Композитный двигатель: Что такое оппозитный двигатель? Принцип работы, плюсы и минусы двигателя

плюсы и минусы Депозитный двигатель субару

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

Варианты конструкции

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

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

Преимущества и недостатки

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

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

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

По принципу работы двигатель Subaru похож на ДВС стандартного рядного типа. Однако, внешне он отличается специфичным оппозитным расположением цилиндров, поршней. Оппозитное расположение поршней — это напротив друг друга.

Конструктивные особенности силового агрегата Subaru

Двигатель Субару установлен в горизонтальной плоскости. Независимо от модели, данные двигатели всегда имеют четное количество цилиндров. Каждая поршневая пара оснащена двумя распределительными валами.Чаще всего используются 4-х и 6-ти цилиндровые моторы.

Визуально оппозитные моторыSubaru кажутся более компактными в сравнении с прочими движками, аналогичными по объему и мощности. Этот эффект создается, благодаря их плоской форме. В таком виде силовой агрегат равномерно заполняет пространство в моторном отсеке. Конструктивно он состоит из головки и полублоков с цилиндрами.

Основные преимущества и недостатки оппозитных моторов

Положительные характеристики силового агрегатаSubaruвыгодно выделяют его в линейке других двигателей внутреннего сгорания:

1. Благодаря симметричному распределению массы оппозитного мотора у оси, низкому расположению центра тяжести, а также меньшей вероятности смещения, создаются минимальные нагрузки на задние колеса.
2. Длительный эксплуатационный срок (1000 000 километров) позволяет проводить капитальный ремонт двигателя намного позже, чем у аналогов.
3. Отсутствие вибраций, благодаря чему моторы Субару очень комфортны для пассажиров и водителей.

Владельцы спортивных машин по достоинству оценили противовес и баланс поршней, придающих повышенную устойчивость данного двигателя и автомобиля в целом.

Ремонт двигателей Субару проводится крайне редко. Это обусловлено высоким качеством данных моторов и отсутствием вибраций (особенно в шестицилиндровых моделях).

Недостатки:

• высокая стоимость обслуживающих мероприятий;
• цена запасных частей;
• необходимость искать высокопрофессиональных мастеров, специализирующихся на моторах данного вида;
• увеличенный расход смазочных материалов.

Самостоятельно ремонтировать оппозитные моторы Субару категорически не рекомендуется.

Здесь необходимо использовать специализированные инструменты и оборудование. Многие детали, расположенные горизонтально и нестандартно, не имеют свободного доступа без квалифицированного подхода.

При проведении ремонтных работ необходимо использовать только оригинальные запчасти. Качество, профессионально отремонтированного, движка Subaru с фирменными деталями и узлами должно соответствовать новому силовому агрегату.

Какое масло лучше использовать для Субару

Многих автовладельцев интересует вопрос,какое масло лить в картер автомобиля Subaru. При производстве автомобилей даются конкретные рекомендации по выбору смазочной продукции к каждой машине. При отклонении от требований автопроизводителей появляются сбои в работе силовых агрегатов.

Сервисная автомобильная книжка содержит подробную информацию о рекомендованной марке моторного масла. Для мотора Субару — это 5W-30.

Если хозяин будет заливать данное масло в двигатель своего авто, проблем со стабильностью работы и с запуском (при температуре окружающей среды от минус 30°С до плюс 30°С) не будет. Эти результаты получены при тестированиях масла.

Моторное масло Subaru5W-30 относится к классу всесезонных синтетических материалов. Опытные автолюбители давно знакомы с данным продуктом и его характеристиками. Особенно хорошие результаты дает его использование на этапе первичной обкатки машины. При достаточно низкой вязкости масла двигатель развивает максимальную скорость и минимально расходует топливо.

Отличительной особенностью энергоэффективного смазочного материала Subaru 5W-30 является его способность существенно охлаждать рабочие элементы двигателя при работе автомобиля в экстремальных условиях. При наличии турбокомпрессора в моторах Субару, данная смазка является наиболее предпочтительной.

Основные достоинства смазочной жидкости Subaru 5W-30:

1. Обеспечение максимальной защиты двигателя от износа и окисления.
2. Масло для Субару способствует возрастанию мощности мотора.
3. Сохранение полезных свойств при перепадах температур.
4. Хорошее очищающее действие.
5. Противостояние образованию вредных отложений.

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

Читайте в этой статье

В чем особенности оппозитного двигателя

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

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

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

Преимущества оппозитного ДВС

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

• Самым заметным преимуществом рассматриваемых силовых установок считается почти полное отсутствие вибрации во время работы. Такой эффект достигается за счет расположения , которые уравновешивают друг друга. Это не только добавляет комфорта, но и существенно увеличивает срок эксплуатации. Отсюда происходит второй «плюс»;
• Впечатляющий ресурс оппозитного двигателя. Имеются данные о том, что довольно часто пробег до первого капитального ремонта составлял минимум от 500 тысяч километров. Разумеется, манера вождения вносит свои существенные коррективы. И, тем не менее, межремонтный срок довольно большой. Впрочем, сплошь и рядом можно встретить утверждения специалистов и автолюбителей, что 800-900 тысяч до первого – это не более чем красивая сказка;
• Моторы рассматриваемой в данной статье конструкции обеспечивают автомобилям низкий центр тяжести. Особенно это качество ценится в мощных спортивных машинах. Ведь, проходя виражи на больших скоростях, очень важно сохранить устойчивость;
• Также нельзя не упомянуть об экономии места под капотом. Хотя многим этот пункт покажется спорным, ведь выигрывая по высоте, нужно при этом делать капот шире или длиннее.

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

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

После создания первого ДВС почти сразу возникли вопросы по его усовершенствованию и повышению мощности. Первый двигатель был одноцилиндровым, и сразу напрашивалось самое простое решение, позволяющее повысить его мощность – увеличить число цилиндров. Но следующие шаги в развитии ДВС были не такими очевидными, так как эти несколько цилиндров можно расположить по-разному – вертикально в ряд друг за другом, под углом или горизонтально. Вот такой последний вариант и получил название оппозитный двигатель, т.е. двигатель, цилиндры которого располагаются горизонтально, напротив (оппозитно) друг друга.

Варианты исполнения оппозитного двигателя

Однако даже подобное простое техническое решение – расположить горизонтально друг напротив друга цилиндры двигателя может быть реализовано несколькими вариантами. Когда работает такой оппозитный двигатель, его поршни могут двигаться разными способами.

Оппозитный боксер

Во время работы подобного мотора поршни всегда находятся друг относительно друга на расстоянии, и каждый работает в своем цилиндре – если один располагается на максимальном удалении от оси двигателя, то значит и другой, соседний, занимает аналогичное положение.

Такой порядок работы напоминает движения боксера, поэтому он получил название «боксер». Очень часто использует подобные оппозитные двигатели Субару. Описанный двигатель показан на фотографии ниже

OPOC, возрождение старых идей

Другой принцип построения реализует оппозитный двигатель по типу OPOC. На сегодняшний день они начинают вновь развиваться благодаря инвестициям небезызвестного Била Гейтса. Устройство такого двигателя показано на рисунке ниже.

Этот оппозитный двигатель – двухтактный. На рисунке хорошо видно, что в цилиндре находится по два поршня, и закреплены они на одном коленчатом валу (на рисунке они обозначены как красный и синий). Красный обеспечивает впуск смеси, а синий – выпуск продуктов сгорания. Из конструкции подобного оппозитного двигателя исчезла головка блока цилиндров и механизм привода клапанов. Кроме того, достоинством такого оппозитника является то, что поршни работают на один коленвал.

Все это существенно снизило массу оппозитного двигателя и значительно расширило сферу его использования. Другой особенностью является то, что он может быть как дизельный, так и бензиновый. Необходимо обязательно уточнить, что как всякий двухтактный двигатель, он нуждается в продувке цилиндров. Для этого задействован электромотор с питанием от внешнего источника. Когда оппозитный двигатель выходит на режим, электродвигатель отключается, а устройство подачи воздуха превращается в турбонаддув.

Рассматривая конструкцию такого оппозитного мотора, необходимо отметить его плюсы: повышение эффективности, обеспечиваемое тем, что расширяющиеся газы давят на два поршня, а не на стенку камеры сгорания, а также повышенное усилие на валу.

Кроме того, каждый поршень проходит меньшее расстояние, что снижает силу трения и, соответственно, потери.

Рассматривая другие плюсы, которые обещает подобный оппозитный двигатель, стоит отметить — компания-изготовитель сообщает, что когда он используется как дизельный, то:

• такой двигатель легче обычного турбодизеля на пятьдесят-тридцать процентов;
• подобный силовой агрегат содержит деталей на пятьдесят процентов меньше, чем обычный дизельный мотор;
• занимает на пятьдесят-сорок пять процентов меньше места под капотом;
• экономичней на пятьдесят-сорок пять процентов.

Однако стоит учитывать, что подобный оппозитный силовой агрегат еще достаточно сырой, а значит, отмеченные преимущества отражают в большей степени ожидания его разработчиков.

Оппозитный танковый двигатель

Да, был такой двигатель, это 5ТДФ, разработанный для танков Т-64, а также последующих Т-72 и других. Тогда он обеспечивал необходимую мощность при заданных габаритах. Подобный оппозитный двигатель и его устройство показаны на рисунке ниже

Как видно из рисунка, поршни у него расположены в одном цилиндре и движутся встречно, но работают каждый на собственный коленвал. При минимальном расстоянии между поршнями между ними образуется камера сгорания, где происходит воспламенение топлива. Существует оппозитный двигатель как бензиновый, так и дизельный. По аналогии с OPOC, для подачи воздуха в цилиндры, а также удаления отработанных газов, используется турбонаддув.

Используемый принцип встречного движения поршней позволил упростить конструкцию, обеспечить мощность и компактность силовой установки. Так, подобный дизельный оппозитный силовой агрегат при двух тысячах оборотов, объеме тринадцать и шесть десятых литра выдавал семьсот лошадиных сил, при этом занимая минимум места.

Чем хорош и плох оппозитник?

Надо отметить, что в истории автомобиля многие производители в разное время использовали оппозитный двигатель, пытаясь реализовать предоставляемые им преимущества. Однако в настоящий момент чаще других SUBARU применяет подобные моторы на своих автомобилях.

Сразу надо отметить, что именно устройство оппозитного силового агрегата обеспечивает его преимущества при установке на машине:

• низкий центр тяжести автомобиля, что дает ему дополнительную устойчивость при движении;
• уменьшение как шума, так и вибрации за счет движения поршней навстречу, благодаря чему оппозитный двигатель считается тише аналогичных рядных моторов;
• значительный ресурс, достигающий миллиона километров при правильной эксплуатации.

Однако не бывает всегда все хорошо, есть минусы и недостатки и у оппозитника. Из них стоит отметить:

1. ремонт подобного мотора очень сложный;
2. устройство двигателя также достаточно сложное, и соответственно, у него высокая цена;
3. затраты на обслуживание велики, а само обслуживание крайне затратное и неудобное, требует высокой квалификации исполнителей;
4. расход масла при эксплуатации повышенный.

Несмотря на отмеченные минусы и недостатки, на ряд автомобилей (уже упомянутая SUBARU и некоторые модели Porshe), ставятся оппозитные силовые агрегаты. Надо думать, что производители достаточно точно взвешивают их достоинства и недостатки и осознанно идут на применение такого мотора.

Для ДВС расположение цилиндров горизонтально является лишь одним из возможных вариантов построения, но тем не менее, и в этом случае получаемый оппозитный двигатель отличается большими возможностями и значительными перспективами по использованию в автомобиле.

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

Горизонтально-оппозитные двигатели Subaru Boxer

Существует несколько типов двигателей, различающихся числом и расположением цилиндров, а также расположением двигателя в автомобиле:

Горизонтально-оппозитныедвигатели

Рядные двигатели

V-образные двигатели

Горизонтально-оппозитные двигатели

Преимущества

• При горизонтальном расположении цилиндров друг против друга силы инерции, возникающие при движении поршней, взаимно гасятся. Благодаря чему, двигатель обладает хорошей уравновешенностью и низким уровнем вибраций.
• Невысокий уровень вибраций позволяет обойтись противовесами небольшой массы и не устанавливать уравновешивающие валы. В результате двигатель расходует меньше топлива и обладает лучшей отзывчивостью.
• Инерция относительно вертикальной оси автомобиля меньше, что повышает быстроту реакции на управление.
• Небольшая высота двигателя и низкое положение центра тяжести дополнительно улучшают быстроту реакции и повышают устойчивость автомобиля.
• Возможность получения большого диаметра цилиндров облегчает создание высокооборотистых двигателей для спортивных автомобилей.
• Конструкция горизонтально-оппозитного двигателя обладает большей жесткостью, что позволяет уменьшить механические потери при работе двигателя. Благодаря этому увеличивается ресурс двигателя.

Сравнение оппозитного, V-образного
и рядного двигателей

Рядные двигатели

Преимущества

• Самая распространенная компоновка для двигателей небольшого рабочего объема, поскольку при ней легче сконструировать головку блока цилиндров.

Недостатки

• При увеличении числа цилиндров двигатель становится длиннее.
• Для уменьшения вибрации требуется установка на коленчатый вал тяжелых противовесов.
• Из-за недостаточной уравновешенности при вращении требуется применение уравновешивающих валов, что ухудшает приемистость.
• При продольной установке трудно выделить пространство для зон деформации, защищающих во время столкновения. По этой причине такие двигатели часто устанавливают поперечно.

V-образные двигатели

Преимущества

• Габаритная длина такого двигателя меньше, чем рядного двигателя с таким же числом цилиндров. Благодаря компактности подобная компоновка обычно используется для многоцилиндровых (6, 8, 10 и т.д. цилиндров) двигателей большого рабочего объема.
• Небольшая габаритная длина дает преимущество для обеспечения зон деформации. Это также удобно в случае установки многоцилиндровых двигателей.
• Меньше инерция относительно вертикальной оси автомобиля, что повышает быстроту реакции на управление.

Недостатки

• Более сложная конструкция такого двигателя.
• Подобная компоновка не столь выгодна для двигателей малого рабочего объема.
• Из-за достаточно высокой вибронагруженности требуется применение уравновешивающих валов.
• Высокий центр тяжести вызывает чрезмерный крен кузова в поворотах.

Это двигатель будущего? Подробно о Матти Хольцберге и его композитном блоке двигателя

Композиты из углеродного волокна проникли практически во все уголки и закоулки современного суперкара. У нас есть углеродные несущие конструкции, карбоново-керамические тормозные диски и панели кузова, армированные углеродным волокном. Доведя этот подход до крайности, конструкторы Формулы-1 уже давно используют литые компоненты подвески, крыла и картера трансмиссии из углеродного волокна. Современные рули F1 даже сделаны из этого легкого и жесткого материала, чтобы сэкономить несколько унций.

По иронии судьбы, единственная самая тяжелая часть практически каждого автомобиля — блок двигателя — является одним из последних элементов, ожидающих преобразования металла в формованное углеродное волокно. Входит инженер из Флориды Матти Хольцберг. В течение последних четырех десятилетий он работал над созданием сверхлегкого пластикового двигателя с достаточной выносливостью, чтобы заменить блоки цилиндров из чугуна или алюминия. Со стратегическим использованием вставок, чтобы справиться с высокой температурой и сосредоточенными нагрузками, он разработал композитный блок двигателя, который может быть готов отправить литой металл по пути багги.

После многих лет экспериментов с различными смолами, армированными стекловолокном, Хольцберг недавно расширил сферу своей деятельности, включив в нее более дорогие материалы из углеродного волокна. Понимая, что хардкорное гоночное сообщество всегда стремится получить конкурентное преимущество в снижении веса, он знал, что существует рынок для композитного блока цилиндров, способного уменьшить вес на несколько фунтов. Потакая своим лучшим предпринимательским инстинктам, он купил инструменты и настроил свою лабораторию в Уэст-Палм-Бич для отливки первой дюжины блоков цилиндров, армированных углеродным волокном, по образцу 2,0-литрового двигателя Ford Duratec.

По словам Хольцберга, его форма представляет собой алюминиевую головоломку из шести частей, состоящую из базовой пластины, четырех боковых панелей и верхней крышки. Внутри умещается съемный сердечник, который образует водяную рубашку, маслосливы и главный масляный камбуз. При сборке пресс-форма также загружается различными алюминиевыми деталями: 71 резьбовая вставка и пять седел коренных подшипников. После заливки в водяную рубашку помещают четыре цилиндра Siamesed.

После подготовки формы эпоксидная смола и углеродные волокна длиной 6 мм перемешиваются в промышленном смесителе. Полученное тесто, имеющее консистенцию овсяных хлопьев, слегка подогревают, а затем выливают в форму. Его оставляют сохнуть на два часа, хотя Хольцберг добавляет, что небольшие процедурные изменения позволят отлить блок всего за пять минут.

Одним из атрибутов, связанных с этим точным процессом формования, является то, что композитные поверхности не требуют отделочных операций и требуют минимальной механической обработки. После литья седла коренных подшипников расточены, а цилиндры обрезаны для установки вкладышей. Holtzberg планирует перейти на покрытие плазменным напылением молибдена вместо алюминиевых гильз цилиндров, чтобы сократить дополнительные килограммы. Это увеличит экономию веса по сравнению с алюминиевым блоком с 18,2 фунтов до более чем двадцати фунтов.

Хольцберг добавит несколько компонентов из углеродного волокна с болтовым креплением, таких как масляный поддон, крышка распредвала, впускной коллектор и топливная рампа, чтобы создать комплект, который он намеревается предложить гонщикам. После покупки комплекта каждый клиент может поручить своему любимому производителю двигателей собрать комплект в соответствии с конкретными потребностями в гонках или ралли.

Хольцберг еще не установил цену на свой двигатель из углеродного волокна, но маловероятно, что многие владельцы Ford Focus будут заинтересованы в том, чтобы тратить 2500 долларов (или больше) на фунт сэкономленного веса.

1907–1909 Бельгийский химик доктор Лео Бакеланд разработал бакелит, первый в мире коммерчески успешный пластик. Бильярдные шары, пластинки со скоростью вращения 78 оборотов в минуту и ​​корпуса телефонных номеров были одними из первых применений.

1930-е годы Энтузиаст сои Генри Форд начал устанавливать пластиковые детали на свои автомобили. Кнопки звукового сигнала, ручки переключения передач, внутренние дверные ручки и головки распределителей были отлиты из шрота, переработанного из соевых бобов, выращенных на фермах Форда.

1940 Предвидя нехватку стали во время Второй мировой войны, Генри Форд заказал полный кузов автомобиля из формованного пластика. На демонстрации 1941 года он замахнулся топором на свой личный Ford с пластиковой крышкой багажника. Топор отскочил, не повредив панели.

1953 Компания Chevrolet начала выпуск Корветов с кузовами из пластика, армированного стекловолокном. Было продано более 1,5 млн.

1969 Матти Хольцберг прочитал статью в техническом журнале публичной библиотеки Хакенсак, штат Нью-Джерси, в которой говорилось о новом пластике, якобы достаточно прочном, чтобы выдерживать суровые условия, существующие внутри автомобильных двигателей. Хольцберг получил образец французского материала, который использовал для изготовления экспериментального поршня. После 20 минут работы в двигателе Austin Mini тепло сгорания прожгло дыру в головке его первого пластикового поршня.

1970-е Компания Holtzberg производила и продавала сверхлегкие пластиковые поршни, теперь покрытые алюминиевыми головками, для использования в гонках.

1979 Хольцберг основал компанию Polimotor (сокращение от полимерный двигатель) для разработки первого в мире двигателя с интенсивным использованием пластика.

1980 После запуска первого двигателя Holtzberg журнал Automotive Industries опубликовал его на обложке.

1982 К тому времени, когда Popular Science вмешался, Polimotor второго поколения Хольцберга производил 300 л.с. и весил 152 фунта по сравнению с 88 л.с. и 415 фунтами для современного двигателя Ford Pinto.

1984 – 1985 Спортивный автомобиль Lola, оснащенный двигателем Polimotor и поддерживаемый Amoco Chemical, участвовал в полудюжине шоссейных гонок IMSA Camel Light, заняв третье место в Lime Rock. Один сломанный шатун (приобретенный у поставщика) был единственной крупной неисправностью.

1986 Доказав долговечность в гонках, Хольцберг переключил свое внимание на массовое производство. Когда Amoco исчезла, он перешел с Torlon на более доступную фенольную смолу, первый коммерческий полимер и материал, который Генри Форд использовал для связывания своих соевых волокон.

1990 Хольцберг основал компанию Composite Castings, которая сейчас находится в Уэст-Палм-Бич, Флорида.

1992 После успешного использования композитных монококов, армированных углеродным волокном, в Формуле-1 компания McLaren Cars представила трехместное купе F1 для использования на дорогах.

1998 –2002 Компания Holtzberg получила три патента на технологию литья фенольной или эпоксидной смолы, армированной стекловолокном. Более дюжины лицензиатов теперь используют его технологию для быстрого прототипирования и других приложений.

2009 Компания Composite Casting заключила стратегическое партнерство с поставщиком смолы Huntsman Chemical.

2010 Подписано соглашение о стратегическом партнерстве с поставщиком углеродного волокна Toho Tenax Americas.

2011 Composite Castings изготовила дюжину экспериментальных версий 2,0-литрового четырехцилиндрового двигателя Ford Duratec из углеродного волокна.

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

Композиты для двигателей — Meggitt

Композиты для двигателей — Meggitt

Главная/Продукты и услуги/Композиты для двигателей

От двигателей F135 до двигателей LEAP мы помогаем клиентам удовлетворять и превосходить самые важные требования к двигателям в промышленности. Мы специализируемся на композитных компонентах для двигателей, предлагая более передовые современные производственные возможности и процессы, чем конкурирующие предприятия в отрасли. Компоненты наших двигателей используются на нескольких крупных высокопроизводительных коммерческих и военных платформах по всему миру.

Мы понимаем потребность в экстремальных характеристиках, особенно в высокотехнологичных двигателях для военных и коммерческих самолетов.

Наши компоненты включают критически важные для полета вращающиеся и невращающиеся изделия, в том числе: обтекатели, лопасти, воздуховоды, статоры, распорки лопастей, вкладыши и выхлопные заслонки. Они эксплуатируются на самых прогрессивных авиационных двигателях в мире, таких как реактивный двигатель P&W F135, в котором на каждом корабельном комплекте используются компоненты из 100 мегагиттов композитных материалов.

Предоставлено Pratt & Whitney

Прокладка канала потока двигателя GE90 является одной из первых в мире вращающихся композитных деталей, несущих нагрузку. Триумф в проектном анализе, проектировании, инструментах, обработке и тестировании, теперь он вдвое легче и дешевле оригинального титанового блока.

Наши сложные отлитые детали для двигателя Pratt & Whitney F135 в рамках программы Joint Strike Fighter (JSF).

Эти детали имеют сложную форму и конструкцию, в них используются высокотемпературные материалы в экстремальных условиях с жесткими допусками, что обеспечивает исключительные летные характеристики.

Мы поставляем несколько конфигураций IGV и OGV для военного и коммерческого применения. Отличительные особенности наших компонентов:

• Среднетемпературные материалы
• Совместное литье с титаном или приклеивание к композиту
• Сложная конструкция аэродинамического профиля с жесткими допусками
• Плотно отформованные, почти сетчатые

Мы занимаемся проектированием, разработкой, сертификацией и производством регулируемых выпускных клапанов для двигателей коммерческих транспортных самолетов. Наше наследие создания надежных и воспроизводимых процессов использует передовые конструкции инструментов и современные технологии производства, предоставляя нашим клиентам идеальное производственное решение, необходимое для создания геометрически сложных деталей.