Двигатель с углом развала цилиндров 180 градусов называется (4 видео)

Цилиндры современных многоцилиндровых поршневых двигателей внутреннего сгорания могут быть скомпонованы по следующим схемам:

рядные с вертикальным или горизонтальным расположением цилиндров;
рядные с наклоном цилиндров относительно вертикальной оси;
V-образные;
оппозитные (с углом развала между цилиндрами 180˚);
звездообразные;
крестообразные.

Последние два компоновочных решения для автомобильных многоцилиндровых двигателей в настоящее время распространения не получили – их можно встретить, например, в конструкции авиационных поршневых двигателей, аэросаней, судов на воздушной подушке и т. п.
Другие из перечисленных компоновок могут встречаться в двигателях различных фирм-производителей.
Следует отметить, что для легковых автомобилей, микроавтобусов и небольших грузовиков наиболее часто применяется компоновка двигателя с вертикальным расположением цилиндров или под некоторым углом к вертикали. V-образные двигатели нашли широкое применение на автобусах и грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности благодаря определенным достоинствам, о которых упоминается здесь.

В этой статье пойдет речь об оппозитных двигателях, в которых цилиндры располагаются попарно друг напротив друга в одной плоскости, т. е., образно говоря, с углом развала 180 градусов. Такое компоновочное решение редко, но используется на автомобилях некоторых фирм-производителей, в частности – на некоторых моделях легковых автомобилей «Subaru», «Volkswagen» и «Porsche», а также такой известной у нас марки автобуса, как «Икарус». Из перечисленных автопроизводителей фирма «Subaru» использует оппозитные двигатели для большинства моделей выпускаемых автомобилей.
Что касается российских производителей, то применение оппозитников у нас пока ограничено лишь тяжелыми мотоциклами «Урал», выпускаемыми Ирбитским мотоциклетным заводом (с 1992 г. – ОАО «Уралмото»), на которых устанавливаются двухцилиндровые четырехтактные оппозитные двигатели с горизонтальным расположением цилиндров. Аналогичными двигателями комплектовались мотоциклы «Днепр», до недавнего времени выпускавшиеся Киевским мотоциклетным заводом.

Широкому применению оппозитных двигателей на автомобилях препятствуют специфические недостатки, обусловленные самой компоновкой такого типа поршневых ДВС.

1. Горизонтальное (как, впрочем, и вертикальное оппозитное) расположение цилиндров двигателя создает определенные неудобства функционированию смазочной системы – моторное масло не возвращается в поддон самотеком, и значительная его часть сгорает в цилиндрах во время такта рабочего хода, что приводит к повышенному расходу смазочного материала, а также предъявляет особые требования к качеству масла, которое при сгорании не должно образовывать нагар.
Кроме того, «лежачее» положение поршней приводит к характерному «однобокому» износу цилиндров, что тоже способствует повышению расхода масляного материала. Как бы то ни было, повышенный расход моторного масла – «хроническая болезнь» автомобильных оппозитных двигателей.

2. Оппозитная компоновка накладывает ограничения на доступность к обслуживанию отдельных элементов кривошипно-шатунного механизма, как подвижных, так и базовых (блок, головки блока и т. п.). Даже при незначительной поломке или необходимости обслуживания деталей КШМ оппозитный двигатель приходится снимать с автомобиля, чтобы получить доступ к отдельным элементам его конструкции.
Конечное же, этот недостаток в процессе эксплуатации автомобиля проявляется не часто (с учетом высокой надежности современных двигателей), но все же…

3. Некоторое неудобство проектировщикам автомобилей создает нестандартная компоновка оппозитного двигателя – во многих случаях такие двигатели можно разместить лишь вдоль автомобиля, что не всегда соответствует замыслам разработчиков.

4. Определенный недостаток кроется и в дефиците запасных частей к оппозитным двигателям, поскольку такой тип двигателей устанавливается на автомобили крайне редко, что накладывает отпечаток и на стоимости комплектующих, и на их доступность для рядового автолюбителя или небольших автосервисных предприятий.
Сложность и «незаурядность» конструкции оппозитных двигателей тоже накладывает определенный минус на возможности быстрого и качественного ремонта.

Читайте также: Как сдать тормозной цилиндр при установке новых колодок

Любознательный читатель может задаться вопросом – ведь перечисленные выше фирмы — «Subaru», «Volkswagen» и «Porsche» — далеко не новички среди автопроизводителей, имеют мировую славу и лидируют во многих направлениях своей отрасли. К слову сказать, знаменитые для своего времени автомобили «Volkswagen» модели «Жук» оснащались оппозитными двигателями начиная с 1938 года.
Почему же у таких солидных фирм не ослабевает внимание к оппозитным двигателям, и они нередко устанавливают оппозитники на свои модели?
Для ответа на этот вопрос следует рассмотреть и некоторые достоинства оппозитных двигателей, которые с давних пор привлекают внимание опытных разработчиков автомобильных моторов.

1. Бесспорным преимуществом оппозитных двигателей является их малая габаритная высота, что позволяет использовать это свойство не только для удобства компоновки (как, например, на автобусах «Икарус» с низким уровнем пола), но и для снижения центра тяжести автомобиля.
Низкий центр тяжести особенно привлекателен для скоростных моделей легковых автомобилей (спортивных, гоночных и т. п.), позволяя «закладывать» крутые виражи без риска опрокинуться.

2. Кроме того, для такого типа двигателей характерна незначительная вибрация хорошая сбалансированность во время работы, что связано, в первую очередь, с характером перемещения подвижных деталей поршневой группы. Отмечается, также, меньший уровень производимого оппозитным двигателем шума в сравнении с двигателями других компоновок.

3. К достоинствам оппозитных двигателей можно отнести их относительно безопасное «поведение» во время ДТП с лобовым столкновением – невысокий двигатель с помощью несложных конструктивных решений легко направить под кузов автомобиля, предохраняя водителя и пассажиров от внезапного появления «нежданного гостя» из-под капота. Фирмы-производители в своих рекламных проспектах отмечают такие достоинства оппозитных двигателей, как высокая надежность и внушительный ресурс, малая металлоемкость.
Насколько реалистичны такие утверждения — судить сложно.

Содержание

Типы автомобильных оппозитных двигателей
Оппозитный двигатель типа «Boxer»
Оппозитный двигатель типа «ОРОС»
Оппозитный двигатель типа 5ТДФ
V образный автомобильный двигатель: особенности, достоинства и недостатки
Немного истории
Особенности конструкции
Достоинства и недостатки
Перспективные разработки
🔍 Видео

Видео:Что значит V образный двигатель, рядный, оппозитный, в чем их отличиеСкачать

Типы автомобильных оппозитных двигателей

Среди сколь-нибудь серьезных разработок оппозитных двигателей можно выделить два типа, применяемых в настоящее время на автомобилях и неплохо себя зарекомендовавших – «Boxer» и «ОРОС». Здесь следует упомянуть оппозитный двигатель типа 5ТДФ, устанавливавшийся в свое время на отечественных танках Т-64 и Т-72, хотя танк, конечно же, не автомобиль.
Рассмотрим, в чем же конструктивное отличие между этими типами оппозитников.

Оппозитный двигатель типа «Boxer»

В двигателях «Boxer» каждый поршень располагается в отдельном цилиндре и перемещается синхронно поршню противоположного цилиндра, при этом расстояние между этими поршнями то уменьшается, то увеличивается во время работы двигателя.

Такой характер движения поршней с шатунами напоминает движение рук боксеров во время поединка (это хорошо видно на приведенном здесь изображении), что и послужило поводом для названия этого типа оппозитников.
Число цилиндров в двигателях типа «Boxer» обычно от 4 до 12. Наибольшей популярностью пользуются 6-ти цилиндровые оппозитные моторы, которые отличаются минимальным уровнем вибрации благодаря хорошей сбалансированности.

Оппозитный двигатель типа «ОРОС»

Следующий тип оппозитных двигателей – «ОРОС» – можно по праву назвать уникальным благодаря необычной конструкции цилиндропоршневой группы. Аббревиатура «ОРОС» расшифровывается как «Opposed Piston Opposed Cylinder» (что-то вроде «противоположные поршни в противоположных цилиндрах»), а особенность конструкции двигателей этого типа заключается в том, что в каждом из цилиндров располагается по два поршня, которые во время работы двигателя перемещаются навстречу друг другу. При этом поршень, расположенный дальше от коленчатого вала связан с ним специальным удлиненным шатуном. Получается, что в таком двигателе камера сгорания располагается между двух поршней, когда они в процессе работы приближаются друг к другу. После сжатия смеси в этот промежуток (между поршнями) подается искра (если двигатель бензиновый) и смесь воспламеняется, при этом рабочий ход поршней направлен в противоположные стороны и усилия через два шатуна передаются коленчатому валу.

Оппозитные двигатели типа «ОРОС», как правило, являются двухтактными, в них отсутствуют головки блока цилиндров и газораспределительные механизмы, поскольку роль ГРМ выполняют золотниковые окна в стенках цилиндров. При этом впускные окна перекрывает и открывает один поршень, а выпускные — другой. Благодаря такой конструкции оппозитные двигатели «ОРОС» имеют относительно небольшие габариты и вес. Двигатели такого типа могут быть как бензиновыми, так и дизельными. Для обеспечения максимальной эффективности работы таких оппозитников необходима система наддува и продувки цилиндров.
Рассмотренный тип оппозитных двигателей, судя по всему, обладает серьезными перспективами дальнейшего развития, поскольку финансированием усовершенствования конструкции «ОРОС» занимается такая знаменитая и сказочно богатая личность, как основатель Microsoft — Билл Гейтс.

Читайте также: Что делать с задирами в цилиндрах двигателя

Оппозитный двигатель типа 5ТДФ

Оппозитный двигатель типа 5ТДФ является отечественной разработкой. Как уже упоминалось выше, он создавался специально для танков Т-64 и Т-72.
Конструкцию такого оппозитника тоже можно назвать уникальной — так же, как и в оппозитном двигателе «ОРОС», в цилиндрах двигателя 5ТДФ размещается по два поршня, которые в процессе работы двигателя перемещаются навстречу друг другу. Однако в отличие от двигателя типа «ОРОС», каждый из поршней 5ТДФ соединен шатуном с отдельным коленчатым валом, раздельно передавая крутящий момент во время рабочего хода. Камеры сгорания в оппозитных двигателях 5ТДФ также располагаются между поршнями. Для получения высоких динамических показателей в двигателях 5ТДФ используется система наддува.
Используемый принцип встречного движения поршней позволил упростить конструкцию, существенно повысить компактность силовой установки при отличных динамических свойствах. Так, танковый дизельный оппозитный двигатель объемом 13,6 л при частоте вращения коленчатого вала 2000 об/мин развивал мощность почти семьсот лошадиных сил, выгодно отличаясь компактностью от аналогичных по мощности дизелей другой компоновки.
В настоящее время оппозитные двигатели типа 5ТДФ в нашей стране сняты с производства.

Современные танки оснащаются газотурбинными двигателями. В частности, суперсовременный танк российской разработки – Т-14 «Армата» оснащается двигателем А-85-3А (12Н360), который имеет Х-образную компоновку (см. рисунок).

Видео:Как развал коленвала влияет на характер мотора? Очень подробный разбор на примере рядных двоек.Скачать

V образный автомобильный двигатель: особенности, достоинства и недостатки

В общем случае v образный двигатель – это обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), цилиндры которого конструктивно расположены друг против друга под определенным углом. Как и любой другой мотор, он во многом определяет конструкцию автомобиля.

Видео:Немного о балансировке двигателей мотоцикловСкачать

Немного истории

Впервые ДВС, имеющий практическое применение, был построен немецкими инженерами Г. Даймлером и В. Майбахом в 1883 году. Этот одноцилиндровый силовой агрегат объемом 462 куб. см. развивал мощность 1,1 л. с. Однако этой мощности было недостаточно и в дальнейшем ее наращивание осуществлялось путем увеличения рабочего объема цилиндра. Но этот процесс не мог продолжаться бесконечно, поэтому конструкторы начали постепенно увеличивать количество цилиндров.

Так появились рядные двух- четырех- шести- и даже восьмицилиндровые двигатели. Правда, увеличение количества установленных в один ряд цилиндров более 6-ти значительно увеличивало габаритные размеры подкапотного пространства автомобиля. Кроме большой длины рядные моторы имеют и другие недостатки, например:

большой вес;
ограничение мощности;
недостаточную сбалансированность и др.

В настоящее время разработкой рядных силовых агрегатов занимаются все ведущие производители автомобилей. Связано это с тем, что они просты как в изготовлении, так и в процессе эксплуатации. Отличаются они и высокой ремонтопригодностью.

Понимая, что расположение цилиндров в один ряд – это временное решение, тот же В. Майбах в 1889 году изобрел и запатентовал v образный двигатель. Однако первые такие ДВС начали изготавливать только начиная с 1905 года, причем не в Германии, а в США и Франции.

Видео:Плюсы и минусы оппозитных двигателейСкачать

Особенности конструкции

Конструктивно v образный двигатель значительно сложнее стандартного рядного мотора. Ведь они оснащаются двумя головками блока цилиндров (ГБЦ) и имеют более сложные механизмы газораспределения (ГРМ) и впрыска топлива.

Большое значение в конструкции v образных двигателей играет угол размещения цилиндров относительно друг друга. В процессе эволюции создавались различные конструкции, в которых углы развала цилиндров изменялись от 1 до 180 градусов.

В результате многочисленных экспериментов разработчики пришли к выводу, что наиболее оптимальными являются углы 45, 60 и 90 градусов. Именно эти углы развала цилиндров имеет большинство современных v образных силовых агрегатов.

Основным достоинством v образных моторов является их компактность. При этом, их несколько увеличенная ширина существенного значения на размеры подкапотного пространства автомобиля не оказывает.

Читайте также: Как найти площадь осевого сечения цилиндра прямоугольник

Разные углы развала цилиндров используются в различных силовых агрегатах. Некоторые их конфигурации сбалансированы очень хорошо, другие требуют использования дополнительных механизмов. Так, например, v образные двигатели с оптимальным углом развала, такие как:

v 16 – прекрасно уравновешены и обеспечивают равномерную работу всех цилиндров;
v 12 (состоящий как-бы из 2-х шестицилиндровых силовых агрегатов) – независимо от угла развала цилиндров отлично уравновешен;
v 10 и v 8 – требуют наличия противовесов на коленчатом валу;
v 2, v 4, v 6 – отличаются повышенной вибрацией и требуют дополнительной балансировки.

Видео:Фазы на распредвалах, какое перекрытие выставить? Что такое "фаза распредвала"?Скачать

Достоинства и недостатки

Широкое распространение v образные двигатели получили, в первую очередь, благодаря возможности получения максимального крутящего момента. Достигается это за счет того, что в отличие от рядного мотора (R двигатель), в котором силы, направленные на коленчатый вал, ориентированы перпендикулярно, в v образном силовом агрегате они действуют по касательной с двух сторон. При этом достигается максимальное ускорение коленчатого вала, так как инерция, создаваемая при работе, значительно выше той, которая используется в R-образных моторах.

Кроме того, v образный двигатель имеет большую жесткость коленчатого вала, что :

повышает прочность всей конструкции силового агрегата;
увеличивает срок службы мотора;
позволяет динамично работать как на низких, так и на высоких (предельных) оборотах.

Силовые агрегаты с v-образным расположением цилиндров не свободны от недостатков. Среди них отмечают:

высокую стоимость;
большой уровень вибраций;
сложности при балансировке и др.

Однако в настоящее время разработчики владеют соответствующими конструкторскими решениями и технологическими возможностями, позволяющими минимизировать влияние этих недостатков и улучшить ряд технических характеристик этих моторов.

Несмотря на то, что с момента изобретения v образных силовых агрегатов прошло более 100 лет, их потенциал полностью еще не раскрыт. Будущее автомобилестроения несомненно связано именно с этими моторами. Поэтому в этом направлении и работают сейчас многочисленные коллективы разработчиков, стараясь, чтобы их производство стало более технологичным и менее затратным.

Видео:Все конфигурации двигателя | B2B На РусскомСкачать

Перспективные разработки

Наиболее распространенным среди v образных силовых агрегатов является двигатель v6.

Однако именно он отличается высоким уровнем вибраций и требует достаточно трудоемкой балансировки. В настоящее время существует несколько направлений, в которых эволюционируют двигатели v 6:

Оппозитные силовые агрегаты

Оппозитный мотор – это v образный мотор, у которого угол развала цилиндров составляет 180 градусов. Такая конструкция позволяет значительно снизить центр тяжести и, что особенно важно, взаимно нейтрализовать вибрацию поршней, сделав рабочие характеристики мотора более плавными. Лидером этого направления моторостроения является компания Fuji Heavy Indastries Ltd., которая уже много лет разрабатывает такие двигатели для автомобилей марки Subaru. Оппозитная компоновка позволяет придать блоку цилиндров очень высокую прочность и жесткость, однако значительно усложняет ремонт мотора.

Для справки: оппозитные силовые агрегаты устанавливаются практически на все автомобили Subaru начиная с 1963 года.

Разработка VR образных силовых агрегатов – еще одно направление, по которому развиваются v-образные двигатели. Конструктивно такие моторы представляют собой симбиоз v образного и рядного силового агрегата и отличаются от обычных малым углом развала цилиндров (15 градусов) и наличием одной ГБЦ, которая накрывает оба ряда цилиндров.

Такая компоновка позволяет получить компактный силовой агрегат, который меньше по длине, чем рядный 6-ти цилиндровый мотор и ширине, чем обычный двигатель v6.

Для справки: моторы VR 6 устанавливались на автомобили компании Volkswagen (Passat, Golf, Sharan и др.). Они имели заводские обозначения ААА (объем 2,8 л., мощность 174 л. с.) и ABV (объем 2,9 л., мощность 192 л. с.).