Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое эпозитный двигатель

Оппозитный двигатель: что это такое

Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) можно классифицировать на основе таких критериев, как вид потребляемого топлива и расположение цилиндров. Если с разделением двигателей на основе разновидности горючего все более-менее понятно даже людям, весьма далеким от техники, то с разделением по расположению цилиндров все не так очевидно. В этом материале мы рассмотрим один из типов ДВС с необычным расположение цилиндров, а именно оппозитный двигатель. Здесь вы узнаете о том, что такое оппозитный двигатель, как он устроен, какие его плюсы и минусы и где он применяется.

Преимущества оппозитного ДВС

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

  • Самым заметным преимуществом рассматриваемых силовых установок считается почти полное отсутствие вибрации во время работы. Такой эффект достигается за счет расположения 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.

Для 718 Boxster компания Porsche разработала два совершенно новых четырехцилиндровых оппозитных двигателя с турбонаддувом. По сравнению с прежними двигателями у них значительно возросли мощность и экономичность. Целый ряд инноваций обеспечивает также типичное для Porsche удовольствие от вождения. Кроме того, силовые агрегаты отличаются чуткими откликами, способностью набирать высокие обороты и – не в последнюю очередь – эмоциональным звуком.

Porsche предлагает четырехцилиндровые оппозитные двигатели в двух мощностных вариантах: с рабочим объемом 2,0 литра и мощностью 220 кВт (300 л.с.) для 718 Boxster, а также с рабочим объемом 2,5 литра и мощностью 257 кВт (350 л.с.) для 718 Boxster S. По сравнению с прежними моделями Boxster это означает прирост в размере 26 кВт (35 л.с.). Также значительно вырос и крутящий момент. 2,5-литровый двигатель 718 Boxster S в диапазоне 1900 – 4500 об/мин развивает крутящий момент 420 Нм, что на 60 Нм больше, чем в предшественника. Двухлитровый двигатель 718 Boxster развивает крутящий момент 380 Нм, который достигается в диапазоне от 1950 до 4500 об/мин. Это соответствует повышению на 100 Нм, то есть на 35 процентов. Это самый большой прирост крутящего момента, который был достигнут в истории Porsche Boxster вместе с появлением нового двигателя.

Увеличение крутящего момента: более динамичный разгон на любой скорости

Новые модели 718 Boxster выполняют разгон еще более уверенно и более активно ускоряются с низких оборотов. Так, 718 Boxster с PDK и пакетом Sport Chrono достигает отметки 100 км/ч за 4,7 секунды – на 0,8 секунды быстрее предыдущей модели. 718 Boxster S с таким же оснащением выполняет этот разгон за 4,2 секунды – на 0,6 секунды быстрее прежнего Boxster S. Двигатель отличается типичной для спортивного автомобиля любовью к высоким оборотам: диапазон крутящего момента простирается до 7500 об/мин, причем падение мощности при переходе от номинальной к максимальной частоте вращения составляет лишь пять процентов. Ни один другой турбированный двигатель в сегменте 718 Boxster не имеет таких показателей. При спортивной манере вождения водитель может использовать мощность и крутящий момент в широком диапазоне оборотов, не прибегая к переключению передач.

А при полном разгоне он после переключения передачи имеет в своем распоряжении весь доступный крутящий момент турбированного двигателя. Особенно заметен прирост крутящего момента при ускорениях на скоростях более 100 км/ч. При этом максимальная скорость 718 Boxster составляет 275 км/ч, а 718 Boxster S – 285 км/ч.

На 35 л.с. больше мощности, на 13 процентов меньше расход топлива

Концепция турбированного двигателя Porsche впечатляет показателями мощности и экономичности: турбированный четырехцилиндровый силовой агрегат с PDK у 718 Boxster расходует лишь 6,9 л/100 км по циклу NEDC, то есть на 0,7 л/100 км меньше, чем прежний Boxster. Турбированный оппозитный двигатель с рабочим объемом 2,5 литра с PDK у 718 Boxster S довольствуется 7,3 л/100 км – экономия по сравнению с прошлой моделью составляет 0,9 л/100 км. В итоге это означает следующее: мощность вырастает на 35 л.с., а расход топлива при этом сокращается на 13 процентов.

Традиционные сферы компетентности Porsche: четырехцилиндровые оппозитные двигатели и турбонаддув

В новом поколении двигателей компания Porsche объединяет две традиционные сферы своей компетентности: четырехцилиндровый оппозитный двигатель и турбонаддув. Расположение двух цилиндров друг напротив друга в одной горизонтальной плоскости имеет целый ряд преимуществ. В частности, уравновешивание сил инерции обеспечивает выдающуюся плавность работы. Горизонтальное расположение цилиндров позволяет сделать оппозитные двигатели особенно низкими, что способствует снижению центра тяжести. А это уже крайне важно для спортивного автомобиля. Кроме того, благодаря короткому коленчатому валу оппозитные двигатели получились очень компактными и высокооборотистыми.

Читать еще:  Электровелосипед контроллер двигатель схема

Два варианта нового оппозитного двигателя Porsche отличаются друг от друга не только рабочим объемом. У базового двигателя дополнительный воздух в камеры сгорания подает классический турбонагнетатель с перепускным клапаном. Более мощный вариант «дышит» с использованием нагнетателя с изменяемой геометрией турбины – решение которое до сих применялось в мире только на 911 Turbo. Принцип регулируемых лопаток, которые направляют поток отработавших газов на турбинное колесо, позволяет объединить возможности малого и большого турбонагнетателя. Когда лопатки почти закрыты, обеспечиваются чуткие отклики и высокие показатели крутящего момента уже на низких оборотах, а открытые лопатки способствуют высокой мощности на высоких оборотах. У турбированного четырехцилиндрового двигателя 718 Boxster S есть одна особенность: дополнительный

перепускной клапан путем целенаправленного изменения направления потока отработавших газов впервые позволяет эксплуатировать нагнетатель с регулируемыми лопатками с максимально возможным КПД. Тем самым энергия отработавших газов используется с оптимальной отдачей и высочайшей эффективностью.

Чуткость откликов, как у атмосферного двигателя, и функция Dynamic Boost

При настройке системы турбонаддува инженеры Porsche особое внимание уделили чуткости откликов двигателя, которая должна была быть на уровне атмосферного силового агрегата. Достижению этой цели служит специальная функция, поддерживающая турбонагнетатель «в тонусе» в диапазоне частичных нагрузок при спортивной езде с включенным режимом Sport и Sport Plus: байпасный клапан закрывается, угол опережения зажигания уменьшается, а дроссельная заслонка слегка открывается. Тем самым фактический момент привода не меняется, в то время как поступление воздуха в двигатель и давление наддува увеличиваются. Как только водитель полностью выжимает педаль акселератора, в его распоряжении имеется более высокий крутящий момент благодаря более высокому давлению наддува. Этот «тонус» нагнетателя проявляется в разной степени в зависимости от выбранного режима – Sport или Sport Plus.

Кроме того, предлагается новая функция Dynamic Boost, которая вмешивается, когда водитель при полном разгоне на короткое время убирает ногу с педали акселератора: несмотря на сброс «газа», дроссельная заслонка остается открытой, но подача бензина прерывается. Тем самым давление наддува падает не полностью, и двигатель может быстро отреагировать на повторное нажатие педали акселератора. Тем самым реакции турбированного двигателя практически такие же, как у атмосферного двигателя. Эта функция Dynamic Boost не так ярко выражено, но все же улучшает реакцию двигателя при смене нагрузки также и в нормальном режиме.

Похожим образом турбонагнетатель реагирует на нажатие кнопки Sport Response, которая, как у моделей 911, располагается также и у спортивных автомобилей с пакетом Sport Chrono и коробкой передач PDK в центре переключателя режимов движения на рулевом колесе. Подобно тому, как это происходит в автоспорте, двигатель и коробка передач готовятся к максимальной отдаче на протяжении 20 секунд. В диапазоне частичных нагрузок перепускной клапан турбонагнетателя закрывается. В результате давление наддува возрастает значительно быстрее. Двигатель более резко реагирует на нажатие педали акселератора и быстрее выходит на максимальную мощность. Кроме того, при нажатии на кнопку Sport Response коробка передач PDK переключается на более низкую передачу и переходит на специальный алгоритм смены передач, который предусматривает переключение на еще более высоких оборотах, чем в режиме Sport Plus.

Непрямое охлаждение наддувочного воздуха благодаря расширенному контуру охлаждения

Непрямое охлаждение наддувочного воздуха – это еще одна инновационная разработка инженеров Porsche. Чтобы не менять дизайн и аэродинамику 718 Boxster, было принято решение использовать расположенные позади дверей боковые воздухозаборники не только для «дыхания» турбированного двигателя, но и для непрямого охлаждения наддувочного воздуха. Снижение температуры обеспечивается дополнительным контуром в системе охлаждения. Для этого служит теплообменник над двигателем, в котором сжатый воздух из турбонагнетателя отдает часть своего тепла охлаждающей жидкости. Затем жидкость протекает через радиаторы в воздухозаборниках.

Технологии, также нашедшие применение в трехлитровых шестицилиндровых двигателях битурбо нового 911 Carrera, улучшают спортивные мощностные показатели и образцовую экономичность силовых агрегатов. Так расположенные по центру форсунки впрыска обеспечивают очень хорошее сгорание, что положительно сказывается на расходе топлива и токсичности выхлопа. Топливный насос поддерживает давление в системе впрыска до 250 бар. В дополнение к этому регулируемые распределительные валы на стороне выпуска с системой переключения хода клапанов позволяют еще более точно управлять газообменом. Эта система под названием VarioCam Plus по-прежнему используется Porsche и на стороне впуска. Еще одно преимущество адаптивного управления ходом впускных и выпускных клапанов с малыми потерями на трение: на низких оборотах реакции турбированного двигателя могут быть еще более точно настроены с учетом типичной для Porsche спортивной приемистости. Новый метод обработки стенок цилиндров предусматривает использование плазменного луча для создания железного покрытия. Тем самым инженеры добились сокращения потерь на трение, а также расхода топлива и масла. Как и двигатели моделей 911, также и четырехцилиндровые оппозитные силовые агрегаты обладают регулируемым масляным насосом и системой управления тепловым режимом с переключаемым водяным насосом.

Читать еще:  Шелест при работе двигателя киа

Полностью новые выпускные системы для эмоционального звука

Новая выпускная система позволяет создать типичное для Porsche эмоциональное звуковое сопровождение. Выхлопные газы из четырех цилиндров сводятся в один поток слева перед двигателем (если смотреть в направлении движения) и проходят через турбонагнетатель и нейтрализатор. Однопоточная выпускная система направляет газы дальше мимо двигателя и разделяется перед коробкой передач на две трубы, которые, как и прежде, проходят параллельно коробке передач к обоим глушителям в задней части.

У 718 Boxster выпускная система имеет овальный патрубок из матовой нержавеющей стали.
718 Boxster S комплектуется расположенным по центру круглым сдвоенным выхлопным патрубком из матовой нержавеющей стали. Два расположенных по центру круглых спортивных патрубка указывают на то, что автомобиль укомплектован спортивной выпускной системой, которая предлагается в качестве опции для всех моделей.

Шестиступенчатая механическая коробка переключения передач в базовой комплектации, семиступенчатая PDK – как опция

В базовой комплектации модели 718 оснащаются шестиступенчатой механической коробкой переключения передач. В качестве опции предлагается коробка передач Porsche Doppelkupplung (PDK) с семью передачами. Для повышения эффективности PDK имеет усовершенствованную функцию Auto Start Stop, которая выключает двигатель незадолго до полной остановки автомобиля.

Оптимизированный пакет Sport Chrono в качестве опции

Опциональный пакет Sport Chrono позволяет еще более ярко проявить спортивные качества нового 718 Boxster. Как и у 911, он наряду с тремя режимами Normal, Sport и Sport Plus предлагает также программу Individual. Соответствующие меню на панели приборов позволяют индивидуально комбинировать настройки PASM, спортивной выпускной системы, функции Auto Start Stop и заднего спойлера. У спортивных автомобилей с PDK в центре переключателя режимов движения имеется кнопка Sport Response. Подобно тому, как это происходит в автоспорте, эта кнопка, например при обгоне, предлагает возможность сделать особенно острыми отклики двигателя и коробки передач PDK. В сочетании с пакетом Sport Chrono система стабилизации Porsche Stability Management (PSM) моделей 718 Boxster имеет отдельную программу PSM Sport. В этом особенно спортивном режиме водители со спортивными амбициями могут подойти на своем автомобиле к самым пределам возможного – разумеется, это следует делать только в специально отведенных местах. При этом PSM постоянно остается активной в фоновом режиме. В сочетании с расширенным пакетом Sport Chrono это позволяет получить такие ощущения от вождения родстера, которые как никогда близки к условиям настоящих гонок.

Традиции и будущее: четырехцилиндровые Porsche одерживают победы в автоспорте

Модельный ряд 718 продолжает развитие прекрасно себя зарекомендовавшей четырехцилиндровой концепции, а также историю знаменитых спортивных автомобилей Porsche. Самым последним примером этого является гоночный автомобиль 919 Hybrid категории LMP1, который обладает наддувным высокоэффективным четырехцилиндровым двигателем с рабочим объемом всего два литра. Вместе с ним компания Porsche не только завоевала два первых места в гонке 24 часа Ле-Мана в июне 2015 года, но и одержала победы в 2015 году в зачете среди производителей и в личном зачете чемпионата мира по гонкам на выносливость (WEC). Благодаря этим успехам 919 Hybrid расширил горизонт возможностей для будущих двигателей спортивных автомобилей Porsche.

Автомобили с четырехцилиндровыми оппозитными двигателями, расположенными в пределах базы, имеют на Porsche давнюю традицию. Основы были заложены в 1948 году моделью 356/1, первым автомобилем с именем Porsche. В 1953 году за ним последовал Porsche 550, который впечатляющим образом доказал превосходство среднемоторной концепции в сочетании с последовательным использованием облегченных конструкций. В 1956 году этот спортивный гоночный автомобиль первым пересек финишную линию гонки Targa Florio, опередив ближайшего соперника на 15 минут. На смену ему пришла модель Porsche 718, успешно продолжившая традиции: это был легкий, быстрый и красивый автомобиль. Учитывая невысокую удельную массу, очень маневренный двухместный автомобиль развивал максимальную скорость 260 км/ч. Это позволило ему превзойти успехи своего предшественника: кроме всего прочего, 718 выигрывал гонку Targa Florio в 1959, 1960 и 1963 годах.

Плюсы оппозитного двигателя

Каждый элемент в автомобильном организме обладает своими преимуществами и недостатками. Плюсы оппозитного двигателя состоят в следующем:

  • снижение центра тяжести транспортного средства, что позитивно отражается на его устойчивости;
  • ресурс мотора непременно возрастает (если правильно эксплуатировать, то он достигает порядка 1 млн. км);
  • благодаря особому взаимодействию поршней, снижается уровень вибро- и шумоотдачи.

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

Читать еще:  Altivar 31 как подключить двигатель

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.

Промежуточный вал для компенсации вибраций.

Как и предыдущий оппозитный двигатель, новый мотор имеет балансирный вал, устраняющий нежелательные вибрации. Он представляет собой полый промежуточный вал, внутри которого вращается ведущий вал двигателя. Это позволяет добиться низкого уровня вибраций во всем диапазоне оборотов. При этом сохранился характер знаменитого оппозитного мотора BMW. Более того – он стал еще мощнее: при рабочем объеме 1254 кубических сантиметра двигатель нового поколения развивает 100 кВт (136 л.с.).

Минусы оппозитных агрегатов

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

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

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

Итоги

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector