Дизельный оппозитный двигатель
Сегодня на автомобили устанавливается много типов различных ДВС, которые отличаются друг от друга по типу используемого топлива и способу его воспламенения (бензин, дизель), а также по компоновке (рядный, V-образный, оппозитный и т.д.).
Если отвлечься от наиболее распространенных рядных «четверок» и «шестерок» с продольным и поперечным расположением, тогда отдельного внимания заслуживают оппозитные моторы.
Как правило, большинство водителей имеют весьма поверхностное представление о таком типе ДВС. Большинство знаний сводится к общеизвестной информации, то есть что в оппозитных агрегатах поршни лежат в горизонтальной плоскости (друг напротив друга), а сам мотор стал массовым благодаря японскому бренду Subaru.
В этой статье мы намерены более подробно поговорить о том, какое устройство оппозитного двигателя, в чем заключаются сильные и слабые стороны подобной силовой установки, а также какие особенности имеет дизельный оппозитный двигатель.
Содержание статьи
- Оппозитный двигатель внутреннего сгорания: общая информация
- Оппозитный дизель
- Сильные и слабые стороны оппозитного двигателя
- Что в итоге
Оппозитный двигатель внутреннего сгорания: общая информация
Итак, сразу отметим, оппозитники бывают как бензиновыми, так и дизельными. Добавим, что до недавнего времени такие моторы были исключительно бензиновыми, то есть дизельный оппозитный мотор появился относительно недавно.
Само понятие «оппозитный двигатель» фактически является определением схемы компоновки. В таком моторе поршни расположены под углом 180 градусов (угол развала). Примечательно еще и то, что во время работы мотора соседние поршни занимают одинаковое положение, находясь в ВМТ или НМТ (верхняя и нижняя мертвая точка).
При этом важно понимать, что оппозитный двигатель отличается от V-образного мотора, который также может иметь аналогичный угол развала цилиндров. Визуально такие ДВС будут похожи, однако в V-образном двигателе соседние поршни и шатуны расположены на одной шатунной шейке.
Это значит, что если один поршень находится в ВМТ, другой опускается в НМТ.
Оппозитный двигатель Субару также имеет название «боксер» (boxer) благодаря уникальному движению поршней. Эти ДВС получают четное число цилиндров, а наиболее распространенными являются варианты с 4 и 6 цилиндрами.
Что касается конструктивных особенностей, в таком силовом агрегате каждый поршень с шатуном крепится к отдельной шатунной шейке коленвала. Еще указанные моторы сложнее рядных, так как имеют две головки блока цилиндров, причем каждая предполагает свою отдельную прокладку и коллекторы.
Также оппозитник имеет большее число распредвалов и сложную схему реализации их привода. С учетом таких особенностей оппозитные ДВС массово выпускаются всего несколькими производителями, среди которых дальше всех продвинулись в этом направлении инженеры Subaru.
Оппозитный дизель
В 2008 году отмечено появление оппозитного дизельного двигателя, который серийно был установлен на модели Subaru.
Более того, японцы тогда вообще представили первый в мире дизельный оппозитник, так как такой мотор ранее не выпускал ни один автопроизводитель.
Дизельный оппозитный двигатель с четырьмя цилиндрами получил рабочий объем 2.0 литра, мощность составила 150 л.с., а показатель крутящего момента был зафиксирован на впечатляющей отметке в 350 Нм. Как известно, именно моментная характеристика, а не мощность, играет первостепенную роль.
Также двигатель оснастили системой топливного впрыска Common Rail и установили турбонаддув. В качестве турбокомпрессора была использована турбина с изменяемой геометрией, что позволило мотору практически полностью избавиться от эффекта турбоямы и обеспечить уверенную тягу в широком диапазоне оборотов.
Указанный оппозитный дизель было запланировано ставить под капоты Subaru Legacy и Outback, а также выпустить на рынок легендарный Subaru Forester в дизельной версии.
Сильные и слабые стороны оппозитного двигателя
Если говорить о том, какие преимущества оппозитного двигателя способны привлечь внимание автолюбителей на фоне других разработок, тогда стоит отметить низкий центр тяжести и практически полное отсутствие вибраций во время работы такого ДВС на разных режимах.
Что касается дизельной версии, которая параллельно с этим обещает еще и значительную экономию топлива, тогда минимум вибраций позволяет рассчитывать на существенно повышение комфорта в процессе эксплуатации дизельного автомобиля. Ни для кого не секрет, что даже современные дизели типа TDI и т.п. обычно более шумные и вибронагруженные по сравнению с бензиновыми аналогами.
Также стоит отметить пассивную безопасность, так как оппозитный мотор лучше «уходит» вниз во время лобового удара, тем самым позволяя избежать значительной деформации водительской капсулы. Также смещение центра тяжести вниз при использовании ДВС данного типа обеспечивает улучшенную управляемость и делает автомобиль более устойчивым.
Еще в устройстве этого типа моторов коленчатый вал устанавливается на меньшее количество коренных подшипников скольжения, в результате снижается общий вес агрегата. Получается, оппозитный двигатель работает плавно, без вибраций, находится на одной оси с КПП и благодаря этому отдает больше мощности, машина с таким мотором лучше управляется, повышен уровень пассивной безопасности.
Если же затрагивать недостатки оппозитного двигателя, тогда на первый план выходит сложность его обслуживания и дороговизна ремонта, особенно на территории СНГ. Дело в том, что для проведения ряда манипуляций силовой агрегат нужно попросту снимать. Еще такие двигатели требуют много места в ширину в подкапотном пространстве. Это затрудняет доступ к элементам самого мотора и навесного оборудования.
Также некоторые специалисты выделяют, что несмотря на достаточно большой ресурс оппозитного мотора, нахождение и работа поршней в горизонтальном положении приводит к тому, что стенки цилиндров изнашиваются неравномерно. В результате повышается расход моторного масла.
Что в итоге
Как видно, на сегодняшний день подавляющее большинство оппозитных моторов представляет собой бензиновые версии, которые оснащаются распределенным впрыском, могут быть как атмосферными, так и с турбонаддувом.
При этом компания Субару представила также дизельную версию с Common Rail.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какие бывают виды двигателей внутреннего сгорания, кторые нашли широкое применение в автоиндустрии. Из этой статьи вы узнаете о типах автомобильных ДВС, их особенностях и отличиях.
Также все поздние версии оппозитников являются высокотехнологичными форсированными агрегатами, которые позволяют получить максимум мощности при значительной экономии горючего. Моторы последних поколений имеют высокую степень сжатия благодаря увеличению хода поршня одновременно с уменьшением объема камеры сгорания.
Еще многие детали в оппозитном моторе кованые, что позволяет сделать их легкими и одновременно прочными. Активное использование систем изменения фаз газораспределения обеспечивает эластичность на разных режимах работы ДВС.
Напоследок отметим, что Subaru имеет огромный опыт и целый ряд собственных уникальных наработок в области производства оппозитных двигателей.
Это значит, что создание дизельного оппозитника с использованием всех передовых технологий позволило автолюбителям приобрести автомобиль, который оснащен надежным, современным, экономичным и одновременно мощным дизельным ДВС.
Все об оппозитном двигателе | Diesel-Cars
Как только был выпущен первый двигатель внутреннего сгорания, разработчики принялись за его модернизацию. Основными целями стали уменьшение габаритных размеров самого мотора, повышение его мощности и увеличение устойчивости автомобиля. В результате был получен оппозитный двигатель, который решил большинство проблем, но не все. А теперь давайте разбираться более детально.
Особенности оппозитного двигателя
Создание подобного рода конструкции было непростым. За основу разработчиками был взят стандартный силовой агрегат, проведя модернизацию, была спроектирована V-образная модель, которая имела ряд значительных недостатков, особенно выделялись проблемы с балансом и чрезмерная вибрация.
В дальнейшем, чтобы исправить данные недостатки, на свет появились оппозитные двигатели, в которых цилиндры в боковых зонах расположены противоположно.
Изначально данные двигатели выпускались серийно для автомобилей марки Порше в 60-70х годах прошлого века. Это были спортивные автомобили, нуждающиеся в мощности и превосходной динамике подобного двигателя. В последующем похожую технологию стала использовать японская компания Subaru, славящаяся сегодня своими мощными седанами и универсалами.
На сегодняшний день оппозитные двигатели представляют собой высокотехнологичную конструкцию, полностью управляющуюся электроникой. Они обеспечивают потрясающие показатели динамики, при этом экономя место под капотом и решая большинство задач современного автомобиля.
Плюсы и минусы
Как и любой двигатель, оппозитный определенно имеет свои преимущества и недостатки. Несмотря на некоторые отрицательные аспекты, преимущества существенно превалируют. К преимуществам данной модели относится:
- Низкое расположение, которое автоматически понижает центр тяжести автомобиля.
- Расположен практически на одном уровне с трансмиссией, что говорит о минимальных потерях при передаче крутящегося момента.
- Минимальный уровень вибрации, благодаря зеркального расположения цилиндров.
- Установка коленвала на трех подшипников, вместо пяти, как на стандартных двигателях.
- Пассивная безопасность. При любой аварии, вероятность проникновения двигателя в салон исключена.
- Огромный срок эксплуатации. При бережном уходе ресурса может хватить до миллиона километров.
Достоинства данного мотора абсолютно очевидны, но недостатки также присутствуют. К ним относится:
- Крайне сложно производятся ремонтные работы, зачастую даже при незначительной поломке приходится ремонтировать весь узел.
- Сложности с осуществлением профессионального ремонта, так как численность специалистов по данным двигателям оставляет желать лучшего.
К слову, это все недостатки данной модели.
Вывод
Оппозитные двигатели представляют собой весьма перспективную разработку, появившуюся на свет еще в середине прошлого века. В современное время моторы подобной серии широко используются на автомобилях марки Порше и Субару. Выбирая машину с таким двигателем, следует помнить о его преимуществах и недостатках и делать выбор осознанно.
2008 Subaru Turbodiesel Boxer — Первый привод
| Обзоры автомобилей
Legacy и Outback Find New Power
У Subaru наконец-то появился дизель — и это первый оппозитный турбодизель в легковой машине. Всегда. Дизельный вариант не только дает компании реальное присутствие в Европе, но и превосходная топливная экономичность двигателя — около 50 миль на галлон на шоссе — облегчит соблюдение предстоящего законодательства CAFE. Несмотря на то, что он не будет продаваться в Америке еще два года, Subaru дала нам возможность опробовать дизель в моделях седан/универсал Legacy и Outback европейского стандарта, которые будут официально представлены на автосалоне в Женеве в марте.
Трио оснащено 2,0-литровым горизонтально-оппозитным четырехцилиндровым дизельным двигателем с общей топливной рампой DOHC мощностью 148 л.с. и крутящим моментом 258 фунт-футов. (2,0-литровый турбодизель VW, который появится в конце этого года, обеспечивает 140 лошадиных сил и 235 фунт-футов.) Его ускорение не побьет никаких рекордов, но его превосходный крутящий момент, доступный при жалких 1800 оборотах в минуту, гарантирует, что этот автомобиль легко разгонится. классы на пятой передаче и без проблем сливаются на скоростях автострады. Оппозитная компоновка обеспечивает те же преимущества, что и предложения Subaru с бензиновым двигателем: более низкий центр тяжести, сниженная вибрация, меньший вес.
Решение остаться с оппозитной компоновкой далось Subaru легко, но воплотить его в жизнь оказалось сложнее. Задача заключалась в том, чтобы сделать двигатель достаточно мощным, чтобы справляться с возросшими требованиями к дизельному топливу, не перерастая моторный отсек.
Его степень сжатия 16,3: 1 требовала более длинного хода поршня (теперь 3,39 дюйма по сравнению с 2,95 у 2,0-литровой газовой четверки; диаметр цилиндра был уменьшен на 0,23 дюйма), проблема была решена с помощью асимметричной конструкции шатуна и коленчатого вала Subaru. -литровая плоская шестерка. Это позволяет увеличить ход поршня, не делая двигатель значительно шире. Короткий жесткий коленчатый вал также помогает снизить вибрацию и шум, а также длину двигателя.
Subaru переместила турбокомпрессор с регулируемым соплом в нижнюю часть двигателя (установлен между выхлопными отверстиями и каталитическим нейтрализатором), что снижает выбросы и помогает снизить центр тяжести. Интеркулер по-прежнему находится сверху двигателя рядом с впускным коллектором, а длинные шланги соединяют турбокомпрессор с интеркулером — да, ковш на капоте работает. Выбросы обрабатываются системой рециркуляции отработавших газов, сажевым фильтром и каталитическим нейтрализатором окисления, благодаря чему двигатель соответствует стандарту EURO IV.
Лучшие модели, которые мы тестировали, поставлялись с навигацией, кожей, водительским сиденьем с электроприводом, люком на крыше и 17-дюймовыми колесами с шинами Bridgestone Potenzas. Единственное, к чему действительно нужно было привыкнуть, так это кнопочный запуск, функция, не предлагаемая в Штатах.
После нескольких попыток погладить правую часть руля и торпедо как любимому плечу и не найдя кнопки (она слева), мы тронулись в путь. Двигатель немного шумит на холостых оборотах, но это исчезает, как только вы набираете скорость. Subaru проделала отличную работу по изоляции шума двигателя от салона, и, несмотря на некоторый шум ветра, с пассажирами по-прежнему легко общаться, не повышая голоса. Этот турбодизель работает на удивление плавно, с небольшой турбоямой. Он гудит на скорости 2000 об/мин и съедает горные дороги на третьей передаче. Вес автомобиля по-прежнему смещен вперед, но автомобиль хорошо сбалансирован, стабилен и прилипает к дороге. Новый двигатель добавляет Legacy и Outback около 75 фунтов.
Компания Subaru приложила немало усилий, чтобы сделать этот двигатель компактным. Это достижение означает, что компания может устанавливать этот дизельный двигатель на самые разные автомобили линейки. Это имело бы смысл в Forester и, возможно, в Impreza. Однако, когда дело доходит до продаж, успех этого двигателя в США будет зависеть от фактора стоимости.
Цены еще не объявлены, даже для европейских рынков, но этот вариант двигателя может добавить 2000 долларов или больше к чистой прибыли для Америки.
| 2008 Subaru Legacy/Outback (Euro-Spec) 2.0D Boxer Diesel | |
| Базовая цена | Н/Д |
| Компоновка автомобиля | Передний двигатель, полный привод, 5 передач, 4-дверный седан/универсал |
| Двигатель | 2,0 л/148 л.с./258 фунт-фут турбодизель DOHC, 16-клапанный, плоский-4 |
| Трансмиссия | 5-ступенчатая механическая |
| Собственная масса | 3200-3460 фунтов (производитель) |
| Колесная база | 105,1 в |
| Длина x Ширина x Высота | 183,7–186,2 x 68,1–69,7 x 56,1–60,8 дюйма |
| 0-60 миль/ч | нет данных |
| EPA City/Hwy Econ | 32,7–33,6/45,2–49,0 миль на галлон (оценка) |
| Выбросы CO2 | 0,57–0,59 фунта/миля (оценка) |
| В продаже в США | 2010 |
Trending Pages
Почему этот ’69 RS/SS Camaro оказался зарытым в гараже на 35 лет?
Самые приятные автомобили в 2023 году, согласно Consumer Reports
Driven! Чокнутый новый Porsche 911 GT3 RS должен быть принят на веру
Заинтересованы в дорожном автомобиле, вдохновленном Mustang GT3? Генеральный директор Ford Джим Фарли хочет знать
Проект под кодовым названием T3: у Ford есть еще один новый пикап EV, который появится в 2025 году 35 лет?
Самые приятные автомобили в 2023 году, согласно Consumer Reports
Driven! Чокнутый новый Porsche 911 GT3 RS должен быть принят на веру
Заинтересованы в дорожном автомобиле, вдохновленном Mustang GT3? Генеральный директор Ford Джим Фарли хочет знать
Кодовое название Project T3: Ford выпускает еще один новый пикап EV, который появится в 2025 году
Преимущества дизельного двигателя окружающая среда.
По сути, это результат того, что рабочий цикл дизельного двигателя термодинамически более эффективен, чем бензиновый двигатель. Проще говоря, больше энергии преобразуется в полезную работу и меньше энергии в виде тепла, которое передается в систему охлаждения, а затем в атмосферу. Это означает, что дизельный двигатель в автомобиле аналогичного размера намного более экономичен по расходу топлива в километрах на литр, чем бензиновый двигатель. Эта характеристика более высокого термодинамического КПД с меньшим количеством тепла, поступающего в систему охлаждения, означает, что дизельному двигателю требуется больше времени для достижения наиболее эффективной рабочей температуры и требуется более высокая нагрузка двигателя для поддержания этой температуры. Это означает, что дизельный двигатель больше подходит для поездок на большие расстояния при более высоких скоростях или нагрузках. Если дизельный двигатель не работает при оптимальной рабочей температуре, его топливная и экологическая эффективность значительно ухудшаются.
Одним словом, дизель в легковом автомобиле не подходит для коротких поездок с малой загрузкой в городских условиях, т.е. один-два пассажира в магазины и обратно.
Одна из причин, по которой дизельный двигатель более экономичен, заключается в том, что он работает при более высоком давлении, чем бензиновый двигатель. Это означает, что конструктивно двигатель должен быть значительно мощнее бензинового двигателя. Вот почему двигатель Boxer особенно подходит для использования в качестве дизельного двигателя, потому что коленчатый вал двигателя, на который приходится большая часть нагрузки и давления двигателя, имеет высокий уровень поддержки, будучи зажатым между двумя половинами картера. Тем не менее, даже конструкция дизельного двигателя Boxer и его система подачи топлива, которая впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания под высоким давлением, должны быть изготовлены с более высоким уровнем прочности и долговечности. Это означает, что дизельный двигатель обычно примерно на 3000 долларов дороже, чем бензиновый двигатель, и поэтому для возмещения этих повышенных капитальных затрат требуется более длительное вождение с большим количеством километров в год.
Тем не менее, экономия топлива значительна: эффективность использования топлива обычно на 25-35% выше, чем у автомобиля с бензиновым двигателем, и при достаточном использовании (километры) повышенные капитальные затраты могут быть возмещены со значительной экономией.
В качестве примера рассмотрим Forester X и 2.0D 2012 модельного года, используя опубликованные данные о расходе топлива в смешанном цикле 9,3 литра на 100 км и 6,0 литра на 100 км соответственно. При пробеге 25 000 км в год потребуется 3 года, чтобы покрыть возросшую закупочную цену дизельного двигателя при средней цене на топливо по стране в 2011–2012 годах 1 144,1 цента за литр бензина и 150,5 цента за дизель. После этого ваши счета за топливо будут на 33% дешевле.
Исторически считалось, что дизельному двигателю не хватает мощности и управляемости в легковом автомобиле, однако современный легковой дизельный двигатель почти неотличим от бензинового двигателя. Это связано с достижениями в области электроники и компьютерных систем управления, которые позволили более точно контролировать процесс сгорания, а также с применением турбонагнетателей для увеличения выходной мощности и чувствительности дизельного двигателя при сохранении его преимуществ в топливной экономичности и экологических характеристиках.
Как уже говорилось во введении, дизельный двигатель считается более экологичным, чем бензиновый двигатель. Это очень верно с точки зрения выбросов углеводородов (HC) и окиси углерода (CO), которые примерно на 38% и 60% соответственно ниже, чем у бензинового двигателя 2 . Тем не менее, дизельный двигатель также производит значительно больше твердых частиц (черной сажи) при определенных условиях эксплуатации, таких как холодный запуск, ускорение, высокая нагрузка и при движении при температуре ниже полной рабочей температуры. Эти частицы сажи микроскопически малы (0,09мм), которые дыхательная система человека не в состоянии фильтровать, поэтому они могут попасть в легкие и представлять серьезную опасность для здоровья.
Вот почему в современном дизельном двигателе используется специальный фильтр, который улавливает 95% этих частиц сажи. Этот фильтр, известный как дизельный сажевый фильтр (DPF), автоматически очищается, сжигая захваченные частицы сажи. Однако для этого его температура должна быть в районе 550–700 °C.
Вождение в городских условиях с легким дросселем приводит к температуре выхлопных газов, как правило, в диапазоне от 150 до 200 oC, поэтому при таком непрерывном вождении сажевый фильтр не может самоочищаться и может засориться. Чтобы облегчить эту ситуацию, DPF подвергается регенеративным процессам, управляемым компьютером, которые повышают температуру сгорания, чтобы принудительно запустить процесс горения DPF. Однако для этих регенеративных процессов также требуется рабочая температура двигателя, которая не является устойчивой в длительных городских условиях вождения.
Когда возникает такая ситуация, водитель предупреждается с помощью сигнальной лампы, чтобы он вел автомобиль с более высокой скоростью и нагрузкой, чтобы повысить температуру выхлопных газов, чтобы DPF мог сжечь частицы сажи. Невыполнение этого требования в конечном итоге приведет к блокировке DPF. Если это произойдет, возможно, потребуется заменить сажевый фильтр, что потребует значительных затрат (тысячи долларов).