоких частотах. Все это позволяет создавать двигатели, отлично работающие при высоких оборотах, причем отнюдь не в ущерб ресурсу. И это последнее не менее важно, чем все вышесказанное: двигатели Subaru всегда занимали высокое место в рейтинге моторов-миллионников.

Горизонтально-оппозитный двигатель новой Subaru XV

Хочу получать самые интересные статьи

Оппозитный двигатель — минусы и плюсы, устройство, принцип работы

Существует множество типов двигателей, подразумевающих различное построение их внутренних компонентов. Так выделяют рядные моторы, V-образные, роторные, оппозитные и другие. Именно об оппозитном виде силовых агрегатов мы и поговорим в нашей сегодняшней статье, уделив особое внимание их принципам работы, а также преимуществам и недостаткам эксплуатации.

Что представляют собой оппозитные двигатели?

Оппозитные моторы являются разновидностью двигателей внутреннего сгорания топлива, у которых выстраивание рядов цилиндров происходит по оппозитной схеме, подразумевающей нахождение поршней зеркально друг напротив друга. Между ними встраивается коленчатый вал, приводимый поршнями во вращение. По сути, принцип работы оппозитных двигателей можно назвать аналогичным процессу функционирования V-образных агрегатов, с той лишь разницей, что угол развала их поршневой зоны составляет 180 градусов.
 

Наиболее характерным примером применения оппозитных двигателей являются модели японского концерна «Субару». Маркетологи знаменитой компании делают особый акцент на своих победах в различных гоночных соревнованиях, а знаменитое «рычащее» звучание субаровских движков стало настоящей визитной карточкой производителя. Другие компании применяют оппозитные силовые агрегаты заметно реже. Их наличие, например, имеется на некоторых моделях «Porsche». В советские времена оппозитные моторы встречались на тяжелых мотоциклах «Днепр» и «Урал», по мощности способных составить конкуренцию многим автомобилям.

Видео — Как работает оппозитный двигатель Subaru

 

Плюсы эксплуатации оппозитных двигателей

Несомненным достоинством применения оппозитных моторов является равномерность их работы. Возможные вибрационные явления, потенциально возникающие при эксплуатации, легко компенсируются силами, возникающими в цилиндрах противоположной стороны. За счет этого движок работает очень мягко, без проявления детонаций или вибрации.
 

Вторым преимуществом выступает сама конструкция агрегата, подразумевающая нахождение оппозитной плоскости двигателя в нижней части моторного отсека. Благодаря такому расположению, все авто, оснащенные «оппозитами» имеют заниженный центр тяжести, положительным образом сказывающийся на их дорожной устойчивости и управляемости.

Третьим «плюсом» назовем удобное расположение всего навесного оборудования, работающего во взаимной связи с оппозитными моторами. Оно находится вверху, что позволяет упростить к нему доступ во время технического обслуживания или ремонта.

Минусы оппозитных агрегатов

Увы, недостатков данного типа моторов ничуть не меньше чем достоинств, а их значимость возможно даже выше.

Основным негативным фактором эксплуатации оппозитных двигателей служит сложность проведения их ремонта. Большинство из них нереально отремонтировать без полного демонтажа из моторного отсека. К тому же ряд факторов способствует тому, что оппозитные агрегаты ломались значительно чаще, нежели классические ДВС. Примером этого может служить сложная схема газораспределительного механизма, имеющая увеличенное количество компонентов. Кроме того, горизонтальная плоскость движения поршней подвергается постоянному воздействию силы тяжести, из-за чего гильзы цилиндров эллипсоидно изнашиваются, что приводит к появлению повышенной масляной «прожорливости».

Вторым недостатком назовем продольную компоновку оппозитных двигателей. При изготовлении авто с передней или полной системой привода требуется, чтобы двигатель был дальше передней оси авто. Для достижения нужных пространственных интервалов оппозитные моторы приходится существенно сдвигать вперед, заметно удлиняя передний свес автомобиля. В ряде случаев увеличенный «нос» значительно усложняет процесс эксплуатации машины, причиняя её водителям значительные неудобства во время поездок.

Итоги
 

Подводя итоги статьи, зададим вопрос – а стоит ли «связываться» с оппозитными двигателями, приобретая транспортное средство для повседневной эксплуатации? Однозначного ответа на него у нас не будет. То, что моторы подобного типа имеют право на существование – однозначно и неоспоримо. Однако уместность их использования в общегражданских машинах мы бы подвергли большому сомнению. Да, они позволяют развивать автомобилям неплохую динамику, однако особенно экономичными их не назовешь, да и сложность возможных ремонтов, которые обязательно будут, не сомневайтесь, заставляет нас подходить к вопросу их внедрения скептически. Если же упомянутые в статье изъяны оппозитных движков вас не пугают, то можете смело его приобретать. Ходовые качества этих моторов вас не разочаруют.

 

принцип работы как у боксера профессионала. Оппозитный двигатель Чем отличается оппозитный двигатель от атмосферного

Нет, японская компания Subaru, ныне входящая в крупное подразделение Subaru Corporation, не стояла у истоков создания поистине революционной горизонтально-оппозитной компоновки двигателя внутреннего сгорания. Но важно не только придумать решение, но и правильно и в нужное время воплотить его в жизнь.

При всех своих преимуществах горизонтально-оппозитный двигатель сложен в производстве, а его доработка к конкретным запросам требовала как новых инженерных решений, так и соответствующих затрат. В 1960-х годах ответственным за разработку первого японского горизонтально-оппозитного двигателя, предназначенного для массового производства, в Subaru был Шинроку Момосе, девизом которого было: «Не узнаешь, если не попробуешь». К тому же у Момосе имелся определенный карт-бланш: именно он отвечал за принятие всех важных инженерных решений. Результат не замедлил сказаться: в 1966 году автомобиль Subaru 1000 был оснащен горизонтально-оппозитным двигателем ЕА 52 объемом 977 см3. Главным посылом для развития такой компоновки моторов стала возможность их надежной работы при высоких оборотах коленчатого вала. Кроме того, благодаря своей компактности эти моторы отлично подходили для переднеприводных автомобилей того времени.

В 1989 году у Subaru появилось новое поколение двигателей — EJ, которыми комплектовалась модель Legacy. И этим же годом можно датировать начало славной спортивной истории Subaru. Впечатляющим было и ее продолжение: в 1995 году Колин Макрей, выступая за рулем Subaru Impreza 555, стал чемпионом мира по ралли, а Subaru World Rally Team завоевала чемпионский титул в командном зачете. В 1996 и 1997 годах команда SWRT также была лучшей в чемпионате мира. Что же касается двигателя Subaru второго поколения в «гражданском» исполнении, то с 1989 по 2010 год этими моторами были укомплектованы более семи с половиной миллионов автомобилей, а в 2008 году двигатель EJ 257 заслужил титул «Двигатель года». Тогда же наградой был отмечен и первый дизельный горизонтально-оппозитный двигатель Subaru. А в 2010 году компания представила третье поколение (FB) своего «фирменного» горизонтально-оппозитного двигателя.

Компоновка двигателей под капотом. Слева — рядный двигатель, в центре — горизонтальнооппозитный, справа — V-образный

В чем же его достоинства? Первое преимущество горизонтально-оппозитного двигателя перед его рядными и V-образными собратьями — компактность. Такая конструкция и расположение двигателя дают больше свободы инженерам для работы с передней подвеской, в том числе — позволяют использовать полноценный подрамник, что делает всю конструкцию подвески жестче, исключая деформации кузова при нагрузке. И вместе с тем, данная конструкция двигателя позволяет понизить центр тяжести вследствие его небольшой высоты. А чем он ниже, тем меньше момент инерции относительно продольной оси автомобиля, да и крены у автомобиля с низким центром тяжести меньше. Не случайно хорошая управляемость всегда являлась одной из визитных карточек автомобилей Subaru. И здесь опять сами собой напрашиваются ассоциации со спортом…

Горизонтально-оппозитный двигатель Subaru в подкапотном пространстве модели Forester

Преимущество номер два: низкий уровень вибрации. Это весьма важно, поскольку такое качество напрямую влияет и на долговечность двигателя, и на его экономичность. Работа находящихся друг против друга поршней в горизонтально расположенных цилиндрах напоминает удары боксера (отсюда и название двигателя — Boxer): навстречу, затем в противоположных направлениях. Исходя из особенностей компоновки горизонтально-оппозитного двигателя расстояние между цилиндрами (в сравнении с аналогичными по числу цилиндров рядными и V-образными моторами) у него меньше, что позволяет сделать коленчатый вал более коротким. Это экономит вес, снижает инерционные массы и нагрузки на вал. А так как уровень вибрации горизонтально-оппозитного двигателя невысок, то и противовесы, необходимые для балансировки коленвала во время работы двигателя, требуются меньшей массы, нежели в рядном или V-образном двигателе. Естественно, в первом случае механические потери при вращении более легкой конструкции меньше, что позволяет, во-первых, экономить топливо, во-вторых, ускорить отклик двигателя на действия водителя.

Чемпионат мира по ралли 2000 года. Двигатель раллийной Subaru Impreza WRC

Еще один плюс горизонтально-оппозитного двигателя Subaru непосредственно связан с тем, о чем уже говорилось, и заключается в конструктивном решении кривошипно-шатунного механизма. Во-первых, каждый поршень с шатуном крепится на отдельной шейке коленчатого вала. Во-вторых, коленчатый вал, расположенный между двумя жесткими блоками цилиндров, сохраняет равномерность вращения при высоких частотах. Все это позволяет создавать двигатели, отлично работающие при высоких оборотах, причем отнюдь не в ущерб ресурсу. И это последнее не менее важно, чем все вышесказанное: двигатели Subaru всегда занимали высокое место в рейтинге моторов-миллионников.

Горизонтально-оппозитный двигатель новой Subaru XV

Оппозитным называется двигатель, цилиндры которого расположены в горизонтальном порядке относительно друг друга. Подобная схема строения имеет название: V-образный двигатель с углом развала цилиндров 180 градусов. С английского языка слово «opposite» переводится — «расположенный напротив». Рассмотрим оппозитный двигатель — плюсы и минусы.

Особенности оппозитного мотора

Несмотря на сходство с V-образным мотором, оппозитник не имеет с ним ничего общего. Отличие состоит в том, что в оппозитнике два соседних поршня расположены в одной плоскости относительно друг друга. В V-образном движке поршни при движении в определенные моменты занимают положение верхней и нижней «мертвой точки». В оппозитнике они одновременно достигают либо верхней «мертвой точки», либо нижней. Такое усовершенствование V-образного мотора получилось в результате расположения цилиндров под развернутым углом.

Другим новшеством стало расположение газораспределительных механизмов в вертикальной плоскости. Все это освободило конструкцию силовых агрегатов от несбалансированности и повышенных вибраций, а движение на авто сделало максимально комфортным. Теперь вибрации от двигателя не передаются кузову и не сотрясают машину.

Оппозитные моторы всегда имеют четное число цилиндров. Наибольшее распространение получили четырех- и шестицилиндровые двигатели.

Особенности конструкции силового агрегата типа «боксер» обладают значительными преимуществами перед другими видами моторов:

Центр тяжести смещен вниз;
экономичный расход топлива;
низкий уровень вибраций;
увеличенный ресурс мотора;
пассивная безопасность при лобовом столкновении.

Смещенный вниз центр тяжести позволяет добиться лучшей устойчивости авто и оптимальной управляемости при активных маневрах и
крутых поворотах. Во время резких поворотов значительно уменьшается крен. Расположение движка на одной оси с трансмиссией обеспечивает лучшую передачу мощности. Отсутствие уравновешивающих валов экономит расход топлива.

Двигатель работает в плавном режиме. Низкий уровень вибрации мотора достигается, благодаря согласованному вращению соседних поршней. Расположение коленвала на трех подшипниках, вместо пяти обычных,- еще одно преимущество оппозитного двигателя. Это значительно уменьшает массу движка и его длину.

Расположение поршней в горизонтальной плоскости придает системе большую жесткость, что значительно уменьшает механические потери при работе силового агрегата.

Пассивная безопасность обеспечивается тем, что при столкновении мотор легко уходит вниз под машину. В результате происходит снижение интенсивности направленного на пассажирский салон удара.

Увеличенный диаметр цилиндров обеспечивает мотору высокие обороты, что дает возможность создавать на этой базе модели спортивного типа.

Еще одной особенностью является характерный звук при работе оппозитного силового агрегата: он приятнее для слуха.

Недостатки оппозитного двигателя.

Преимущества оппозитного двигателя налицо. Недостатками являются:

Трудоемкий ремонт;
повышенный расход моторного масла.

Чтобы провести ремонт двигателя, его полностью снимают. Однако не в этом проблема. Детали для замены стоят очень дорого, а сбор движка доставляет немалые головные боли. Если при ремонте рядного мотора водитель может самостоятельно заменить свечи, то в оппозитнике это невозможно. Любой ремонт необходимо проводить на специальном оборудовании, которое имеется только на СТО.

История возникновения оппозитника

Изначально данный вид силового агрегата применялся в военной промышленности, в частности, на отечественных танках. В дальнейшем на подобных движках ездили Икарусы и мотоцикл Днепр МТ. В данное время установкой оппозитника на свои изделия занимаются две фирмы — Porsche и Subaru.

Первые разработки появились в тридцатых годах прошлого столетия, когда инженеры концерна Volkswagen начали усовершенствовать V-образный и рядный движок. В шестидесятых годах идею перехватила японская фирма Субару. В 2008 году Subaru выпускает первый оппозитник, работающий на дизеле. Отличительные особенности — четырехцилиндровый движок с вместительностью 2 литра. Показатель мощности — 150 л/с.

Видео принцип работы опозитного двигателя Subaru

Несмотря на дороговизну запчастей и обслуживание в СТО, удовольствие от езды на авто, оснащенных «боксером», не сравнить ни с чем. Высокая устойчивость, легкая управляемость, отзывчивость авто на все действия водителя говорят сами за себя.

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

Принцип действия

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

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

Применяемость мотора

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

Один из классических автомобилей с оппозитным двигателем – Alfa Romeo 33

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

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

Немного истории

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

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

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

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

Плюсы оппозитного мотора

К основным плюсам можно отнести следующие качества:

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

Минусы мотора

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

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

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

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

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

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

Изобретение двигателя внутреннего сгорания обеспечило достаточно широкий шаг вперед человечеству. Но при этом и добавило головной боли – как «выжать» из двигателя максимальную мощность.

Одним из решений этого вопроса стало усложнение конструкции силового агрегата, ведь КПД двигателя с двумя цилиндрами выше, чем с одним. Введение в конструкцию дополнительных систем и механизмов тоже внесло свою лепту, но основой для достижения более лучших показателей двигателя все же осталось количество цилиндров.

Каждое из последующих решений этого вопроса привело к появлению силовых агрегатов разной конструкции, каждый со своими особенностями, достоинствами и недостатками.

Первой попыткой увеличения количества цилиндров стало расположение их в ряд. Что касается конструкции этого агрегата, он является одним из оптимальных, однако большее количество цилиндров сказывается на габаритных размерах, даже 6-цилиндровый рядный двигатель имеет большие габариты, не говоря уже о версиях с 8 и 12 цилиндрами.

Уменьшить габаритные размеры позволило расположение цилиндров в два ряда с углом развала между ними до 90 град. В результате этого длина двигателя сократилась почти вдвое притом же показателе мощности. Это позволило уже создание 8-ми и 12 цилиндровых силовых установок. Однако высота самой установки осталась практически идентичной рядному мотору. А данная особенность этих моторов имеет одну из самых негативных свойств – высокий центр тяжести.

Попытки уменьшить габаритные размеры силовой установки привели к появлению двигателей с двумя рядами цилиндров, но расположенных друг к другу уже под углом 180 град. Такие силовые установки получили название оппозитных.

Этот тип силовых установок при их сравнительно небольшой высоте все же не очень «прижился», из современных производителей автомобилей такие двигатели использует только Subaru и Porsche, также он часто используется на мотоциклах. Самым, пожалуй, массовым применением оппозитного двигателя было на Фольксваген Жук.

Основные типы оппозитных двигателей

Чтобы понять, какие плюсы и минусы имеет оппозитный двигатель, следует вначале более подробно разобраться в его типах и конструкции.

На данный момент существует два типа оппозитных агрегатов. Первый тип получил название «Боксер». Этот тип оппозитника является приоритетным.

У «Боксера» два ряда цилиндров расположены горизонтально. Конструкция коленчатого вала позволяет двум параллельно расположенным поршням двигаться синхронно. То есть, если в правом цилиндре поршень достиг ВМТ, то расположенный напротив его левый поршень тоже находится в этой точке.

Количество цилиндров оппозитного двигателя может варьироваться от четырех до двенадцати.

В целом тип двигателя «Боксер» очень схож с V-образным, он является 4-тактным, поэтому конструкция подразумевает наличие головок цилиндров с установленным в них механизмом газораспределения.

Второй тип оппозитного агрегата, который сейчас активно разрабатывается – ОРОС. Конструкция этого двигателя очень интересна. На каждый цилиндр у него приходится по два поршня, которые двигаются асинхронно, при этом энергия, выделяемая при сгорании топлива и получаемая этими поршнями передается на один коленчатый вал.

Двигатель ОРОС

Двигатель ОРОС является 2-тактным, что позволило отказаться от использования головок блока и механизма газораспределения. Подача топлива и отвод продуктов горения у этого мотора производится посредством окон, проделанных в гильзе цилиндра. Один из поршней в цилиндре двигателя ОРОС отвечает за впуск топлива, а второй – за отвод отработанных газов.

Еще одной особенностью такого мотора является формирование камеры сгорания цилиндра самими поршнями за счет асинхронного их движения. При движении поршней навстречу друг другу через впускное окно подается топливная смесь, которая поршнями сжимается, а при максимальном их сближении происходит воспламенение.

Конструкция двигателя ОРОС включает два и более цилиндра, расположенных под углом 180 град. Между этими цилиндрами устанавливается коленчатый вал. В каждом цилиндре расположено по два поршня, связанных с коленвалом шатунами. Шатуны внутренних поршней короткие, а вот внешних поршней – достаточно длинные. Поскольку поршни получают линейные разнонаправленные нагрузки, это позволило существенно снизить трение в подшипниках коленчатого вала, а значит и потери мощности. Эти положительные качества двигателей ОРОС привели к тому, что ими сейчас активно занимаются многие ведущие автомобильные компании.

Устройство ОРОС

Стоит также упомянуть созданный отечественными конструкторами танковый двигатель 5ДТФ. Этот силовой агрегат тоже относился к типу ОРОС, однако конструкция его была еще интересней. В каждом цилиндре этого мотора тоже располагалось по два поршня, но усилие они передавали каждый на свой коленчатый вал. Поэтому у 5ДТФ имелось два коленчатых вала, установленных там, где у обычного оппозитного двигателя располагалась головка блока.

Положительные свойства оппозитных агрегатов

Все эти конструктивные особенности обеспечили оппозитным силовым установкам ряд преимуществ.

Достичь значительного уменьшения габаритных размеров с появлением оппозитного двигателя не особо удалось. Он небольшой по высоте и благодаря особой конструкции имеет сравнительно меньшую длину, чем у других типов двигателей. Но он достаточно широк из-за того же большого угла положения рядов цилиндров относительно друг друга.

Из-за небольшой высоты, но достаточно большой ширины оппозитный двигатель имеет низкий центр тяжести, что является одним из основных его преимуществ. Автомобиль с таким мотором значительно устойчивее на дороге.

Оппозитные двигатели конструктивно очень сбалансированы. Уровень вибрации данного типа двигателя значительно ниже, чем рядного или V-образного. Самую лучшую балансировку имеют 6-цилиндровые оппозитники.

Из-за расположения силовой установки на одном уровне с трансмиссией обеспечивается максимальная передача крутящего момента.

Последним положительным качеством оппозитников является значительный ресурс, но, правда, только при своевременном техническом обслуживании.

Что касается двигателей ОРОС, то они способны работать практически на любом виде топлива, даже с невысокими эксплуатационными показателями.

Особая конструкция двигателя ОРОС, а также использование только двух тактов позволяет существенно снизить потребление топлива, примерно на 50% меньше, чем самый экономичный турбодизельный агрегат.

В нём удалось снизить степень сжатия до 16, соответственно температура сгорания топлива понижается, а значит и нагрузки на поршневую систему. К тому же при сравнительно компактных размерах и массе, этот двигатель способен обеспечить большой выход мощности. Двухцилиндровая установка ОРОС при своей массе в 6 кг способна выдать 13,5 л.с., а на один литр объёма 250 л.с. плюс к этому танковая тяга до 900 Нм. Такой показатель для других типов двигателей невозможен.

Недостатки этого типа силовых агрегатов

Преимуществ у оппозитных моторов достаточно, но не меньше у них и недостатков, что и привело к не очень распространенному их использованию.

Эти моторы конструктивно сложны, поэтому стоимость их большая, что сказывается на цене обслуживания и ремонта. К тому же сам ремонт их достаточно сложен и требует высокой квалификации от исполнителей. Найти толкового мастера, способного отремонтировать оппозитник крайне сложно.

Горизонтальное положение поршней приводит к тому, что поверхность гильз изнашивается неравномерно, из-за чего в камеры сгорания начинает просачиваться масло. «Жор» масла у автомобилей марки Subaru – явление, можно сказать, обыденное.

Чтобы добиться большего выхода мощности все оппозитные двигатели оснащаются турбонаддувами, которые позволяют увеличить мощностный показатель на 30-40%. Но наличие того же наддува усложняет конструкцию, при этом со временем из-за износа его элементов наддув тоже начнет «гнать» масло в цилиндры, увеличивая в разы его расход.

Трудно сказать, как себя будет показывать двигатель ОРОС в эксплуатации, будут ли у него те же проблемы что и у стандартного оппозитника. Это станет понятным только спустя некоторое время с момента выпуска первых автомобилей с ним.

Попытки использовать оппозитный силовые установки делали многие именитые автомобильные компании, однако практически все они от них отказались. Тем не менее, работы по улучшению оппозитников ведутся постоянно и на исследования выделяются значительные ресурсы.

Едва только был создан первый двигатель внутреннего сгорания, практически сразу же стартовали работы по его усовершенствованию. В качестве основной задачи разработчики определили для себя такие, как уменьшение габаритных размеров самого мотора, увеличение его мощности и повышение устойчивости автомобиля. Таким образом и появился первый оппозитный двигатель, который решил достаточное количество проблем, но не все.

Изначально гражданское автомобилестроение не воспринимало оппозитный тип мотора, и он устанавливался исключительно на военной технике. Первым гражданским авто, где был установлен новый тип двигателя стал «Жук» от концерна «Фольцваген». Со временем, когда было выпущено уже более 20 миллионов таких авто, идею использования оппозиционного двигателя приняли на вооружение такие марки, как «Порше» и «Субару».

Оппозиционный двигатель — различия в конструкции

Несмотря на то, что схема оппозитного двигателя, в принципе, одна, вариантов его исполнения может быть два. Это связано с тем, что одно и то же техническое решение, а именно горизонтальное расположение цилиндров реализовывается разными способами.

Двигатель «боксер»

Такой мотор устроен таким образом, что поршни постоянно расположены друг от друга на определенном расстоянии — когда один находится на максимальном удалении от двигателя, значит его «сосед» занимает точно такое же положение. Свое название такой тип оппозитного мотора получил из-за схожести движений поршней с движениями боксера. Именно такой мотор очень широко использует концерн «Субару» в своих автомобилях.

Мотор «ОРОС»

Такой двигатель устроен несколько иначе. Его возрождение началось совсем недавно, чему в немалой степени способствовали инвестиции Билла Гейтса.

Это стандартный двухтактный оппозитный мотор, в каждом цилиндре которого расположены по два поршня, которые двигаются навстречу друг другу. Крепление всех поршней происходит на одном и том же валу. Один из них предназначен для впуска горючей смеси в камеру сгорания, второй — для удаления отработанных газов. Подобная компоновка позволила конструкторам отказаться от механизма привода для клапанов, а также от самой головки блока цилиндров. Стоит отметить и такое преимущество, как работа всех поршней с одним коленвалом.

Есть ли преимущества у оппозитного двигателя

Как и любой другой тип, оппозитный двигатель имеет преимущества и недостатки, которые обусловлены конструктивными особенностями. Несмотря на некоторые отрицательны стороны, преимущества такого типа моторов весьма многочисленны.

Недостатки тоже присутствуют

Что значит оппозитный двигатель в плане своих достоинств многим понятно, но тем не менее есть и ряд недостатков, благодаря которым такой мотор пока не устанавливается на все выпускаемые сегодня автомобили.

Некоторые особенности современных оппозитников

С момента своей разработки и установки первого оппозитного двигателя на фольцваген в 1938 году, этот тип моторов подвергся серьезной модернизации. Наибольшее распространение в настоящее время получили четырехцилиндровые двигатели — именно они отличаются наибольшей экологичностью, компактностью и экономичностью в плане расхода горючего. Во многом, это стало результатом многолетнего кропотливого труда инженеров, воплотивших в таких моторах достаточное количество уникальных разработок:

О высокой надежности и мощности оппозитного двигателя свидетельствует и тот факт, что именно этот тип мотора устанавливался на советский танк Т-64, а в дальнейшем и на Т-72. Только такой оппозитный двигатель, принцип работы которого с тех пор мало изменился, смог обеспечить высокую мощность при своих сравнительно небольших габаритных размерах. Для справки, только он мог выдать порядка семисот лошадиных сил при 2-х тысячах оборотах и объеме в 13,6 литра. Массу интересных фактов о работе оппозиционных моторов можно узнать, посмотрев видео:

Как избежать дорогостоящего ремонта оппозитного двигателя

Любой оппозитный двигатель имеет плюсы и минусы, что вполне естественно. Чтобы избежать возникновения проблем, устранение которых может потребовать очень серьезные материальные затраты, имеет смысл прислушаться к советам специалистов, и эксплуатировать автомобиль с установленным оппозитным двигателем правильно. Первое, на что стоит обратить пристальное внимание — это точное соблюдение сроков прохождения технического обслуживания, которое должно проводиться на специализированных станциях и только квалифицированным персоналом.

Огромную внимательность следует проявлять при выборе моторного масла. Предпочтение следует отдавать только известным брендам, приобретение делать либо в специализированных магазинах с безупречной репутацией, либо в фирменных центрах сервисного обслуживания. Использование некачественного продукта способно доставить немало хлопот чрезмерно экономному водителю. То же можно сказать и о качестве топлива. Горючее, содержащее большое количество «несанкционированных» добавок серьезно уменьшает ресурс двигателя, приводя к необходимости дорогостоящих ремонтных работ.

Многие автовладельцы, приобретающие транспортные средства с оппозитным двигателем, наслышаны о качественной и эффективной системе его охлаждения, поэтому не особо зацикливаются на этом моменте. Не следует нещадно гонять мотор, особенно в теплое время года — самая совершенная система охлаждения может не справиться со своей задачей. В немалой степени способствует затрудненному охлаждению и отсутствие периодической мойки двигателя — скапливающаяся грязь на моторе существенно затрудняет теплоотдачу, способствуя излишнему нагреву.

Несмотря на некоторые сложности, оппозитный двигатель отлично зарекомендовал себя, существенно повышая комфорт и безопасность вождения. При этом следует отметить, что бытующее мнение о крайней дороговизне владения автомобилем с таким мотором явно преувеличены. Для примера можно рассмотреть бренд «Субару», который давно выпускает автомобили именно с таким типом двигателя — они никогда не входили в число машин с чрезмерно дорогим обслуживанием, и многие авто со стандартными моторами обходятся своим владельцам куда дороже. Здесь сказывается и существенная экономия на горючем, которого требуется куда меньше — в зависимости от конкретной модели авто экономия на топливе может доходить до 50%.

Оппозитный двигатель, недостатки, плюсы и минусы, принцип работы + ВИДЕО

Появление первых оппозитных двигателей с горизонтальным расположением поршневой системы в свое время решило многие проблемы.

После появления первых двигателей внутреннего сгорания великие умы человечества не оставляли затею усовершенствовать имеющуюся конструкцию.

Основной задачей было уменьшение размеров, более компактное расположение и повышение устойчивости автомобиля.

Оппозитный двигатель решил многие из перечисленных выше проблем, но не до конца.

История

Первоначально оппозитные двигатели использовались исключительно на военной технике и в гражданском автомобилестроении большим спросом не пользовались.

Единственные, кто заинтересовались данным типом мотора – разработчики Фольцваген, которые с 1938 года начали устанавливать его на автомобили «Жук».

Почти за 65 лет было выпущено около 22 миллионов таких автомобилей.

Со временем установкой таких моторов занялись и разработчики компании Порше. Так, оппозитные моторы появились на Porsche 987 Boxster и сериях GT.

С 1963 года к «клубу любителей» подключился японский бренд Субару, для которых данный вид двигателей стал приоритетным.

На фото оппозитный двигатель субару.

Основные типы

Сегодня существует два основных типа оппозитных двигателей.

ОРОС.

ОРОС – уникальный в своем роде мотор. Его особенность заключается в том, что поршни не просто горизонтально расположены – они двигаются асинхронно друг другу.

Благодаря этому конструкция существенно упрощается – отпадает необходимость использовать систему клапанов и ГБЦ.

В итоге двигатель теряет в массе и общем объеме вредных выбросов. Что касается типа «ОРОС» на бензине и дизельном топливе, то в первом случае топливная смесь попадает в мотор с помощью карбюратора, а ВТО втором – напрямую в камеру.

Тип двигателя «Боксер»

Боксер – второй тип оппозитного двигателя, который по принципу действия очень похож на V-образный.

Особенность такого мотора – синхронное перемещение поршневых групп через каждые 1/2 оборота коленвала.

Число цилиндров может различаться – от 4 до 12. Наибольшей популярностью пользуются 6-ти цилиндровые оппозитные моторы, которые отличаются минимальным уровнем вибрации.

Преимущества

После краткого рассмотрения конструктивных особенностей оппозитника, хотелось бы подвести итого по поводу его плюсов.

Их несколько:

1. Благодаря низкому расположению узла можно говорить о существенном снижении центра тяжести. Как следствие, управляемость автомобиля и его устойчивость на дороге (даже при большой скорости) увеличивается в разы.
2. Оппозитник находится практически на одном уровне с трансмиссией, поэтому передача мощности от узла к узлу происходит с максимальной эффективностью.
3. Данный вид мотора хорош практически полным отсутствием вибраций во время движения. Поршневые группы, развернутые на 180 градусов друг относительно друга, отлично сбалансированы и великолепно гасят лишнюю энергию. Как следствие, двигатель работает плавно и без лишних рывков.
4. Оппозитный двигатель отлично сбалансирован, поэтому всегда есть возможность установить коленчатый вал на трех подшипниках (в обычных моторах их целых пять). Благодаря этой особенности, вес и длина мотора существенно уменьшаются.
5. Что касается пассивной безопасности во время движения, то у данного типа моторов практически нет конкурентов. В случае лобового удара с движущимся навстречу транспортным средством двигатель не будет входить в салон, а просто выпадет вниз. Такая особенность уже спасла не один десяток жизней.
6. Оппозитный мотор при правильной эксплуатации имеет огромный ресурс – до миллиона километров. Главное – своевременно производить замену масла и прочих расходников.

Недостатки

Если бы в данном виде у двигателя были одни преимущества, то он бы устанавливался на всех автомобилях.

К сожалению, есть ряд минусов, которые добавляют «ложку дегтя»:

1. Главный недостаток – сложность выполнения ремонтных работ. Из-за горизонтального расположения подлезть к двигателю просто нереально. Зачастую приходится снимать весь узел, чтобы провести небольшие ремонтные работы.
2. Практика эксплуатации показала, что из-за горизонтального расположения двигателя гильзы цилиндра истираются неравномерно. Из-за этого уже через некоторое время эксплуатации двигатель начинает «есть масло».
3. При выпуске данного двигателя планировалось сэкономить место под капотом, но по факту получилось наоборот – оппозитник занимает много больше пространства. Просто и того, что расположен он немного ниже.
4. Из-за сложности конструкции очень сложно найти специалиста, готового взяться за серьезный ремонт. Если же и получается это сделать, то необходимо быть готовому к существенным затратам.

Особенности применения сегодня

Как мы уже упоминали, с 1963 года такой двигателей устанавливают на Субару Бокстер.

Четырехцилиндровые моторы имеют три поколения:

• — ЕА – выпускались с 1966 по 1994 года;
• — ЕJ – устанавливались на автомобили с 1989 по 1998 года. При этом коленвал держался на 5 подшипниках;
• — FB – выпускается с 2010 года.

Оппозитные четырехцилиндровые моторы ЕА от Subaru.

Нельзя не отметить путь 6-ти цилиндровых двигателей, которые в течение четырех лет с 1987 года выпускались под серией ER, с 1992 по 1997 год появилась серия EG, а с 1999 года – EZ.

Как показала практика эксплуатации, четерехцилиндровые моторы оказались более компактными, безвредными и экономичными.

Это стало возможным за счет целого ряда уникальных решений – увеличения степени сжатия (камера сгорания уменьшена, а ход поршня – увеличен), использования уникальной системы газораспределения, уменьшения массы движущихся элементов, установки насоса, обеспечивающего высокий уровень смазки, а также применения новой системы охлаждения.

В 2008 году компанией Субару был представлен совершенно новый дизельный оппозитник с четырьмя цилиндрами и рабочим объемом два литра.

На современных автомобилях Порше все больше устанавливаются бензиновые моторы, имеющие восемь и двенадцать цилиндров.

Читайте также:

Выводы

Возможно, уже через несколько лет оппозитные двигатели появятся на машинах и других марок. Но для этого необходимо решить целый ряд ключевых недостатков, которые отпугивают производителей и покупателей.

Как работает оппозитный двигатель Субару — видео.

Но мы уверены, что данные решения будут найдены. Удачи.

V6, рядная четвёрка, оппозит? Сравнение конструкции двигателей

«Линейка двигателей представлена рядным 4-цилиндровым агрегатом объёмом 2,5 л и 3,5-литровым V6», — гласит рекламный проспект какой-нибудь Toyota Camry. А чем отличаются эти моторы, кроме количества «кубиков» и лошадиных сил? Почему в «Безумном Максе» молились богу V8, и что особенного в «оппозитниках» Subaru? Просто о сложном: разбираем на пальцах особенности автомобильных двигателей.

Компоновка. Продольно или поперечно

Прежде чем говорить о конструкции двигателей, нужно упомянуть о компоновке автомобиля — ведь именно она во многом определяет, какой мотор будет установлен под капотом. Хотя не всегда под капотом: существуют автомобили (в основном спортивные) со средне- и заднемоторной компоновкой, но у большинства гражданских машин двигатель всё-таки находится впереди. О них и поговорим.

Продольное расположение двигателя

Мотор может располагаться в машине продольно или поперечно. Первую схему называют классической, она характерна для автомобилей с задними приводом (или полным, но на основе заднего). Продольная схема почти не накладывает ограничений на размеры силовой установки, как и трансмиссии — коробка передач может быть огромной, с большим запасом прочности, и заканчиваться хоть в центре машины. Такая компоновка характерна для больших автомобилей с мощными двигателями и КПП: грузовиков, внедорожников, премиальных седанов. Хотя раньше так были устроены почти все машины — взять ту же классическую линейку «Жигулей». Но с массовым внедрением переднего привода понадобилась иная, более компактная компоновка.

Поперечное расположение двигателя

Для переднего привода необходимо устанавливать двигатель не продольно, а поперечно — вместе с коробкой передач он должен разместиться под капотом между лонжеронами. Ограниченное пространство требует компактности как от трансмиссии, так и от самого мотора, поэтому далеко не все силовые установки подходят для поперечной схемы. Такая компоновка характерна как для переднеприводных машин, так и для полноприводных, система 4WD которых имеет переднеприводные корни — а это почти все современные кроссоверы.

Разобравшись в особенностях компоновок, можно переходить к самим двигателям.

Рядные двигатели

Классический двигатель внутреннего сгорания — рядный, где все цилиндры расположены в один ряд. В литературе такая конструкция обозначается буквой I или R (от английского Row или немецкого Reihe— ряд), а цифра, стоящая рядом, указывает на число цилиндров (R3, R4, R5, R6). Хотя в жизни обозначение «R» встречается редко — автопроизводители не стремятся отдельно выделять «рядность» мотора, считая такую схему обыденной. Вы никогда не встретите шильдик R6 на крышке багажника, в отличие от V6 — хотя рядная «шестёрка» во многом превосходит V-образную. Но об этом ниже.

Рядный 4-цилиндровый двигатель (R4) — самый распространённый в мире, поскольку попадает в наиболее ходовой диапазон рабочего объёма: от 1 до 3 литров. Есть и более объёмные представители: например, тойотовский турбодизель 15B с кубатурой 4,1 л, который ставят на Mega Cruiser, грузовик Dyna и другие модели. Обратный пример — рядный моторчик Subaru EN07 (модели R1, R2, Pleo) объёмом всего 658 «кубиков». Но это всё-таки исключения: оптимальным объёмом одного цилиндра мотористы считают 0,3–0,7 л. Соответственно, большинство 4-цилиндровых двигателей имеют рабочий объём от 1,2 до 2,8 л.

Ещё одна причина популярности рядной «четвёрки» — её относительная компактность. Мотор R4 можно установить почти на любой автомобиль как продольно, так и поперечно. Чего не скажешь о рядной «шестёрке» R6 — дополнительные 2 цилиндра существенно увеличивают длину агрегата. Установить такой двигатель поперечно инженерам удавалось в единичных случаях (Volvo S80 и XC90, Chevrolet Epica) в паре с компактной коробкой передач. В основном моторы R6 устанавливают продольно.

6 цилиндров в ряд (Straight-6) является одной из лучших конструкций двигателя — такая схема полностью сбалансирована и лишена вибраций, отличается плавной работой и эластичностью. Моторы R6 традиционно применяли немецкие производители (BMW, Mercedes-Benz), а также японские: Nissan (серии RB25/RB26, TB45/TB48, дизель TD42), Toyota (серии M, 1G, 1JZ/2JZ, дизели 1HZ/1HD). К сожалению, почти все эти двигатели в настоящий момент вытеснены более универсальными моторами V6.

У рядной «восьмёрки» проблем из-за исполинских размеров ещё больше. Моторы R8 встречались на американских машинах середины прошлого века, советских лимузинах ЗИС-101 и ЗИС-110. Сегодня такие двигатели работают только на судах и тепловозах, а на автомобилях их полностью вытеснили моторы V8.

Рядные двигатели с нечётным числом цилиндров также встречаются (R3, R5). В большинстве случаев они созданы на базе рядной «четвёрки», которой добавили или отняли один цилиндр. Существуют и двухцилиндровые автомобили (Fiat 500, отечественная «Ока»), но в основном моторы R2, как и двигатели с 1 цилиндром, применяются на мотоциклах.

V-образные двигатели

Очевидно, что главная проблема рядного мотора с 6 и более цилиндрами — чрезмерная длина. Как сделать его компактнее? «Распилить», расположив цилиндры в виде латинской буквы V (отсюда и обозначение).

V-образные моторы заметно сложнее рядных: у них две головки блока цилиндров (каждая со своей прокладкой, распредвалами, коллекторами), причудливее схема привода ГРМ. А ещё «вэшки» вибрируют: V8 чуть меньше, V6 и V10 — сильнее. И лишь грозный V12 уравновешен полностью, как и R6 — по сути, он и представляет собой две рядных «шестёрки», соединённых вместе. Но встретить V12 можно только на люксовых машинах и суперкарах.

Основа популярности мотора V6 — его универсальность: он достаточно компактен, поэтому может быть установлен как продольно, так и поперечно. Та же Toyota перестала ставить рядные двигатели серии JZ на свои большие седаны (Mark II, Crown и их производные), перейдя на V-образную серию GR, которую можно встретить на доброй половине модельного ряда: от переднеприводных Camry до внедорожников Land Cruiser Prado. Выпускать универсальные двигатели намного выгоднее, чем специфичные.

Балансировка мотора V6 вызывает определённые сложности у инженеров из-за блуждающих в нём моментов от сил инерции поршней и центробежных сил — чаще всего приходится использовать балансировочные валы, что дополнительно усложняет и без того не самую простую конструкцию двигателя. Угол развала цилиндров у V-образных моторов может быть разным: обычно это 45, 60, 65 или 90 градусов — оптимальные значения с точки зрения вибраций.

Рядно-смещённые двигатели VR и W

Компромиссом между рядной и V-образной схемой стала рядно-смещённая компоновка (VR). Такие моторы активно применяет концерн Volkswagen. VR представляет собой V-образный мотор с экстремально малым углом развала цилиндров (10–20°), что позволяет накрыть их общей головкой блока, как у рядного мотора.

Плюсы такого решения — отказ от второй головки (а значит упрощение и удешевление конструкции) и компактные размеры. Минусы — чудовищные вибрации: чтобы хоть как-то сбалансировать рядно-смещённый мотор, приходится значительно утяжелять коленчатый вал и маховик, применять балансировочные валы, особые подушки двигателя и другие технические решения. Из-за этого схема VR не получила распространения у других автопроизводителей, став фирменной чертой автомобилей VAG.

Volkswagen же активно развивал своё «дитя», придумав W-образный двигатель — V-образный мотор из двух блоков VR на одном коленвале. Такие силовые агрегаты встречаются на флагманах VW, Audi и Bentley.

Оппозитные двигатели («боксёры»)

Оппозитный двигатель иногда называют V-образным с углом развала 180°, но это не совсем верно. В V-образной схеме поршни двигаются синхронно, в то время как в оппозитной — зеркально, словно боксируя друг с другом. Из-за этого оппозитные двигатели называют «боксёрами» (Boxer), обозначая буквой B: B2, B4, B6, B8. Хотя свой 6-цилиндровый «боксёр» EZ30 Subaru называет H6.

Самый популярный оппозитный двигатель стоял на легендарном «Жуке» Volkswagen Old Beetle (Käfer), которых за полвека выпустили 21,5 млн штук. В современных машинах «боксёры» используют только Porsche и Subaru, хотя в мототехнике они широко представлены на моделях BMW и «Уралах».

Плоский горизонтальный «боксёр» — весьма широкий двигатель, что не позволяет записать ему в преимущества компактность. В чём же плюсы такой компоновки? Во-первых, в низком центре тяжести (мотор находится очень близко к земле), что даёт лучшую устойчивость и управляемость автомобиля. Во-вторых, коленвал таких двигателей намного короче, легче и прочнее, по сравнению с рядной схемой. Да и вибрирует оппозитная «четвёрка» меньше, чем рядная, поскольку зеркальное движение поршней взаимно компенсирует их силы инерции. А оппозитная «шестёрка» B6/H6 вообще полностью уравновешена, как и рядная.

Характерные минусы «боксёров»: две головки блока (что для мотора с 4 цилиндрами явно избыточно), затруднённое облуживание и переусложнённая конструкция. А их ключевое преимущество в виде низкого центра тяжести играет роль в автоспорте, но не при повседневной городской езде — обычный водитель вряд ли заметит разницу между «рядником» и «боксёром».

Вибрации и балансировка двигателей

Что водитель чувствует сразу, так это вибрации двигателя — они ухудшают комфорт и могут весьма серьёзно досаждать пассажирам. Помимо этого, вибрации снижают надёжность техники, поэтому инженеры тщательно балансируют моторы. В ход идут противовесы на коленвалах, двухмассовые маховики, продвинутые опоры двигателя, балансировочные валы… Но главное — изначально выбрать удачную конструкцию мотора.

В основном двигатель вибрирует от инерции поршней, совершающих возвратно-поступательные движения. Вспомните, как кивают головой пассажиры при резких разгонах и торможениях — примерно так же ведут себя поршни в конце каждого рабочего такта. В одних двигателях силы инерции и моменты от них взаимно компенсируются, в других остаются свободными, вызывая вибрацию.

Как видно из таблицы, в рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка — не столь неприятная, как первого порядка, но тоже чувствительная. Характерная дрожь мотора в определённых режимах работы — её «заслуга». В оппозитной «четвёрке» эта сила скомпенсирована, но остаётся свободный момент от неё, стремящийся повернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Хотя его воздействие почти незаметно для водителя.

У двигателя V6 свободных моментов множество, поэтому в нём приходится применять балансировочные валы. Кстати, трёх- и пятицилиндровые рядные моторы идентичны V6 в уравновешенности, несмотря на нечётное количество цилиндров.

Худшие с точки зрения разгула свободных сил и вибраций — одно- и двухцилиндровые моторы, а также детища Volkswagen: двигатели VR5 и VR6. А лучшие, самые уравновешенные двигатели — рядные и оппозитные «шестёрки». Ну и роскошный V12, конечно.

Какой двигатель лучше

Сравнение двигателей — непростая задача, ведь у каждого автомобилиста свои требования и критерии выбора. Одним важнее надёжность и простота обслуживания, другим нужна максимальная мощность, а третьи смотрят прежде всего на расход топлива. Идеальный мотор должен совмещать все эти преимущества — быть простым и надёжным, мощным и экономичным. Но чаще всего инженерам приходится идти на компромиссы. Хороший пример сложности прямого сравнения моторов — международный конкурс «Двигатель года» (Engine of the Year), лауреаты которого являются произведением инженерного искусства, но не всегда отвечают запросам реальных автомобилистов.

Удачным получится двигатель, или не очень, определяет множество факторов: общая продуманность конструкции и степень форсировки (количество лошадиных сил на рабочий объём), применённые технические решения и экологические рамки. Но при прочих равных можно сделать общие выводы по компоновке мотора. Так, рядная «четвёрка» — базовый и самый простой двигатель большинства автомобилей, который должен быть экономичным и недорогим (конечно, бывают и исключения). Трёхцилиндровый «рядник» — бюджетный вариант для малолитражек, но он не так плох, как многие считают. V6 — агрегат более сложный и дорогой в обслуживании, хотя малофорсированные «вэшки» вполне могут быть «рабочими лошадками». V8 — показатель премиума и единственная возможность разместить сразу 8 цилиндров под капотом современного автомобиля. Рядная «шестёрка» — самая сбалансированная, простая и заслуженно любимая многими компоновка, которая встречается всё реже и реже. «Боксёры» B4 и B6 — специфичные двигатели, которые, безусловно, имеют свои плюсы и армию фанатов. Ну а с автомобильной экзотикой вроде V4, VR5 или VR6 лучше иметь дело, пока она на гарантии…

Международная премия «Двигатель года» за 2,7-литровый оппозитный двигатель

Штуттгарт. Шестицилиндровый оппозитный двигатель Porsche вновь награжден премией «Двигатель года». В этом году международное жюри наградило престижной премией 2,7-литровый двигатель автомобилей Boxster и Cayman, заявленный в категории двигателей объемом от 2,5 до трех литров. «Отличный двигатель для отличного автомобиля. Это «сердце» Porsche сочетает в себе техническое совершенство, спортивные характеристики и впечатляющую экономичность», — так обосновывает решение жюри Дин Славнич, представляющий журнал «Engine Technology International Magazine». Этот британский журнал вручает награды за выдающиеся двигатели уже 15 лет. Жюри отметило также эластичность, технические характеристики и плавность работы самого маленького по объему оппозитного двигателя Porsche.

Этот спортивный двигатель с уменьшенным рабочим объемом создан на базе 3,4-литрового двигателя. В Cayman он работает вместе с коробкой передач Doppelkupplung (PDK) и развивает мощность 275 л.с. (202 кВт), расходуя в цикле NEFZ 7,7 л топлива на 100 км (180 г/км CO2). По своей литровой мощности, составляющей 101,6 л.с./л, этот шестицилиндровый двигатель превосходит установленный для спортивных двигатель магический предел — 100 л.с. на литр объема.

Таким образом оппозитный двигатель Porsche уже в четвертый раз стал победителем среди лучших двигателей в мире. В 2007 году компания Porsche одержала победу в категории двигателей объемом от трех до четырех литров, представив на суд жюри силовой агрегат Porsche 911 Turbo. В 2008 году победу в классе двигателей без ограничения рабочего объема одержал 3,6- литровый оппозитный двигатель с наддувом мощностью 480 л.с. В 2009 году премию «Лучший новый двигатель» получил 3,8-литровый шестицилиндровый двигатель 911 Carrera S. Лучшие двигатели года в различных категориях определяли 87 авторитетных журналистов специализированных изданий из 35 стран. Помимо мощности, расхода топлива, технических характеристик и комфорта журналисты оценивали и используемые перспективные технологии.

Преимущества: компактный и легкий, раскручивающийся до высоких оборотов и плавный в работе – на протяжении 50 лет

В этом году свое 50-летие отмечают Porsche 911 и шестицилиндровый оппозитный двигатель. Главными преимуществами двигателя являются плоская форма, небольшой вес и компактность. Шестицилиндровый оппозитный двигатель отличается плавной работой. В нем отсутствуют так называемые свободные моменты и силы. Помимо этого оппозитные двигатели очень хорошо подходят для того, чтобы снизить центр тяжести автомобиля. Этому способствуют и расположенные горизонтально цилиндры. А чем ниже расположен центр тяжести, тем спортивнее будут ходовые характеристики автомобиля.

Одной из самых примечательных характеристик шестицилиндровых оппозитных двигателей Porsche был и остается пониженный расход топлива по сравнению с мощностью двигателя. В основе этой отличной эффективности лежит общая концепция, взятая из автоспорта. Эта концепция предполагает применение облегченных конструкций, легкую раскручиваемость до высоких оборотов и высокую удельную мощность благодаря усовершенствованному процессу газообмена.

Именно базовые характеристики этих двигателей стали причиной принятия решения в пользу оппозитного шестицилиндрового двигателя при появлении первого 911. В результате был разработан шестицилиндровый оппозитный двигатель с воздушным охлаждением, с осевым вентилятором – ввиду высокой частоты вращения и для обеспечения повышенной плавности работы – и распределительными валами верхнего расположения. Для рабочего объема двигателя сначала были выбраны два литра с возможностью последующего увеличения до 2,7 литра. На тот момент ни один из специалистов компании Porsche не мог даже предположить, что двигатель этого типа в своей базовой форме просуществует до 1998 года и что его рабочий объем увеличится до 3,8 литра.

Мировая премьера 1963 года: двухлитровый двигатель мощностью 130 л.с.

Во время своей мировой премьеры на международной выставке во Франкфурте-на-Майне IAA в 1963 году первый 911, называвшийся тогда еще 901, был оснащен двухлитровым шестицилиндровым оппозитным двигателем мощностью 130 л.с. при 6100 об/мин. Успех этого нового спорткара заставил подумать компанию Porsche о более мощном двигателе, и уже в 1967 году состоялся дебют 911 S с двигателем мощностью 160 л.с. при 6600 об/мин. Вскоре после этого базовая модель получила обозначение 911 L, а позднее – 911 Е. Особую гордость у инженеров тогда вызывал тот факт, что, несмотря на более мощный двигатель и литровую мощность 90 л.с., срок службы силового агрегата 911 S не сократился.

911 занял прочные позиции на мировом рынке не только благодаря своему мощному двигателю, но и за счет прогрессивных технологий. В 1968 году впервые для рынка США компания Porsche выпустила спортивный автомобиль, оснащенный двигателем с низким уровнем токсичности ОГ.

При этом компании Porsche удалось это сделать не в ущерб мощности и с обеспечением практически такого же комфорта, а также выполнить требования американских законов к токсичности ОГ, а именно особенно строгие положения, действующие в Калифорнии. Снижение токсичности происходило за счет отвода отработавших газов в систему впуска и в термореакторы. Компания Porsche стала первым европейским предприятием, на котором для проведения конструкторских работ были установлены испытательные стенды для контроля ОГ.

К осени 1968 года компания Porsche стала выпускать системы механического впрыска бензинового топлива с шестиплунжерным насосом. Вместе с увеличением рабочего объема своих двигателей она увеличила их мощность и крутящий момент. В 1969 году шестицилиндровый двигатель сначала стал 2,2-литровым, а спустя два года – 2,4-литровым. В результате мощность двигателей 911 S возросла сначала до 180 л.с., а затем – до 190 л.с. В 1971 году была понижена степень сжатия для того, чтобы все 911 могли ездить по всему миру на бензине с октановым числом 91. В тесном сотрудничестве с компанией Bosch Porsche разработала улучшенную систему постоянного впрыска K-Jetronic, которая впервые стала применяться в 1972 году в предназначенных для рынка США моделях.

В 1974 году состоялся дебют первого серийного спортивного автомобиля с турбонагнетателем 911 Turbo

В 1973 году на модели G поколения 911 стали устанавливаться двигатели с рабочим объемом 2,7 литра, способные работать на неэтилированном бензине с октановым числом 91. Тем самым компания Porsche еще раз подтвердила, что и спортивные автомобили могут быть экологически безопасными. В 1974 году состоялась премьера легендарного автомобиля: компания Porsche представила 911 Turbo – первый серийный спортивный автомобиль с турбонагнетателем. Инженеры компании применили свой богатый опыт работы над двигателями гоночных автомобилей при разработке двигателей с наддувом для серийных автомобилей. За основу двигателя был взят силовой агрегат 911 Carrera RS 3.0 мощностью 260 л.с., с крутящим моментом 343 Нм, разгоняющий автомобиль до максимальной скорости более 250 км/ч.

Работы над дальнейшим совершенствованием шестицилиндрового двигателя сопровождались постепенным увеличением рабочего объема и мощности с применением самых современных технологий очистки отработавших газов. Первые оппозитные двигатели с нейтрализатором и функцией регулировки состава отработавших газов компания Porsche выпустила в 1980 году. Через три года она представила новое поколение атмосферных двигателей с рабочим объемом 3,2 литра и с цифровой электроникой. Теперь все двигатели были подготовлены к работе на неэтилированном бензине с октановым числом 91 – во многих европейских странах этого топлива тогда еще не было. Однако при его появлении можно было быстро приспособиться к новым условиям. В 1988 году компания Porsche еще раз усовершенствовала процессы сгорания и разработала головку цилиндра с двумя свечами зажигания на цилиндр.

Вершиной технического прогресса стал оппозитный атмосферный двигатель с воздушным охлаждением с рабочим объемом 3,8 литра для серии 993, который в топовой модели 1995 года 911 Carrera RS развивал 300 л.с. Небольшой серией был выпущен 911 GT2, разработанный на основе опыта, полученного при участии в автогонках. Сначала его 3,6-литровый двигатель с двойным турбонаддувом развивал 430 л.с., а двигатель модельного ряда 1998 года развивал уже 450 л.с. Двумя системами турбонаддува был оснащен и 911 Turbo. Оснащенный к тому же системой контроля токсичности отработавших газов OBD II, он стал настоящей мировой премьерой. Двигатель мощностью 408 л.с. был разработан на основе 3,6-литрового атмосферного двигателя. Однако он подвергся такой всесторонней модификации, что можно сказать, что он имел свою индивидуальную конструкцию.

В 1996 году состоялась мировая премьера первого шестицилиндрового оппозитного двигателя Porsche с водяным охлаждением

Настоящим прорывом в истории создания шестицилиндровых оппозитных двигателей Porsche стал привод нового модельного ряда Boxter, мировая премьера которого состоялась в 1996 году. Впервые компания Porsche применила силовой агрегат с водяным охлаждением с рабочим объемом 2,5 литра и мощностью 204 л.с. Более не связанные ограничениями, обусловленными бывшим шестицилиндровым двигателем с воздушным охлаждением, разработчики установили на новый силовой агрегат головку цилиндров с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр. Годом позже появился новый 911 модельного ряда 996, оснащенный также двигателем с водяным охлаждением. Этот 3,4-литровый силовой агрегат был значительно короче своего предшественника и, прежде всего, более плоским. Его мощность составляла 300 л.с., а его частота вращения была намного выше по сравнению с атмосферным двигателем. К тому же имелась возможность регулировки распределительных валов на впуске, и появилась система регулировки фаз газораспределения VarioCam. Через два года эта система была дополнена системой переключения хода клапанов. С тех пор она носит название VarioCam Plus. Однако важнейшие характеристики остались неизменными: шестицилиндровый двигатель, коленчатый вал на семи опорах, двухмассовый маховик и разделенный в продольном направлении корпус двигателя. На водяное охлаждение был переведен и новый 911 Turbo. В 2000 году на него был установлен новый двигатель мощностью 420 л.с. Свое продолжение получили работы над увеличением рабочего объема и мощности, в результате которых в середине 2000-х годов появились 3,6- и 3,8-литровые оппозитные двигатели мощностью 355 л.с.

В 2008 году 911 Carrera и 911 Carrera S получили разработанные с чистого листа бензиновые двигатели с непосредственным впрыском. При том же рабочем объеме они развивали 345 л.с. и 385 л.с. Из этого же семейства были взяты и двигатели для Boxster и Cayman. Уменьшение рабочего объема двигателей для повышения эффективности расхода топлива стало, начиная примерно с 2008 года, главной задачей разработчиков двигателей. На базе взятых из различных областей знаний компания Porsche разработала новую технику для 911-го модельного ряда 991, который появился в 2011 году: так оппозитный двигатель в 911 Carrera мощностью 350 л.с. получил рабочий объем 3,4 литра вместо прежних 3,6 литра. А двигатель Carrera S мощностью 400 л.с. стал 3,8-литровым. Обе модели дают понять, что модельный ряд 991 был ориентирован на максимальную эффективность с точки зрения расхода топлива: по удельной массе, составляющей 3,5 килограмма на л.с., новый 911 Carrera S опережает своих главных конкурентов. Высочайшие показатели 911 Carrera и 911 Carrera S демонстрируют и по расходу топлива в цикле NEFZ: у 911 Carrera он составляет 8,2 литра на 100 километров (194 г/км CO2), а у 911 Carrera S он составляет 8,7 литра на 100 километров (205 г/км CO2) при работе каждого из них с коробкой передач Porsche Doppelkupplung.

Boxster и Cayman представлены в сегменте двухместных родстеров и купе и имеют двигатели с аналогичными техническими характеристиками. За свои 2,7-литровые двигатели они стали победителями в своей категории и были награждены премией «Двигатель года». В Boxster работает двигатель мощностью 265 л.с. и расходует столько же топлива, сколько силовой агрегат у Cayman с аналогичной мощностью. Boxster S и Cayman S оснащены 3,4- литровым двигателем, который в родстере развивает 315 л.с., а в спортивном купе – 325 л.с. С коробкой передач PDK они расходуют в цикле NEFZ 8,0 л/100 км (188 г/км CO2).

Всем этим компания Porsche доказывает: шестицилиндровый оппозитный двигатель – это не вчерашний день. А отличная база для разработки эффективных спортивных двигателей будущего.

Porsche Boxster/Cayman: расход топлива в городском цикле 12,2 – 10,6 л/100 км; за городом 6,9 – 5,9 л/100 км; в смешанном цикле 8,8 – 7,7 л/100 км; выбросы CO2 206 – 180 г/км

GO

Примечание: фотоматериал находится в распоряжении аккредитованных журналистов в банке данных для прессы Porsche в интернете по адресу https://presse.porsche.de

Как работает двигатель?

Важно ли понимать устройство двигателя для обычного пользователя автомобиля? Это как минимум необходимо для правильной эксплуатации мотора. Например, знаете ли вы про 9-цилиндровый мотор БМВ или что такое объем двигателя? За пять минут расскажем просто обо всем важном.

Виды моторов

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой достаточно сложную конструкцию. Существуют двух- и четырехтактные двигатели. Наиболее распространены 4-тактные моторы в автомобилях и мотоциклах. Двухтактники также могут применяться в транспорте, но чаще их используют для некоторых видов водных и даже воздушных судов. Двухтактные моторы устанавливают в мотокосах, бензопилах и прочем строительном бензоинструменте.

Конструкторы успели придумать такое множество агрегатов, попадающих под определение ДВС. Мы будем рассматривать наиболее привычные варианты. Рассмотрим 4-тактный мотор. Чтобы понять порядок и принципы его работы, разберемся, из чего он состоит:

• цилиндры, в которых располагаются поршни;
• коленчатый вал;
• газораспределительный механизм.

К этому добавим системы зажигания, подачи топлива и отвода отработанных газов, а также смазки и охлаждения двигателя.

Основные подходы к классификации силовых установок:

1. По количеству цилиндров.
2. По расположению цилиндров.
3. По виду топлива.

1. Цилиндров чаще всего бывает от одного до шести. Более мощные автомобили могут использовать, например, 8, 12 или 16 цилиндров.

2. В рядном двигателе цилиндры на коленчатом валу располагаются один за другим в ряд. Увеличить мощность двигателя без существенного изменения размеров можно путем удвоения количества цилиндров. При этом один ряд поршней располагается относительно второго ряда под углом 90 градусов. Такой тип двигателя называется V-образным. Существует еще и оппозитный тип мотора, когда два ряда поршней располагаются под углом 180 градусов. Такие двигатели, например, применяются в автомобилях Subaru. За счет особенностей расположения цилиндров автомобиль получает более низкий центр тяжести и вибрацию при работе, а также минимальную высоту капота.

3. ДВС может работать на бензине и дизтопливе. Отличие заключается в том, что в бензиновом моторе топливо подается смешанное с воздухом и зажигается с помощью искры от свечи. У дизельного мотора топливо и воздух подаются раздельно, воспламенение происходит от высокой температуры сжатого газа. Вместо бензина в двигателе со смешанным топливом может использоваться газ, например, метан.

В одной модели автомобиля часто используется целая линейка двигателей с разными характеристиками на выбор покупателя. Например, в популярной BMW 5-й серии (Е60) может использоваться рядный 4-цилиндровый дизельный двигатель (M47), рядный 6-цилиндровый турбодизель (М57) или мощный 10-цилиндровый бензиновый V-образник (S85).

А вот 9-цилиндровый двигатель БМВ ставили на самолеты, и располагались цилиндры относительно друг друга в виде звезды.

Порядок работы двигателя

Вернемся к двух- и четырехтактным двигателям. Конструкции двухтактных моторов могут сильно различаться и быть как проще, так и намного сложнее четырехтактных собратьев. За счет меньшего количества оборотов мощность двухтактников выше, но экономичность хуже. Маленькие по размерам и мощности моторы не требуют сложной системы охлаждения, масло для смазки добавляется непосредственно с топливом в камеру сгорания.

Один такт – это движение поршня внутри цилиндра вверх или вниз. Работа 4-тактного мотора состоит из:

• впуска;
• сжатия;
• рабочего хода;
• выпуска.

У двухтактной силовой установки впуск происходит во время сжатия (первый такт), а рабочий ход совмещен с выпуском отработанных газов (второй такт).

Теперь подробнее о четырехтактном процессе.

В цилиндре находится поршень, который с помощью шатуна крепится к коленвалу. Сверху цилиндра находятся впускные и выпускные клапаны, а также свеча. Внутренний объем всех цилиндров составляет так называемый объем двигателя.

Поршень может находиться в верхней точке цилиндра (верхняя мертвая точка), нижней (нижняя мертвая точка) или перемещаться между ними.

В первом такте открывается впускной клапан и поршень опускается. Таким образом, цилиндр наполняется либо смесью топлива и воздуха, либо только воздухом (для дизельного мотора).

Во втором такте поршень идет вверх, сжимая содержимое и параллельно увеличивая его давление и температуру. В конце такта свеча зажигания создает искру, в результате чего происходит детонация топливной смеси в бензиновом двигателе. В дизельном же свеча не используется, а топливо подается в последний момент такта, которое возгорается за счет высокого давления и температуры воздуха.

В третьем и основном такте работы мотора высвобождаемая от взрыва энергия двигает поршень вниз. Именно в этот момент создается сила, которая заставляет коленчатый вал вращаться, а от него вращается и маховик двигателя.

На четвертом такте поршень поднимается к верхней мертвой точке при открытом выпускном клапане. При этом удаляются отработанные газы. Далее цикл из четырех тактов повторяется.

Если в двигателе используется несколько цилиндров, движение их поршней управляется газораспределительным механизмом таким образом, чтобы цилиндры одновременно находились на разных тактах. Систем управления газораспределением существует несколько − от механических распредвалов до электронных процессоров.

Все движимые детали обязательно должны охлаждаться и смазываться. Температура в момент детонации достигает нескольких тысяч градусов. Охлаждение, как правило, производится с помощью жидкости, которая отбирает тепло у деталей двигателя. Далее жидкость сама должна охладиться и снова вернуться в мотор. Превышение допустимых температур может привести к практически моментальному разрушению силовой установки.

В легковых автомобилях количество оборотов коленвала может достигать восьми тысяч в минуту. Для минимизации механического износа система смазки должна работать идеально. Поэтому важно следить за уровнем моторного масла и работоспособностью масляного насоса. Системы смазки и охлаждения могут страдать из-за загрязнения, что ведет к сужению или перекрытию каналов движения жидкостей.

Материалы рубрики «Промо» публикуются на правах рекламы.

Как работает технология двигателей Subaru Boxer?

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

Узнайте о технологии двигателей Subaru Boxer

Причина этого в Subaru проста: горизонтально противоположная компоновка Boxer хорошо подходит для низкого центра тяжести и исключительного отклонения веса, как в случае их BRZ и совместно построенного компанией Scion FR- S, где поршни и коленчатый вал двигателя расположены низко и по центру по бокам автомобиля, что в противном случае было бы невозможно для любого рядного или V-образного двигателя.Результатом, как правило, является лучшая стабильность и лучший контроль над автомобилем, что отчасти и делает последнее творение Subaru и Toyota таким особенным.

Как работают двигатели Boxer

Конструкция Boxer не такая уж сложная и не сильно отличается от любого другого двигателя, который основан на руководстве по эксплуатации четырехтактных двигателей. Представьте себе двигатель V-образного типа с углом поворота 60 градусов, у которого два ряда поршней образуют V-образную форму. А теперь представьте двигатель V-образного типа с углом поворота 90 градусов, в котором два ряда поршней образуют еще более широкую V-образную форму.Увеличьте эту V-образную форму еще на 90 градусов, и вы получите двигатель Boxer. Как оказалось, было бы не совсем глупо сказать, что компоновка Boxer действительно представляет собой двигатель V-образного типа с углом поворота 180 градусов.

Двигатели Boxer получили свое название от поршней, которые одновременно движутся навстречу и от друг друга в горизонтальной плоскости, подобно тому, как боксеры сталкиваются друг с другом в перчатках перед боем. Их противоположные ряды поршней, которые одновременно достигают ВМТ (верхней мертвой точки), резко контрастируют с двигателями V-типа, где противодействующие движения поршней чередуются от банка к банку.Перемещение любых двух соответствующих поршней Boxer из стороны в сторону гасит вибрации друг друга, вызванные возвратно-поступательным движением и силами зажигания, что невозможно сделать в рядных двигателях и V-образных двигателях без сложных противовесов коленчатого вала и систем демпфирования. Но это не означает, что четырехцилиндровые двигатели Boxer лишены каких-либо осложнений. Поскольку каждый противоположный цилиндр связан со своим собственным ходом кривошипа (в отличие от двигателей V-типа, в которых несколько цилиндров имеют одинаковый ход), их оси смещены друг относительно друга, что приводит к возвратно-поступательному крутящему моменту, известному как «качающаяся пара».

Двигатель FA20

Последний двигатель Subaru Boxer объемом 2,0 л не самый мощный, но тюнеры по всему миру начинают понимать, почему он может быть таким особенным. Возможно, самое лучшее в FA20 — это крышка двигателя или то, что у него ее вообще нет. Но пропавший кусок матово-черного пластика — это только начало. Как и следовало ожидать, двигатель представляет собой смесь технологий Subaru и Toyota. Хотя на первый взгляд FA20 кажется полностью Subaru, его квадратная конфигурация очень похожа на Toyota, и, по слухам, его головки блока цилиндров были разработаны Yamaha, которая не новичок в разработке головок блока цилиндров Toyota.

Совершенно новый 2,0-литровый двигатель Subaru серии FA был разработан и изготовлен специально для BRZ / FR-S. Чтобы добиться управляемости и контроля, которые искали его создатели, FA20 был сделан более компактным, чем предыдущие четырехцилиндровые двигатели Boxer, за счет разработки более короткого впускного коллектора и более мелкого масляного поддона. Двигатели FA20 даже располагаются ниже, чтобы лучше оптимизировать центр тяжести автомобиля и общую балансировку, что по-прежнему играет важную роль в получении удовольствия от вождения BRZ / FR-S.

В основе четырехцилиндрового FA20 лежат алюминиевый блок и головки цилиндров, которые вместе со всеми их внутренними частями обеспечивают впечатляющую степень сжатия 12,5: 1, а также распределительные валы с двойным верхним расположением цилиндров с цепным приводом. При мощности всего 200 л.с. и крутящего момента 151 фунт-фут, BRZ / FR-S не является быстрым по прямой. Этого не должно было быть. Оказывается, 200 л.с. в сочетании с шасси весом 2762 фунта (удивительно малый вес автомобиля по стандартам 2012 года) и со всем стратегическим расположением для оптимального баланса — это не так уж и далеко.BRZ / FR-S был разработан, чтобы обеспечить наилучшее общее впечатление от водителя, а не для того, чтобы насытить мальчика-гонщика склонность к светофору. Тем не менее, номинальная мощность FA20 не вызывает сомнений, особенно если учесть его скромный объем двигателя, результаты которого являются одним из самых впечатляющих результатов удельной мощности двигателя на планете, измеряясь на уровне 100 л.с. на литр.

Воздухозаборник

Симметричное отверстие FA20 86 мм и ход 86 мм еще больше подтверждают философию квадратного отверстия, которая позволяет работать на высоких оборотах, но без ущерба для надлежащего рассеивания тепла.Subaru также внедрила свою систему AVCS (Active Valve Control System), которая включает регулируемые фазы газораспределения на впускных и выпускных кулачках. Безусловно, AVCS — это частично то, что дает FA20 широкую кривую крутящего момента и возможности высоких оборотов, вплоть до его красной черты на 7400 об / мин. Технология изменения фаз газораспределения Subaru, как и системы других производителей, использует гидравлическое давление для управления фазами газораспределения в соответствии с нагрузкой на двигатель. Однако, в отличие от предыдущих двигателей Subaru, датчики и соленоиды AVCS FA20 расположены по-другому.Новые распределительные валы с цепным приводом теперь позволяют использовать механизм AVCS меньшего размера и конструкцию, которая в целом намного более устойчива к ударам по сравнению с его предшественниками.

Впускной канал FA20 входит в трехдюймовый внешний диаметр. Корпус дроссельной заслонки с электронным управлением, который больше, чем у STI (2,75 дюйма), и, вероятно, будет последним ограничением для разблокировки. Первое, что следует заметить на впуске BRZ / FR-S, это то, что он питается из утопии холодного воздуха прямо перед радиатором, за пределами моторного отсека.Попадая во впускную трубу, воздух проходит через пластиковую стенку с несколькими небольшими отверстиями для уменьшения турбулентности. Оказавшись внутри воздушной коробки, воздух проходит через фактический фильтрующий элемент, мимо датчика массового расхода воздуха и в резиновый шланг, который входит в корпус дроссельной заслонки. В отличие от других систем, распространенных сегодня, путь короткий и не слишком запутанный. Хотя улучшить фактический впускной трубопровод непросто, сам фильтрующий элемент не так уж велик, и его можно получить, увеличив площадь его поверхности.Как и в случае с любым другим транспортным средством на основе массового расхода воздуха, изменение диаметра и формы впускного трубопровода может вызвать турбулентность, которая может вызвать путаницу между массовым расходом воздуха и блоком управления двигателем, что может привести к богатым или обедненным условиям в зависимости от обстоятельств. Производители послепродажного обслуживания в настоящее время сообщают о приросте мощности до 14 л.с. за счет перехода на конические системы впуска из формованного полимера большего диаметра, которые увеличивают поток воздуха и снижают температуру всасываемого воздуха.

Выхлоп

Из-за ориентации Boxer на 180 градусов и традиционно неравной длины выпускного коллектора его звук остается уникальным и часто ошибочно принимается за осечку болваном, не знающим, как должен звучать настоящий Boxer. подобно.Переменная длина первичных трубок случайным образом изменяет время прохождения выходных импульсов выхлопа, когда они продвигаются к своему коллектору. Именно эти сдвинутые по фазе импульсы создают уникальный звук Subaru Boxer.

Забудьте обо всем этом, потому что выхлопная система FA20 — это то место, где он отделяется почти от любого другого Boxer. Он начинается с более обычного заголовка 4-2-1 одинаковой длины — еще одна деталь, очень не похожая на Subaru, — поэтому BRZ / FR-S не похож на другие Subaru, и именно поэтому FA20 способен развивать 100 л.с. на литр.Несмотря на все это, заголовок FA20 имеет два недостатка: несмотря на то, что он имеет щедрые 1,625-дюймовые первичные и 1,75-дюймовые вторичные части (диаметры, которые, вероятно, не будут сильно изменены на вторичном рынке), его коллекторы слияния — это еще не все Этот эффективный каталитический нейтрализатор со встроенным керамическим сердечником обеспечит надлежащий воздушный поток. Более длинные первичные трубы, правильный коллектор и отказ от кошки — все это улучшит производительность.

Из коллектора выхлопные газы проходят через короткую трубу, которая проходит над подрамником, через другую трубу, в которой находится еще один каталитический нейтрализатор, в среднюю трубу и, наконец, через глушитель.Каждая труба после коллектора и перед глушителем имеет диаметр всего 2,118 дюйма и имеет ряд изгибов без оправки и зазоров, что означает, что есть много возможностей для улучшения. Конечно, глушитель сам по себе не является высокопроизводительным сердечником, поэтому в нем есть дополнительный потенциал. Увеличение диаметра трубопровода как минимум до 2,5 дюймов от коллектора до глушителя — хорошее начало для поиска способов раскрыть потенциал FA20. По словам тюнеров, все это хорошо, даже если мощность превышает 15 л.с., что неплохо, если учесть и без того впечатляющее соотношение мощности на литр у FA20.Помимо улучшенных характеристик, большинство выхлопных систем вторичного рынка, несмотря на их больший диаметр, также снизят вес на 15 фунтов по сравнению с уже легкими BRZ / FR-S. Конечно, если ваша основная забота — низкий уровень выбросов, вам нужно переосмыслить все, что вы только что прочитали, поскольку устранение «кошки» жатки является ключом к правильной выхлопной системе с высокой пропускной способностью.

Топливная система

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

В общей сложности восемь топливных форсунок на безнаддувном четырехцилиндровом двигателе мощностью 200 л.с. означают две вещи: во-первых, способность FA20 обеспечивать достаточное количество топлива никогда не будет подвергаться сомнению, и, во-вторых, как и у жатки равной длины, трехдюймовый дроссель Корпус и квадратная геометрия цилиндра двигателя, это почти как если бы Subaru и Toyota разработали FA20 специально для тех из нас, кто не выносит пластиковых кожухов двигателя.

Как работает двигатель Subaru BOXER?

Goldstein Subaru с гордостью предлагает автомобили с двигателем Subaru BOXER. Но что такое двигатель BOXER? Почему это так отличается от управления автомобилем и удовольствия от него по сравнению с другими автомобилями? Мы с гордостью представляем это информативное и развлекательное видео от Subaru, которое, наконец, раскрывает всем — как работает двигатель Subaru BOXER.

В наши дни автомобили Subaru привлекают внимание не только за их долговечность и надежность, но и за то, насколько хорошо они ездят.Это завидная репутация во многом благодаря двигателю Subaru BOXER. Это то, что вы найдете под капотом каждого Subaru, и то, что делает каждую Subaru такой особенной.

В отличие от двигателей других конструкций, двигатель Subaru BOXER имеет поршни, которые движутся напротив друг друга благодаря уникальной горизонтальной компоновке. Это проверенная конструкция с преимуществами, которые ощутит каждый водитель.

Естественно сбалансированный двигатель Subaru BOXER производит меньшую вибрацию, чем двигатель других конструкций, что приводит к более тихой работе и более комфортному и приятному вождению.

Двигатель Subaru BOXER также помогает вашему Subaru лучше управлять автомобилем благодаря своей низкой и компактной форме. Это позволяет размещать его ниже в шасси, что дает каждому Subaru низкий центр тяжести. Это приводит к сбалансированному, предсказуемому управлению, которое не только дает вам больше контроля за рулем, но и делает вождение более увлекательным. Тоже безопаснее.

И для каждой Subaru Impreza, Legacy, Crosstrek, Forester, Outback, WRX и WRX STI найдется двигатель Subaru BOXER, который идеально подходит.Независимо от того, спроектирован ли он для производительности, эффективности или для вашего следующего приключения, двигатель Subaru BOXER — это еще одна причина, по которой все больше и больше людей выбирают автомобили Subaru, чем когда-либо прежде.

Goldstein Subaru — это место, где вы найдете свой Subaru, а также пожизненные эксклюзивы, пожизненные мойки автомобилей и пожизненную ограниченную гарантию на трансмиссию, которые сохранят вашу любовь к своему Subaru на долгие годы.

Мы приглашаем вас посетить Goldstein Subaru сегодня, испытать двигатель Subaru BOXER и сделать многое, чтобы забрать его домой — конечно же, в окружении шасси вашего любимого автомобиля Subaru.

Что такое оппозитный двигатель?

Какие недостатки у двигателей Boxer?

Это минусы при рассмотрении общей выгоды от использования оппозитного двигателя.

Объем двигателя

Одним из основных методов увеличения мощности является увеличение размера блока цилиндров и отверстий цилиндров. Однако это сложно сделать с конструкцией оппозитного двигателя и его шириной, поэтому его возможности ограничены.

Сложность

Ориентация и конструкция оппозитных двигателей могут потребовать дополнительных затрат на исследования и разработки.

Удобство обслуживания в домашних условиях

Из-за сложной природы этих двигателей, в частности из-за расположения таких элементов, как свечи зажигания, работа с ними и их базовое обслуживание могут быть довольно сложными и утомительными. Не все — крепкие орешки, но некоторые.

История гонок Boxer Engine

С оппозитным двигателем связана долгая и яркая история гонок, которая берет начало с момента его создания.

Mercedes-Benz утверждает, что первым в истории гоночным автомобилем с оппозитным двигателем был гоночный автомобиль, построенный в 1899 году.Историки Mercedes-Benz говорят, что благодаря 8-сильному двухцилиндровому оппозитному дизайну, гонщик Фриц Хельд «привел его к победе в своем классе в гонке на длинные дистанции Франкфурт-Кельн на длину 193,2 километра, преодолев дистанцию ​​со средней скоростью 22,5 км / ч ». Для неевропейцев это 13,9 миль в час, так что это не совсем рекорд скорости на суше.

Истинная гоночная родословная боксера, однако, не начинается всерьез, пока Volkswagen и Porsche не начали использовать свои плоские четверки с воздушным охлаждением в VW Bug и Porsche Type 64.

Type 64 был построен только для одной цели, чтобы выиграть межконтинентальную гонку Берлин-Рим в 1939 году. Да, мы точно знаем, что происходило в Германии в тот период, и вам лучше поверить нацистам. приложили руку к тому, чтобы Type 64 стал реальностью. Фактически они действительно заказали машину.

Type 64 был, по сути, Volkswagen Beetle под его обликом в стиле НЛО, с четырехцилиндровым двигателем, развивающим колоссальные 50 лошадиных сил. Эти характеристики, наряду с его более аэродинамическим корпусом и малым весом, означали, что он был способен развивать максимальную скорость 99 миль в час.Гонка так и не состоялась по причинам, которые, мы уверены, вы можете понять. Было построено три, и единственный оставшийся в живых позже участвовал в нескольких ралли, в том числе в альпийском ралли 1950 года.

И из этого первого Type 64 вы получите всю гоночную историю Porsche. От 911 до 914 и до могучих 911 GT1, все творения Ганса Мецгера и все, что между ними, можно проследить до этого Type 64. Это ведет нас к гоночной истории Subaru, не о резнях на асфальте, а о победе в ралли.

Первый участник Subaru в мире ралли был с автомобилем под названием Leone в 1980 году. Оборудованный прототипом легендарной системы полного привода Subaru, Leone был оснащен 1,6-литровым четырехцилиндровым оппозитным двигателем. Позже для большей мощности был добавлен турбонагнетатель. В эти первые дни руководил Нориюки Косеки, человек, стоящий за Subaru Tecnica International (STI) — мы уверены, что вы слышали о них.

Позже, с помощью Prodrive, одного из самых известных мотоспортивных комплексов, Subaru действительно начала всерьез раллийные усилия.Subaru совместно с Prodrive разработала свой Legacy RS для сезона 1990 года и в течение следующих нескольких лет усовершенствовала продукт с помощью Ари Ватанена и Колина МакКрея. То, что станет с партнерством Subaru, Prodrive и McCrae, сделало бы миллионы помощников оппозиционных двигателей.

В 1993 году Subaru и Prodrive заменили платформу Legacy RS на Impreza с ее короткой колесной базой, яркой синей и желтой окраской и огнедышащим четырехцилиндровым оппозитным двигателем с турбонаддувом и сделали героев Subaru, McCrae и боксера. двигатель.Команда выиграла титул производителя трижды: в 1995, 1996 и 1997 годах. А в остальном, ну, это уже история.

— Предоставлено Джонатоном Кляйном

Какие модели в настоящее время оснащены двигателями Boxer?

Boxer-двигатели в настоящее время используются во всех моделях Subaru и Porsche. Subaru предлагает 2,0-литровый двигатель на BRZ, Impreza и Crosstrek; 2,5-литровая версия на Legacy, Outback, Forester и Crosstrek, с прямым впрыском 2 с турбонаддувом.0-литровый в WRX, 2,4-литровый турбированный с прямым впрыском в Ascent, Legacy и Outback; и 2,5-литровый турбированный в WRX STI. Porsche предлагает четырехцилиндровые и шестицилиндровые двигатели для таких автомобилей, как 911, Boxster и Cayman.

Связаны ли двигатели Porsche и Subaru?

Нет, эти производители и двигатели не зависят друг от друга.

Узнайте, как управлять двигателем Boxer с помощью Skip Barber Racing School

Изучить поведение, причуды и индивидуальность вашего автомобиля можно самостоятельно, но не на пустом месте.Пропущенная точка торможения или фиксация цели на том дереве может означать погнутый бампер или серьезные медицинские счета. Зачем рисковать, если вы можете безопасно научиться управлять спортивным автомобилем, оснащенным боксером, у профессионалов школы вождения Skip Barber Race Car Driving School?

Drive стал партнером легендарной школы гонок Skip Barber, чтобы при первом включении зажигания боксера вы не полетели в канаву.

Часто задаваемые вопросы о Boxer Engine

У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!

Q.Двигатель с оппозитными поршнями — это то же самое, что и оппозитный двигатель?

А. Это не так! Разница связана с ориентацией поршней. В двигателе с оппозитными поршнями каждый из поршней имеет общий цилиндр, а верхние части поршней толкаются друг к другу. В оппозитных двигателях поршни находятся в разных противоположных цилиндрах, а верхние части поршней отталкиваются друг от друга.

В. Хорошо, а в чем разница между двигателем с углом наклона 180 градусов и оппозитным двигателем?

A. Разница заключается в месте крепления поршней.В V-образном двигателе с углом наклона 180 градусов противоположные поршни соединены на одном кулачковом штифте и соответственно перемещаются. Однако поршни в оппозитном двигателе прикреплены к отдельным кулачковым штифтам, что обеспечивает их характерный синхронный танец.

В. Тогда надежен ли оппозитный двигатель?

A. Это несколько загруженный и сложный вопрос. С одной стороны, внутренняя конструкция боксера делает его внутренние компоненты прочными и надежными. Однако известно, что некоторые двигатели, такие как те, что используются в некоторых автомобилях WRX, имеют проблемы с прокладкой головки блока цилиндров.Кроме того, некоторые оппозитные двигатели могут быть трудными в обслуживании, что может удерживать владельцев от соблюдения рекомендованных интервалов обслуживания. Если это произойдет, у автомобиля могут быть проблемы из-за плохого ухода.

В. Учитывая их возраст, являются ли боксерские двигатели устаревшими?

A. Двигатели Boxer почти такие же старые, как и машина, но устарели? Не совсем. Мы подозреваем, что есть веская причина, по которой самый культовый и чистый спортивный автомобиль на планете, Porsche 911, по-прежнему использует этот дизайн.

Интересные факты о оппозитном двигателе

• Тот же оппозитный двигатель, который использовался в Volkswagen Beetle, также использовался в автобусе-транспортере Type 2.
• Вскоре после того, как Бенц дебютировал на гоночной трассе со своим двухцилиндровым оппозитным двигателем, двигатель был увеличен с четырьмя цилиндрами. Согласно Mercedes-Benz: «Последним этапом эволюции гоночного автомобиля Benz, оснащенного противодвигателем, стал автомобиль Benz мощностью 20 л.с., представленный в 1900 году. В то время как две предыдущие модели имели двухцилиндровый оппозитный двигатель, этот автомобиль — разработанный Георга Диля — четырехцилиндровый боксер с рабочим объемом 5440 куб.

Давайте поговорим, прокомментируем ниже, чтобы поговорить с

The Drive’s Editors!

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями.Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram, вот наши профили.

Джонатон Кляйн: Twitter (@ jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)

Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)

Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)

Плюсы и минусы четырехцилиндрового двигателя Boxer и рядного четырехцилиндрового двигателя

gif: Разъяснения по разработке / YouTube (скриншоты)

Если вы когда-нибудь задумывались, почему Subaru использует четырехцилиндровые двигатели, а у всех остальных — рядные четверки, позвольте Engineering Explained использует пару прекрасных трехмерных печатных моделей, чтобы разбить плюсы и минусы каждой компоновки двигателя.

Два двигателя, которые Джейсон Фенске из Engineering Explained использует для демонстрации: Toyota 22R-E (встречается в 4-ходовых колесах первого и второго поколения, среди других грузовиков и автомобилей Toyota той эпохи) и Subaru EJ20 (встречается в всякие суби из 90-х и 2000-х).

Он начинает с обсуждения порядка зажигания, указывая на то, что оппозитный двигатель запускается в последовательности 1-3-2-4, в то время как реакции сгорания рядной четверки происходят в порядке 1-3-4-2 (обратите внимание, что цилиндры отсчитываются от передней стороны аксессуаров до задней стороны маховика).

Оттуда он переходит к обсуждению баланса двигателя, говоря, что, поскольку в обоих двигателях пары поршней входят и выходят вместе, первичные силы в любой конструкции двигателя уравновешиваются.

Вторичные силы, возникающие из-за разницы в скорости поршня (и, следовательно, сил инерции) во время верхней половины вращения коленчатого вала (то есть на 90 градусов до и после верхней мертвой точки) по сравнению с нижней, различаются между двумя конструкциями. Плоские четверки уравновешивают эти вторичные силы, в то время как рядные четверки — нет, часто требуя балансировочных валов для компенсации вибраций.

G / O Media может получить комиссию

Оба двигателя отменяют первичные форсировки. фото: Engineering Explained / YouTube (скриншоты)

Обратной стороной оппозитного двигателя с точки зрения баланса является то, что поршни не располагаются прямо напротив друг друга, а это означает, что они могут создавать крутящий момент, который стремится вращать двигатель по вертикали. ось.

Другие отличия включают в себя более низкий центр тяжести оппозитного двигателя (что может привести к лучшей динамике автомобиля), а также преимущества с точки зрения безопасности транспортного средства (потому что для низкого двигателя теоретически легче спрятать его под салоном во время затонувшие корабли).

Рядные четверки, однако, узкие, а это означает, что в заднеприводных системах может быть много места для рулевых и подвесных частей. Кроме того, они используют только одну легкодоступную головку блока цилиндров и намного меньше движущихся частей. Это означает, что рядные четверки, как правило, более удобны в обслуживании, о чем вы, вероятно, уже знаете, слушая, как владельцы WRX жалуются на работу свечей зажигания.

Посмотрите видео выше, чтобы получить полную информацию, и вооружитесь знаниями, чтобы в следующий раз поговорить с одержимым боксером фанатом Subaru.

Почему оппозитный двигатель? | Subaru Австралия

«Боксерский» двигатель назван так потому, что движение поршней двигателя напоминает движение кулаков боксера в горизонтальной плоскости. Однако, в отличие от кулаков боксера, которые оба движутся в одном направлении, половина поршней «боксерского» двигателя движется в противоположном направлении.

Это очень важное различие обеспечивает ключевые преимущества горизонтально-оппозитной (оппозитной) компоновки двигателя, при которой половина от общего числа цилиндров и, следовательно, поршней лежат на боку в конфигурации восток-запад и движутся в противоположных направлениях.

Повышение управляемости и устойчивости транспортных средств

Ключевым преимуществом горизонтально-оппозитной компоновки двигателя Subaru ‘Boxer’ является не его выходная мощность или экологические характеристики, а его вклад в управляемость, устойчивость и, как следствие, безопасность автомобиля.

Во-первых, поскольку цилиндры в оппозитном двигателе лежат на боках, общая высота двигателя значительно ниже, особенно по сравнению с более обычным «рядным» двигателем, где все поршни движутся в одном направлении в конфигурации север-юг.Это приводит к низкому центру тяжести, что дает очень значительные преимущества с точки зрения управляемости и устойчивости транспортного средства, помогая удерживать шины более плотно прилегающими к поверхности дороги в результате более низкого уровня передачи веса с внутреннего колеса на внешнее колесо в поворотах.

Кроме того, поскольку половина от общего числа цилиндров находится на одной стороне, а другая половина — на противоположной стороне с общим коленчатым валом, зажатым посередине, распределение веса влево-вправо с двигателем, расположенным на центральной линии транспортного средства, равно .Это также очень важно для баланса, устойчивости и управляемости автомобиля, особенно при поворотах или резких изменениях направления.

Общая длина двигателя Subaru Boxer сравнительно мала по сравнению с традиционным расположением двигателя «в линию» или «V» из-за степени перекрытия цилиндров, которая возможна из-за конфигурации оппозитных поршней. Это способствует улучшению распределения веса между передней и задней частями автомобиля, что также является важным фактором управляемости, устойчивости и реакции рулевого управления.Если вес транспортного средства расположен более центрально, силы, необходимые для изменения направления, будут меньше из-за более низкого уровня веса, расположенного перед управляемой осью. В результате рулевое управление становится более отзывчивым и точным, что также является ключевым атрибутом безопасности.

Прочность, надежность и легкий вес

Как упоминалось ранее, поскольку цилиндры лежат на своих сторонах и расположены в противоположных направлениях с общим коленчатым валом, размер и, следовательно, вес оппозитного двигателя относительно мал.Двигатели Subaru Boxer также имеют полностью алюминиевую конструкцию картера и головок цилиндров, что также значительно способствует снижению веса. Это не только улучшает соотношение мощности к весу и, следовательно, ходовые качества и экологические характеристики, но также способствует управляемости и устойчивости.

Поскольку поршни движутся в противоположных направлениях, естественный вращательный баланс двигателя очень хороший благодаря нейтрализации сил инерции поршня, которые движутся в противоположных направлениях.Это означает две вещи;

1. Хорошая балансировка вращения означает более низкий уровень вибрации и резкости, что означает меньший износ и, следовательно, более высокий уровень долговечности, что означает более надежную и более низкую стоимость владения.

2. Поскольку коленчатый вал зажат между двумя очень жесткими половинами картера, он очень хорошо поддерживается и, следовательно, его долговечность значительно повышается, а поскольку он поглощает меньше вибраций, его конструкция может быть намного легче.Это не только способствует излишней легкости двигателя, но также означает, что двигатель работает с более высокими оборотами и более отзывчивым. Оба атрибута вносят улучшения в активную безопасность автомобиля за счет улучшенных ходовых качеств.

Вклад в обеспечение безопасности при авариях

Еще одно ключевое преимущество конструкции двигателя Subaru ‘Boxer’ заключается в том, что он может спасти вам жизнь! Это результат небольшой высоты при установке в переднем моторном отсеке. При полном лобовом столкновении или даже при столкновении со смещением сильное столкновение вызовет смятие передней части транспортного средства и последующее движение двигателя назад в сторону пассажирского салона с возможным проникновением и серьезными травмами передних пассажиров.Благодаря малой высоте двигатель «Boxer» можно перенаправить под пол салона, чтобы избежать проникновения в салон и, следовательно, снизить вероятность травмы переднего пассажира.

Почему не «Боксер»?

Каковы отрицательные стороны конструкции оппозитного двигателя «Boxer»? Почему все производители не принимают этот формат, если у него так много преимуществ?

Традиционно одним из отрицательных аспектов конструкции «оппозитного» двигателя было то, что по мере роста спроса на двигатели большей мощности единственный способ добиться большего размера двигателя заключался в увеличении диаметра цилиндра.Это было связано с тем, что любое увеличение длины цилиндра (хода) увеличивало общую ширину двигателя. Это означало трудности с размещением более широкого двигателя в шасси без увеличения общей ширины автомобиля, что нежелательно с точки зрения комплектации и с учетом нашего движения и дорожных условий.

Когда двигатель становится «более квадратным», что означает, что диаметр цилиндра больше, чем ход поршня, эффективность сгорания становится все более сложной. Учитывая минимальное время, которое доступно в относительно высокооборотистом двигателе в каждом цикле для полного сжигания всего топлива, если размер отверстия становится слишком большим, время прохождения пламени от свечи зажигания к внешней стороне стенки цилиндра становится проблематичным.В результате топливо сгорает не полностью и расход топлива ухудшается. Усовершенствования в конструкции камеры сгорания и компьютерное управление соотношением воздух-топливо, зажиганием и фазами газораспределения позволили успешно справиться с этим немного отрицательным атрибутом конструкции «оппозитного» двигателя.

Однако с запуском двигателя Subaru Boxer третьего поколения была представлена ​​новая инновационная конструкция, которая позволила увеличить рабочий ход двигателя и уменьшить диаметр канала без увеличения общей ширины двигателя. ранее отрицательная конструктивная особенность двигателя «Боксер».

Другим отрицательным аспектом конструкции «оппозитного» двигателя является его относительно сложная форма, которая приводит к увеличению производственных затрат. В этом случае Subaru считает, что положительные моменты перевешивают отрицательные.

Преимущества и недостатки Boxer Engine

]]]]>]]>

Так же, как два боксера соревнуются в матче, двигатель боксера работает аналогично. Горизонтально расположенные поршни внутри двигателя создают лучший баланс при поперечном движении по сравнению с V-образными двигателями.Таким образом, этому двигателю не нужны противовесы для балансировки, и он создает меньшую вибрацию при движении жидкости.

Это приводит к уменьшению износа, не говоря уже о трансмиссии, расположенной непосредственно за двигателем и обеспечивающей его уникальную симметрию. Многие производители автомобилей используют оппозитный двигатель , также известный как горизонтально-оппозитный двигатель , чтобы обеспечить своим автомобилям дополнительное ускорение, скорость и полный баланс.

Что такое оппозитный двигатель?

Как мы все знаем, оппозитный двигатель — один из наиболее распространенных типов плоских двигателей.Он также известен как оппозитный двигатель. Двигатель оппозитного типа — это двигатель внутреннего сгорания. Чтобы быть более конкретным, он имеет противоположные цилиндры с каждой стороны центрального вращающегося коленчатого вала.

При такой настройке цилиндров мы можем ожидать, что противоположные поршни будут двигаться наружу и внутрь одновременно. Чтобы облегчить понимание, это похоже на то, как боксер меняет рукой между левым и правым ударами.

История Boxer Engine

Не все фанаты истории, мы понимаем.Однако немного знаний об этом удивительном автомобильном компоненте весьма полезно. Двигатель Boxer Engine был изобретен Карлом Бенцем в 1897 году, и Mercedes-Benz, несомненно, заслуживает этого.

Спустя 2 года был разработан и дебютирован двигатель «Contra / kontra», также известный как двухцилиндровый плоский двигатель. В то время это было огромным изобретением. Дизайн был применен практически к каждому транспортному средству: гоночным автомобилям, обычным автомобилям, даже коммерческим автомобилям.

Каковы преимущества оппозитного двигателя в моем автомобиле?

Лучшие из лучших двигателей имеют свои достоинства и недостатки.У оппозитного двигателя есть определенные преимущества , которые выделяют его среди двигателей других автомобилей.

1. Perfect Balance

Благодаря тому, что поршни работают вместе для создания идеального баланса, внутри автомобиля не будет другой более плавной системы двигателя, чем эта. Конечно, когда дело доходит до характеристик автомобиля, автовладельцы хотят, чтобы они были максимально плавными. Это означает, что не будет никаких проблем, связанных с вибрацией от двигателя, а также повышение надежности оппозитного двигателя в долгосрочной перспективе.Для этого необходимо сбалансировать вес автомобиля и двигателя.

По этой причине оппозитный двигатель помогает распределить и сбалансировать вес намного эффективнее, чем обычный двигатель, благодаря своей широкой и плоской конструкции. И последнее, но не менее важное: водители автомобилей могут повысить точность управления с помощью оппозитного двигателя.

2. Добавлен Boost

Идеальный баланс в сочетании с размерами оппозитного двигателя снижает нагрузку на коленчатый вал.Таким образом, он обеспечивает значительный прирост мощности инерции вращения автомобиля, что обеспечивает безупречную исключительную мощность.

Поскольку движения двигателей уравновешивают друг друга, оппозитный двигатель также вибрирует намного меньше, чем другие типы двигателей. Конструкция оппозитного двигателя позволяет сохранять низкий вес. Вместе с тем, водителям не нужно устанавливать детали для уменьшения вибрации.

Что нужно знать о оппозитном двигателе (Источник фото: subaru)

3.Уникальный дизайн

Горизонтально-оппозитный двигатель, благодаря своей уникальной конструкции, имеет низкий центр тяжести в автомобиле. Он предлагает водителю лучшее управление автомобилем, позволяя любителям спортивных автомобилей участвовать в гонках на трассе без особой недостаточной поворачиваемости.

4. Низкий центр тяжести

Одним из главных преимуществ оппозитного двигателя является низкий центр тяжести. Многие автовладельцы хотят, чтобы их автомобили были как можно более низкими, и этот оппозитный двигатель — определенно их чашка чая.Это повышает стабильность, а также улучшает маневренность. Не говоря уже о том, что с этим двигателем автовладельцы также могут увеличить поперечную скорость.

5. Безопасность

И последнее, но не менее важное: оппозитные двигатели спроектированы таким образом, чтобы их можно было оторвать из-за того, что они плоские и могут быть установлены очень низко.

Есть ли недостатки у оппозитного двигателя?

Двигатель оппозитного типа отличается по характеристикам и конструкции от двигателей других типов автомобилей.Однако иногда автовладелец может столкнуться с некоторыми недостатками оппозитного двигателя:

1. Размер

С одной стороны, оппозитные двигатели обеспечивают непревзойденные характеристики спортивного автомобиля. Однако из-за широкой конфигурации сложно работать с ними механически. Кроме того, препятствие воздушному потоку, которое они создают в области двигателя, может даже привести к их выходу из строя на высоких скоростях. Автовладельцу может потребоваться эксперт, обладающий соответствующими отраслевыми знаниями об автомобильных двигателях.

2. Битовый комплекс

Оппозитные двигатели — один из сложных примеров автомобильной инженерии, поскольку две головки блока цилиндров и клапан требуют серьезного обслуживания. Владелец автомобиля с таким двигателем должен заботиться о двигателе, чтобы он работал бесперебойно. Малейшее пренебрежение обслуживанием оппозитных двигателей может привести к значительному падению его характеристик. Это одна из проблем оппозитного двигателя , которая решается своевременным уходом за двигателем.

3. Техническое обслуживание

Положение смещения двигателя может привести к некоторому раскачиванию соединения с шатуном или коленчатым валом. Однако все зависит от того, насколько хорошо автовладелец обслуживает горизонтально-оппозитный двигатель.

Секреты оппозитного двигателя. (Источник фото: hemmings)

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ:

Заключение

Таким образом, оппозитный двигатель может помочь любителю спортивных автомобилей выиграть гонку.Однако производительность двигателя будет зависеть исключительно от того, в каком состоянии он находится. Тем, кто хочет испытать мощность и производительность в своих автомобилях, следует установить в них оппозитный двигатель.

Вот почему многие автомобили не используют оппозитные двигатели

Плоские двигатели

обладают множеством существенных преимуществ, но их недостатки являются препятствием для подавляющего большинства автопроизводителей.

V-образный и рядный двигатель преобладают в автомобильной промышленности, особенно в суперкарах .Есть еще одна компоновка поршневого двигателя, которая успешно использовалась в автомобилестроении, но только отдельными компаниями. Конфигурация боксера используется редко, несмотря на ее преимущества перед двумя другими. Почему?

СВЯЗАННЫЙ: Вот почему Subaru WRX имеет низкий рейтинг надежности

Преимущества

через: Subaru Двигатели

Boxer обладают рядом преимуществ в производительности.Наиболее заметно у боксеров низкий центр масс. Это улучшает управляемость и сцепление с дорогой, а также снижает крен кузова. Они также имеют более низкий профиль, что означает, что сам автомобиль может быть ниже к земле. Они производят меньшую вибрацию, поскольку движение каждой пары цилиндров симметрично за счет отдельных шатунов для каждого цилиндра. Это делает езду более плавной и устраняет необходимость в дополнительных антивибрационных средствах.

Силовая установка также в некотором роде практична.Большая горизонтальная поверхность также облегчает охлаждение, поскольку охлаждающей жидкости не приходится бороться с гравитацией. Более низкая вибрация снижает нагрузку на двигатель, что увеличивает его срок службы. Поскольку оппозитные двигатели могут быть установлены так низко в шасси, в случае столкновения блок, скорее всего, будет проталкиваться под пассажиров, что значительно повысит безопасность автомобиля. Ранний плоский шестицилиндровый оппозитный двигатель Porsche 901 был очень модульным: отказ одного поршня или клапана не означал необходимости замены всего блока или головки только из-за отказа поршня или клапана.

Двигатели

Boxer также могут производить огромную мощность. Даже обычные производственные варианты упакованы в тупик; Нынешний GT2 RS от Porsche может похвастаться 691 л.с. Тюнинговые компании продвигают силовую установку еще дальше; 9ff GT9-R оснащен сильно настроенной шестицилиндровой плоской шестицилиндровкой мощностью 1120 л.с.

СВЯЗАННЫЙ: Этот 1800-сильный Porsche 9FF Turbo может стать самым быстрым в мире на полмили 997

Недостатки

через: Porsche

Одна из самых больших проблем боксера — это пространство.Вы, наверное, догадались, что их низкий статус был компромиссом, и были правы. Боксерские двигатели широкие.

Запихивание двигателя в отсек также усложняет техническое обслуживание — например, свечи зажигания часто находятся под свесом и труднодоступны.Для любого владельца, который не пытается ремонтировать двигатель самостоятельно, это приводит к более высоким затратам. Кроме того, конструкция по своей сути более дорогая, потому что, как отмечает производитель двигателя, «плоская конструкция имеет две головки блока цилиндров. Это во многих случаях удваивает количество компонентов головки, компонентов клапанного механизма и рубашек охлаждения ».

Расходы еще больше увеличиваются из-за того, что оппозитные двигатели очень неэффективно используют масло без системы с сухим картером, особенно по сравнению с двигателями V, где перекачивание масла осуществляется просто и осуществляется под действием силы тяжести.Фактически, конструкция плоского двигателя усугубила утечку из неисправных поршневых колец Subaru до такой степени, что на компанию был подан коллективный иск и она была вынуждена выплатить компенсацию клиентам.

Из-за сложности двигателей их производство требует больше времени.Время на производство плюс расходы плюс проблемы с обслуживанием делают автомобиль не только дорогим, но потенциально дорогим с течением времени, и его будет очень трудно серийно производить, если вы уже не знаете, что делаете. Либо это, либо производство автомобиля должно было быть лично заказано диктатором, а затем началось людьми, свергнувшими этого диктатора, стремясь омолодить национальную экономику, и, вероятно, именно поэтому Volkswagen Beetle с четырехцилиндровым двигателем от Volkwagen стартовал в 1938 году. и пережил ВОВ.

Как Porsche и Subaru преодолевают эти трудности

через: 500px.com

Эти недостатки в основном объясняют, почему плоские двигатели не распространены на потребительских автомобилях, которые в большинстве своем имеют передний двигатель.Для более дорогих машин, продаваемых в ограниченном количестве состоятельным покупателям, трудно определить, почему расходы на техническое обслуживание могут стать проблемой. Цена явно не была целью для базирующейся в Дубае компании W Motors, чьи автомобили используют низкие плоские шестерки Porsche и уже настолько возмутительно дороги, что они бросают бриллианты в фары Lykan Hypersport.

Большинство Porsche, использующих boxer-six, имеют заднюю компоновку двигателя, поэтому для силовой установки не проблема быть такой широкой.Это все еще оставляет вопрос о Boxster / Cayman, которые мощнее и дешевле, чем 911. Обе модели до недавнего времени не имели турбонагнетателей из-за нехватки места. Новая плоская четверка в Boxster — это урезанная версия плоской шестерки и использует только один турбо и один интеркулер, а не два, как в случае с 911. Это говорит о том, что использование плоской шестерки, вероятно, было результатом знакомства компании с двигателем и желания вообще отказаться от создания новой силовой установки.

через: Porsche

Porsche и Subaru, вероятно, продолжат выпускать оппозитные двигатели, потому что они накопили так много знаний и инструментов для этой платформы.Знакомство и экономия на масштабе начинают окупаться, если вы так долго работаете определенным образом. Что еще более важно, Subaru использует полный привод почти во всех своих автомобилях, что сводит на нет типичную проблему чрезмерно сложной трансмиссии, необходимой для правильной работы оппозитного двигателя в автомобиле с передним приводом.

СВЯЗАННЫЙ: Полное руководство по модельному ряду автомобилей Subaru

А что насчет Феррари?

Боксер Феррари на самом деле не был боксером.Berlinetta Boxer (BB) и Testarossa — единственные случаи, когда плоский 12-цилиндровый двигатель был помещен в серийный автомобиль, но это были двигатели V12 с углом поворота 180 градусов. Изначально Flat-12 использовался, потому что его низкий профиль оставлял место для установки трансмиссии под ним, а также потому, что Ferrari успешно использовала двигатель в F1.

Легендарная ширина Testarossa была создана для того, чтобы разрешить использование боковых радиаторов, устраняя проблему чрезвычайно горячей кабины BB.Не сразу понятно, почему Ferrari отказалась от Flat-12 — это может быть связано с тем фактом, что такие двигатели делают невозможным создание туннелей Вентури, генерирующих прижимную силу, потому что нет места ни с одной стороны двигателя, ни под ним. Кроме того, обслуживание было очень дорогим.

через: Mecum

Плоский жир

Несмотря на множество преимуществ двигателя, оппозитная компоновка в значительной степени не подходит для потребительских автомобилей из-за проблем со стоимостью, техническим обслуживанием и сроками производства.Экзотики редко используют его из-за нехватки места, а это означает, что в подавляющем большинстве единственные производители, которые используют двигатель, — это те, кто использовали его в течение многих лет. Двигатели могут быть полезны в сверхлегких автомобилях — в конце концов, плоские двигатели распространены на мотоциклах, — но такое расположение еще предстоит увидеть.

Источники: Autocar, Автомобиль, Автомобильный журнал, Car and Driver, Classic and Sports Car, DriveTribe, The Drive, Engine Builder, Engineering Explained, Ferrari, Ferrari Chat, Forbes, Jalopnik, Motor1, Motor Authority, Motor Sport, Porsche, Quora, Ramsey Subaru, Road & Track, Суперкары.net, Действия высшего класса, Новости США и мировой отчет

СЛЕДУЮЩИЙ: Смотрите совершенно новый документальный фильм RUF CTR Yellowbird

Люк на крыше против люка: вот отличия

Об авторе Гарри Грин (Опубликовано 45 статей)

Гарри Грин — постоянный автолюбитель-непрофессионал, пользующийся возможностью учиться и получать информацию в письменной форме.Выпускник программы африканских исследований Йельского университета, он стремится применить свои интенсивные исследовательские навыки в совершенно новой области. Он написал рецензию на книги и фильмы в интернет-журнале Providence и 40 рецензий на альбомы для Metal Temple. Когда он не пишет, он рисует, смотрит аниме и слушает металл, synthwave и, время от времени, K-pop banger.

Ещё от Harry Green .

No related posts.