Оппозитное расположение цилиндров: Горизонтально-оппозитные двигатели Subaru

Оппозитный двигатель Субару. Техцентр Субару (Subaru)

Устройство оппозитно-горизонтального двигателя Subaru

Поршни находятся под углом 180° и движутся горизонтально друг к другу. При этом два соседних поршня всегда находятся в одинаковом положении, например в верхней мертвой точке.

Недавно двигатель Субару назвали «боксером». Движение поршней очень напоминает поединок боксеров на ринге. Особой конструкцией двигателя является то, что каждый поршень (вместе с шатуном) отдельно установлен на шатунный шейке коленчатого вала. Двигатель всегда имеет четное числом цилиндров. То есть два, четыре, шесть и так дальше. Самые популярные агрегаты это двигатели с четырьмя и шестью цилиндрами.

Многие думают, что это V-образный мотор с углом развала 180 градусов. Да, внешне есть сходство: на одной шатунной головке расположены соседние поршни с шатунами. И если один поршень — в верхней мертвой точке, то соответственно другой — в нижней.

Начало оппозитных двигателей

В прошлом веке (1938 год) разработали первые оппозитные двигатели. Вначале, они устанавливались только на авто Volkswagen Käfer или Фольксваген Жук. Именно эксперты Volkswagen изобрели горизонтальный мотор. Некоторые из машин Volkswagen Group и в наше время имеют такие моторы. В 1940 году механики SUBARU начали работать над новым двигателем. Даже теперь компания Субару устанавливает в свои машины оппозитные двигатели.

Плюсы двигателя Subaru

Вот некоторые особенности оппозитного двигателя:

Низкий центр тяжести. Особенность положительно влияет на ходовые характеристики.

Расположение цилиндров. Благодаря удачному размещению, двигатель работает гораздо тише. Цилиндры движутся друг к другу в горизонтальной плоскости, и вибрации почти нет. Она легко гасится.

Большой ресурс. Мотор может работать на протяжении езды в 1 миллион километров. Безусловно, это допустимо, если двигатель правильно используют и своевременно меняют расходники.

Минусы двигателя Subaru

Оппозитные моторы очень выносливые в использовании. Но все же, есть минусы. А именно:

— Ремонтировать такой мотор очень трудно.

— Цена мотора высокая. В большинстве цена зависит от сложного строения;

— Технически обслужить такой мотор нелегко.

Хотя мы обсудили плюсы и минусы оппозитного мотора, он является очень мощным. Динамические характеристики очень похожи на характеристики бензинового двигателя. Сходство заключается в прочности и расходе топлива.

Надежные двигатели Subaru

Есть 3 двигателя небольшого объема: EJ15, EJ16, EJ18.

Хотя они не «миллионщики», все же они долговечные. Подходят для машин С-класс. Мотор не большой, всего 1.5 литров. Нет никакой сложности в строении. Но владеет всеми необходимыми деталями. Есть 2 головки блока.

Одни из наилучших двигателей — двухлитровые SOHC:  EJ20E, EJ20J, EJ201, EJ202.

 

Хотя такие моторы тяжело обслуживать, это компенсируется прочностью, которая есть в нормированном балансе моторесурса. Обладатели таких двигателей могут похвастаться их безопасностью. Она ничем не хуже рядных четырех цилиндровых моторов от Toyota с таким же объемом. Данный аппарат работает на 92-м бензине. Расход топлива небольшой. После пробега двести-двести пятьдесят тысяч километров, нужно заменить кольца.

 

К моторам среднего уровня относят атмосферники DOHC (двух литровые): EJ20D; EJ204. Эти агрегаты считаются надежными. Моторесурс у них довольно высокий.

Специфика технического обслуживания двигателя:

— Тяжело заменить свечи;

— Замена ремня газораспределительного механизма проходит без ошибок;

— Механические работы — после снятия мотора;

— Двигатель работает на 95-м бензином.

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объёмом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмёркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестёрка» объёмом 23 л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана…

Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости всё расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далёком прошлом. Средний объём цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трёхсот до шестисот кубических сантиметров. Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового «атмосферника». Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.

Очень маленькие цилиндры часто встречаются на японских микролитражках: например, объём рядной «четвёрки» у Subaru R1 — всего 658 см³. Из «европейцев» отличился трёхцилиндровый дизельный Smart — 799 «кубиков». Есть цилиндры-напёрстки и у «корейцев»: трехцилиндровый Matiz — это 796 «кубиков», а четырёхцилиндровый — 995. «Четвёркой» объёмом 1086 см³ оснащаются Hyundai i10 и Kia Picanto. На другом полюсе — конечно же «американцы». Объём V-образной «восьмёрки» купе Chevrolet Corvette Z06 составляет 7011 см³. Хотя японцы, например, оснащали внедорожник Nissan Patrol предыдущего поколения рядной «шестёркой» TB48DE объёмом 4758 «кубиков».

Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. в большинстве случаев окажется четырёхцилиндровым, у 200-сильного будет четыре, пять или шесть цилиндров, у 300-сильного — восемь… Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

• Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
• Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
• А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на 85-сильной двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах.

Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А V-образный мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т.

д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

О силах и моментах

Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров. Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями…

Отчего возникают вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента. Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне. В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мёртвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.

• Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент.
• В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один.

Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверённой частотой вращения коленвала… Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться. Плюс к этому, пары сил, приложенные на определённом расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.

Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.

Яркий представитель вымершего племени автомобилей с рядной «восьмёркой» — модель 1930-х годов Alfa Romeo 8C.

А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.

Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зелёным в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).

Степень уравновешенности (зелёная ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные)
	1	R2	R2*	V2	B2	R3	R4	V4	B4	R5	VR5	R6	V6	VR6	B6	R8	V8	B8	V10	V12	B12
Силы инерции первого порядка
Силы инерции второго порядка
Центробежные силы**
Моменты от сил инерции первого порядка
Моменты от сил инерции второго порядка
Моменты от центробежных сил
* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.

Что же получается? Из распространённых типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестёрки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали. Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.

Шестицилиндровый «оппозитник» водяного охлаждения Porsche. С левой и правой сторон блока в целях экономии стоят одинаковые головки, поэтому цепные приводы распредвалов пришлось устраивать и спереди, и сзади.

Уравновешенные и не очень

Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (такой, например, стоял на отечественной «Оке»). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе «Оки» слева и справа от коленвала применялись два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить ещё два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешёвых автомобилей, было бы совершенно неуместным.

Впрочем, это ещё ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата… Но мотор зато получался простым и дешёвым! Дешевизна двухцилиндровых двигателей соблазняет разработчиков и сегодня: не зря же эту схему использовали создатели самого доступного автомобиля планеты, индийского хэтчбека Tata Nano.

Машин с оппозитной «двойкой» — по экономическим и компоновочным соображениям — было немного. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.

Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180°), можно встретить сегодня только на мотоциклах. Поскольку поршни в нём всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше. Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели устанавливались на довоенные DKW и их прямых наследников, пластиковые гэдээровские Трабанты. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.

Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1. А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно. Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают…

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

Трёхцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четвёрка», и поэтому производители трёхцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. В своё время опелевские двигателисты решили отказаться от балансирного вала, разрабатывая трёхцилиндровый мотор семейства Ecotec для Корсы второго поколения — в целях удешевления и уменьшения механических потерь. И трёхцилиндровая Corsa после дебюта в 1996-м была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».

В самой популярной среди двигателистов рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка. Её можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью. (Вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?) А для компенсации момента от балансирного вала придётся ставить ещё один, вращающийся в противоположную сторону. Дорого? Безусловно. Однако моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat и самых разных марок концерна Volkswagen.

Пример рядной «четвёрки» с балансирными валами — двухлитровый двигатель Audi. Валы располагаются по обе стороны от коленвала и с удвоенной скоростью вращаются в противоположные стороны. Здесь балансирные валы расположены снизу и соединены зубчатой передачей, а раньше (как, например, на приведённом на картинке внизу двигателе Saab 2.3) их располагали сверху и у каждого был свой шкив цепного привода.

Кстати, оппозитная «четвёрка» уравновешена лучше, чем рядная, — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.

Subaru из компоновочных соображений предпочитает рядной «четвёрке» оппозитную. Что до вибраций, то силы инерции второго порядка у «боксера» уравновешены, но момент от них всё же остаётся свободным.

У рядных «пятёрок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил… Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жёстким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата или применяя специальные противовесы (как у наддувной «пятёрки» 2.5 TFSI на Audi TT RS). И только фиатовские мотористы применяли балансирный вал, который полностью уравновешивал все моменты.

• На картинке FIAT JTD от хэтчбека Croma — потомок пятицилиндрового турбодизеля Fiat TD 125 объёмом 2387 см³, образованного путём добавления одного цилиндра к 1,9-литровой «четвёрке» TD 100. Балансирный вал — слева, в нижней части картера.
• Под каким углом расположить кривошипы коленвала рядной «пятёрки»? 360° делим на пять. .. Правильно — 72°!

Кстати, практически все «пятёрки» образованы путём прибавления ещё одного цилиндра к четырёхцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четвёрки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72°.

О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали. А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные «шестёрки», ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трёшки», то есть не ахти. Поэтому, например, балансирным валом в развале блока цилиндров был оснащён самый первый двигатель V6 фирмы Mercedes-Benz — заслуженный М112 с тремя клапанами на цилиндр. У трёхлитровой «шестёрки» концерна PSA вал находился в одной из головок блока. На других моторах того времени инженеры пытались не усложнять конструкцию и старались свести уровень вибраций к минимуму за счёт усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещённого расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).

• В моторе V6 с углом развала блока 90° сдвоенные кривошипы расположены под углом 120°. А в моторах с развалом 60° каждый шатун приходится устанавливать на своём кривошипе.
• Для уравновешивания свободного момента от сил второго порядка мотору V6 90° необходим один балансирный вал (показан стрелкой). В двигателе Citroen 3.0 V6 он был установлен в одной из головок блока.

У новейших мерседесовских двигателей V6 угол развала блока сократился до 60°, в результате чего необходимость в балансирном вале отпала.

Добавим сюда ещё одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90° не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счёт утяжелённого маховика, но лишь отчасти. Вот вам и ещё один источник вибраций…

Двигатели V8 с углом развала цилиндров в 90° и коленвалом, кривошипы которых располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров. Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят…

Двигатель V8: и развал блока, и угол между кривошипами — 90°.

Напоследок можно поговорить о схемах необычных. Сначала вспомнить о моторах V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного «Запорожца». Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.

• Ford и ЗАЗ выбрали экзотику: мотор V4, в котором и угол развала блока, и угол между кривошипами составляют 90°.
• Угол развала цилиндров моторов V2 колеблется от 25° до 90°.

А что насчёт V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5. Впрочем, конструкторы прежних моторов Формулы-1 или монстров Dodge Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думали далеко не в первую очередь.

Как жаль, что Viper и его коллосальный V10 — уже история.

Двигателями V10 отметилась целая череда знаковых машин: BMW M5, Audi S6 и S8, а также RS6 с наддувной «десяткой». Не говоря уже об автомобилях Lamborghini. Наконец, Lexus LFA тоже оснащается двигателем V10.

Ну а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмёрка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четвёрки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестёркам».

VR6, VR5, W12…

Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах? Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60° или 90°, а выигрыш в компактности тогда ценили не так…

Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, повсеместно применяются гидроопоры силового агрегата, которые значительно ослабляют вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста! Всё началось с Фольксвагена Golf VR6 третьего поколения.

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2. 8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

Двигатель VR5 2.3 конструкторы Фольксвагена получили, отняв один цилиндр от мотора VR6. Угол развала компактного блока — 15°, все пять цилиндров укрыты одной головкой блока.

Они придумали суперкомпактный двигатель W12, который дебютировал в 1998 году на концепт-каре W12 Roadster. Это два двигателя VR6, установленные под углом 72° на одном коленвале. Но прежде в серию пошёл мотор W8, которым оснащалась топ-модель седана Passat. Там тоже два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале. Когда-то в Вольфсбурге подумывали и о восемнадцатицилиндровом двигателе — но в итоге остановились на W16 с четырьмя турбокомпрессорами, который разгоняет Bugatti Veyron до 431 км/ч.

Супермотор W12, показанный на концепте имени себя, приводит в движение представительские модели фирм Audi, Volkswagen и Bentley. На фото хорошо видно шахматное расположение цилиндров пары блоков, объединённых в одной отливке под углом 72°. Длина 420-сильного мотора — всего 51 см, ширина — 70 см.

Почему же таких моторов не было раньше? Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится! Создателям новых схем должен помогать компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без помощи вычислительных мощностей обойтись очень сложно.

Теория и практика

Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас всё чаще строятся по модульному принципу. Говоря упрощённо, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трёхцилиндровый, и W12. Вслед за Фольксвагеном на модульные конструкции переходит всё больше производителей. Новейшая линейка моторов Mercedes — тому отличное подтверждение.

А вибрации… Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестёрку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации узлов под нагрузкой. Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора. ..

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Оппозитные двигатели — устройство, плюсы и минусы

Оппозитными двигателями являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС) с горизонтальным расположением цилиндров. Такие моторы называют ещё «боксёрами», из-за движения поршней друг от друга или в обратном направлении (друг к другу), причём поршни в паре всегда имеют одинаковое расположение (например, находятся в нижней рабочей точке). Каждый поршень устанавливается на обособленной шатунной шейке коленвала.
Количество цилиндров всегда кратно двум и может быть от 2 до 12. Наибольшую популярность имеют «боксёры» с четырьмя и шестью цилиндрами. 8-ми и 12-и цилиндровые ДВС повышенной мощности были разработаны для спортивных автомобилей.

Оппозитный двигатель

Современные оппозитные двигатели

На данный момент, разработкой и установкой оппозитных двигателей занимаются Porsche и Subaru, а раньше такой мотор устанавливался на Volkswagen, Honda, Toyota, Ferrari и др. Похожие двигатели можно найти на пассажирских Икарусах, мотоциклах, в военной технике (например, танках).

Принцип работы «оппозитника» в общем схож с функционированием других типов ДВС, а двух- и четырёхцилиндровых «боксёров»,практически аналогичен. Главная отличительная особенность – это расположение цилиндров. Не следует путать оппозитный двигатель с V-образным и углом развала в 180 град, т.к. во втором из них, соседние поршни расположены на одной шатунной шейке и находятся в разных точках цилиндров в одно и то же время.

Преимущества и недостатки оппозитных ДВС

Плюсами в применении оппозитных двигателей можно считать следующее:

Следует отметить, что водитель самостоятельно может, разве что, масло заменить в двигателе, остальные процедуры далеко не всем придутся по силам. Для выполнения отдельных работ нужно снимать мотор с автомобиля.

Видео-обзор оппозитного двигателя

Подытожив, можно сказать, что при выборе транспортного средства с указанным типом двигателя, следует не упускать из вида стоимость обслуживания и ремонта, но и помнить о выше описанных достоинствах оппозитного мотора.

Разобраться в устройстве и характеристиках оппозитного двигателя вам поможет эта видео-лекция:

Оппозитные двигатели

Даже несмотря на небывалый успех Volkswagen Beetle, оппозитные двигатели так и не нашли широкого применения в мировом автопроме

Двигатель

Оппозитные двигатели стали продолжением эволюции двигателей внутреннего сгорания и появились уже после рядных, V-образных и W-образных. По большому счету, оппозитные моторы они стали одной из разновидностей двигателей, имеющих V-образное расположение цилиндров. Только угол развала цилиндров в оппозитном моторе составил уже 180 градусов, то есть цилиндры лежат в два ряда друг напротив друга.

Такая конструкция решает проблему вибраций —  двигатели получают более плавные рабочие характеристики. Кроме того, за счет расположения цилиндров снижается центр тяжести автомобиля — он перемещается ближе к дороге, за счет чего улучшается управляемость.

Все модели японского бренда Subaru с 1963 года оборудуются оппозитными двигателями

История оппозитных моторов

Двигатели этого типа не особенно часто применялись в автомобилестроении. Один из самых известных автомобилей с оппозитным мотором – Фольксваген Жук – c 1938 по 2003 год было выпущено 21,5 млн. экземпляров.

Среди представителей немецкого автопрома есть и еще одна марка, отдающая предпочтение оппозитным моторам – это Порше. На таких моделях, как Porsche 997, Porsche 987 Boxster и серии GT стоят двигатели такого типа.

Кроме того, все детища японского бренда Субару с 1963 года оборудуются оппозитными двигателями. Их использование стало своего рода визитной карточкой этой автомобильной компании.

Subaru Tribeca

Также оппозитное расположение цилиндров применяется для двигателей многих марок и моделей мотоциклов.

В Советском Союзе оппозитный мотор тоже можно было встретить, правда, не на автомобиле, а на танке Т-64. Этот двигатель мог работать на солярке, бензине, керосине и даже мазуте.

Разновидности оппозитных двигателей

Выделяют два типа оппозитных двигателей внутреннего сгорания. Один из них называется OPOC. Особенность его конструкции в том, что противоположно расположенные поршни движутся асинхронно. Такая конструкция делает ненужными ГБЦ и систему клапанов. А это, в свою очередь, ведет к снижение веса агрегата и повышению эффективности при меньшем уровне выбросов.

В случае с дизельным оппозитником используется непосредственный впрыск топлива вкамеру, а в бензиновом вариант горючая смесь поступает в камеру благодаря карбюратору.

Основной недостаток оппозитных двигателей, помешавший им обрести популярность, — сложный и дорогостоящий ремонт и обслуживание

Второй тип – Боксер, устроен в этом аспекте точно так же, как и V-образный двигатель. Для этого мотора характерно синхронное движение противоположных поршней — через пол-оборота коленчатого вала. Цилиндров в моторах типа Боксер может быть от четырех до двенадцати. Наиболее удачная конструкция – шестицилиндровые оппозитники, уровень вибраций у которых минимальный, как и у двигателей V6.

Несмотря на то, что оппозитный двигатель создавался с целью экономии места под капотом, этой цели едва ли удалось достичь. Двигатели с оппозитным расположением цилиндров достаточно широкие, поэтому требуют достаточной ширины подкапотного пространства. Но все же основной недостаток оппозитных двигателей, помешавший им обрести популярность, — сложный и дорогостоящий ремонт и обслуживание.

принцип работы, достоинства и недостатки

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

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

Оппозитный двигатель

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

Volkswagen Beetle ’1968–72

Преимущества

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

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

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

Недостатки

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

SUBARU BRZ оснащается оппозитным двухлитровым двигаталем мощностью 200 лошадиных сил.

Оппозитный 4 цилиндровый двигатель схема

На чтение 37 мин. Обновлено 16 ноября, 2020

Оппозитный 4 цилиндровый двигатель схема

Двигатель с оппозитным расположением цилиндров — это тип конструкции двигателя внутреннего сгорания, при котором оси цилиндров расположены под углом 180° друг к другу (рис. 1).

Двигатель с оппозитным расположением цилиндров был изобретен Карлом Бенцем в 1896 году. Он называл его «Контр-двигатель», так как оба цилиндра находились напротив друг друга.

По сравнению с рядным такой двигатель обладает лучшей уравновешенностью и меньшей высотой, что является предпосылкой для установки такого двигателя на автобусах под полом или на спортивных автомобилях. Также немаловажным является более низкое расположение центра тяжести автомобиля. Недостатков является более высокая стоимость изготовления, сложность поперечного монтажа, а также трудности при обслуживании и ремонте.

Современные двигатели с оппозитным расположением цилиндров выпускаются с числом цилиндров 2, 4 и 6.

Рассмотрим особенности конструкции и работу двигателей с различным числом цилиндров.

1. Двухцилиндровый двигатель

Угол чередования одноименных тактов, также как и угол между кривошипами коленчатого вала, равен 360° (рис.2).

В настоящее время двухцилиндровые оппозитные двигатели с воздушным охлаждением применяются преимущественно на мотоциклах, хотя раньше они встречались и на легковых автомобилях, например, Ситроен 2 CV.

Двухцилиндровый оппозитный двигатель является более уравновешенным по сравнению с двухцилиндровым рядным двигателем, однако имеются конструкции с уравновешивающим (балансировочным) валом.

2. Четырехцилиндровый двигатель

Угол чередования одноименных тактов, также как и угол между кривошипами коленчатого вала, равен 180° (рис.3).

В данном двигателе чередование одноименных тактов происходит полностью аналогично четырехцилиндровому рядному двигателю. В отличие от него значительно снижена неуравновешенность от сил инерции второго порядка и за счет этого противовесы коленчатого вала имеют меньшую массу.

Порядок работы двигателя: 1 – 4 – 3 – 2 или 1 – 2 – 3 – 4.

Коленчатый вал в большинстве случаев имеет три опоры, единственное исключение – двигатель автомобиля Фольксваген Жук (4 опоры).

3. Шестицилиндровый двигатель

Угол чередования одноименных тактов, также как и угол между кривошипами коленчатого вала, равен 120° (рис. 4).

Работает абсолютно аналогично шестицилиндровому рядному двигателю. Оба двигателя являются одинаково уравновешенными, что свидетельствует о том, что более высокие затраты на изготовление оппозитного двигателя не оправданы.

Такой тип двигателя нашел применение на автомобилях Порше (рис.5) и Субару– вероятно из-за более короткой конструкции и низкого расположения центра тяжести, учитывая, что двигатель расположен сзади .

Коленчатый вал в большинстве случаев имеет четыре опоры.

Порядок работы двигателя: 1 – 6 — 2 – 4 – 3 – 5

Разновидностью двигателей с оппозитным расположением цилиндров являются двигатели с Н-образным расположением цилиндров (рис.6).

Двигатель с Н-образным расположением цилиндров представляет собой два двигателя с оппозитным расположением цилиндров. Оба двигателя имеют собственный коленчатый вал, которые связаны в конце друг с другом.

Данный тип двигателя применялся на автомобилях Формулы-1, однако широкого применения там не нашел ввиду более низкой литровой мощности, большей массы, низкого крутящего момента, а также более высокого расположения центра тяжести, чем у двигателей с одним коленчатым валом.

Более широко Н-образные двигатели применялись в авиастроении, так как позволяли создать очень компактный и короткий (по сравнению со звездообразными двигателями) двигатель с 12 цилиндрами, что обеспечивало хорошую аэродинамику.

Источник

—>Автозапчасти и СТО —>

Обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.

Не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?

Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.

Что значит порядок работы цилиндров двигателя?

Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.

От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:

— расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное;
— количество цилиндров;
— конструкция распредвала;
— тип и конструкция коленвала.

Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.

Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.

Газораспределительной фазой называют момент, в который начинается открытие и заканчивается закрытие клапанов. Измеряется фаза газораспределения в градусах поворота коленчатого вала по отношению к верхней и нижней мёртвым точкам (ВМТ и НМТ).

На протяжении рабочего цикла в цилиндре воспламеняется смесь топлива и воздуха. Промежуток между воспламенениями в цилиндре оказывает непосредственное влияние на равномерность работы мотора. Двигатель работает максимально равномерно при наименьшем промежутке воспламенения.

Данный цикл непосредственно зависит от количества цилиндров. Чем большим является число цилиндров, тем меньшим будет интервал воспламенения.

Порядок работы цилиндров у разных двигателей:

У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.

Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее. Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 720. У 2-х тактного двигателя 3600.

Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.

— Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 1200).

— Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 900).

— Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12

Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 900 .

То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам. Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.

Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.

Источник

Как определить где первый цилиндр двигателе. Расположение и нумерация цилиндров двигателя: просто о сложном. Как определить номер цилиндра. Что влияет на нумерацию цилиндров двигателя

Что происходит в цилиндрах

Происходящее внутри цилиндра действо по научному называется рабочим циклом. Он состоит из фаз газораспределения.
Фаза газораспределения – момент начала открытия и конца закрытия клапанов в градусах поворота коленвала относительно мертвых точек: ВМТ и НМТ (соответственно, верхняя и нижняя мёртвые точки).

В течение одного рабочего цикла в цилиндре происходит одно воспламенение воздушно-топливной смеси. Интервал между воспламенениями в цилиндре прямым образом воздействует на равномерность работы двигателя. Чем меньше интервал воспламенения, тем равномернее работа двигателя.

И этот цикл напрямую связан с количеством цилиндров. Большее количество цилиндров – меньший интервал воспламенения.

Примеры расположения цилиндров двигателей

Порядок работы с входящими документами
а — четырехлистный V образный шести цилиндровый; б — четырехтактный V образный восьми цилиндровый; в— четырехтактный рядный четырех цилиндровый; г — четырехтактный рядный шести цилиндровый.

Одноцилиндровый четырехтактный двигатель

имеет значительную неравномерность вращения коленчатого вала, которая вызвана тем, что за два оборота коленчатого вала только в течение одного полуоборота коленчатый вал вращается вследствие давлении газов, а три полуоборота — за счет энергии, накопленной маховиком. Причем во время рабочего хода вращение коленчатого вала ускоренное, а во время подготовительных ходов — замедленное, что вызывает повышенную вибрацию двигателя, которая может быть лишь частично уменьшена вследствие значительного момента инерции маховика.

Нумерация цилиндров на разных типах двигателей

Как таковой, строгой международной системы расположения и нумерации цилиндров двигателя не существует. И это плохо. Посему, прежде, чем приступать к какому-либо виду ремонта двигателя или системы зажигания, окунитесь с головой в Инструкцию по эксплуатации и ремонту именно вашего авто.

Заднеприводные 4-х и 6-ти рядные двигатели в США имеют главный цилиндр №1 от радиатора, остальные цилиндры нумеруются по направлению к салону. Но, есть и обратная нумерация, когда главным цилиндром считается тот, который ближе к салону.

У французских двигателей нумерация цилиндров происходит со стороны коробки передач. А нумерация цилиндров V-образных двигателей идёт с правого полубока, т. е. со стороны крутящего момента.

V-образные многоцилиндровые двигатели имеют главный цилиндр со стороны водителя в ряду, который ближе к салону. Затем идут нечетные цилиндры двигателя, а с противоположной стороны (ближе к радиатору) – чётные.

Поэтому, для того, чтобы вы окончательно не запутались из-за отсутствия единого международного стандарта расположения и нумерации цилиндров двигателя, пользуйтесь Руководством по эксплуатации от производителя.

Удачи вам в изучении нумерации и расположения цилиндров двигателя.

Порядок работы цилиндров, именно так называется последовательность чередования тактов в разных цилиндрах двигателя. Порядок работы цилиндров напрямую зависит от типа расположения цилиндров: рядное или V-образное. Кроме того, на порядок работы цилиндров двигателя влияет расположение шатунных шеек коленвала и кулачков распредвала.

Горизонтальное расположение — цилиндр

УАЗ 2206 зажигание, порядок работы цилиндров

Горизонтальное расположение цилиндров обеспечивает малую высоту танка.

Достоинства горизонтального расположения цилиндров состоят в удобстве наблюдения и обслуживания, а при ремонте — в доступности механизма движения.

Схемы одноступенчатых поршневых компрессоров.

При горизонтальном расположении цилиндра, особенно большого диаметра, происходит неравномерное одностороннее изнашивание поршня под действием силы тяжести. Это приводит к необходимости уменьшать скорость движения поршня.

При горизонтальном расположении цилиндров такая операция не представляет особых затруднений, но при вертикальном требует почти полной разборки двигателя.

При горизонтальном расположении цилиндра учитывают напряжения, возникающие под действием веса кон-сольно расположенных частей.

При горизонтальном расположении цилиндра поршень опирается на его зеркало х / 3 нижней части боковой поверхности. Эту часть поверхности обрабатывают по посадке Д второго класса точности, а у верхних 2 / 3 боковой поверхности поршня уменьшают радиус на 0 5 — 0 8 мм для предохранения поршни от заеданий при его износе.

При горизонтальном расположении цилиндров гидропривода ( рис. 10, в) компрессор становится наиболее компактным. Силы тяжести от массы жидкости в этом случае действуют в направлении, перпендикулярном поршневым усилиям, что, как показывает опыт, не всегда хорошо сказывается на поведении мембран в машинах большой производительности. Видимо, применения этой схемы, несмотря на преимущества оппозитного расположения цилиндров и хорошую уравновешенность инерционных сил, все же следует избегать для компрессоров с мембранами большого диаметра, но с успехом можно применять для компрессоров с малыми и средними диаметрами мембран.

Двигатели с горизонтальным расположением цилиндров имеют перспективы применения на грузовых автомобилях, автобусах и колесно-гусеничных машинах специального назначения, так как при этом можно расположить кабину водителя непосредственно над двигателем, увеличить полезную площадь платформы, улучшить обзорность автомобиля и его управляемость.

Схема насосной установки с воздушными колпаками.

Поршневой насос с горизонтальным расположением цилиндра, а воздушные колпаки обычного типа, в которых перекачиваемая жидкость находится в контакте с сжимаемым воздухом.

Цилиндрическая сушилка для хлопчатобумажных тканей.

Сушилки выполняются с вертикальным и горизонтальным расположением цилиндров. Материал огибает цилиндры, соприкасаясь с горячей поверхностью. На рис. 6 — 28 показана цилиндрическая сушилка для сушки хлопчатобумажных тканей.

Так как при горизонтальном расположении цилиндра, в особенности при большом его диаметре, происходит неравномерное одностороннее изнашивание поршня, то рекомендуется придавать компрессору вертикальную форму. Выполняются современные воздуходувки грандиозных размеров производительностью до 1000 м3 / мин и более.

Схема поршневого насоса.

Расположение — цилиндр — двигатель

Причины нестабильной работы и жора масла на двигателе Nissan 3.5 V6 VQ35

Расположение цилиндров двигателя в силовой части газомоторного компрессора V-образное или однорядно-вертикальное. Рабочий процесс осуществляется по двух — или четырехтактному принципу действия.

По расположению цилиндров двигателя газомоторкомпрессоры подразделяются на угловые, с вертикальными или V-образными двигателями.

Мотокомпрессоры с V-образным расположением цилиндров двигателя в зависимости от производительности и давления выполняются с числом кривошипов от одного до пяти. Так выполнен мотокомпрессор, показанный на фиг. Его продувочный насос устроен в крейцкопфной полости компрессора, для чего крейцкопф дополнен поршнем.

Газовые двигатели-компрессоры с V-образным расположением цилиндров двигателя, в зависимости от производительности и давления, бывают с числом кривошипов от одного до четырех.

У мотокомпрессоров с V-образным расположением цилиндров двигателя против каждого колена находятся три цилиндра, из которых один двойного действия принадлежит компрессору и два — двигателю. Так выполнен мотокомпрессор, показанный на рис. IV.26. Его продувочный насос устроен в крейцкопфной полости компрессора, для чего корпус крейцкопфа дополнен поршнем.

Число шатунных шеек определяется числом и расположением цилиндров двигателя или рабочих органов технологической машины. Число коренных шеек обычно больше числа шатунных на одну. Однако повышением жесткости вала можно уменьшить число коренных шеек, исключив коренные шейки между частью шатунных.

Число колен вала у мотокомпрессоров с V-образным расположением цилиндров двигателя в зависимости от производительности и давления встречается от одного до пяти. Каждое колено связано с тремя поршнями, из которых один двойного действия принадлежит компрессору и два двигателю.

Выбор конфигурации коленчатого вала определяется числом и расположением цилиндров двигателя, а также динамическими показателями: уравновешенностью и равномерностью чередования вспышек.

Форма коленчатого вала зависит от числа и способа расположения цилиндров двигателя.

Величина приведенного момента инерции маховика зависит от числа id расположения цилиндров двигателя, массы движущихся частей и числа тактов.

Форма коленчатого вала ( табл. 4) зависит от числа и расположения цилиндров двигателя, принятой равномерности чередования вспышек и желаемой уравновешенности двигателя, от числа коренных шеек вала.

Такие компрессоры выполняют угловыми с горизонтальным расположением компрессорных цилиндров двойного действия и вертикальным или У-образным расположением цилиндров двигателя. Изменение производительности мотокомпрессора, как и компрессора с приводом от отдельного двигателя, производят изменением частоты вращения вала.

Коленчатые валы имеют коренные шейки, вращающиеся в подшипниках машины, шатунные шейки, связанные с шатунами, и щеки, связывающие. Число шатунных шеек определяется числом и расположением цилиндров двигателя или рабочих органов технологической машины. Число коренных шеек обычно больше числа шатунных на одну. Однако повышением жесткости вала можно уменьшить число коренных шеек, исключив коренные шейки между частью шатунных.

Изменение суммарного крутящего момента двигателя no — углу поворота коленчатого вала может быть представлено1 в виде кривой. Форма этой кривой определяется числом и расположением цилиндров двигателя.

Однако при небольших расходах газа на тупиковых газопроводах целесообразно применение поршневых компрессоров в силу их более высокой экономичности. В последнем случае широкое распространение получили мотокомпрессоры, у которых в одном агрегате объединены компрессор и двух — или четырехтактный газовый двигатель внутреннего сгорания. Мотокомпрессор имеет У-образное расположение цилиндров двигателя. На каждом колене вала расположены два шатуна двигателя и один шатун компрессора. Цилиндр компрессора с поршнем двойного действия выполнен горизонтально. К преимуществам такой компоновки следует отнести высокий КПД газового двигателя, компактность, низкие затраты на фундамент.

Классификация поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания можно условно классифицировать: 1) по способу смесеобразования и виду применяемого топлива; 2) по способу осуществления рабочего цикла; 3) по числу цилиндров и их расположению; 4) по способу охлаждения и смазки деталей и т. п. По способу смесеобразования двигатели внутреннего сгорания делятся на двигателис внешним смесеобразованиеми двигателис внутренним смесеобразованием. Автомобильные двигатели с внешним смесеобразованием работают на лёгком топливе, в основном на бензине или газе. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляюткарбюраторные, газобаллонные и инжекторные системы питания. Образование топливно-воздушной смеси происходит вне цилиндра двигателя — в смесительной камере карбюратора, в специальном смесителе или непосредственно во впускном коллекторе. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры. Автомобильные двигатели с внутренним смесеобразованием работают, в основном на дизельном топливе, которое относится к тяжёлым видам топлив. К этому же виду топлива относят «солярку», мазут и сырую нефть. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением являетсясистема непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры. По способу осуществления рабочего цикла следует различатьдвухтактныеичетырёхтактныедвигатели. У первых,рабочий циклсовершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала. У вторых, рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т.е. за два оборота коленчатого вала. Под рабочим циклом двигателя следует понимать совокупность процессов, протекающих в цилиндрах двигателя и «заставляющих» его работать. Подавляющее большинство современных автомобилей оборудуются четырёхтактными двигателями. По числу цилиндров и их расположению двигатели делятся на двух – и многоцилиндровые с рядным, многорядным, вертикальным, наклонным, звездообразным и горизонтальным расположением цилиндров (рис. 2.4).

Многорядные двигатели можно разделить на: 1)V – образные двухрядные двигатели, с углом развала цилиндров 90 и менее градусов; 2)U – образные двухрядные двигатели; 3)оппозитные двигателис расположением цилиндров под углом 180 градусов друг к другу; 4)W – образные трёхрядные двигатели; и 5) двигатели с большим числом рядов цилиндров. Многорядное расположение цилиндров двигателя позволяет уменьшить габаритную длину двигателя при сохранении числа цилиндров. Оппозитное, т.е. лежачее расположение цилиндров, уменьшает габаритную высоту двигателя, что в свою очередь позволяет снизить центр тяжести автомобиля и, тем самым улучшить его устойчивость. По способу охлаждения и смазки деталей различают двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением, с принудительной смазкой деталей, смазкой разбрызгиванием и комбинированной смазкой. Также имеются и иные конструктивные отличия двигателей.

Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 5047; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Похожие статьи:

Расположение цилиндров автомобиля

В современных автомобилях применяются многоцилиндровые двигатели с разным количеством цилиндров. В двигателях зачастую их бывает от 2 до 12. Встречаются даже более необычные двигатели, число цилиндров в которых до 18. В зависимости от расположения цилиндров делятся на рядные двигатели, оппозитные, V-образные. Устанавливаются на машины и другие конфигурации расположения. Например, W-образные, а также роторные.

Рядные двигатели

Самая распространенная компоновка — расположение поршней и цилиндров в один ряд. При такой установке цилиндров все поршни двигателя вращают один коленчатый вал. Для обозначения рядного двигателя используется сочетание «LX», где X — число цилиндров. Несомненным преимуществом рядных двигателей является их несложный механизм, производительность, равномерность износа деталей, а также простота обслуживания. Рядные двигатели можно размещать и вдоль и поперёк. К недостаткам такого типа мотора относятся их большие габариты.

Оппозитные двигатели

В отличии от остальных конфигураций, особенностью оппозитного двигателя является горизонтальное движение цилиндров. В таком типе мотора всегда используется чётное количество цилиндров. Два соседних поршня всегда находятся в одном положении. Это обеспечивает плавную работу, не создавая вибрации. Поскольку движения поршней напоминают движения рук боксера, такой тип двигателя часто называют Boxer. Он имеет смещенный вниз центр тяжести, помогающий добиться устойчивости при движении, а расположение на одной линии с трансмиссией делает передачу мощности более эффективной. Основное преимущество этого типа — высокий уровень безопасности при лобовом столкновении. При нём мотор уходит под салон и сохраняет жизнь водителя и пассажиров. Оппозитный двигатель устанавливается только продольно. Среди недостатков можно выделить значительные трудности при проведении ремонтных работ — даже для незначительных процедур необходимо снимать двигатель. Кроме этого некоторые отмечают неравномерный износ гильзы цилиндра, связанный с горизонтальным движением поршня. Это, в свою очередь, приводит к большим расходам масла. Данный тип двигателя используется на автомобилях Subaru и Porsche.

W-образные двигатели

W-образный тип двигателя представляет собой два V-образных двигателя заключенных в одну систему. W-образный мотор часто называют четырехрядным. Принято считать, что этот тип был разработан автомобильным концерном Volkswagen. В таком типе мотора используются 12 цилиндров — три ряда по четыре в каждом. Благодаря такой конструкции значительно экономится подкапотное место, которое можно использовать для установки дополнительного оборудования. Но в то же время, такое компактное расположение цилиндров относительно друг друга приводит к их быстрому нагреванию, поэтому в таком типе двигателя применяется система охлаждения для каждого цилиндра.

Роторные двигатели

В этом моторе роль поршня играет ротор. Необычная форма ротора позволяет за один его оборот произвести все такты как у других двигателей внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Для такого двигателя характерно отсутствие системы газораспределения — её роль выполняет сам ротор. Несмотря на возложенные надежды на разработанный в 50-хх годах прошлого века двигатель, в нем имеется ряд недостатков. Основной из них – очень низкая экологичность. В нынешние дни данный тип двигателя используется серийно только на спортивном автомобиле Mazda RX-7. Были попытки установить двигатель на автомобили ВАЗ, но они не увенчались успехом, и моторы пришлось заменить на поршневые.

Расположение и нумерация цилиндров в многоцилиндровых двигателях

Как могут располагаться цилиндры в многоцилиндровом двигателе?

Цилиндры в многоцилиндровом двигателе могут располагаться вертикально в один ряд (рис.9, а), наклонно к вертикали под углом 20° (рис.9, б), V-образно в два ряда, угол между которыми 90°, реже 75° (рис.9, в), горизонтально (оппозитно) – угол между цилиндрами 180° (рис.9, г).

Рис.9. Расположение цилиндров в двигателе: а – вертикальное; б – наклонное; в – V- образное; г – оппозитное (горизонтальное).

На каких автомобилях применяются двигатели с вертикальным однорядным расположением цилиндров и в чем их недостатки?

Двигатели с вертикальным однорядным расположением цилиндров устанавливают на автомобилях ГАЗ-24 «Волга», ВАЗ, УАЗ-469, ГАЗ-51А, ГАЗ-52 и других. Недостатком их есть то, что с увеличением числа цилиндров увеличивается длина двигателя, ухудшая компоновку автомобиля, появляются крутильные колебания коленчатого вала.

На каких автомобилях устанавливаются V-образные двигатели?

На автомобилях ГАЗ-53А, ГАЗ·66, ГАЗ-14 «Чайка», ЗИЛ-130, ЗИЛ-131, ЗИЛ-117, Урал, КамАЗ, КрАЗ и других устанавливают V-образные восьмицилиндровые двигатели, в которых цилиндры расположены в два ряда, угол между которыми 90°. На автомобилях МАЗ-500А установлен V-образный шестицилиндровый, а на автомобилях ЗАЗ и ЛуАЗ – V-образны четырехцилиндровый двигатель, в которых угол между цилиндрами 90°.

V-образные двигатели значительно короче рядных двигателей с таким же количеством цилиндров и мощностью, что улучшает компоновку автомобиля, позволяет получить более просторый кузов легкового автомобиля, установить кабину водителя над двигателем и таким путем сдвинуть кузов грузового автомобиля ближе к переднему мосту, что позволяет более равномерно нагрузить оси автомобиля и повысить таким путем устойчивость при движении.

На каких автомобилях устанавливают двигатели с горизонтальным расположением цилиндров и в чем их преимущество?

Горизонтальное (оппозитное) расположение цилиндров в двигателе обычно применяется на автобусах («Икарус-250»), что позволяет установить двигатель непосредственно под полом салона автобуса, использовав весь кузов для размещения пассажиров.

Как нумеруются цилиндры в многоцилиндровых двигателях?

Нумерация цилиндров показана на рисунке 10: а – рядного четырехцилиндрового; б – рядного шестицилиндрового; в – V-образного четырехцилиндрового; г – V-образного шестицилиндрового; д – V-образного восьмицилиндрового двигателя.

Рис.10. Нумерация цилиндров двигателя: а и б – рядных двигателей; в, г, д – V-образных двигателей.

Кривошипно-шатунный механизм

• Маховик поддерживает инерцию коленвала для вывода поршней из верхних или нижних крайних положений, а также для более равномерного его вращения.
• Коленчатый вал преобразует линейное движение поршней во вращение и передает его через механизм сцепления на первичный вал КПП.
• Шатун передает усилие, прикладываемое к поршню на коленчатый вал.
• Поршневой палец создает шарнирное соединение шатуна с поршнем. Изготавливается из легированной высокоуглеродистой стали с цементацией поверхности. По сути является толстостенной трубкой со шлифованной наружной поверхностью. Бывает двух видов: плавающий или закрепленный. Плавающие свободно перемещаются в бобышках поршней и во втулке, запрессованной в головку шатуна. Не выпадает палец из этой конструкции благодаря стопорным кольцам, устанавливающимся в пазы бобышек. Закрепленные удерживаются в головке шатуна за счет горячей посадки, а в бобышках вращаются свободно.

Здравствуйте, уважаемые автовладельцы! Давайте с самого начала поймём, что такие понятия, как «порядок работы цилиндров» и «нумерация цилиндров двигателя» являются разными по сути. Но, взаимосвязь, существующая между ними нам нужна.

Для чего? А для того, что зная каким образом назначается и откуда начинается нумерация цилиндров двигателя, мы спокойно оперируем порядком работы цилиндров для: регулировки теплового зазора клапанов, правильного подключения проводов к свечам зажигания и т.д.

Информация к размышлению! Независимо от компоновки двигателя, независимо от порядка работы цилиндров, который вы узнаете из мануала по эксплуатации, цилиндр №1 – это всегда главный цилиндр, и в нём всегда располагается свеча №1.

Что влияет на нумерацию цилиндров двигателя

Нумерация цилиндров двигателя, к сожалению, не имеет единых международных стандартов. Поэтому первая и главная рекомендация перед началом ремонта двигателя своего автомобиля – глубокое изучение Инструкции по эксплуатации и ремонту именно своего авто.

Факторы, влияющие на нумерацию цилиндров двигателя:

• задний или передний тип привода двигателя;
• рядность двигателя: V-образный или рядный. Расположение цилиндров может быть: вертикальным, наклонным, V-образно в два ряда, горизонтально (оппозитно) – это когда угол между цилиндрами составляет 180 градусов;
• конструктивное расположение двигателя в моторном отсеке: поперечное или продольное;
• направление вращения: против часовой стрелки или по часовой стрелке.

Нумерация цилиндров двигателей разных типов

Эта информация полезна в первую очередь для тех, кто затевает ремонт двигателей иномарок. Как правило, все переднеприводные стандартные автомобили имеют поперечно расположенный двигатель. В этом случае нумерация цилиндров двигателя идёт по одной из сторон, а главный цилиндр №1 расположен со стороны места пассажира.

Многоцилиндровые V-образные двигатели имеют расположение цилиндра №1 в ближнем ряду к салону со стороны водителя. Следующими идут нечётные цилиндры, а со стороны радиатора чётные цилиндры.

В американских двигателях существует два варианта расположения цилиндров. 4 или 6-ти рядные американские двигатели могут иметь главный 1 цилиндр от радиатора, тогда как остальные нумеруются в направлении салона.

Второй вариант с обратной нумерацией, в этом случае главным №1 цилиндром считается тот, что расположен ближе к салону.

Французские автомобилестроители предлагаю нам также два варианта нумерации цилиндров двигателя. Это либо нумерация со стороны коробки переключения передач, либо с правого полубока со стороны крутящего момента, у V-образных двигателей.

Поэтому, с учетом такой разной, и порой противоречивой информации, не пренебрегайте изучением инструкций производителя двигателя – автомобиля. Как вариант, не помешает обращение с подобным запросом на целевой форум именно по вашему автомобилю.

Успехов вам при изучении материально-технической части двигателя, его устройства и особенностей.

Нумерация цилиндров в наиболее распространенных типах автомобилей

К сожалению, общепринятых правил нумерации цилиндров в автомобильных двигателях не существует — каждый автопроизводитель использует свою систему, которая зачастую различается даже для разных двигателей одного и того же автоконцерна. Поэтому самым авторитетным источником в данном вопросе для вас должно быть руководство по ремонту и эксплуатации вашего конкретного автомобиля, или же, в случае его отсутствия — знания профессионалов по ремонту автомобилей.

В рядных 4-х и 6-ти цилиндровых американских двигателях, которые устанавливаются на автомобилях с задним приводом и расположены продольно, первый цилиндр обычно находится у радиатора, а остальные нумеруются по порядку от радиатора к салону автомобиля. Однако встречаются и исключения из этого правила.

В V-образных двигателях, устанавливаемых поперечно в американских автомобилях, главный (первый) цилиндр обычно находится в ряду, ближнем к салону, с края, ближнего к водителю. За ним в ряду, ближнем к салону, идут нечетные цилинды, а в ряду, ближнем к радиатору, идут четные цилиндры. То есть, в ряду, ближнем к салону, считая от водителя, идут цилиндры 1-3-5-7, а в ряду, ближнем к радиатору, считая от водителя, идут цилиндры 2-4-6-8. Такую нумерацию цилиндров можно встретить, например, на Jeep Cherokee.

На рядных 4-цилиндровых двигателях французских переднеприводных автомобилей, устанавливаемых поперечно, цилиндры нумеруются обычно от маховика, т.е. со стороны водителя. В случае V-образных 6-цилиндровых двигателей (например, на Peugeot 607) цилиндры нумеруются так — в ряду, ближнем к радиатору, от водителя к пассажиру — 1-2-3, в ряду, ближнем к салону, от водителя к пассажиру — 4-5-6.

Как видим, информация по вопросам нумерации цилиндров в двигателях различных автомобилей очень противоречива, поэтому напоминаем — истиной в последней инстанции в данном вопросе должна быть техническая документация на ваш автомобиль.

Порядок работы 4 цилиндрового двигателя обозначается как Х―Х―Х―Х где Х ― номера цилиндров. Это обозначение показывает последовательность чередования тактов цикла в цилиндрах.

Порядок работы цилиндров зависит от углов между кривошипами коленчатого вала, от конструкции механизма газораспределения, и системы зажигания бензинового силового агрегата. У дизельного место системы зажигания в этой последовательности занимает ТНВД.

Для управления автомобилем это знать, конечно, необязательно.

Порядок работы цилиндров необходимо знать, регулируя зазоры клапанов, меняя ремень ГРМ либо выставляя зажигание. Да и при замене проводов высокого напряжения понятие порядка рабочих тактов не будет лишним.

В зависимости от числа тактов, составляющих рабочей цикл, ДВС делятся на двухтактные и четырехтактные. Двухтактные двигатели не ставят на современные автомобили, они используются лишь на мотоциклах и в качестве пускателей тракторных силовых агрегатов. Цикл четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания включает в себя следующие такты:

Цикл дизеля отличается тем что при впуске всасывается только воздух. Топливо же впрыскивается под давлением после сжатия воздуха, а воспламенение происходит от контакта дизеля с разогретым от сжатия воздухом.

Нумерация

Нумерация цилиндров рядного двигателя начинается с наиболее удаленного от коробки перемены передач. Иными словами, со стороны либо цепи.

Очередность работы

У коленвала рядного 4-х цилиндрового ДВС кривошипы первого и последнего цилиндра располагаются под углом 180° друг к другу. И под углом 90° к кривошипам средних цилиндров. Поэтому для обеспечения оптимального угла приложения движущих сил к кривошипам такого коленвала, порядок работы цилиндров бывает 1―3―4―2, как у вазовских и москвичевских ДВС либо 1―2―4―3, как у газовских моторов.

Чередование тактов 1-3-4-2

Угадать порядок работы цилиндров двигателя по внешнем признакам нельзя. Об этом следует читать в мануалах производителя. Порядок работы цилиндров двигателя проще всего узнать в инструкции по ремонту вашей машины.

Вертикальное расположение — цилиндр

Примечания — V-образное расположение цилиндров; Р — рядное вертикальное расположение цилиндров; ТК — турбокомпрессор; ОВ — охлаждение наддувочного воздуха; ОП — масляное охлаждение поршней.

Конструктивные схемы гидропульсаторных вибровозбудителей. а — с вертикальными цилиндрами. б — с горизонтальными цилиндрами.

Гидропульсатор ( рис. 2, а) с вертикальным расположением цилиндров состоит из корпуса /, в котором расположен вал с двумя эксцентриками 2; блока цилиндров с размещенными в нем толкателями 3 и поршнями 4; клапанной коробки 5, в которой монтируются отсечной клапан 6 с винтовым штурвалом 7 и предохранительные клапаны. Конструкция гидропульсатора предусматривает плавное регулирование нагрузки на приводной двигатель ( без перегрузок во время пуска) путем сообщения рабочих пространств поршней соединительным каналом, который во время установившегося режима работы частично или полностью перекрыт отсечным клапаном.

В дальнейшем был спроектирован СПГГ модели Д с вертикальным расположением цилиндров для силовой установки транспортного назначения. В эгом СПГГ буферы прямого действия расположены внутри блоков поршней.

Внешний вид углового компрессора 2ВП 10 / 8.

Для некоторых производств ( например, хлорных) требуется вертикальное расположение цилиндров, при котором исключается попадание смазки внутрь поршня.

Компрессоры — двухступенчатые поршневые бескрейцкопфные машины простого действия с вертикальным расположением цилиндров и дифференциальным поршнем, с охлаждением цилиндров и холодильников пресной ( КВД-Г, КВД-ГА2, КВД-Б) или морской ( КВД-М) водой, с приводом от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания.

Тип дизеля: четырехтактный, с вихрекамерным смесеобразованием, вертикальным расположением цилиндров в одно -, двух -, четырех-и шестицилиндровом исполнении. Одно — и двухцилиндровые дизели имеют блок-картерную конструкцию, их коленчатые валы устанавливаются на подшипниках качения. Коленчатые валы четырех — и шестицилиндровых дизелей устанавливаются на подшипниках скольжения. Дизели предназначены для привода генераторов, насосов, компрессоров и других механизмов.

Двигатель ГАЗ-МК — четырехтактный, четырехцилиндровый, карбюраторный с вертикальным расположением цилиндров.

Принципиальная схема, обеспечивающая строгую последовательность только для первого и второго порядков включения.

В гидросистеме, приведенной на рис. 47, при вертикальном расположении цилиндра 1 и горизонтальном — 2, строгая последовательность включения их в работу будет только для первого и второго порядков включения.

Наибольшее распространение получили однорядные, или линейные, двигатели с вертикальным расположением цилиндров. Такое расположение отличается удобством обслуживания двигателя, а также простотой конструкции блок-картера. В некоторых случаях цилиндры однорядных двигателей располагают горизонтально ( например, в автобусах), а также наклонно.

Наибольшее распространение получили однорядные, или линей-лые, двигатели с вертикальным расположением цилиндров.

Вакуум-насос ВНП-075 представляют собой одноступенчатую поршневую крейцкопфную машину двойного действия с вертикальным расположением цилиндра.

В холодильных машинах для домашних шкафов применяются герметические одноцилиндровые непрямоточные компрессоры с вертикальным расположением цилиндров и горизонтальным валом.

Схема — расположение — цилиндр

Схема расположения цилиндров существенно изменена по сравнению с ранее применявшейся на ЛМЗ ( см. рис. III.2): потоки в ЦВД и ЦСД направлены в противоположные стороны для уравновешивания осевого давления.

Основные параметры газомотокомпрессоров завода Двигатель революции.

Схемы расположения цилиндра в некоторых компрессорах приведены на фиг. Недостатком мотокомпрессоров являются их большие габариты и вес.

Схема расположения цилиндров нуту; от средних скорое — и вала компаунд — ( 1) и тандем — ( 2) машины.

Разрез тракторного дизеля Д-240 жидкостного охлаждения.

Выбор V-образ-ной схемы расположения цилиндров об условлен стремлением уменьшить длину, высоту и массу двигателя, повысить жесткость блок-картера и коленчатого вала, а также добиться минимальных деформаций коренных подшипников, гильз цилиндров и плоскости стыков блока с головкой цилиндров.

В значительной мере от схемы расположения цилиндров зависит доступность их при ремонте, удобство контроля и пр.

На рис. 105 показаны схемы расположения цилиндров пятицилиндровых гидромашин.

По этой причине в данном разделе не приведены схемы расположения цилиндров пяти -, шести — и семиступенчатых компрессоров.

Новейшим направлением в конструировании горизонтальных машин является применение схемы оппозитного расположения цилиндров, что позволяет полностью уравновесить инерционные силы I и II порядка.

Рамы компрессоров, представляющие собой отливки коробчатой формы, имеют различную конфигурацию, в зависимости от схемы расположения цилиндров и конструктивного исполнения машины. Шатуны — штампованные или кованые. В нижних головках шатунов устанавливают подшипники скольжения, в верхних — подшипники скольжения или качения. Крейцкопфы — чугунные или стальные, цельнолитые или со съемными башмаками, с баббитовой заливкой или без нее. Для лучшей уравновешенности машин поршни ступеней низкого давления обычно изготовляют литыми из легких сплавов или сварными из стали.

В основу малогабаритных компактных силовых установок положена V-об-разная схема расположения цилиндров. Компоновка двигателей выполнена с учетом максимальной унификации деталей и агрегатов. При отработке конструкции и испытании новых двигателей на дизельном масле с присадкой ЦИАТИМ-339 было обнаружено, что это масло не соответствует требованиям нового двигателя. Поэтому необходимо было подобрать масла для четырехтактных дизелей и в первую очередь для дизелей с наддувом установленных на тракторах К-700. Хотя при предварительных испытаниях масла с присадкой ВНИИ НП-360 на двигателе ЯМЗ-236 были получены удовлетворительные результаты, дальнейший опыт эксплуатации тракторов К-700 с двигателями ЯМЗ-238НБ показал, что это масло не обеспечивает стабильную работу поршневой группы.

В основу малогабаритных компактных силовых установок положена V-об-разная схема расположения цилиндров. Компоновка двигателей выполнена с учетом максимальной унификации деталей и агрегатов. При отработке конструкции и испытании новых двигателей на дизельном масле с присадкой ЦИАТИМ-339 было обнаружено, что это масло не соответствует требованиям нового двигателя. Поэтому необходимо было подобрать масла для четырехтактных дизелей и в первую очередь для дизелей с наддувом установленных на тракторах К-700. Хотя при предварительных испытаниях масла с присадкой ВНИИ НП-360 на двигателе ЯМЗ-236 были получены удовлетворительные результаты, дальнейший опыт эксплуатации тракторов К-700 с двигателями ЯМЗ-238НБ показал, что это масло не обеспечивает стабильную работу поршневой группы.

Компрессоры выполняют одно — и двухступенчатыми; их конструктивные формы мало отличаются от вышеописанных, однако специфика объектов охлаждения другая. При изготовлении картеров, цилиндров ( с гильзами), крышек и поршней применяют легкие сплавы; схемы расположения цилиндров V -, W -, VV-образные, с углом между осями, обеспечивающим полное уравновешивание сил инерции первого порядка возвратно-поступательно движущихся масс; для уменьшения веса и габаритов машин допускаются повышенные числа оборотов; нижний предел применения одноступенчатого сжатия, особенно для компрессоров средней и малой производительности, доходит до — 40 С, что ухудшает экономичность, но упрощает и повышает надежность автоматической защиты и управления.

Техническая характеристика

Расположение цилиндров и направление вращения распределителя зажигания

Расположение цилиндров (со стороны ремня)

Правая сторона (задняя)	1–3–5
Левая сторона (у радиатора)	2–4–6
Порядок работы цилиндров	1–2–3–4–5–6

Головка блока цилиндров

1 – выпускной левый коллектор; 2 – прокладка; 3 – термозащитный экран выпускного коллектора; 4 – прокладка; 5 – выпускной правый коллектор; 6 – термозащитный экран выпускного коллектора; 7 – прокладка головки блока цилиндров; 8 – кожух зубчатого ремня; 9 – правая головка блока цилиндров; 10 – распределительный вал, управляющий впускными клапанами; 11 – распределительный вал, управляющий выпускными клапанами; 12 – шайба; 13 – упорное кольцо; 14 – шкив распределитель ного вала; 15 – стопорное кольцо; 16 – прокладка; 17 – крышка головки блока цилиндров; 18 – прокладки; 19 – впускной коллектор; 20 – кронштейн холостого шкива; 21 – прокладка; 22 – штуцер системы охлаждения; 23 – прокладка; 24 – кронштейн воздухозаборника; 25 – EGR–труба; 26 – прокладки; 27 – EGR–клапан и вакуумный модулятор; 28 – вакуумные трубы; 29 – воздухозаборник; 30 – прокладки; 31 – обводной патрубок системы охлаждения;

32 – термозащитный экран перепускной трубы; 33 – уплотнительная шайба; 34 – крышка головки блока цилиндров; 35 – прокладка; 36 – крышка подшипника распределительного вала; 37 – распределительный вал, управляющий впускными клапанами; 38 – распределительный вал, управляющий выпускными клапанами; 39 – задняя пластина головки блока цилиндров; 40 – прокладка трубы свечи зажигания; 41 – левая головка блока цилиндров; 42 – левая проушина двигателя; 43 – прокладка головки блока цилиндров; 44 – регулировочная прокладка; 45 – толкатель клапана; 46 – верхняя тарелка пружины; 47 – пружина; 48 – гнездо пружины; 49 – направляющая втулка клапана; 50 – клапан; 51 – перепускная выхлопная труба; 52 – прокладка; 53 – термозащитный экран выпускного коллектора; 54 – уплотнительное кольцо распредели тельного вала; 55 – сухари; 56 – уплотнительное кольцо; 57 – упорное кольцо; 58 – прокладки

Головка блока цилиндров

Неплоскостность:
– двигатель 3VZ-FE (1992 и 1993):
• головка блока цилиндров	0,099 мм
• впускной коллектор	0,099 мм
• выпускной коллектор	1,0 мм
– двигатель 1MZ-FE (1994):
• головка блока цилиндров	0,099 мм
• впускной коллектор	0,078 мм
• выпускной коллектор	0,49 мм

Зазор клапанов (на холодном двигателе):
– впускные клапана	0,127 – 0,23 мм
– выпускные клапана	0,28 – 0,38 мм
Диаметр шеек	26,940 – 26,960 мм
Зазор в подшипниках:
– номинальный	0,035 – 0,071 мм
– минимальный	0,099 мм
Высота кулачков:
– двигатель 3VZ-FE (1992 и 1993)
Распределительный вал, управляющий впускными клапанами:
– номинальная	42,158 – 42,260 мм
– предельно допустимая	42,000 мм
– двигатель 1MZ-FE (с 1994)
Распределительный вал, управляющий впускными клапанами:
– номинальная	42,110 – 42,210 мм
– предельно допустимая	42,050 мм
Распределительный вал, управляющий впускными клапанами:
– номинальная	41,960 – 42,050 мм
– предельно допустимая	41,810 мм
Осевой люфт распределительного вала
– номинальный
• двигатель 3VZ-FE(1992 и 1993)	0,033 – 0,078 мм
• двигатель 1 MZ-FE (с 1994)	0,040 – 0,088 мм
– предельно допустимый	0,119 мм
Люфт шестерен распределительного вала:
– номинальный	0,02 – 0,20 мм
– предельно допустимый	0,47 мм
Расстояние между торцами пружины шестерни распределительного вала	22,5 – 22,9 мм

Диаметр	30,96 – 30,97 мм
Диаметр канала толкателя	31,00 – 31,018 мм
Зазор толкателя в головке:
– номинальный	0,022 – 0,050 мм
– предельно допустимый	0,071 мм

Зазор между внешним ротором и корпусом:
– номинальный	0,099 – 0,170 мм
– предельно допустимый	0,299 мм
Осевой люфт ротора:
– номинальный	0,030 – 0,088 мм
– предельно допустимый	0,149 мм

Двигатель 3VZ-FE (1992 и 1993)
Гайки выпускного коллектора	40 Нм
Болт шкива коленчатого вала	250 Нм
Болты холостого шкива:
– номер 1	35 Нм
– номер 2	40 Нм
Механизм натяжения зубчатого ремня	28 Нм
Шкив распределительного вала	110 Нм
Болты крепления головки блока цилиндров:
– стадия 1	35 Нм
– стадия 2	довернуть на угол 90°
– стадия 3	довернуть на угол 90°
Болты масляного насоса:
– головка болта 12 мм	35 Нм
– головка болта 14 мм	40 Нм
Маховик / пластина привода	85 Нм
Двигатель 1MZ-FE (с 1994)
Выпускной коллектор	50 Нм
Болт шкива коленчатого вала	220 Нм
Болты холостого шкива:
– номер 1	35 Нм
– номер 2	45 Нм
Механизм натяжения зубчатого ремня	28 Нм
Шкив распределительного вала	130 Нм
Болты крепления головки блока цилиндров:
– стадия 1	55 Нм
– стадия 2	довернуть на угол 90°
Маховик / пластина привода	85 Нм

От чего зависит нумерация цилиндров двигателя

Тем не менее, важно знать, что каким бы ни была компоновка двигателя и расположение цилиндров, в цилиндре № 1 – главный цилиндр, всегда располагается свеча № 1. Естественно, это порядок, в котором пронумерованы цилиндры любого двигателя

От чего зависит расположение и нумерация цилиндров двигателя:

Естественно, это порядок, в котором пронумерованы цилиндры любого двигателя. От чего зависит расположение и нумерация цилиндров двигателя:

• тип привода: передний или задний;
• тип двигателя: рядный или V-образный;
• способ установки двигателя: поперечный или продольный;
• направление вращения двигателя: по или против часовой стрелки.

Расположение цилиндров в многоцилиндровых двигателях, выглядит следующим образом:

• вертикально – то есть в один ряд, без угловых отклонений;
• наклонно – под углом 20°;
• V- образно – в два ряда. Углы между рядами могут быть 90 или 75 градусов;
• оппозитно (горизонтально) – угол между цилиндрами равен 180°. Такое расположение цилиндров применяется в двигателях для автобусов, что позволяет размещать двигатель под полом салона, освобождая полезную площадь.

Цилиндры двигателя могут быть расположены (рис. 2.4, а

) вертикально в один ряд — рядное расположение.

Цилиндры двигателя могут быть расположены в два ряда, в этом случае оси цилиндров располагаются под углом β (V-образное расположение (рис. 2.4, в)

или на одной оси — противоположное расположение поршней (рис. 2.4,
г).
При V-образном расположении цилинд­ров двигатель имеет более жесткую конст­рукцию, меньшие размеры по длине и массу, чем рядный двигатель той же мощ­ности. К недостаткам V-образных двига­телей необходимо отнести значительную ширину и более сложную конструкцию.

Двигатели автомобилей ГАЗ-24-10, ВАЗ-2106— четырехцилиндровые с расположением двигателя вдоль оси автомобиля. Двигатели автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109— то же вертикальное расположение 4 цилиндров, но двигатель установ­лен перпендикулярно оси автомобиля (поперечное расположение двигателя). Двигатель автомобиля «Москвич-2140» четырехцилиндровый с рядным расположением, но оси цилиндров могут быть, отклонены от вертикали на угол α (рис. 2.4, б)).

Это позволяет уменьшить высоту двигателя.

На отечественных автомобилях устанав­ливают четырехцилиндровые, шестицилиндровые рядные (ГАЗ-52-04) и шестицилиндровые V-образные (ЯМЗ-236М), V-образные восьмицилиндровые двигате­ли, угол между осями цилиндров которых составляют 90 °.

Рис. 2.4. Схемы расположения цилиндров двигателей.:

—однорядного;
б
—однорядного с наклоном от вертикали;
в
—V-образного;
г
— с противоположим лежащими цилиндрами;
1
—цилиндры;
2 —
головка цилиндров;
3 —
блок-картер;
4
—поддон

Рядные двигатели.

Равномерность вращения коленчатого ва­ла многоцилиндрового двигателя обеспе­чивается при равномерном чередовании вспышек в цилиндрах, т. е. чередовании рабочих ходов. Для четырехтактного дви­гателя с рядным расположением цилинд­ров угол чередования рабочих ходов

В рядном четырехцилиндровом двигате­ле (рис. 2.5, а)

угол чередования рабочих ходов равен φ = 720/4= 180 °. Такое чере­дование определяет конструкцию коленчатого вала, угол между шатунными шей­ками которого должен быть 180 °. В этом случае чередование рабочих ходов идет в определенном порядке. Последователь­ное чередование одноименных тактов в различных цилиндрах за рабочий цикл называется
порядком работы
двигателя. Порядок работы четырехцилиндрового двигателя может быть 1—3—4—2 или 1—2—4—3.

При выборе порядка работы стремятся обеспечить равномерное распределение на­грузки на коленчатый вал и равномерное охлаждение двигателя. Для того чтобы изменить порядок работы такого двигате­ля при неизменном расположении шатун­ных шеек коленчатого вала, необходимо изменить последовательность открытия и закрытия клапанов механизма газораспре­деления и подачу искры в карбюратор­ном двигателе либо впрыскивание топли­ва в дизеле.

Двигатели автомобилей «Москвич-2140», ВАЗ и др. имеют порядок работы 1-3-4-2, а двигатели автомобилей УАЗ, ГАЗ-24-10 (рис. 2.6 и 2.7) — порядок работы 1-2-4-3.

Шестицилиндровый двигатель(см. рис. 2.5, б

). Шатунные шейки коленчатого вала шестицилиндрового двигателя рас­положены в трех плоскостях под углом 120°. Чередование одноименных тактов должно осуществляться также через 120 °. Для таких двигателей принят порядок работы 1-5-3-6-2-4 (табл. 2). В этом случае рабочий ход в одном цилиндре перекрывается на 60
° рабочим ходом в другом, чем обеспечивается равномер­ное вращение коленчатого вала.

Рис. 2.5. Схемы четырехтактных рядных двигателей:

Рис. 2.6. Продольный разрез двигателя ЗМЗ-402.10 автомобиля ГАЗ-24-10 «Волга»:

Рис. 2.7. Поперечный разрез двигателя ЗМЗ-402.10 автомобиля ГАЗ-24-10 «Волга»:

Источник

Оппозитное расположение цилиндров схема. Принцип работы оппозитного двигателя, достоинства и недостатки. Оппозитный двигатель: плюсы и минусы

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%.

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.

Двигатели внутреннего сгорания отличаются друг от друга не только по виду потребляемого топлива, но также и по конструктивным особенностям. Например, велико разнообразие по расположению цилиндров. Каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны. В данном случае будет рассмотрен оппозитный двигатель.

Конструкция и особенности работы оппозитного двигателя

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

Виды оппозитных двигателей

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

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

Преимущества оппозитного двигателя

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

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

Недостатки оппозитного двигателя

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

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

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

Видео по теме оппозитного двигателя

Сфера применения оппозитных двигателей

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

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

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

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

Volkswagen Beetle ’1968–72

Преимущества

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

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

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

Недостатки

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

SUBARU BRZ оснащается оппозитным двухлитровым двигаталем мощностью 200 лошадиных сил.

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?

типов расположения цилиндров двигателя. Рядный двигатель, V-образный двигатель, Радиальный двигатель, Дельта-двигатель, оппозитный поршень, оппозитный цилиндр

Реципрокный двигатель можно классифицировать по расположению цилиндров (применимо только для многоцилиндровых двигателей). Ниже описаны популярные схемы расположения цилиндров.

Перед тем, как прочитать следующее описание, прочтите: Что такое ряд цилиндров и ряд цилиндров

Рядный двигатель

Это наиболее часто встречается в автомобильном двигателе.Этот тип двигателя имеет только один ряд цилиндров. т.е. все цилиндры двигателя расположены линейно, и все они передают мощность на один коленчатый вал. Рядный двигатель с четырьмя и шестью цилиндрами популярен в автомобильной промышленности.

Преимущества рядного двигателя
Конструкция блока цилиндров проста, дешевле.
Работа четырехцилиндрового рядного двигателя более плавная, чем у одно- или двухцилиндровых двигателей. Конструкция двигателя
Inline не требует тяжелых противовесов.

Почему рядное расположение двигателя не пользуется популярностью в автомобилях большой мощности?
Рядный двигатель из-за простоты популярен в автомобилях эконом-класса.Однако он страдает вторичным дисбалансом и вызывает незначительную вибрацию в меньшем двигателе. Эта вибрация также увеличивается по мере увеличения размера и мощности. По этой причине мощный двигатель не имеет рядного расположения

V двигатель

V-образные двигатели имеют два ряда цилиндров и один коленчатый вал. Буквально это сборка двух рядных двигателей (по всей видимости, V-образных). Такая компоновка уменьшает общую длину, высоту и вес двигателя по сравнению с эквивалентной линейной компоновкой. Два ряда цилиндров, наклоненных под углом друг к другу, а также каждый из них наклонен к коленчатому валу. Угол между двумя рядами цилиндров известен как угол крена. В двигателях V с узким углом наклона крен цилиндры объединены в единый блок цилиндров. Двигатель с более чем шестью цилиндрами обычно использует такое расположение цилиндров. Самый мощный автомобиль использует восьмицилиндровый V-образный двигатель (четыре двигателя расположены на одной линии с каждой стороны V).

Радиальный двигатель

В радиальном двигателе цилиндры расположены на равном расстоянии от одного коленчатого вала.Т.е. цилиндры расположены радиально по окружности. Поршни этих цилиндров соединены с одним коленчатым валом. Радиальное расположение широко использовалось в больших самолетах, пока газотурбинные двигатели не стали преобладающими. В авиационных двигателях воздушного охлаждения с 3, 5, 7 или 9 цилиндрами используется радиальное расположение. Для большей мощности двигателя используется многорядный радиальный двигатель.

Двигатель с оппозитным цилиндром / Плоский двигатель / оппозитный двигатель

В этом типе компоновки два ряда цилиндров (или два рядных двигателя) находятся в одной плоскости, но с противоположной стороны от коленчатого вала.Одним из преимуществ двигателя с оппозитными цилиндрами является то, что он по своей сути хорошо сбалансирован. Такой тип расположения двигателей нашел применение в малой авиации.

Оппозиционный поршневой двигатель

В этом типе конструкции цилиндр одного двигателя содержит два поршня и не имеет головки блока цилиндров. Каждый поршень приводит в движение два отдельных коленчатых вала. Движение поршня синхронизировано за счет соединения двух коленчатых валов. Двигатель типа обычно работает по принципу двухтактного двигателя .Преимущества оппозитного поршня заключаются в том, что он избавляется от тяжелой головки блока цилиндров и представляет собой хорошо сбалансированную конструкцию. Двигатель с оппозитными поршнями используется на крупных дизельных установках.

Двигатель типа Delta / двигатель Napier Deltic

Это комбинация трех оппозитных поршневых двигателей. Поршень этого двигателя соединен с тремя соединенными между собой коленчатыми валами.

X двигатель

Это вариант V-образного типа с четырьмя рядами цилиндров, прикрепленными к одному коленчатому валу. Этот сдвоенный двигатель с V-образным блоком имеет четыре ряда и имеет форму буквы X.Компоновка типа X крайне необычна из-за ее сложности и веса.

Двигатель H

В этом типе два противоположных цилиндра соединены с двумя отдельными, но взаимосвязанными коленчатыми валами. Показывает отличный механический баланс.

Двигатель типа У

В двигателе типа U два отдельных двигателя с прямым соединением соединены с помощью шестерен или цепей. Он имеет форму буквы U. Такое расположение цилиндров необычно, поскольку оно тяжелее аналогичного V-образного двигателя.

Двигатель W

Он похож на V-образный двигатель, но имеет ряд двигателей из трех или четырех цилиндров.

Типы двигателей

Авиационные двигатели можно классифицировать по нескольким методам. Их можно классифицировать по рабочим циклам, расположению цилиндров или способу создания тяги. Все они являются тепловыми двигателями, которые преобразуют топливо в тепловую энергию, которая преобразуется в механическую энергию для создания тяги. Большинство современных авиационных двигателей относятся к типу двигателей внутреннего сгорания, поскольку процесс сгорания происходит внутри двигателя. Авиационные двигатели бывают разных типов, такие как газотурбинные, поршневые, роторные, двух- или четырехтактные, с искровым зажиганием, дизельные, с воздушным или водяным охлаждением.Поршневые и газотурбинные двигатели также имеют подразделения по типу расположения цилиндров (поршневой) и диапазону скоростей (газовая турбина).

Разработано много типов поршневых двигателей. Однако производители разработали некоторые конструкции, которые используются чаще, чем другие, и поэтому признаны традиционными. Поршневые двигатели можно классифицировать по расположению цилиндров (рядный, V-образный, радиальный и оппозитный) или по способу охлаждения (с жидкостным или воздушным охлаждением).Фактически все поршневые двигатели охлаждаются за счет передачи избыточного тепла окружающему воздуху. В двигателях с воздушным охлаждением эта передача тепла осуществляется напрямую от цилиндров к воздуху. Следовательно, необходимо предусмотреть тонкие металлические ребра на цилиндрах двигателя с воздушным охлаждением, чтобы иметь увеличенную поверхность для достаточной теплопередачи. Большинство поршневых авиационных двигателей имеют воздушное охлаждение, хотя некоторые двигатели большой мощности используют эффективную систему жидкостного охлаждения. В двигателях с жидкостным охлаждением тепло передается от цилиндров к охлаждающей жидкости, которая затем направляется по трубопроводу и охлаждается внутри радиатора, помещенного в воздушный поток.Радиатор охлаждающей жидкости должен быть достаточно большим для эффективного охлаждения жидкости. Основная проблема с жидкостным охлаждением — это дополнительный вес охлаждающей жидкости, теплообменника (радиатора) и трубок для соединения компонентов. Двигатели с жидкостным охлаждением действительно позволяют безопасно получать от двигателя высокую мощность.

Рядные двигатели

Рядные двигатели обычно имеют четное количество цилиндров, хотя были сконструированы некоторые трехцилиндровые двигатели. Этот двигатель может иметь жидкостное или воздушное охлаждение и имеет только один коленчатый вал, расположенный над или под цилиндрами.Если двигатель предназначен для работы с цилиндрами ниже коленчатого вала, он называется перевернутым двигателем.

Рядный двигатель имеет небольшую лобовую площадь и лучше приспособлен к обтекаемости. При установке с цилиндрами в перевернутом положении он предлагает дополнительные преимущества в виде более короткого шасси и большей видимости для пилота. С увеличением объема двигателя рядный тип воздушного охлаждения создает дополнительные проблемы для обеспечения надлежащего охлаждения; поэтому этот тип двигателя ограничивается двигателями малой и средней мощности, используемыми в очень старых легких самолетах.

Оппозиционные двигатели или двигатели O-типа

Оппозиционный двигатель имеет два ряда цилиндров, расположенных прямо напротив друг друга, с коленчатым валом в центре Рис. 1-1. Поршни обоих рядов цилиндров соединены с одним коленчатым валом. Хотя двигатель может иметь жидкостное или воздушное охлаждение, версия с воздушным охлаждением используется преимущественно в авиации. Обычно он устанавливается с цилиндрами в горизонтальном положении. Двигатель оппозитного типа имеет низкое соотношение веса и мощности, а его узкий силуэт делает его идеальным для горизонтальной установки на крыло самолета (двухмоторные приложения).Еще одно преимущество — низкие вибрационные характеристики.

Рисунок 1-1. Типичный четырехцилиндровый оппозитный двигатель.

V-образные двигатели

В V-образных двигателях цилиндры расположены в двух рядных рядах, как правило, разнесенных на 60 °. Большинство двигателей имеют 12 цилиндров с жидкостным или воздушным охлаждением. Двигатели обозначены буквой V, за которой следует тире и объем поршня в кубических дюймах. Например, В-1710. Этот тип двигателя использовался в основном во время Второй мировой войны, и его использование в основном ограничивается более старыми самолетами.

Рисунок 1-2. Радиальный двигатель.

Радиальные двигатели

Радиальный двигатель состоит из ряда или рядов цилиндров, расположенных радиально вокруг центрального картера. [Рис. 1-2] Этот тип двигателя оказался очень прочным и надежным. Число цилиндров, составляющих ряд, может быть три, пять, семь или девять. Некоторые радиальные двигатели имеют два ряда по семь или девять цилиндров, расположенных радиально вокруг картера, один перед другим. Они называются двухрядными радиальными.[Рис. 1-3] Один тип радиального двигателя имеет четыре ряда цилиндров по семь цилиндров в каждом ряду, всего 28 цилиндров. Радиальные двигатели все еще используются в некоторых старых грузовых самолетах, боевых птицах и самолетах для опрыскивания сельскохозяйственных культур. Хотя многие из этих двигателей все еще существуют, их использование ограничено. Однорядный девятицилиндровый радиальный двигатель имеет относительно простую конструкцию, имеет цельную головку и двухсекционный главный картер. Более крупные двухрядные двигатели имеют немного более сложную конструкцию, чем однорядные.Например, картер двигателя Wright R-3350 состоит из передней части картера, четырех основных частей картера (передняя главная, передняя центральная, задняя центральная и задняя главная), задний распределительный вал и корпус толкателя, передний корпус нагнетателя, нагнетатель. задний корпус и заднюю крышку корпуса нагнетателя. Двигатели Пратта и Уитни сопоставимого размера включают в себя одни и те же основные части, хотя конструкция и номенклатура значительно различаются.

Рисунок 1-3. Двухрядные радиалы.

Flight Mechanic рекомендует

Что такое оппозитный поршневой двигатель и почему он лучше?

ФОРМЫ

С момента своего создания автомобиль подвергался постоянному и неуклонному совершенствованию до такой степени, что средний автомобиль теперь обладает чрезвычайно умной и сложной инженерией.

Одним из наиболее впечатляющих компонентов любого автомобиля является его трансмиссия или «коробка передач», и, хотя большинство автомобилей не пользуются преимуществами этой технологии, синхронизированная коробка передач — это то, чем стремится быть механическая трансмиссия с одним сцеплением. По крайней мере, пока.

У каждого есть свои преимущества и недостатки; V — прочный универсал, но он тяжелый, с большим количеством деталей. Inline более эффективен, поскольку легче и проще, но не отличается особой жесткостью, что ограничивает его размер.Горизонтально расположенный плоский двигатель имеет преимущество в производительности по сравнению с другими с хорошим балансом и мощностью, но они очень широкие и занимают ценное пространство, необходимое для других компонентов, и поэтому широко не используются.

СТАРЫЙ ТЕХ

По прихоти или намерению, все эти двигатели имеют общую конструктивную особенность, заключающуюся в наличии только одного коленчатого вала со всеми поршнями, выходящими из него под разными углами.

Предположительно, это было по очень веской причине, но новый тип двигателя очень хорошо убеждает нас, что причина, возможно, больше не действительна.

Двигатель, в котором используются два коленчатых вала на противоположных концах так называемого двигателя с оппозитными поршнями.

Новые технологии и открытия имеют обыкновение заставлять нас пересматривать установленные нормы, за исключением того, что в данном случае задействованная технология вовсе не нова, ей более 100 лет. Варианты конструкции нашли ограниченное применение в различных приложениях с момента ее создания в самом конце 1800-х годов — особенно в военных самолетах во время Второй мировой войны, после чего они почти полностью вышли из употребления по неизвестным причинам.

ДОБАВЛЕНИЕ

Современный и все более распространенный рядный двигатель сократил количество деталей, необходимых для двигателя, тем самым уменьшив вес и повысив надежность за счет использования только одной головки цилиндров и клапанного механизма — без какого-либо ущерба для производительности.

Двигатель с оппозитными поршнями выходит за рамки этого, поскольку не имеет головок цилиндров вообще, но затем возвращается, когда вместо этого требуется два коленчатых вала. Это немного похоже на ограбление Питера, чтобы заплатить Полу, за исключением того, что вы получаете выгоду в других сферах.

Изображение предоставлено Pinnacle Engines

Непонятно, в чем причина приверженности единой системе коленчатого вала. Это могло быть результатом того, что они когда-то были дорогими или сложными в производстве, или что меньшее количество движущихся частей предназначалось для большей надежности — что обычно и происходит.

По мере развития технологий головка блока цилиндров и клапанный механизм стали намного более сложными и дорогостоящими. Настолько, что кажется, что разработчики автомобилей больше не привязаны к прежнему образу жизни.Но изменения ради перемен бессмысленны, должна быть польза, и, похоже, есть много областей, где это так:

— Имеет более высокий термический КПД за счет более высокого отношения камеры сгорания к головке поршня. Удаление головки блока цилиндров означает, что меньше тепла теряется и больше энергии передается поршню.

— Снижено трение поршневых колец из-за того, что болты головки блока цилиндров не деформируют отверстие.

— На более высоких скоростях создается меньшее трение, поскольку пиковая рабочая скорость двигателя не должна быть такой высокой.

— Поршни тратят меньше энергии на нагнетание и выпуск воздуха, поскольку порты, расположенные вокруг цилиндра, делают это вместо этого, с дополнительным преимуществом повышения эффективности турбонагнетателя и нагнетателя.

— Меньшее давление в цилиндрах означает, что двигатель не должен быть таким сильным и плотным, чтобы выдерживать нагрузку, а это означает, что они могут иметь более легкую конструкцию.

— За счет более низких давлений и температур во время сгорания уменьшается количество образующихся загрязняющих веществ. Кроме того, увеличенная общая длина хода двух цилиндров позволяет топливу сгорать более полно, что приводит к дальнейшему сокращению образования отходов.

— За счет впрыска топлива в камеру цилиндра горизонтально, а не вниз на горячую головку поршня, гашение, вызывающее образование твердых частиц, значительно уменьшается.

— Уменьшение количества необходимых дорогих и сложных деталей приводит к более простому двигателю.Дополнительный коленчатый вал и зубчатая передача этим более чем компенсируются. Более широкая кривая крутящего момента дополнительно снижает количество деталей за счет уменьшения количества необходимых шестерен.

— Требуется меньшая охлаждающая способность, поскольку двигатель вырабатывает меньше тепла и работает при более низкой температуре.

— Более низкие выбросы означают, что системы управления отходами не должны быть такими обширными, что приводит к уменьшению размеров дорогих каталитических нейтрализаторов.

Учитывая, что в настоящее время основное внимание уделяется выбросам, этот двигатель звучит как воплощенная мечта всей автомобильной промышленности.Есть даже версия этого двигателя, для которой не требуется система зажигания, поскольку он самовоспламеняющийся, что еще больше снижает потребность в запасных частях и техническом обслуживании.

Благодаря повышению эффективности на 30-50%, снижению выбросов, без ущерба для производительности при более низкой стоимости, мы очень хотим увидеть, как он будет развиваться, особенно когда требуется минимальное переоснащение для переключения производства.

Фактически, по крайней мере, одна крупная автомобильная компания уже начала процесс создания собственного OPE, так что, возможно, она только что находит свое применение в следующем новом автомобиле, который вы купите.Может быть …

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Различия между двигателями I-4, I-6, V-6 и V-8 | Путеводители по покупкам

Двигатели с 4, 5, 6 или 8 цилиндрами приводят в движение большинство современных автомобилей. Конечно, есть исключения, в первую очередь, 10-цилиндровый двигатель Dodge Viper или 12-цилиндровый двигатель, установленный в некоторых роскошных седанах высшего класса.Но в большинстве современных автомобилей используется более распространенное количество цилиндров.

В цилиндре двигателя происходит процесс сгорания. Внутри каждого цилиндра находится поршень, который движется вверх и вниз внутри цилиндра (или из стороны в сторону, как мы узнаем). Каждый цилиндр соединен с коленчатым валом. Коленчатый вал передает энергию, создаваемую процессом сгорания, трансмиссии и, в конечном итоге, колесам, которые приводят в движение автомобиль. Вообще говоря, чем больше цилиндров у двигателя, тем больше он мощности и крутящего момента.

Цилиндры двигателя обычно расположены в вертикальном положении, выровнены друг за другом от передней части к задней части двигателя, или в V-образной ориентации с равным количеством цилиндров с каждой стороны. Когда цилиндры двигателя ориентированы вертикально, двигатель имеет «рядную» конфигурацию, которая используется в сочетании с 4, 5 или 6 цилиндрами. Когда цилиндры двигателя имеют V-образную ориентацию, двигатель имеет V-образную конфигурацию, которая используется в сочетании с 6 или более цилиндрами. Если двигатель установлен поперечно, что является обычным для автомобилей с передним приводом, цилиндры и коленчатый вал ориентированы из стороны в сторону, а не спереди назад.

Porsche и Subaru не используют ни рядный, ни V-образный двигатель. Вместо этого эти модели имеют «горизонтально противоположные» цилиндры. Эти силовые установки, также известные как «плоские» или «оппозитные» двигатели, имеют цилиндры, расположенные плоско по обе стороны от коленчатого вала, а поршни вращаются по сторонам автомобиля, как кулаки боксера. Новый Scion FR-S 2013 года, оснащенный двигателем Subaru, также отличается этой конструкцией двигателя.

Теперь, когда мы понимаем различные конфигурации двигателей, давайте поговорим о различиях между ними.Рядные двигатели (I) выше и уже, и, когда они установлены поперечно, позволяют конструкторам создавать автомобиль с меньшей передней частью. Двигатели V-типа (V) располагаются ниже с улучшенным центром тяжести, и эта конструкция более компактна с большим количеством цилиндров. Горизонтально расположенные двигатели (H) расположены очень низко и широко, обеспечивая низкий центр тяжести и улучшенную управляемость.

Когда вы объединяете конфигурацию двигателя с количеством цилиндров, результирующие ссылки будут следующими: I-4, I-5, I-6, V-6, V-8, V-10, V-12, H -4, Н-6.

Порядок работы цилиндров (автомобиль)

2.6.

Порядок зажигания цилиндров Порядок зажигания цилиндров

улучшает распределение свежего заряда в коллекторе к цилиндрам
и способствует выпуску выхлопных газов, в то же время подавляя крутильные колебания
. Эти условия следующие.
(i) Последовательное срабатывание цилиндров позволяет восстановить заряд в коллекторе и минимизировать
помехи между соседними или соседними цилиндрами.Обычно выбираются цилиндры с противоположного конца коллектора
или из альтернативных рядов цилиндров в двигателях * V для попеременного отвода
. Однако эта компоновка становится трудной по мере уменьшения количества цилиндров
.
(ii) Разделение последовательных цилиндров, которые выпускаются, даже более важно, чем
для индукции. Это связано с тем, что если периоды выхлопа совпадают с периодами выхлопа цилиндров, противодавление выхлопных газов может предотвратить выход продуктов сгорания из цилиндров.
(Hi) Силовые импульсы вызывают заводку коленчатого вала. Кроме того, если собственные крутильные колебания
вала совпадают с этими возмущающими импульсными частотами, могут иметь место крутильные колебания
. Поэтому, как правило, желательно иметь
последовательных импульса мощности на чередующихся концах коленчатого вала.

Рис. 2.15. Одноцилиндровое устройство.
2.6.1.

Одноцилиндровые устройства

Одноцилиндровый двигатель имеет рабочий ход каждые
720 градусов / 1 л.е. 720 градусов поворота коленчатого вала
для четырехтактного двигателя. Двигатель просто
имеет одноходовой шатун, а вращающаяся шейка шатуна
или шатунная шейка соединены с поршневым поршневым пальцем
с помощью шатуна, чтобы иметь как линейное
, так и колебательное движение (Рис. 2.15).
Когда поршень находится в ВМТ, он либо завершает сжатие
и собирается начать рабочий такт, либо это
в конце такта выпуска и начале такта впуска.Если предположить, что поршень первоначально находится в ВМТ
при нулевом угле вращения коленчатого вала, затем он находится в НМТ на 180 градусов и 540 градусов, и
в ВМТ при 360 градусах и 720 градусах вращения коленчатого вала.
2.6.2.

Двухцилиндровый механизм

A. Рядный Параллельный

Двухцилиндровый двигатель с рядным расположением рядных цилиндров имеет мощность
импульса через каждые 720 градусов / 2, то есть 360 градусов поворота коленчатого вала на
. Коленчатый вал использует одноходовой шатун с поршнями
и шатунами, прикрепленными к общей шатунной шейке
или шатунной шейке (рис.2.16).
Когда поршень 1 находится в ВМТ, он находится на вершине своего такта сжатия
и вот-вот начнет свой рабочий ход. Поршень 2 тогда находится на
такте выпуска в ВМТ и собирается начать свой ход впуска
. При повороте коленчатого вала на 180 градусов оба поршня
находятся в НМТ, поршень 1 собирается начать свой такт выпуска, а поршень 2 — такт сжатия.
Второе вращение коленчатого вала на 180 градусов переводит поршни 1 и 2 в ВМТ, чтобы начать их индукционный и рабочий ход
соответственно.При третьем повороте коленчатого вала на 180 градусов поршни перемещаются на
в НМТ, и поршни 1 и 2 собираются начать такты сжатия и выпуска
соответственно. Четырехтактный цикл на 720 градусов завершается, когда четвертый поворот на 180 градусов
приводит поршни в исходное исходное положение.

B. Линия, сдвинутая по фазе на 180 градусов

При таком расположении импульсы мощности происходят с равными интервалами не-
, то есть через каждые 180 градусов и 540 градусов смещения коленчатого вала на
.Цилиндры расположены параллельно на
друг другу, когда поршень 1 находится в ВМТ, поршень 2 находится в НМТ и
ход кривошипа сдвинут по фазе на 180 градусов относительно друг друга
(рис. 2.17). Если первоначально поршень 1 находится в конце сжатия, а
— в начале своего рабочего хода, то поршень 2 находится в конце
мощности и в начале своего такта выпуска.
Первый поворот коленчатого вала на 180 градусов приводит поршень 1
к НМТ, который собирается начать свой такт выпуска после завершения рабочего такта
, в то время как поршень 2 находится в ВМТ, в конце такта выпуска
и около такта начала сжатия.omt-
двухцилиндрового расположения фаз.

Рис. 2.18. Горизонтально-оппозитный двухцилиндровый
расположение.
л. Поршень 1 находится в конце выхлопа и в позиции
в начале такта всасывания, а поршень 2 — в позиции
, начинающей свое сжатие после завершения своего хода всасывания
.
Третий поворот на 180 градусов коленчатого вала
переводит поршень 1 в НМТ, завершая индукцию
и начиная его такт сжатия, в то время как поршень 2
находится в ВМТ и готов к следующему такту
мощности после завершения такта сжатия.При четвертом повороте коленчатого вала на 180 градусов поршень 1 на
перемещается в ВМТ, а поршень 2 — в НМТ, переводя их в исходное исходное положение.

C. Горизонтально противоположно

Эта конструкция обеспечивает импульсы мощности с равными интервалами через каждые 360 градусов поворота коленчатого вала на
градуса. Ход кривошипа сдвинут по фазе на 180 градусов. Шатуны и поршни
расположены на противоположных сторонах коленчатого вала, горизонтально на
напротив друг друга (рис. 2.18), при этом оси цилиндров смещены друг относительно друга.Таким образом, поршни приближаются к положениям ВМТ
и НМТ вместе, хотя они все время движутся в противоположных направлениях. Предположим, что поршни
находятся в ВМТ, поршень 1 — в конце сжатия и начале рабочего хода, а затем поршень
заканчивает выпуск и собирается начать свой ход впуска.
Первый, второй и третий поворот коленчатого вала на 180 градусов приводит к поршни в положения НМТ, ВМТ
и НМТ соответственно, выполняя свои соответствующие ходы, как показано на рисунке.
Четвертый поворот на 180 градусов завершает цикл событий четырехтактного цикла и возвращает поршни
в их исходные исходные положения. Эти двигатели используются в небольших легковых автомобилях.

D. 90 градусов * V

В этой конструкции два цилиндра расположены под углом 90 градусов друг к другу, причем оба больших конца
прикреплены к одной шатунной шейке (рис. 2.19). В этой конфигурации импульсы мощности имеют
неравномерных интервала, которые происходят через каждые 270 градусов и 450 градусов движения коленчатого вала.Ряды цилиндров
сконструированы таким образом, чтобы образовывать V либо слева, либо справа, если смотреть со стороны
передней части двигателя. Используются параллельные соединительные дороги, а два ряда цилиндров смещены на
относительно друг друга.
Предполагая, что поршень 1 сначала в конце сжатия,
такт сжатия в состоянии готовности к пуску, а поршень 2 равен
, а затем в середине хода, приближаясь к ВМТ на выпуске
или такте сжатия. Пусть поршень 2 находится в положении
в середине такта выпуска.Поворот на
кривошипа на 450 градусов завершает его экс-
ходов рывка, индукции и сжатия в состоянии
готовности к стрельбе. В этот момент поршень 1 находится в середине хода
на такте впуска, поэтому поворот кривошипа
еще на 270 градусов завершает
как его хода действия, так и хода сжатия. Общий интервал угла поворота коленчатого вала
для этих двух событий срабатывания
составляет 450 + 270, то есть 720 градусов.
V-образные двухцилиндровые двигатели могут иметь только умеренную степень динамического баланса, а их неравномерные интервалы наполнения
и недостаточная плавность циклического крутящего момента делают их непригодными для

Рис.2.19. Расположение цилиндров V-образное.
вагон. Этот случай был обсужден для того, чтобы объяснить базовую конструкцию цилиндров
с V-образным рядом с шатунами, имеющими общий шатун. Это важная компоновка двигателя.
2.SJ3.

Рядный трехцилиндровый агрегат

Трехцилиндровый двигатель имеет импульс мощности каждые 720 градусов / 3, то есть 240 градусов поворота коленчатого вала на
для работы в четырехтактном цикле. Ходовая часть кривошипа и шатунные шейки
разнесены с интервалом в 120 градусов, и предусмотрены четыре основных шейки и подшипники (рис.2.20)
для опоры коленчатого вала.
С поршнем 1 в верхней части такта сжатия и в начале его рабочего хода поршни 2
и 3 находятся под углом поворота коленчатого вала 60 градусов от НМТ на своих тактах
впуска и выпуска соответственно. При повороте коленчатого вала на 20 градусов поршень 3 находится в ВМТ в конце его хода выпуска
и начале хода впуска, а поршни 1 и 2 — на 60 градусов от НМТ на
их тактах мощности и сжатия соответственно.
Второй поворот коленчатого вала на 120 градусов перемещает поршень 2 в ВМТ, завершая такт сжатия
в готовности к его рабочему такту.Поршни 1 и 3 находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих
тактах выпуска и впуска. Третье перемещение на 120 градусов приводит поршень 1 к ВМТ
, так что он только что заканчивает такт выпуска и вот-вот начнет свой ход впуска. Поршни 2 и 3 теперь
находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих соответствующих
тактах мощности и сжатия. Наконец, четвертый поворот коленчатого вала на
на 120 градусов помещает поршень
3 в ВМТ такта сжатия и готов к началу рабочего такта
. Эта последовательность событий
приводит к порядку срабатывания 1, 2, 3.
Эти двигатели динамически сбалансированы.
Дополнительный цилиндр
сглаживает циклический крутящий момент в достаточной степени, так что двигатель
уступает популярной четырехцилиндровой конфигурации
. Эта конфигурация обеспечивает экономию веса и длины
, а также снижает возвратно-поступательное движение
и сопротивление вращению, что улучшает расход топлива
.
2.6.4.

Расположение с четырьмя цилиндрами

А. Рядный

Четырехцилиндровый рядный двигатель имеет импульс мощности im-
каждые 720 градусов / 4 дюйма.е. 180 градусов поворота коленчатого вала
. Коленчатые валы имеют ход коленчатого вала
, расположенный с интервалом 180 градусов друг относительно друга в
градусах в том порядке, в котором рассчитаны импульсы мощности
. При таком расположении коленчатого вала (рис.
2.21) все четыре хода кривошипа лежат в одной плоскости,
шатунные штифты 1 и 4 находятся в фазе, но под углом 180 градусов
к шатунным штифтам 2 и 3.
Предполагая, что шатун 1 находится в верхней части такт сжатия
, шатун 4 должен находиться в верхней части такта выпуска
, а вращение коленчатого вала составляет

Рис.2.20. Рядный трехцилиндровый агрегат.

Рис. 2.21. Рядный четырехцилиндровый двигатель.
для опускания при рабочем такте и при такте всасывания соответственно. Вращение коленчатого вала
на 180 градусов помещает шатуны 1 и 4 в нижнюю часть их ходов, в то время как шатуны 2 и
садятся на свои аисты после такта сжатия или выпуска. Кроме того, предполагается,
, что поршень 3 опускается следующим при рабочем такте, в то время как поршень 2 опускается при такте индукции
.При этом порядок стрельбы 1,3.
При втором повороте коленчатого вала на 180 градусов шатунные штифты и поршни 1 и 4 располагаются на
верхних тактов выхлопа и рабочего хода соответственно, так что в этот момент порядок срабатывания
составляет 1, 3, 4. Третий поворот коленчатого вала на 180 градусов снова помещает поршни 2 и 3 в верхнюю часть их хода
. Поскольку поршень 3 ранее опускался на рабочий ход, поршень 2 теперь находится на своем рабочем ходе
, так что полный порядок запуска составляет 1, 3, 4, 2. Последний поворот на 180 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720
градусов за четыре -тактный двигатель.
Если цилиндр 2 выбран вместо цилиндра 3 для зажигания после цилиндра 1, то порядок зажигания будет
1,2,4,3. Оба этих порядка зажигания имеют равные достоинства и ограничения в отношении скручивания коленчатого вала
и неравномерных интервалов дыхания между соседними цилиндрами. Наибольшей популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые двигатели
в конденсаторах от 0,75 до 2,0 л.

B. Горизонтально противоположный плоский

Для этой конструкции требуется одноплоскостной коленчатый вал с шатунными шейками, расположенными с интервалом 180 градусов
.Следовательно, ходы кривошипа спарены так, что шатунные шейки 1 и 4 расположены диаметрально на
противоположных шатунам 2 и 3 (рис. 2.22). Пусть поршни 1 и 2 находятся в ВМТ, а поршни 3 и 4
в НМТ, с учетом порядка срабатывания. Пусть поршень 1 находится в конце своего такта сжатия
и только для начала рабочего такта, тогда поршень 2 завершает выпуск, в то время как поршни 3 и 4 совершают
такта сжатия и хода всасывания соответственно. При повороте коленчатого вала
на 180 градусов поршни 3 и 4 находятся в ВМТ в конце
их соответствующих тактов выпуска и сжатия, а поршень 4
собирается начать рабочий такт.Поршни 1 и
2 находятся на НМТ, завершая соответствующие ходы мощности и
хода индукции. Порядок срабатывания — 1, 4. Второй поворот на
на 180 градусов приводит поршни 1 и 2 к ВМТ,
в конце их соответствующих ходов выпуска и сжатия
, в то время как поршни 3 и 4 находятся в НМТ com-
. выполняя их соответствующие индукционные и силовые ходы.
Порядок срабатывания: 1, 4, 2.
Третье вращение на 180 градусов приводит поршень 3 и
4 в ВМТ в конце их соответствующих тактов сжатия и выпуска
, в то время как поршни 1 и 2 находятся в НМТ
, завершая свои соответствующие индукционно-силовой
такта.Полный порядок стрельбы 1,4,2,3. Последний поворот на
180 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов на
.
Плоский четырехцилиндровый двигатель имеет немного лучший динамический баланс, чем рядный четырехцилиндровый двигатель
, но плавность крутящего момента одинакова в обоих случаях. Благодаря плоской форме
подходит для двигателей, установленных сзади, но расположенный напротив цилиндр оставляет очень мало места для обслуживания головки блока цилиндров
.

Фиг.2.22. Горизонтально-оппозитная плоская четырехцилиндровая
.

C.60 градусов по вертикали

В этом расположении цилиндры стреляют через равные интервалы 180 градусов и
размещены под номерами 1 и 2 в левом ряду и числами 3 и 4 в правом ряду.
Шатуны шатунов расположены неравномерно с попеременным интервалом 60 градусов и 120 градусов (рис.
2.23), и они лежат в двух плоскостях, если смотреть спереди.Коренные шейки и подшипники
предусмотрены на каждом конце, с третьей шейкой между шатунными шейками 2 и 3. При таком расположении
пары поршней находятся в верхней части своего хода, но в разных рядах цилиндров.
Когда поршни 1 и 4 находятся в ВМТ, любой из них может быть выбран так, чтобы он находился в конце своего хода сжатия
и вот-вот сработает. Другой поршень
тогда будет в конце выпуска и только начинает свой ход впуска
. Пусть поршни 1 и 4 находятся в конце
тактов сжатия и выпуска соответственно.Поворот коленчатого вала
на 180 градусов помещает поршни 2 и 3 на
в верхнюю часть их соответствующих ходов выпуска и сжатия
, вызывая в этой точке порядок срабатывания 1, 3.
Второе вращение на 180 градусов возвращает поршни 1 и 4
снова в положение ВМТ, при этом поршень 1 завершил свой ход выпуска
и собирается начать свой ход всасывания, в то время как поршень
4 находится в конце сжатия и собирается начать рабочий ход
. Порядок стрельбы до этого момента 1,3,4.При третьем повороте на
на 180 градусов поршни 2 и 3 устанавливаются в ВМТ, а на
поршень 2 находится в конце сжатия и собирается начать рабочий ход на
. Полный порядок зажигания теперь: 1, 3,
4, 2. Наконец, четвертый поворот на 180 градусов завершает поворот коленчатого вала на 720
градусов.
Это чрезвычайно компактный двигатель, но динамический баланс
такой компоновки оставляет желать лучшего, требуется дополнительный уравновешивающий вал
.

2.6.5.

Рядный пятицилиндровый

В этой схеме импульс мощности подается каждые 720 градусов / 5 i.е. 144 градуса поворота коленвала на
. Имеется пять ходов кривошипа, все в отдельных плоскостях, разнесенных друг на друга с интервалом 72 градуса
. Коленчатый вал может иметь коренную шейку и подшипник на каждом конце и
между каждой парой кривошипов, образуя коленчатый вал с шестью коренными шейками. В качестве альтернативы, основные шейки
между шатунными шейками 1 и 2, а также 4 и 5 могут быть удалены с немного уменьшенной опорой
, чтобы получить более короткий коленчатый вал с четырьмя основными шейками. Порядок зажигания учитывается для коленчатого вала
, показанного на рис.2.24.
Когда поршень 1 находится в ВМТ в конце такта сжатия и вот-вот начнет свой рабочий ход, поршни 4 и 5
находятся под 72 градусом от ВМТ на своих тактах впуска и выпуска соответственно.
, а поршни 2 и 3 находятся под углом 36 градусов от НМТ при их соответствующих тактах сжатия и мощности
хода. Вращение коленчатого вала на 144 градуса приводит поршень 2 к верхнему такту сжатия
и началу мощности, в то время как поршни 3 и 5 находятся под 72 градусами от ВМТ на их соответствующих тактах выпуска и впуска
, а поршни 1 и 4 находятся под 36 градусами от НМТ. на их
соответствующие такты мощности и сжатия.

Рис. 2.23. «V-образный четырехцилиндровый двигатель.
В конце второго движения
коленчатого вала на 144 градуса поршень 4 находится вверху, завершает
сжатие и собирается начать свой рабочий ход
. Поршни 1 и 3 находятся под 72 градусом от ВМТ
на их соответствующих ходах выпуска и всасывания
, а поршни 2 и 5 находятся на 36 градусах
от НМТ на их соответствующих ходах мощности и сжатия
. В конце третьего поворота кривошипа
на 144 градуса поршень 5 достигает ВМТ,
до конца сжатия и начала своего рабочего хода
.Поршни 1 и 2 при 72 градусах
от ВМТ по их соответствующей индукции и бывших
haust штрихов и поршнем 3 и 4 находятся на 36 градусов от
НМТ на их соответствующих прессо-
SION и силовых ударов. Четвертый поворот на 144 градуса —
перемещает поршень 3 в ВМТ на такте сжатия
и готовится начать рабочий такт. Поршни 2 и 4 затем совершают такты
впуска и выпуска соответственно, а поршни 1 и 5 находятся в тактах сжатия и увеличения мощности соответственно. Такое расположение
обеспечивает порядок стрельбы 1,2,4, 5, 3.Последние 144 градуса поворота завершают смещение коленчатого вала на 720
градуса
Расстояние между ходами кривошипа через нечетное количество пяти цилиндров гарантирует, в отличие от четырехцилиндрового механизма
, что поршни не останавливаются и не запускаются вместе вверху и
низа каждого штриха. Следовательно, такое расположение обеспечивает очень плавный ход.
2.6.6.

Шестицилиндровый механизм

A. Рядный

Шестицилиндровый рядный двигатель имеет мощность
импульса каждые 720 градусов / 6 л.е. 120 градусов поворота коленвала на
. Коленчатый вал имеет шесть ходов коленвала
, расположенных под углом
друг к другу под углом 120 градусов по фазе
, которые можно расположить на
только в трех плоскостях. Поэтому шатун
фазировки расположен попарно (рис. 2.25). Для тяжелонагруженных дизельных двигателей
на каждом конце и между соседними шатунными шейками
предусмотрены семь цапф и подшипники
. Для бензиновых двигателей
предусмотрены только 4 или 5 коренные шейки. Порядок зажигания
с коленчатым валом
, показанным на рис.2.25 считается.
Когда поршень 1 находится в верхней части такта сжатия
, его противоположный поршень 6 находится в верхней части такта выпуска
. Поворот коленчатого вала на 120 градусов приводит поршни 2 и 5 к их ВМТ
, и любой из них может быть приспособлен для завершения такта сжатия. Если поршень 5
расположен так, чтобы находиться в конце сжатия и в начале своего рабочего хода, то поршень 2 должен находиться на такте выпуска
. Поворот коленчатого вала через вторые 120 градусов положения поршней 3

Рис.2.25. Рядный шестицилиндровый агрегат.

рис. 2.24. Рядный пятицилиндровый агрегат. ,
и 4 в ВМТ, поэтому любой из них может находиться в такте сжатия. Если поршень 3 выполнен
на сжатие, поршень 4 должен быть на такте выпуска.
Третий поворот на 120 градусов возвращает поршни 1 и 6 обратно в ВМТ, при этом поршень 6 находится на этапе сжатия
, а поршень 1, следовательно, находится на такте выпуска. Четвертый поворот на
на 120 градусов приводит поршни 2 и 5 в их ВМТ.Поршень 2 теперь находится на стадии сжатия
, а поршень 5 — на такте выпуска. Поворот коленчатого вала на пятое место на 120 градусов приводит поршень
3 и 4 в ВМТ. Поршень 4 находится на стадии сжатия, а поршень 3 — на такте выпуска. Окончательный поворот на
120 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов и переводит поршни в положения
для следующего цикла. Этот цикл обеспечивает порядок срабатывания 1, 5, 3, 6, 2, 4.
Если фазировка парных ходов кривошипа 3 и 4, а также 2 и 5 поменять местами, то второй
, одинаково подходящий порядок срабатывания 1, 4, 2, 6, 3, 5 достигается.Такая компоновка обеспечивает превосходный динамический баланс
и равномерность крутящего момента и предпочтительна для двигателей
объемом более 2,5 литров, если длина не является первостепенным соображением.

B. Горизонтально противоположный плоский

У этого шестицилиндрового двигателя три цилиндра расположены в горизонтальной плоскости с каждой стороны
коленчатого вала. Импульсы мощности синхронизируются, как для рядного шестицилиндрового механизма
, с каждыми 120 градусами поворота коленчатого вала.Коленчатый вал имеет шесть шатунов, расположенных с интервалом 60
градуса вокруг коленчатого вала. Обычно используются пять коренных цапф и подшипники.
Пары поршней, по одному с каждой стороны ряда одновременно достигают ВМТ и НМТ (рис.
2.26). Подобно рядному шестицилиндровому двигателю, это расположение очень хорошо сбалансировано,
, но его плоская широкая конфигурация затрудняет установку спереди или сзади автомобиля.
Предположим, что поршни 1 и 2 находятся в ВМТ, при этом поршень 1 находится в конце сжатия и собирается начать рабочий такт
, а поршень 2 — в конце своего такта выпуска.
Поршни 3, 4, 5 и 6 затем повернуты на 60 градусов от НМТ на
их тактах выхлопа, сжатия, индукции и мощности
соответственно. Когда коленчатый вал поворачивается на 120
градуса, поршни 3 и 4 достигают ВМТ в конце своих
тактов выпуска и сжатия. Поршни 1, 2,
, 5 и 6 затем находятся под углом 60 градусов от НМТ на их соответствующих ходах мощности, хода впуска, сжатия и выпуска.
Порядок срабатывания в этой точке — 1, 4.
Второе перемещение на 120 градусов помещает поршни 5 и
6 в ВМТ, завершая такты сжатия и выпуска
соответственно.Поршни 1, 2, 3 и 4 затем находятся под углом 60 градусов
от НМТ при тактах выпуска, сжатия, индукции и мощности
соответственно. Порядок стрельбы становится 1,4,5. При третьем повороте на
на 120 градусов поршни 1 и 2 снова устанавливаются в ВМТ
, завершая такты выпуска и такты сжатия
соответственно. Поршни 3, 4, 5 и 6 находятся под углом 6 градусов
от НМТ при тактах сжатия, выпуска, мощности и индукции на
хода соответственно. Порядок срабатывания в этой точке: 1,
4, 5, 2,
. Четвертый поворот на 120 градусов снова помещает поршень 3 и 4 в ВМТ, завершая сжатие
и такты выпуска соответственно.Поршни 1, 2, 5 и 6 находятся под углом 60 градусов от НМТ на своих

Рис. 2.26. Горизонтально-оппозитный плоский шестицилиндровый
.
такты впуска, мощности, выпуска и сжатия соответственно. Порядок зажигания становится 1,
4, 5, 2, 3. Пятый поворот на 120 градусов снова приводит поршни 5 и 6 в ВМТ, завершая такты выпуска
и такты сжатия соответственно. Поршни 1, 2, 3 и 4 затем находятся под углом 60 градусов от BDC
при тактах сжатия, выпуска, мощности и впуска соответственно.Полный порядок стрельбы
составляет 1,4,5,2,3,6. Последний поворот на 120 градусов завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов на
, готовясь к началу следующего цикла.

C. 60 градусов * V Шестицилиндровый

В этой схеме цилиндры стреляют через равные промежутки в 120 градусов. Цилиндры
расположены под номерами 1,2 и 3 в левом ряду и под номерами 4, 5 и 6 в правом ряду
. Коленчатый вал использует шесть кривошипов для поддержки вала, расположенных на равном расстоянии с интервалом 60 90 174 градуса и расположенных в трех плоскостях.На каждом конце и между парами кривошипных шатунов расположены четыре основных шейки и подшипники
, обеспечивающие поддержку вала, что обеспечивает относительно короткую, но жесткую конструкцию
(рис. 2.27). Относительно хороший динамический баланс обеспечивает короткий компактный двигатель
по сравнению с рядным шестицилиндровым двигателем.
Возможны четыре команды срабатывания, но три из них включают последовательное срабатывание трех цилиндров
в каждом ряду, и только четвертый позволяет поочередно запускать цилиндры из каждого ряда
, имеющего порядок срабатывания как 1, 4, 2, 5, 3, 6.Эта компоновка также предлагает лучший выбор из соображений крутильной вибрации
. При таком расположении пары поршней в разных рядах цилиндров
находятся в верхней части своего хода.
Предположим, что поршни 1 и 5 находятся в ВМТ после тактов сжатия и выпуска соответственно, так что
поршень 1 собирается начать свой рабочий ход, а поршень 5 — такт впуска. При повороте коленчатого вала на угол A120 градусов на
поршни 3 и 4 достигают вершины тактов выпуска и сжатия
соответственно.На этом этапе порядок срабатывания составляет 1, 4. Второй поворот на 120 градусов приводит к позиционированию поршней
2 и 6 в ВМТ на тактах сжатия и выпуска на
хода соответственно. Порядок срабатывания в этой точке
равен 1, 4, 2.
При третьем повороте на 120 градусов поршни 1 и
5 помещаются в ВМТ на тактах выпуска и такта сжатия
соответственно, так что в этот момент порядок срабатывания равен 1, 4,
2, 5. Четвертый поворот на 120 градусов коленчатого вала
переводит поршни 3 и 4 в ВМТ при тактах сжатия и на
тактах выпуска соответственно.Порядок зажигания be-
: 1, 4, 2, 5, 3. Пятое вращение на 120 градусов
приводит поршни 2 и 6 вверху выхлопа и
такта сжатия соответственно. Таким образом, окончательный порядок срабатывания
составляет 1,4,2,5,3, 6. Следующие 120 градусов поворота на
завершают размещение диска
коленчатого вала на 720 градусов, так что готов к следующему циклу событий.
2.6.7.

Восьмицилиндровый

A. Рядный Прямой

В этой схеме импульс мощности составляет каждые 720
градуса / 8 i.е. 90 градусов поворота коленчатого вала.
Ход кривошипа разнесен на 90–
градуса друг к другу в порядке импульса мощности.

Рис. 2.27. Vsix-цилиндровое расположение.
ses предназначено (рис. 2.28). Может быть только четыре относительных угловых положения. Следовательно, фазирование кривошипа
выполнено попарно, и, следовательно, ход кривошипа лежит в двух плоскостях. Для поддержки коленчатого вала требуется пять или
девяти главных шейки. Компоновка, представленная на рисунке
, напоминает четырехцилиндровый коленчатый вал в одной плоскости со сдвоенными кривошипами на каждом конце, образующими вторую плоскость
под прямым углом к ​​первой.Такое расположение иногда называют «разделенными четырьмя рядами
» и «восьмеркой».
Пусть поршни 1 и 8 находятся в ВМТ, при этом поршень 1 в конце сжатия готов к срабатыванию, а поршень
8 в конце своего такта выпуска. Поршни 3 и 6 находятся в середине хода на их соответствующих тактах выпуска и сжатия
; поршни 2 и 7 в НМТ в конце индукционного и силового
хода соответственно; и поршни 4 и 5 в середине хода на их соответствующих силовых и индукционных
ходах.
Поворот коленчатого вала на 90 градусов устанавливает поршни 3 и 6 в ВМТ в конце
тактов выпуска и сжатия соответственно.Поршни 2 и 7 в этом случае находятся в середине хода на своих
тактах сжатия и выпуска; поршни 4 и 5 в НМТ в конце рабочего хода и
тактов впуска соответственно; и поршни 1 и 8 в середине хода при их соответствующих мощностных и
тактах впуска. Порядок зажигания в этом положении — 1, 6.
Второй поворот коленчатого вала на 90 градусов обеспечивает порядок зажигания в этом положении, как 1,6,
2. Положение вращения на третий градус дает порядок зажигания как 1, 6, 2, 5. ; четвертый поворот на 90 градусов
положение как 1, 6, 2, 5, 8; пятая позиция поворота на 90 градусов как 1, 6, 2, 5, 8, 3 и шестая позиция на 90 градусов
движения как 1, 6, 2, 5, 8, 3, 7.7, 4.
Дальнейшее перемещение на 90 градусов составляет
, всего 720 градусов, и завершает два оборота коленчатого вала на
или четыре хода в
готовности к началу следующего цикла.
установил разные пары кривошипов,
других порядков зажигания были использованы в двигателях
: 1, 5, 2, 6, 4, 8, 3, 7 и 1, 7, 3, 8,
4, 6 , 2, 5.
Чтобы иметь дополнительную способность выдерживать большие нагрузки
, коленчатый вал
может быть удлинен еще на два цилиндра. Несмотря на то, что эта конструкция
динамически сбалансирована, могут возникнуть проблемы с крутильными колебаниями
, а также может быть сложно разместить удлиненную длину
в некоторых грузовиках
.

B. 90 градусов * V восемь с одноплоскостным коленчатым валом

Подобно двухплоскостному коленчатому валу рядного восьмицилиндрового двигателя, одноплоскостная компоновка
, используемая для восьмицилиндрового двигателя, обеспечивает импульс мощности через каждые 90 градусов вращения коленчатого вала. Одноплоскостной коленчатый вал
использует четыре пары шатунов, чтобы внешний и оба внутренних шатуна
совпадали по фазе. Каждая шатунная шейка имеет два больших конца шатуна, и обычно для поддержки коленчатого вала используются пять основных шейек
(рис.2.29).

Рис. 2.28. Рядный рядный восьмицилиндровый двигатель.

Рис. 2.29. 90-градусный восьмицилиндровый двигатель
с одноплоскостным коленчатым валом.
Позвольте поршням 1 и 4 оставаться в ВМТ, при этом поршень 1
в конце сжатия и готов к срабатыванию, а поршень
4 в конце своего такта выпуска. Поршни 2 и 3 находятся в положении
, затем в НМТ в конце рабочего и индукционного тактов
соответственно; поршни 5 и 8 находятся в середине хода на
тактах выпуска и сжатия соответственно; и
поршни 6 и 7 находятся в середине хода впуска и
рабочего хода соответственно.
Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой поворот коленчатого вала на 90–0174 градуса обеспечивает порядок зажигания
в их соответствующих положениях, как, 1, 8; 1, 8, 3; 1, 8, 3, 6;
1, 8, 3, 6, 4; 1, 8, 3, 6, 4, 5; и 1, 8, 3, 6, 4, 5, 2. Окончательный порядок зажигания
завершается после поворота на 360 градусов на
, то есть седьмого поворота коленчатого вала
на 90 градусов и составляет 1, 8, 3, 6, 4, 5 , 2, 7.
Восьмой поворот на 90 градусов завершает поворот коленчатого вала на 720
градусов четырехтактного цикла
и готов к следующему циклу событий.
Одноплоскостной коленчатый вал, в отличие от двухплоскостного коленчатого вала
V-8, обеспечивает интервалы между соседними цилиндрами не менее 180 градусов экс-
, а
с модификацией с одним коллектором может быть увеличен с
до 360 градусов, прежде чем могут возникнуть помехи импульсов происходить.

C. 90 градусов * V Восьмицилиндровый механизм

с двухплоскостным коленчатым валом
Такое расположение цилиндров обеспечивает стрельбу с
равными фазами в 90 градусов.Цилиндры
расположены под номерами 1, 2, 3 и 4 в левой полосе
и под номерами 5, 6, 7 и 8 в правой полосе
, как показано на рис. 2.30. Двухплоскостной коленчатый вал использует
пары кривошипов, фазированных с интервалом в 90 градусов.
Каждая шатунная шейка включает в себя два отдельных шатуна
, шарнирно прикрепленных к поршням в разных рядах цилиндров. На каждом конце расположены коренная шейка
и подшипник, а между соседними шатунными шейками
. Поскольку два шатуна
имеют общий шатун, эти коленчатые валы с пятью коренными шейками
чрезвычайно короткие и менее сложные.
Двухплоскостной коленчатый вал имеет динамический баланс, на
больший, чем у одноплоскостного коленчатого вала, и поэтому
более популярен.
Учитывайте порядок рабочих ходов цилиндра — кольцо
при вращении коленчатого вала, как показано на рис. 2.30.
С поршнем 1 в ВМТ после такта сжатия и в положении

Рис. 2.30. 90-градусный V-образный восьмицилиндровый
с двухплоскостным коленчатым валом.
начало мощности, поршень 5 находится в середине хода сжатия.Поршень 3 и 7 в этом случае находятся в положении
среднего такта выпуска и в начале выпуска соответственно; поршни 4 и 8 находятся в начале
сжатия и в середине хода всасывания соответственно; а поршни 2 и 6
находятся в середине рабочего хода и в начале индукции соответственно.
С последующими первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым поворотами на 90 градусов коленчатого вала
задает порядок зажигания в этом случае как 1, 5, 4, 8, 6, 3, 7, 2. Заключительный восьмой поворот на 90–
градуса завершает смещение коленчатого вала на 720 градусов.
2.6.8.

Двенадцать цилиндров

Эти двигатели изначально предназначались для самолетов. Но некоторые автомобили, такие как Rolls Royce,
Packard, Lincoln Zephyer и Daimler «Double» Six, также использовали эти двигатели. Эти
обеспечивают гораздо более высокий крутящий момент и идеальный динамический баланс, но имеют дополнительное усложнение и высокую стоимость изготовления.
По сути, двенадцатицилиндровый механизм состоит из двух рядов по шесть цилиндров, каждый из которых
образует ряд, наклоненный под углом 60 или 75 градусов.Они используют общий коленчатый вал
и распределительный вал с шестью наборами вилочных и простых соединительных стержней. Для достижения наилучших результатов в двигателе используются пара блоков зажигания с магнитной катушкой
, два циркуляционных насоса и два карбюратора. Эти двигатели
имеют порядок включения 1, 4, 9, 8, 5, 2, 11, 10, 3, 6, 7, 12. Итальянский Ferrari — единственный автомобиль
, который производится с двенадцатицилиндровым двигателем. двигатель.
2.6.9. Расположение шестнадцати цилиндров
Эти двигатели имеют два набора прямых восьмицилиндров, наклоненных под углом или «V», и
идеально сбалансированы.Этот двигатель работает плавно благодаря непрерывному потоку мощности через
восьми импульсов мощности, равномерно распределенных на каждый оборот коленчатого вала. Порядок включения цилиндров
: 1, 4, 9, 12, 3, 16, 11, 8, 15, 14, 7, 6, 13, 2, 5, 10. Автомобиль Cadillac
использует этот двигатель и имеет Диаметр цилиндра и ход поршня 88,9 мм каждый, объем цилиндра
7060 куб. см, мощность 136 кВт при 3600 об / мин. Цилиндры, расположенные в двух рядах по восемь цилиндров
в каждом, наклонены под углом 135 градусов.В единую отливку входят оба ряда цилиндров и большая на
часть картера. Типы толкателей клапана с гидравлической компенсацией используются для
, автоматически поддерживающего правильный зазор.

Двигатель с оппозитными поршнями обещает более высокую эффективность

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

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

Как это работает

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

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

Создание новой старой идеи

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

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

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

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

Превосходная очистка — ключ к успеху

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

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

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

Эффективнее, чем Prius?

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

Ford

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

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

Автомобильные приложения могут включать подключаемые гибриды

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

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

Цилиндры поршневых двигателей внутреннего сгорания

Я давно собирался сделать пост о расположении цилиндров на двигателях внутреннего сгорания. Похоже, время пришло!

В этом посте я буду говорить строго о четырехтактных двигателях, для краткости.Самая простая конфигурация поршневого двигателя — это, конечно, одноцилиндровый. Его преимущество заключается в простоте и невысокой стоимости. Недостатки — прерывистая мощность, малая мощность по сравнению с многоцилиндровыми двигателями того же рабочего объема и вибрация из-за изначально несбалансированных вращающихся частей.

А как насчет двух цилиндров? Есть несколько способов разместить двигатели с двумя цилиндрами. Цилиндры можно разместить в виде буквы «V»:

Двухцилиндровые V-образные двигатели (также известные как V-образные близнецы) обладают тем преимуществом, что обладают большим крутящим моментом или крутящим моментом.Они также являются хорошими двигателями для использования на мотоциклах, потому что они узкие. Их недостатком является плохая первичная балансировка и, как правило, требуется дополнительный вес для уравновешивания. Harley Davidson несколько уникален своим порядком включения V-образного двигателя. Оба цилиндра срабатывают последовательно при одном и том же обороте коленчатого вала, а не один поршень срабатывает каждый раз, когда он вращается. Этот порядок зажигания запатентован и придает двигателю уникальный звук. Он также отвечает за растяжение приводной цепи и рывки, и это причина того, что все современные Харлеи имеют ременной привод.

Другой двухцилиндровый двигатель — это плоский двигатель. При таком расположении поршни всегда движутся друг от друга или навстречу друг другу. Как вы уже догадались, у этого движка отличный первичный баланс.

На мотоцикле это супер-сладкие крейсерские двигатели из-за отсутствия вибрации. Однако они довольно широкие, и если мотоцикл когда-нибудь выйдет из строя, повреждение крышки клапана почти неизбежно без установки защитных дуг. Угол наклона также может быть проблемой, если на байке нужно будет ездить жестко или гонять.

Еще одно возможное расположение двух цилиндров — это рядный сдвоенный. При таком расположении цилиндры располагаются бок о бок на коленчатом валу. Эти двигатели имеют тенденцию к вибрации из-за раскачивания поршней на коленчатом валу. Эта конфигурация была распространена в середине 60-х — середине 70-х годов, но в значительной степени потеряла популярность среди производителей. Двигатели либо имеют V-образную конфигурацию, либо имеют дополнительные цилиндры.

Ниже представлена ​​гораздо менее распространенная схема с двумя цилиндрами.Конструкция с оппозитным поршнем. Эта конструкция по-прежнему имеет два цилиндра, но имеет четыре поршня с зоной сгорания в центре цилиндра. Немного сложные, но многоцилиндровые двигатели этого типа когда-то были довольно распространены в морских и железнодорожных силовых установках.

Что мы можем сделать с тремя цилиндрами, чего не можем сделать с двумя? Очевидно, мы можем разместить два или более цилиндра на одной линии. Ничего страшного. Конечно, эта конфигурация вибрирует меньше, чем рядный близнец.

Но мы можем сделать и W-образный двигатель! Не лучший баланс, но масло не будет стекать в цилиндры, как это происходит с радиальным.
На картинке выше изображен W-образный двигатель с 60 градусами между каждым цилиндром. Если вы измените положение среднего цилиндра на нижнее, вы разместите цилиндры на 120 градусов друг от друга. Теперь у вас есть простейший радиальный двигатель — 3-цилиндровый радиальный. Мне не удалось найти анимированное изображение, так что вам придется использовать свое воображение. Ниже представлен 3-цилиндровый радиальный двигатель для использования в модели самолета.

Ниже представлен трехцилиндровый оппозитный шестипоршневой двигатель с тремя коленчатыми валами.Безумно выглядящий, но распространенный в Великобритании на железнодорожном и морском транспорте. Napier Deltic.

Не так уж и странно, как может показаться анимация.

Ниже представлены две разные конструкции плоского четырехцилиндрового двигателя. Верхний двигатель считается двигателем V-4 с углом наклона ноль градусов. Поршни имеют общую шейку коленчатого вала, и поршневые пары движутся в одном направлении. У этого двигателя будет плохой баланс из-за раскачивания между передней парой и задней парой цилиндров.Когда двигатель Boxer находится внизу, поршневые пары движутся в противоположных направлениях, уменьшая вибрацию. У каждого из них есть собственный подшипник на коленчатом валу. Между каждым цилиндром также установлены опорные подшипники коленчатого вала. Таким образом, оппозитный двигатель имеет пять основных опорных подшипников кривошипа вместо трех на верхнем двигателе. Такое расположение делает боксер более надежным двигателем.

Ниже представлен рядный четырехцилиндровый двигатель. Это достаточно плавный двигатель благодаря парам поршней, которые движутся вместе, а также импульсу мощности каждые 180 градусов вращения.
Ниже представлена ​​анимация пятицилиндрового радиального двигателя, которую вы могли увидеть на ранних самолетах.
Ниже — двигатель Kinner B-5 Radial. 125 л.с. при 1900 об / мин. Степень сжатия 5,25: 1, 7,2 л.

Ниже представлена ​​конструкция с шестью цилиндрами, которая еще не была запущена в производство. Я считаю, что это было задумано Джоном Делорианом.

Рядный шестицилиндровый. Гладкая и хорошая конструкция будет иметь главный подшипник между каждым цилиндром для надежного двигателя.

Шестицилиндровый оппозитный мотор внизу, моторчик подлый! Просто спросите Порше.

Ниже — вездесущий двигатель V-6. Каждый современный автомобиль под солнцем предлагается с одним из них.

Внизу — семицилиндровый радиальный двигатель.

А ниже — V-8. Электростанция для маслкаров!

Рядный восьмицилиндровый двигатель гладкий, как шелк, с идеальным первичным балансом. К сожалению, нужен длинный капот, чтобы поставить его перед автомобилем. Buick был королем рядных 8-ми моторных двигателей.

Вы всегда можете перейти на двигатель V-12! Шелковистая гладкость!

Внизу: 24-цилиндровый Napier Sabre в оппозиции к двигателю H-конфигурации.

Ниже тот же двигатель лично. Достаточно около 3500 л.с.

Последний этап в разработке сложных летающих поршневых двигателей. 28-цилиндровый радиальный двигатель Pratt & Whitney R-4360.

Вы заметите, что двигатель «скручивается» справа налево. Причина в том, что он с воздушным охлаждением. Каждый ряд цилиндров смещен от предыдущего, чтобы воздух достигал охлаждающих ребер. Самая мощная версия этого двигателя составляла 3800 л.с. В основном они использовались в военных самолетах США после Второй мировой войны.В первую очередь бомбардировщики. Их использовал и Boeing 377. .