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

Устройство оппозитного двигателя

Изобретение двигателя внутреннего сгорания обеспечило достаточно широкий шаг вперед человечеству. Но при этом и добавило головной боли – как «выжать» из двигателя максимальную мощность.

Одним из решений этого вопроса стало усложнение конструкции силового агрегата, ведь КПД двигателя с двумя цилиндрами выше, чем с одним. Введение в конструкцию дополнительных систем и механизмов тоже внесло свою лепту, но основой для достижения более лучших показателей двигателя все же осталось количество цилиндров.

Использование нескольких цилиндров в двигателе внутреннего сгорания добавило еще один вопрос для конструкторов – положение цилиндров относительно друг друга.

Каждое из последующих решений этого вопроса привело к появлению силовых агрегатов разной конструкции, каждый со своими особенностями, достоинствами и недостатками.

Первой попыткой увеличения количества цилиндров стало расположение их в ряд. Что касается конструкции этого агрегата, он является одним из оптимальных, однако большее количество цилиндров сказывается на габаритных размерах, даже 6-цилиндровый рядный двигатель имеет большие габариты, не говоря уже о версиях с 8 и 12 цилиндрами.

Уменьшить габаритные размеры позволило расположение цилиндров в два ряда с углом развала между ними до 90 град. В результате этого длина двигателя сократилась почти вдвое притом же показателе мощности. Это позволило уже создание 8-ми и 12 цилиндровых силовых установок. Однако высота самой установки осталась практически идентичной рядному мотору. А данная особенность этих моторов имеет одну из самых негативных свойств – высокий центр тяжести.

Попытки уменьшить габаритные размеры силовой установки привели к появлению двигателей с двумя рядами цилиндров, но расположенных друг к другу уже под углом 180 град. Такие силовые установки получили название оппозитных.

Этот тип силовых установок при их сравнительно небольшой высоте все же не очень «прижился», из современных производителей автомобилей такие двигатели использует только Subaru и Porsche, также он часто используется на мотоциклах. Самым, пожалуй, массовым применением оппозитного двигателя было на Фольксваген Жук.

Основные типы оппозитных двигателей

Чтобы понять, какие плюсы и минусы имеет оппозитный двигатель, следует вначале более подробно разобраться в его типах и конструкции.

На данный момент существует два типа оппозитных агрегатов. Первый тип получил название «Боксер». Этот тип оппозитника является приоритетным.

У «Боксера» два ряда цилиндров расположены горизонтально. Конструкция коленчатого вала позволяет двум параллельно расположенным поршням двигаться синхронно. То есть, если в правом цилиндре поршень достиг ВМТ, то расположенный напротив его левый поршень тоже находится в этой точке.

Количество цилиндров оппозитного двигателя может варьироваться от четырех до двенадцати.

В целом тип двигателя «Боксер» очень схож с V-образным, он является 4-тактным, поэтому конструкция подразумевает наличие головок цилиндров с установленным в них механизмом газораспределения.

Второй тип оппозитного агрегата, который сейчас активно разрабатывается – ОРОС. Конструкция этого двигателя очень интересна. На каждый цилиндр у него приходится по два поршня, которые двигаются асинхронно, при этом энергия, выделяемая при сгорании топлива и получаемая этими поршнями передается на один коленчатый вал.

Двигатель ОРОС

Двигатель ОРОС является 2-тактным, что позволило отказаться от использования головок блока и механизма газораспределения. Подача топлива и отвод продуктов горения у этого мотора производится посредством окон, проделанных в гильзе цилиндра. Один из поршней в цилиндре двигателя ОРОС отвечает за впуск топлива, а второй – за отвод отработанных газов.

Еще одной особенностью такого мотора является формирование камеры сгорания цилиндра самими поршнями за счет асинхронного их движения. При движении поршней навстречу друг другу через впускное окно подается топливная смесь, которая поршнями сжимается, а при максимальном их сближении происходит воспламенение.

Конструкция двигателя ОРОС включает два и более цилиндра, расположенных под углом 180 град. Между этими цилиндрами устанавливается коленчатый вал. В каждом цилиндре расположено по два поршня, связанных с коленвалом шатунами. Шатуны внутренних поршней короткие, а вот внешних поршней – достаточно длинные. Поскольку поршни получают линейные разнонаправленные нагрузки, это позволило существенно снизить трение в подшипниках коленчатого вала, а значит и потери мощности. Эти положительные качества двигателей ОРОС привели к тому, что ими сейчас активно занимаются многие ведущие автомобильные компании.

Устройство ОРОС

Стоит также упомянуть созданный отечественными конструкторами танковый двигатель 5ДТФ. Этот силовой агрегат тоже относился к типу ОРОС, однако конструкция его была еще интересней. В каждом цилиндре этого мотора тоже располагалось по два поршня, но усилие они передавали каждый на свой коленчатый вал. Поэтому у 5ДТФ имелось два коленчатых вала, установленных там, где у обычного оппозитного двигателя располагалась головка блока.

Положительные свойства оппозитных агрегатов

Все эти конструктивные особенности обеспечили оппозитным силовым установкам ряд преимуществ.

Достичь значительного уменьшения габаритных размеров с появлением оппозитного двигателя не особо удалось. Он небольшой по высоте и благодаря особой конструкции кривошипно-шатунного механизма имеет сравнительно меньшую длину, чем у других типов двигателей. Но он достаточно широк из-за того же большого угла положения рядов цилиндров относительно друг друга.

Из-за небольшой высоты, но достаточно большой ширины оппозитный двигатель имеет низкий центр тяжести, что является одним из основных его преимуществ. Автомобиль с таким мотором значительно устойчивее на дороге.

Оппозитные двигатели конструктивно очень сбалансированы. Уровень вибрации данного типа двигателя значительно ниже, чем рядного или V-образного. Самую лучшую балансировку имеют 6-цилиндровые оппозитники.

Из-за расположения силовой установки на одном уровне с трансмиссией обеспечивается максимальная передача крутящего момента.

Последним положительным качеством оппозитников является значительный ресурс, но, правда, только при своевременном техническом обслуживании.

Что касается двигателей ОРОС, то они способны работать практически на любом виде топлива, даже с невысокими эксплуатационными показателями.

Особая конструкция двигателя ОРОС, а также использование только двух тактов позволяет существенно снизить потребление топлива, примерно на 50% меньше, чем самый экономичный турбодизельный агрегат.

В нём удалось снизить степень сжатия до 16, соответственно температура сгорания топлива понижается, а значит и нагрузки на поршневую систему. К тому же при сравнительно компактных размерах и массе, этот двигатель способен обеспечить большой выход мощности. Двухцилиндровая установка ОРОС при своей массе в 6 кг способна выдать 13,5 л.с., а на один литр объёма 250 л.с. плюс к этому танковая тяга до 900 Нм. Такой показатель для других типов двигателей невозможен.

Недостатки этого типа силовых агрегатов

Преимуществ у оппозитных моторов достаточно, но не меньше у них и недостатков, что и привело к не очень распространенному их использованию.

Эти моторы конструктивно сложны, поэтому стоимость их большая, что сказывается на цене обслуживания и ремонта. К тому же сам ремонт их достаточно сложен и требует высокой квалификации от исполнителей. Найти толкового мастера, способного отремонтировать оппозитник крайне сложно.

Горизонтальное положение поршней приводит к тому, что поверхность гильз изнашивается неравномерно, из-за чего в камеры сгорания начинает просачиваться масло. «Жор» масла у автомобилей марки Subaru – явление, можно сказать, обыденное.

Чтобы добиться большего выхода мощности все оппозитные двигатели оснащаются турбонаддувами, которые позволяют увеличить мощностный показатель на 30-40%. Но наличие того же наддува усложняет конструкцию, при этом со временем из-за износа его элементов наддув тоже начнет «гнать» масло в цилиндры, увеличивая в разы его расход.

Трудно сказать, как себя будет показывать двигатель ОРОС в эксплуатации, будут ли у него те же проблемы что и у стандартного оппозитника. Это станет понятным только спустя некоторое время с момента выпуска первых автомобилей с ним.

Попытки использовать оппозитный силовые установки делали многие именитые автомобильные компании, однако практически все они от них отказались. Тем не менее, работы по улучшению оппозитников ведутся постоянно и на исследования выделяются значительные ресурсы.

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:

V6, рядная четвёрка, оппозит? Сравнение конструкции двигателей

«Линейка двигателей представлена рядным 4-цилиндровым агрегатом объёмом 2,5 л и 3,5-литровым V6», — гласит рекламный проспект какой-нибудь Toyota Camry. А чем отличаются эти моторы, кроме количества «кубиков» и лошадиных сил? Почему в «Безумном Максе» молились богу V8, и что особенного в «оппозитниках» Subaru? Просто о сложном: разбираем на пальцах особенности автомобильных двигателей.

Компоновка. Продольно или поперечно

Прежде чем говорить о конструкции двигателей, нужно упомянуть о компоновке автомобиля — ведь именно она во многом определяет, какой мотор будет установлен под капотом. Хотя не всегда под капотом: существуют автомобили (в основном спортивные) со средне- и заднемоторной компоновкой, но у большинства гражданских машин двигатель всё-таки находится впереди. О них и поговорим.

Продольное расположение двигателя

Мотор может располагаться в машине продольно или поперечно. Первую схему называют классической, она характерна для автомобилей с задними приводом (или полным, но на основе заднего). Продольная схема почти не накладывает ограничений на размеры силовой установки, как и трансмиссии — коробка передач может быть огромной, с большим запасом прочности, и заканчиваться хоть в центре машины. Такая компоновка характерна для больших автомобилей с мощными двигателями и КПП: грузовиков, внедорожников, премиальных седанов. Хотя раньше так были устроены почти все машины — взять ту же классическую линейку «Жигулей». Но с массовым внедрением переднего привода понадобилась иная, более компактная компоновка.

Поперечное расположение двигателя

Для переднего привода необходимо устанавливать двигатель не продольно, а поперечно — вместе с коробкой передач он должен разместиться под капотом между лонжеронами. Ограниченное пространство требует компактности как от трансмиссии, так и от самого мотора, поэтому далеко не все силовые установки подходят для поперечной схемы. Такая компоновка характерна как для переднеприводных машин, так и для полноприводных, система 4WD которых имеет переднеприводные корни — а это почти все современные кроссоверы.

Разобравшись в особенностях компоновок, можно переходить к самим двигателям.

Рядные двигатели

Классический двигатель внутреннего сгорания — рядный, где все цилиндры расположены в один ряд. В литературе такая конструкция обозначается буквой I или R (от английского Row или немецкого Reihe— ряд), а цифра, стоящая рядом, указывает на число цилиндров (R3, R4, R5, R6). Хотя в жизни обозначение «R» встречается редко — автопроизводители не стремятся отдельно выделять «рядность» мотора, считая такую схему обыденной. Вы никогда не встретите шильдик R6 на крышке багажника, в отличие от V6 — хотя рядная «шестёрка» во многом превосходит V-образную. Но об этом ниже.

Рядный 4-цилиндровый двигатель (R4) — самый распространённый в мире, поскольку попадает в наиболее ходовой диапазон рабочего объёма: от 1 до 3 литров. Есть и более объёмные представители: например, тойотовский турбодизель 15B с кубатурой 4,1 л, который ставят на Mega Cruiser, грузовик Dyna и другие модели. Обратный пример — рядный моторчик Subaru EN07 (модели R1, R2, Pleo) объёмом всего 658 «кубиков». Но это всё-таки исключения: оптимальным объёмом одного цилиндра мотористы считают 0,3–0,7 л. Соответственно, большинство 4-цилиндровых двигателей имеют рабочий объём от 1,2 до 2,8 л.

Ещё одна причина популярности рядной «четвёрки» — её относительная компактность. Мотор R4 можно установить почти на любой автомобиль как продольно, так и поперечно. Чего не скажешь о рядной «шестёрке» R6 — дополнительные 2 цилиндра существенно увеличивают длину агрегата. Установить такой двигатель поперечно инженерам удавалось в единичных случаях (Volvo S80 и XC90, Chevrolet Epica) в паре с компактной коробкой передач. В основном моторы R6 устанавливают продольно.

6 цилиндров в ряд (Straight-6) является одной из лучших конструкций двигателя — такая схема полностью сбалансирована и лишена вибраций, отличается плавной работой и эластичностью. Моторы R6 традиционно применяли немецкие производители (BMW, Mercedes-Benz), а также японские: Nissan (серии RB25/RB26, TB45/TB48, дизель TD42), Toyota (серии M, 1G, 1JZ/2JZ, дизели 1HZ/1HD). К сожалению, почти все эти двигатели в настоящий момент вытеснены более универсальными моторами V6.

У рядной «восьмёрки» проблем из-за исполинских размеров ещё больше. Моторы R8 встречались на американских машинах середины прошлого века, советских лимузинах ЗИС-101 и ЗИС-110. Сегодня такие двигатели работают только на судах и тепловозах, а на автомобилях их полностью вытеснили моторы V8.

Рядные двигатели с нечётным числом цилиндров также встречаются (R3, R5). В большинстве случаев они созданы на базе рядной «четвёрки», которой добавили или отняли один цилиндр. Существуют и двухцилиндровые автомобили (Fiat 500, отечественная «Ока»), но в основном моторы R2, как и двигатели с 1 цилиндром, применяются на мотоциклах.

V-образные двигатели

Очевидно, что главная проблема рядного мотора с 6 и более цилиндрами — чрезмерная длина. Как сделать его компактнее? «Распилить», расположив цилиндры в виде латинской буквы V (отсюда и обозначение).

V-образные моторы заметно сложнее рядных: у них две головки блока цилиндров (каждая со своей прокладкой, распредвалами, коллекторами), причудливее схема привода ГРМ. А ещё «вэшки» вибрируют: V8 чуть меньше, V6 и V10 — сильнее. И лишь грозный V12 уравновешен полностью, как и R6 — по сути, он и представляет собой две рядных «шестёрки», соединённых вместе. Но встретить V12 можно только на люксовых машинах и суперкарах.

Основа популярности мотора V6 — его универсальность: он достаточно компактен, поэтому может быть установлен как продольно, так и поперечно. Та же Toyota перестала ставить рядные двигатели серии JZ на свои большие седаны (Mark II, Crown и их производные), перейдя на V-образную серию GR, которую можно встретить на доброй половине модельного ряда: от переднеприводных Camry до внедорожников Land Cruiser Prado. Выпускать универсальные двигатели намного выгоднее, чем специфичные.

Балансировка мотора V6 вызывает определённые сложности у инженеров из-за блуждающих в нём моментов от сил инерции поршней и центробежных сил — чаще всего приходится использовать балансировочные валы, что дополнительно усложняет и без того не самую простую конструкцию двигателя. Угол развала цилиндров у V-образных моторов может быть разным: обычно это 45, 60, 65 или 90 градусов — оптимальные значения с точки зрения вибраций.

Рядно-смещённые двигатели VR и W

Компромиссом между рядной и V-образной схемой стала рядно-смещённая компоновка (VR). Такие моторы активно применяет концерн Volkswagen. VR представляет собой V-образный мотор с экстремально малым углом развала цилиндров (10–20°), что позволяет накрыть их общей головкой блока, как у рядного мотора.

Плюсы такого решения — отказ от второй головки (а значит упрощение и удешевление конструкции) и компактные размеры. Минусы — чудовищные вибрации: чтобы хоть как-то сбалансировать рядно-смещённый мотор, приходится значительно утяжелять коленчатый вал и маховик, применять балансировочные валы, особые подушки двигателя и другие технические решения. Из-за этого схема VR не получила распространения у других автопроизводителей, став фирменной чертой автомобилей VAG.

Volkswagen же активно развивал своё «дитя», придумав W-образный двигатель — V-образный мотор из двух блоков VR на одном коленвале. Такие силовые агрегаты встречаются на флагманах VW, Audi и Bentley.

Оппозитные двигатели («боксёры»)

Оппозитный двигатель иногда называют V-образным с углом развала 180°, но это не совсем верно. В V-образной схеме поршни двигаются синхронно, в то время как в оппозитной — зеркально, словно боксируя друг с другом. Из-за этого оппозитные двигатели называют «боксёрами» (Boxer), обозначая буквой B: B2, B4, B6, B8. Хотя свой 6-цилиндровый «боксёр» EZ30 Subaru называет H6.

Самый популярный оппозитный двигатель стоял на легендарном «Жуке» Volkswagen Old Beetle (Käfer), которых за полвека выпустили 21,5 млн штук. В современных машинах «боксёры» используют только Porsche и Subaru, хотя в мототехнике они широко представлены на моделях BMW и «Уралах».

Плоский горизонтальный «боксёр» — весьма широкий двигатель, что не позволяет записать ему в преимущества компактность. В чём же плюсы такой компоновки? Во-первых, в низком центре тяжести (мотор находится очень близко к земле), что даёт лучшую устойчивость и управляемость автомобиля. Во-вторых, коленвал таких двигателей намного короче, легче и прочнее, по сравнению с рядной схемой. Да и вибрирует оппозитная «четвёрка» меньше, чем рядная, поскольку зеркальное движение поршней взаимно компенсирует их силы инерции. А оппозитная «шестёрка» B6/H6 вообще полностью уравновешена, как и рядная.

Характерные минусы «боксёров»: две головки блока (что для мотора с 4 цилиндрами явно избыточно), затруднённое облуживание и переусложнённая конструкция. А их ключевое преимущество в виде низкого центра тяжести играет роль в автоспорте, но не при повседневной городской езде — обычный водитель вряд ли заметит разницу между «рядником» и «боксёром».

Вибрации и балансировка двигателей

Что водитель чувствует сразу, так это вибрации двигателя — они ухудшают комфорт и могут весьма серьёзно досаждать пассажирам. Помимо этого, вибрации снижают надёжность техники, поэтому инженеры тщательно балансируют моторы. В ход идут противовесы на коленвалах, двухмассовые маховики, продвинутые опоры двигателя, балансировочные валы… Но главное — изначально выбрать удачную конструкцию мотора.

В основном двигатель вибрирует от инерции поршней, совершающих возвратно-поступательные движения. Вспомните, как кивают головой пассажиры при резких разгонах и торможениях — примерно так же ведут себя поршни в конце каждого рабочего такта. В одних двигателях силы инерции и моменты от них взаимно компенсируются, в других остаются свободными, вызывая вибрацию.

Как видно из таблицы, в рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка — не столь неприятная, как первого порядка, но тоже чувствительная. Характерная дрожь мотора в определённых режимах работы — её «заслуга». В оппозитной «четвёрке» эта сила скомпенсирована, но остаётся свободный момент от неё, стремящийся повернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Хотя его воздействие почти незаметно для водителя.

У двигателя V6 свободных моментов множество, поэтому в нём приходится применять балансировочные валы. Кстати, трёх- и пятицилиндровые рядные моторы идентичны V6 в уравновешенности, несмотря на нечётное количество цилиндров.

Худшие с точки зрения разгула свободных сил и вибраций — одно- и двухцилиндровые моторы, а также детища Volkswagen: двигатели VR5 и VR6. А лучшие, самые уравновешенные двигатели — рядные и оппозитные «шестёрки». Ну и роскошный V12, конечно.

Какой двигатель лучше

Сравнение двигателей — непростая задача, ведь у каждого автомобилиста свои требования и критерии выбора. Одним важнее надёжность и простота обслуживания, другим нужна максимальная мощность, а третьи смотрят прежде всего на расход топлива. Идеальный мотор должен совмещать все эти преимущества — быть простым и надёжным, мощным и экономичным. Но чаще всего инженерам приходится идти на компромиссы. Хороший пример сложности прямого сравнения моторов — международный конкурс «Двигатель года» (Engine of the Year), лауреаты которого являются произведением инженерного искусства, но не всегда отвечают запросам реальных автомобилистов.

Удачным получится двигатель, или не очень, определяет множество факторов: общая продуманность конструкции и степень форсировки (количество лошадиных сил на рабочий объём), применённые технические решения и экологические рамки. Но при прочих равных можно сделать общие выводы по компоновке мотора. Так, рядная «четвёрка» — базовый и самый простой двигатель большинства автомобилей, который должен быть экономичным и недорогим (конечно, бывают и исключения). Трёхцилиндровый «рядник» — бюджетный вариант для малолитражек, но он не так плох, как многие считают. V6 — агрегат более сложный и дорогой в обслуживании, хотя малофорсированные «вэшки» вполне могут быть «рабочими лошадками». V8 — показатель премиума и единственная возможность разместить сразу 8 цилиндров под капотом современного автомобиля. Рядная «шестёрка» — самая сбалансированная, простая и заслуженно любимая многими компоновка, которая встречается всё реже и реже. «Боксёры» B4 и B6 — специфичные двигатели, которые, безусловно, имеют свои плюсы и армию фанатов. Ну а с автомобильной экзотикой вроде V4, VR5 или VR6 лучше иметь дело, пока она на гарантии…

Оппозитный двигатель: типы, устройство и принцип работы

За всю историю производства автомобилей было разработано много разновидностей моторов, которые должны были приводить в движение машину. На сегодняшний день большинству автолюбителей знакомы только два типа моторов – электрический и двигатель внутреннего сгорания.

Однако среди модификаций, работающих на основе воспламенения топливно-воздушной смеси, есть много разновидностей. Одна их таких модификаций называется оппозитный двигатель. Рассмотрим, в чем его особенность, какие типы данной конфигурации бывают, а также в чем их плюсы и минусы.

Что такое оппозитный двигатель

Многие считают, что это разновидность V-образных конструкцией, но с большим развалом головок. На самом деле это совсем другой тип ДВС. Благодаря такой конструкции мотор имеет минимальную высоту.

В обзорах нередко такие силовые агрегаты называются боксером. Это указывает на особенность работы поршневой группы – они будто боксируют грушу с разных сторон (перемещаются навстречу друг другу).

Первый рабочий оппозитный мотор появился в 1938г. Его создали инженеры компании VW. Это была 4-цилиндровая 2-литровая модификация. Максимум, которого мог достичь агрегат, составлял 150 л.с.

Благодаря особенной форме мотор используют в танках, некоторых спорткарах, мотоциклах и автобусах.

На самом деле мотор V-образной формы и оппозитник не имеют ничего общего. Они отличаются принципом работы.

Принцип работы оппозитного двигателя и его устройство

В стандартном ДВС поршень двигается вверх и вниз, достигая ВМТ и НМТ. Чтобы достичь плавности вращения коленвала, поршни должны срабатывать поочередно с определенным смещением времени срабатывания тактов.

В оппозитном моторе плавность достигается тем, что пара поршней всегда работает синхронно либо в противоположные стороны, либо максимально приближаясь друг к другу.

Среди данных типов моторов самыми распространенными являются четырех- и шестицилиндровые, но встречаются и модификации на 8 и 12 цилиндров (спортивные версии).

В таких моторах имеется два газораспределительных механизма, но они синхронизированы одним приводным ремнем (или цепью, в зависимости от модели). Оппозитники могут работать, как на дизтопливе, так и на бензине (принцип зажигания смеси отличается так же, как в обычных моторах).

Основные типы оппозитных двигателей

На сегодняшний день такие компании, как Porsche, Subaru и BMW нередко используют в своих автомобилях данный тип двигателей. Инженерами было разработано несколько модификаций:

• Боксер;
• ОРОС;
• 5ТДФ.

Каждый из типов появился в результате улучшений предыдущих версий.

Боксер

Особенностью такой модификации является центральное расположение кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет равномерно распределить массу двигателя, что максимально снижает вибрации в результате работы агрегата.

Чтобы увеличить отдачу от такого мотора, производитель оснащает его турбинным нагнетателем. Этот элемент повышает мощность ДВС на 30% по сравнению с атмосферными аналогами.

Самые эффективные модели имеют шесть цилиндров, однако встречаются и спортивные версии на 12 цилиндров. 6-цилиндровая модификация – самая распространенная среди аналогичных плоских двигателей.

ОРОС

Этот тип ДВС относится к категории двухтактных моторов. Особенностью этой модификации заключается в несколько иная работа поршневой группы. В одном цилиндре расположены два поршня.

В то время как один выполняет такт впуска, другой удаляет отработанные газы и проветривает камеру цилиндра. В таких двигателях нет ГБЦ, а также системы газораспределения.

Благодаря такой конструкции моторы этой модификации почти в половину легче аналогичных ДВС. В них поршни имеют небольшой ход, что снижает потери мощности на трении, а также повышает выносливость силового агрегата.

Так как в силовой установке почти на 50% меньше деталей, то она намного легче, чем четырехтактная модификация. Благодаря этому автомобиль немного легче, что сказывается на динамичных характеристиках.

5ТДФ

Такие моторы устанавливаются в спецтехнику. Основная сфера применения – военная промышленность. Их устанавливают в танки.

Данные ДВС имеют два коленвала, расположенные по разные стороны конструкции. Два поршня помещены в одном цилиндре. У них одна общая рабочая камера, в которой воспламеняется воздушно-топливная смесь.

Воздух поступает в цилиндр благодаря турбонаддуву, как и в случае с ОРОС. Такие моторы низкооборотные, но очень мощные. На 2000 об/мин. агрегат выдает целых 700 л.с. Одним из недостатков таких модификаций – достаточно большой объем (в некоторых моделях он достигает 13 литров).

Плюсы оппозитного двигателя

Последние разработки оппозитных моторов позволили повысить их выносливость и надежность. У плоской конструкции силовых агрегатов есть много положительных сторон:

• Центр тяжести находится ниже, чем в классических моторах, что повышает устойчивость авто на виражах;
• Правильная эксплуатация и своевременное обслуживание увеличивает интервал между капитальным ремонтом до 1 млн. км. пробега (по сравнению с привычными двигателями). Но хозяева бывают разными, поэтому ресурс может быть еще больше;
• Так как возвратно-поступательные движения, происходящие с одной стороны ДВС, компенсируют нагрузки идентичным процессом с противоположной, шум и вибрации в них снижены до минимума;
• Оппозитные моторы всегда отличались большой надежностью;
• Плоская конструкция при прямом ударе во время ДТП уходит под салон авто, что снижает риск получения серьезных травм.

Минусы оппозитного двигателя

Это достаточно редкая разработка – все автомобили среднего класса оснащаются привычными моторами с вертикальной конструкцией. Из-за особенностей конструкции они дороже в обслуживании.

Помимо дорогого обслуживания у оппозитников есть еще несколько недостатков, но большинство из этих факторов относительные:

• Из-за особенности конструкции плоский мотор может расходовать больше масла. Однако, смотря с чем сравнивать. Есть рядные двигатели, которые настолько «прожорливые», что лучше рассмотреть компактный, но более дорогостоящий вариант;
• Трудности с обслуживанием обусловлены малым количеством профессионалов, разбирающихся в таких моторах. Некоторые утверждают, что оппозитные моторы очень неудобные в обслуживании. В некоторых случаях это действительно так – мотор нужно снимать, чтобы заменить свечи и т.д. Но это зависит от модели;
• Так как подобные моторы встречаются реже, то и запчасти на них можно приобрести под заказ, а их стоимость будет выше стандартных аналогов;
• Мало специалистов и станций техобслуживания, которые готовы взяться за ремонт данного агрегата.

Сложности при ремонте и обслуживании оппозитного двигателя

Как уже было сказано, один из минусов плоских двигателей – сложности в ремонте и обслуживании. Однако это касается не всех оппозитников. Больше сложностей с шестицилиндровыми модификациями. Что касается 2-х и 4-цилиндровых аналогов, то сложности касаются только особенностей конструкции (свечи чаще находятся в труднодоступном месте, нередко для их замены нужно вынимать весь мотор).

Если владелец авто с оппозитным двигателем – новичок, то в любом случае для обслуживания следует обратиться в сервисный центр. При неправильных манипуляциях можно легко нарушить настройки газораспределительного механизма.

Еще одной особенностью обслуживания таких моторов является обязательная процедура раскоксовки цилиндров, поршней и клапанов. При отсутствии на этих элементах нагара можно увеличить срок службы ДВС. Лучше всего эту операцию выполнить осенью, чтобы мотор легче работал в зимний период.

Что касается серьезного ремонта, то самым большим минусом является крайне высокая стоимость «капиталки». Она настолько высока, что проще купить новый (или б/у, но с достаточным запасом рабочего ресурса) мотор, чем ремонтировать вышедший из строя.

Учитывая перечисленные особенности оппозитного двигателя, у тех, кто оказался перед выбором: стоит покупать машину с таким мотором или нет, теперь больше информации, чтобы определить, в чем придется пойти на компромисс. А в случае с оппозитниками единственный компромисс – это финансовый вопрос.

4.7 / 5 ( 63 голоса )

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

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.

Оппозитный двигатель — горизонтальное расположение цилиндров

Оппозитный двигатель — определение, устройство, применение. Какими преимуществами и недостатками он обладает.

Оппозитный двигатель представляет собой форму устройства двигателя внутреннего сгорания автомобиля, имеющий особую структуру: его поршни расположены под развернутым углом и осуществляют движение в горизонтальной плоскости навстречу друг другу и в обратные стороны (друг от друга). Другая, соседняя пара поршней, располагается в одном положении (например, вверху).

Взаимодействие поршней внутри двигателя напоминает в чем-то боксерский раунд, отсюда и другое название устройства — боксер. Конструкция механизма предполагает установку каждого поршня на обособленных шейках коленчатого вала. Количество цилиндров в оппозитном двигателе может быть от 2 до 12-ти, но всегда четное. Наиболее популярны устройства с четырьмя и шестью цилиндрами (четырех- и шестицилиндровые боксеры).

На современном автомобильном рынке представлено множество марок машин, каждая из которых придерживается собственной концепции оснащения автомобилей. Разработкой и применением оппозитных двигателей сейчас занимаются две фирмы: Subaru и Porsche. Раньше оппозитный двигатель устанавливался на такие автомобили, как Alfa Romeo, Honda, Chevrolet, Volkswagen, Ferrari и другие.

Первый оппозитный двигатель, работающий на дизельном топливе, был выпущен компанией Субару в 2008 году. Это четырехцилиндровый оппозитник с вместительностью 2 литра, способный развивать мощность до 150 л.с. При его разработке используется система Сommon Rail.

На некоторых моделях машин марки Порше используются двигатели с шестью цилиндрами (Саyman, 911). Для автомобилей спортивного класса были разработаны восьми- и двенадцатицилиндровые оппозитные двигатели повышенной мощности. Многие профессионалы говорят о том, что от работы обычных двигателей отличаются только шестицилиндровые оппозитники, четырех- и двухцилиндровые практически аналогичны.

Оппозитный боксер — основные принципы работы

В целом процесс функционирования оппозитного боксера схож с работой других двигателей внутреннего сгорания. Главной отличительной особенностью его устройства является расположение цилиндров. Цилиндры в нем установлены горизонтально, в отличие от большинства двигателей. Это устанавливает и иное движений поршней: не вверх и вниз, а справа налево и наоборот (от одного края цилиндра к противоположному).

Первоначальная разработка горизонтального оппозитного боксера не принадлежит компании Subaru, как склонны думать многие. Моторы подобного типа уже использовались ранее на пассажирских автобусах Икарус, а также на мотоциклах (как отечественного «Днепр, МТ», так и иностранного производства «эндуро-турист BMW R1200GS и прочие»). Кроме того, подобные двигатели уже давно используются в военном транспорте, в частности, в отечественных танках.Естественно, подобное строение двигателя имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим их наиболее подробно.

Преимущества оппозитного боксера

На фотографии оппозитный двигатель Porsche

К главным плюсам двигателя с горизонтально расположенными цилиндрами относят:

1. Способствует смещению центра тяжести. Масса распределяется около оси, что позволяет значительно улучшить управляемость машины. Для многих этот фактор является решающим при выборе двигателя и автомобиля, особенно это актуально для российских дорог.
2. Отсутствие вибрации при работе. Двигатели со стандартной структурой и вертикально расположенными цилиндрами в ходе работы вибрируют, передавая волны всей конструкции, что не очень комфортно для водителя.
3. Долгая работа. Ресурс оппозитного боксера, установленного в Subaru, настолько велик, что позволяет эксплуатировать автомобиль в течение длительного времени (его хватает более чем на миллион километров).

Недостатки оппозитного двигателя

На фотографии оппозитный двигатель Subaru Outback 2015

Несмотря на значительные преимущества, двигатель подобного типа имеет существенные недостатки, от которых разработчики пока не избавились:

1. Требует дорогостоящего обслуживания. Часто ремонт двигателей обычного строения осуществляют самостоятельно или в автосалонах за небольшую сумму. Однако в случае с оппозитным боксером это невозможно. Его конструкция слишком сложна, поэтому монтаж лучше доверить профессионалам. Причем за подобные услуги придется заплатить приличную сумму денег.
2. Из первого недостатка вытекает второй — даже при наличии достаточных средств на обслуживание этого типа двигателя, могут возникнуть трудности с поиском квалифицированного специалиста, который сможет произвести качественное обслуживание.
3. Сложность устройства боксера способствует повышению стоимости на его составные части, что создает дополнительные расходы при ремонте.
4. Повышенный расход автомобильного масла. Обычный двигатель потребляет не более трехсот грамм масла за период своего функционирования, а оппозитный гораздо больше.

Таким образом, все недостатки устройства прежде всего заключаются в дороговизне его обслуживания. Это может стать значительным фактором для многих автовладельцев. Однако, как считают представители автомобильных компаний Subaru и Porsche, качество его работы стоит затраченных средств на обслуживание.

Компания Subaru не собирается менять оппозитные двигатели на стандартные, так как ее представители склонны считать, что это будет большим шагом назад. На уровень продаж автомобилей данной марки дороговизна обслуживания двигателя никак не влияет, так как машины зарекомендовали себя исключительно с положительной стороны.

Познавательное видео про горизонтально-оппозитный двигатель:

Двигатель с оппозитными поршнями обещает более высокую эффективность

Пять десятилетий Mazda, в значительной степени бесполезные усилия 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, 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 — это воздухозаборники, а верхние — выхлопы, а выхлопные трубы опережают воздухозаборник примерно на 10 градусов, чтобы выхлопные трубы открывались 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, поскольку из-за отсутствия головок цилиндров система охлаждения теряет 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 поток выхлопных газов, чтобы довести катализаторы до рабочей температуры.

Такая более горячая среда сгорания также способствует сгоранию на низких оборотах и ​​при небольших 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 если 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 обычного двигателя, 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-процентный КПД, заявленный 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 двигателя, 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 в процессе производства, 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 могла бы 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.

Оппозиционно-поршневой двигатель

Achates может вернуть больше мощности за счет меньшего количества топлива

Если вы откроете капот своего автомобиля и выдернете пластиковую крышку под ним, вы увидите красивую часть ошеломляющей инженерии: двигатель внутреннего сгорания. .Сегодняшние двигатели используют около 100 взрывов топлива и кислорода каждую секунду, генерируя огромную мощность с минимальными выбросами.

Это здорово, но ужесточение стандартов загрязнения во всем мире означает, что автомобили должны становиться все более эффективными. Электромобили предлагают один путь вперед, но они остаются дорогими и ограниченными опасениями по поводу дальности полета — опасениями, часто необоснованными, что вы попадете на мель с разряженной батареей. Внутреннее сгорание никуда не денется в ближайшее время, с такими усовершенствованиями, как турбокомпрессоры, прямой впрыск и регулируемые фазы газораспределения, позволяющие выжимать больше миль из каждого галлона.

Компания Achates Power из Сан-Диего считает, что у нее есть лучший способ: отказаться от конструкции, которая доминировала в конструкции двигателей в течение последних 130 лет, в пользу идеи, от которой отказались в 1940-х годах, и увидеть 30-процентное повышение эффективности.

Большинство автомобильных двигателей, от одноцилиндрового агрегата мощностью в одну лошадиную силу, созданного Карлом Бенцем в 1885 году до 16-цилиндрового «зверя» мощностью 1500 лошадиных сил в Bugatti Chiron, имеют четырехтактную поршневую конструкцию. Это относительно простая идея: поршень в цилиндре втягивает воздух и добавляет топливо во время такта впуска.Такт сжатия сжимает эту смесь и вызывает искру, создавая взрыв, который опускает поршень, генерируя мощность во время рабочего такта. Затем цилиндр поднимается во время такта выпуска, удаляя отработанные газы. Цикл повторяется тысячи раз каждую минуту.

Ахатес хочет выбросить это из головы в пользу двигателя с оппозитными поршнями. Эта установка использует два поршня в каждом цилиндре. Воспламенение топлива и воздуха вызывает взрыв, который разводит поршни в стороны, генерируя энергию.Такие двигатели проще, потому что в них не используются клапаны и распредвалы. Они нашли применение в локомотивах и военных транспортных средствах, пока инженеры не отказались от них в 1940-х годах из-за сложности обеспечения их чистой и эффективной работы. Ахат считает, что эта проблема решена. Мы нанесли визит, чтобы узнать, как — посмотрите видео выше, чтобы узнать, что мы узнали.

Ахатес Сила | arpa-e.energy.gov

• 3M — Пленка пассивного радиационного охлаждения
• ABB — Экономичный граничный процессор сети с объединением данных (EDGEPRO) для будущих приложений управления распределительными сетями.
• Achates Power — высокоэффективный оппозитно-поршневой двигатель для гибридных автомобилей («HOPE-Hybrid»)
• Advanced Magnet Lab — униполярные машины с технологией передачи электронного тока
• AltaRock Energy — Демонстрация технологии миллиметрового диапазона для геотермального бурения с использованием прямой энергии
• Aquanis — Активный контроль аэродинамической нагрузки для ветряных турбин
• Университет штата Аризона (ASU) — Моделирование будущих распределительных систем с использованием датчиков с распределенными энергоресурсами
• Университет штата Аризона (ASU) — Горный воздух для топлива и тонких химикатов
• Brayton Energy — недорогой диспетчерский двигатель CSP для бытовой энергетики
• Университет Карнеги-Меллона (CMU) — Аддитивное производство разделительных решеток для ядерных реакторов
• Колорадская горнодобывающая школа — эффективное производство водорода и аммиака за счет интенсификации и интеграции процессов
• Creare — микротурбина с замкнутым контуром 5 кВт с циклом Брайтона с КПД 38%: передовая технология генерации, разработанная для недорогого массового производства
• CTFusion — HIT-TD: демонстрация технологии плазменного драйвера для экономичных термоядерных электростанций
• Научный центр Дональда Данфорта — графический интерфейс дополненной реальности для биоэнергетического фенотипирования сельскохозяйственных культур и точного земледелия
• Ecolectro — модульные сверхстабильные иономеры щелочного обмена для создания высокопроизводительных систем топливных элементов и электролизеров
• Foro Energy — инструмент для вывода из эксплуатации лазера высокой мощности
• Geegah — Интегрированный гигагерцовый ультразвуковой сканер почвы: на пути к целевой доставке воды и пестицидов для производства биомассы
• Глобальные исследования General Electric (GE) — усовершенствованные SiC-SJ полевые транзисторы среднего напряжения со сверхнизким сопротивлением в открытом состоянии
• Georgia Tech Research Corporation — устойчивая, кибербезопасная централизованная защита подстанций
• Georgia Tech Research Corporation — Интегрированный двигатель с компактным приводом с высокой плотностью мощности для электротранспорта
• GridBright — безопасный обмен данными между сетями с использованием криптографии, одноранговых сетей и реестров блокчейн.
• Гарвардский университет — Интегральные схемы GaN-ЯМР-спектрометра для широко распространенного онлайн-мониторинга и управления подземными нефтегазовыми коллекторами и нижним течением.
• Hewlett Packard Labs — интегрированное оптическое межсоединение DWDM с низким энергопотреблением
• Ионные материалы — новая технология перезаряжаемых алюминиево-щелочных аккумуляторов на основе полимеров
• Университет Джона Хопкинса — водород без диоксида углерода и твердый углерод из природного газа через промежуточные соли металлов
• Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL) — ТОТЭ на металлической основе для транспортных средств, работающих на этаноле.
• Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (LBNL) — ВЧ-ускорители MEMS для ядерной энергетики и перспективного производства
• Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL) — стабильные четвертичные аммонийные полимеры, скоординированные с диацидом, для топливных элементов с температурой 80–150 ° C.
• Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL) — Современное производство гибридного ядерного реактора со встроенными тепловыми трубками
• Массачусетский технологический институт (MIT) — энергосистема хранения тепла (TEGS) с использованием многопереходной фотоэлектрической энергии (MPV)
• Массачусетский технологический институт (MIT) — CarbonHouse
• Массачусетский технологический институт (MIT) — Мультиметаллические слоистые композиты (MMLC) для быстрого и экономичного развертывания усовершенствованного реактора.
• NanoComp — высокоэффективные энергосберегающие углеродные продукты и чистый водородный газ из метана
• Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) — RePED 250: революционная, высокоскоростная геотермальная буровая система и сопутствующая (250 — 350 ° C) силовая электроника
• Neuvokas — энергоэффективный, постепенно масштабируемый, непрерывный процесс производства базальтового волокна.
• Северо-Восточный университет — Беспроводные инфракрасные цифровые датчики с нулевым потреблением энергии для крупномасштабной энергоэффективной фермы
• Ocean Era — KRuMBS: Кифозные жвачные животные, микробиологическое переваривание морских водорослей
• Университет штата Орегон (OSU) — Система сбора пресной воды для гидравлического разрыва пласта (FRESH-Frac) с использованием термопары-демистера.
• Otherlab — Практически изотермический компрессор с гидравлическим приводом
• Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) — Высокоэффективное адаптивное аварийное управление в реальном времени на основе глубокого обучения с подкреплением (HADREC) для повышения устойчивости энергосистемы в стохастической среде
• Исследовательский центр Пало-Альто (PARC) — Электрохимический синтез аммиака с нитрид-ионным проводящим электролитом
• Исследовательский центр Пало-Альто (PARC) — Пиролиз метана с высокой производительностью для получения недорогого водорода без выбросов
• Государственный университет Пенсильвании (штат Пенсильвания) — Интеграция датчиков посредством аддитивного производства, ведущая к повышению эффективности газовых турбин для выработки электроэнергии и движения.
• PingThings — национальная инфраструктура для искусственного интеллекта в сети.
• Pinnacle Engines — разработка и демонстрация полнофункционального 4-тактного двигателя с оппозитными поршнями с поддержкой электрификации для использования в гибридных системах и устройствах с увеличенным запасом хода
• Princeton Fusion Systems — PFRC нового поколения
• Qromis — легирование нитридом галлия P-типа путем контролируемой диффузии магния
• Университет Райса — от углеводородного сырья до перерабатываемых автомобильных кузовов на основе углерода с положительным выходом водорода
• Университет Рутгерса — Микробное отверждение цемента для энергетики
• Национальные лаборатории Sandia — 20 кВ нитрид галлия pn-диодный электромагнитный импульсный разрядник для надежности сети
• Национальные лаборатории Сандиа — Трансформаторы для модернизированной энергосистемы
• Siemens — ReNew100 — надежная работа энергосистемы с использованием 100% возобновляемых источников энергии.
• Sila Nanotechnologies — легкие заменяющие материалы из обильных ресурсов для удвоения энергии в аккумуляторах электромобилей
• Sonrisa Research — новый класс силовых полевых МОП-транзисторов на основе SiC с рекордно низким сопротивлением
• Юго-Западный научно-исследовательский институт (ЮЗИ) — Сетевое хранилище электроэнергии с минимально возможными затратами за счет аккумулирования электроэнергии с помощью насосного тепла
• Стэнфордский университет — изучение пределов охлаждения для приложений с экстремальным тепловым потоком: центры обработки данных и силовая электроника
• Supercool Metals — термопластическое формование объемных металлических стекол для повышения энергоэффективности на транспорте.
• Syzygy Plasmonics — Фотокаталитический паровой риформинг метана для производства водорода
• Государственный университет Огайо — выращивание GaN MOCVD на естественных подложках для высоковольтных (15-20 кВ) вертикальных силовых устройств
• Политехнический институт Государственного университета Нью-Йорка (SUNY Polytechnic) — SMART SiC Power ICs (масштабируемая, производимая и надежная технология для интегральных схем SiC Power)
• Исследовательский центр United Technologies (UTRC) — Систематические цели связи и исследования и оценки технологий телепортации (SCOTTIE)
• Калифорнийский университет в Сан-Диего (Калифорнийский университет в Сан-Диего) — недорогая, простая в интеграции и надежная система хранения энергии в сети с литиевыми батареями второго срока службы.
• Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (Калифорнийский университет в Санта-Барбаре) — FRESCO: когерентные оптические низкоэнергетические межкомпонентные соединения постоянного тока WDM с частотной стабилизацией
• Университет Колорадо, Боулдер (CU-Boulder) — точное земледелие с использованием сетей разлагаемых аналитических датчиков (PANDAS)
• Университет Колорадо, Боулдер (CU-Boulder) — Нанопроизводство нанофононных устройств: термоэлектрики со сверхвысоким ZT для эффективного преобразования отработанного тепла
• Университет Делавэра (UD) — Усовершенствованная система топливных элементов с щелочной мембраной h3 / воздух с новой технологией для CO2 в воздухе
• Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн (UIUC) — Мощно-электронный интегрированный генератор мегаваттного уровня с управляемым выходом постоянного тока
• Университет Мэриленда (UMD) — сверхпрочная недорогая древесина для легких транспортных средств.
• Мичиганский университет — преодоление технических проблем координации распределенных ресурсов нагрузки в масштабе
• Университет Миннесоты (UMN) — быстро жизнеспособная и устойчивая энергосистема
• Университет Оклахомы — Инновационная система опреснения промежуточной холодной жидкости с нулевым выбросом жидкости и эвтектической заморозкой
• Университет Юты — сенсорная сеть со сверхнизким энергопотреблением
• Университет Вирджинии (UVA) — Новое изобретение ЦЕМЕНТА: минерализация с помощью карбонизации для создания новых технологий
• Университет Висконсин-Мэдисон (UW-Madison) — Ускоренный дизайн материалов для технологий расплавленных солей с использованием инновационных высокопроизводительных методов
• Университет Висконсин-Мэдисон (UW-Madison) — измеритель стойкости для быстрого оповещения с использованием данных окружающего синхрофазора
• Университет Вандербильта — биполярные мембраны с 3D-соединением с электроспрядом
• Через разделение — масштабируемые мембраны из оксида графена для энергоэффективного химического разделения
• Политехнический институт и университет штата Вирджиния (Технологический институт Вирджинии) — Технология коммутации GaN на 20 кВ, продемонстрированная в высокоэффективном строительном блоке среднего напряжения
• Zap Energy — Разработка электродной технологии для термоядерного реактора Z-Pinch с поперечным потоком

Разработка четырехтактного оппозитно-поршневого двигателя с искровым зажиганием

Целью этого проекта была разработка недорогого четырехтактного бензинового двигателя OP путем соединения двух одноцилиндровых поршневых двигателей внутреннего сгорания с боковыми клапанами на блоке, снятием головок.Выбранный двигатель — модель EY15 фирмы Robin America. Соединение этих двух блоков цилиндров позволило создать двигатель с оппозитными поршнями (OPE) с двумя коленчатыми валами. В этом новом двигателе камера сгорания ограничена пространством внутри цилиндра между головками поршней и камерой между клапанами. Поршни движутся по оси цилиндра в противоположных направлениях, что характерно для двигателей с оппозитными поршнями. После сборки двигателя параметры, характерные для OPE, такие как частота вращения, крутящий момент, расход топлива и выбросы, были измерены на динамометре для измерения вихревых токов.На основе собранных данных были рассчитаны мощность, удельный расход и общий КПД, что позволило сделать вывод о том, что двигатель с оппозитно-поршневой конфигурацией дешевле и более мощный. Разработка двигателя с оппозитными поршнями в этом проекте показала, что возможно построить один двигатель из другого, уже используемого, что снизит затраты на производство и разработку. Кроме того, можно получить более высокую мощность при более высоком удельном расходе топлива и меньшей вибрации.

1 Введение

В начале разработки этой конструкции двигателя с противоположным поршнем было обнаружено, что есть основания для дальнейших исследований в этой области. Противоположные поршневые двигатели успешно использовались почти во всех гражданских и военных областях, где они установили рекорды низкого потребления и высокой удельной мощности, которые сохраняются и спустя много лет, несмотря на несомненный прогресс в этой области [1]. Однако возникли два основных препятствия: первое связано с ограничениями, налагаемыми на выбросы двигателей внутреннего сгорания (двухтактные двигатели с противоположным расположением поршней значительно превышают действующие правовые ограничения, что в течение некоторого времени привело к незначительной заинтересованности в его разработке. [2]), в то время как второй обусловлен текущим экономическим кризисом и временами жесткой экономии, навязанной международной ситуацией (создающей трудности в инвестировании в исследования этого типа двигателей).После анализа потенциала двигателей этого типа было решено преодолеть два основных препятствия. Было принято решение разработать двигатель внутреннего сгорания, четырехтактный, с искровым зажиганием, с противоположными поршнями. Поскольку были доступны ограниченные материальные ресурсы, было решено разработать одноцилиндровый двигатель с несколько устаревшей технологией, поскольку цели были: показать жизнеспособность двигателя, сделать возможным открытие возможных путей развития этого типа двигателей и попытаться найти ответ на вопрос «почему поршневые двигатели внутреннего сгорания с четырехтактным искровым зажиганием были вытеснены по характеристикам традиционными двигателями?».Желательно, чтобы разработка была сосредоточена на легком и компактном двигателе, который будет использоваться в некоторых авиационных приложениях для замены доминирующих на рынке оппозитных двигателей мощностью до 8 кВт (что подразумевает двухтактный двигатель). Однако выбросы привели к тому, что выбор пал на двигатель с 4-тактным циклом вместо 2-тактного, хотя это сделало бы его тяжелее и менее компактным, чем было бы желательно для авиационного применения. Тем не менее, во время Второй мировой войны большинство поршневых двигателей были 4-тактными [3], и с точки зрения удельной мощности они достигли значений, которые до сих пор трудно сопоставить.Этот выбор также обеспечивает совместимость с широко известными системами очистки газовых стоков.

2 Предшественники

Противоположные поршневые двигатели, которые легли в основу этого альтернативного четырехтактного альтернативного поршневого двигателя с искровым зажиганием и которые оказали наибольшее влияние на его развитие, были: четырехтактный двигатель Gobron Brillié с искровым зажиганием (успешно использовался в автомобилях в начале двадцатого века. ) и двухтактный двигатель Junkers Jumo 205 с воспламенением от сжатия (который, возможно, был самым успешным поршневым двигателем оппозиции, использовавшимся в авиации до конца Второй мировой войны в гражданских и военных целях).Этот последний двигатель вдохновил в 30-х, 40-х и даже 50-х годах 20 века на разработку двигателей этого типа по обе стороны Атлантики от бывшего Советского Союза до Соединенных Штатов Америки почти для всех видов применения. В ходе исследования двигателей с противоположным расположением поршней было обнаружено, что с тех пор, как двухтактные дизельные двигатели с противоположным расположением поршней начали пользоваться успехом, четырехтактные поршневые двигатели с оппозитным зажиганием, которые в начале 20 века успешно применялись в производство автомобилей (в частности, французского автомобиля Gobron-Brillié) прекращено.Автомобиль этой марки стал первым автомобилем, преодолевшим мифическую отметку 100 миль в час [4]. Двигатель Gobron-Brillié представлял собой двухцилиндровый четырехпоршневой двигатель с одним коленчатым валом. Два поршня классическим образом соединялись с коленчатым валом шатуном, а два других находились наверху цилиндров. Два последних были соединены перемычкой, соединенной с коленчатым валом двумя очень длинными боковыми шатунами, передающими движение двух верхних поршневых штоков на коленчатый вал.Похоже, что этот двигатель был вдохновлен противоположным поршневым двигателем, приписываемым Wittig 1878 [2], одним из первых успешных противоположных поршневых двигателей и двигателем Robson 1890, работающим аналогичным образом. Между прочим, эти два первых двигателя с противоположными поршнями работали по 4-тактному циклу с впускным и выпускным отверстиями, расположенными в камере сгорания. Двигатель Junkers Jumo 205, разработанный в Германии в 1930-х годах, имел легкую, компактную конфигурацию с двумя кривошипами, работающую с двухтактным воспламенением от сжатия.Этот двигатель оказал значительное влияние на гражданское и военное авиационное применение, так что он производился по лицензии несколькими производителями для гражданского применения. Это был единственный двухтактный дизельный двигатель, который регулярно использовался в авиации и производился в больших количествах [5]. Даже сегодня он продолжает считаться наиболее эффективным поршневым двигателем, используемым в авиации [1]. Следует отметить, что с 1910 года двигатели с конфигурацией с двумя коленчатыми валами стали более широко использоваться, поскольку они позволяли значительно более компактные рядные устройства, чем конфигурации с одним коленчатым валом.Этот тип конфигурации затем использовался большинством производителей, что продемонстрировало семейство двигателей Junkers Jumo, Fairbanks Morse 38D, Rolls Royce K60, Leyland L60, Climax Coventry h40 и Харьков Морозов 6TD, в широком диапазоне. областей применения.

3 Краткое описание происхождения двигателя

После этого начального этапа исследований была рассмотрена гипотеза построения двигателя из противоположных поршней с двумя коленчатыми валами. Тем не менее, было сочтено более подходящим выбрать 4-тактный двигатель с циклом Отто вместо 2-тактного дизельного двигателя, который мог бы работать от более чем одного топлива при минимально возможных затратах.Для этого была рассмотрена возможность сконструировать двигатель с противоположными поршнями из другого, уже существующего, уменьшив таким образом стоимость производства [6]. Был выбран бензиновый или керосиновый двигатель с боковым расположением клапанов марки Robin America, модель EY15, или водяной насос, см. Рис. 1, даже если он имел несколько устаревшую конфигурацию.

Рисунок 1

Внешний вид и схематическое изображение двигателя [7].

4 Характеристики исходного двигателя

В своей первоначальной конфигурации двигатель EY15 от Robin America, Inc. работает как обычный 4-тактный бензиновый двигатель Otto. Рабочее положение — вертикальное, с рабочим объемом 143 куб. См и максимальной мощностью 3,5 л.с. при 4000 об / мин, питание от карбюратора, с боковыми клапанами в блоке, смазкой разбрызгиванием и зажиганием от транзисторного магнето.

5 Разработка оппозитно-поршневого двигателя

Поршневой двигатель внутреннего сгорания, разработанный в ходе этой работы, на стыке двух блоков двигателя Robin EY15, работает в соответствии с 4-тактным циклом с искровым зажиганием.Он имеет рабочий объем 286 куб. См и развивает максимальную мощность 7,3 л.с. при 4000 об / мин. Была принята конфигурация с двойным коленчатым валом, аналогичная двигателю Junkers Jumo 205, но работающая в горизонтальном положении. Синхронизация распределения и передачи мощности обеспечивалась зубчатой ​​передачей, состоящей из четырех зубчатых колес с правыми зубьями (модуль 1,5 мм, две центральные шестерни по 65 зубьев и два приводных вала с 56 зубьями). Двигатель работает на бензине и оснащен двумя оригинальными карбюраторами модели EY15, расположенными с обеих сторон двигателя.Система смазки разбрызгиванием и зажигание от магнето с промежуточным хранением также остались от оригинального двигателя. В центральной части цилиндра находится камера сгорания объемом 60 куб. случилось с двигателем Gobron Brillié). Первый шаг в конструкции двигателя с противоположным поршнем заключался в снятии головок двух Robin EY15, чтобы два блока можно было соединить вместе в области прокладки головки.Это соединение позволяет обоим поршням располагаться лицом к лицу и двигаться в противоположных направлениях. В этой конфигурации ось одного цилиндра выровнена с осью другого цилиндра, так что два цилиндра в сборе функционируют как один цилиндр, с одним блоком выпускного клапана перед впускным клапаном другого, в пространстве между два блока двигателя. Это позволило уменьшить пространство камеры сгорания, поскольку открытие впускного клапана и закрытие выпускного клапана происходит почти одновременно.Чтобы двигатель работал в этой конфигурации, необходимо решить некоторые проблемы. Во-первых, размещение свечи зажигания (одна из самых больших технических трудностей), во-вторых, пространство между двумя блоками вызывало некоторые вопросы (значение степени сжатия), в-третьих, как соединить два двигателя, чтобы оси цилиндров оставались идеальными. выровнены с камерой сгорания, и, в-четвертых (возможно, самый сложный), как организовать их синхронизацию (чтобы поршни двигались в противоположных направлениях, в то время как система распределения позволяла одновременно открывать оба впускных клапана и, следовательно, одновременное движение оба выпускных клапана).Система синхронизации также должна гарантировать, что коленчатые валы сохраняют свое первоначальное направление вращения и поддерживают передачу мощности от двух коленчатых валов. Наконец, необходимо было снова поставить карбюраторы в вертикальное положение, с впускным каналом в горизонтальном положении и расположить так, чтобы управлять двумя карбюраторами одновременно с помощью одной и той же команды, отказавшись от исходного регулятора скорости. Свеча зажигания, первоначально установленная на головке двигателя, была установлена ​​в одном из блоков двигателя в пространстве между седлом клапана и цилиндром, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2

Свеча зажигания в сборе, вид сбоку и сверху.

Поскольку пространство для размещения свечи зажигания было очень маленьким, использовалась свеча зажигания меньшего диаметра, чтобы она могла помещаться между цилиндром и клапанами, не создавая помех другим компонентам двигателя. Чтобы гарантировать необходимое пространство для открытия клапанов (без ущерба для степени сжатия и обеспечения газообмена в центральной зоне цилиндра), алюминиевая прокладка, должным образом выпрямленная на параллельных поверхностях, с 5.Между двумя блоками двигателя разместили толщину 3 мм. Сохранились прокладки оригинальной головки, толщина которых составляла 1,5 мм. Эти прокладки сохраняли исходное положение, помещая между ними алюминиевую прокладку. Высота камеры сгорания составляла 8,3 мм. Чтобы обеспечить выравнивание цилиндров по общей оси двух блоков цилиндров, три направляющих были вставлены в исходное отверстие болтов M8, которыми была затянута исходная головка (см. Рисунок 3). На основании блоков изготовлены две опоры из конструкционной стали и сварены МИГ.Когда блоки были выровнены, использовались 6 стержней из нержавеющей стали (AISI 304L) диаметром 10 мм с резьбой M10 для обеспечения соединения двух мотоблоков, как показано на фотографии рисунка 3.

Рисунок 3

Деталь алюминиевой проставки, прокладки головки двигателя и направляющих штуцеров.

Зубчатая передача, состоящая из 4 прямозубых шестерен с модулем 1,5 мм, использовалась для синхронизации двух коленчатых валов. Звездочки, используемые в обоих приводных валах, имеют 56 зубьев, а две промежуточные шестерни имеют 65 зубьев.Четырехзвездочная зубчатая передача позволяет поршню одного коленчатого вала двигаться в направлении, противоположном поршню другого, гарантируя, что распределение перемещается в нужное время как впускной, так и выпускной клапаны, и что оба коленчатого вала сохраняют направление вращения оригинальный двигатель. Для этой зубчатой ​​передачи были выбраны зубчатые колеса с правыми зубьями, как в случае двигателя Junkers Jumo 205, чтобы обеспечить передачу мощности на вал отбора мощности, не вызывая осевые нагрузки на коленчатые валы, размер которых не рассчитан для этого.Для крепления промежуточных валов использовалась стальная пластина, закрепленная на блоке восемью болтами М8, что также помогает удерживать блоки вместе. Затем эта стальная пластина была усилена L-образной заслонкой, куда была привинчена прозрачная крышка из полиэтилентерефталата, чтобы уменьшить шум шестерен и предотвратить разбрызгивание смазки, используемой в шестернях. Следует отметить, что затем часть этой крышки была разрезана, чтобы позволить передавать мощность на приводной вал в верхнем правом углу, как показано на рисунке 4.Чтобы установить карбюраторы вертикально, был построен канал из нержавеющей стали с внутренним диаметром 20 мм (немного меньше диаметра впускного коллектора). Воздуховод имеет изгиб под углом 90 ° и горизонтальную трубку достаточной длины, чтобы установить карбюратор в вертикальное положение, не вызывая каких-либо неудобств и не подвергаясь воздействию потока горячего воздуха из системы охлаждения двигателя или выпускного коллектора. Карбюраторы располагались по обе стороны от двигателя. Чтобы управлять обоими карбюраторами одновременно и одной командой, было решено использовать систему, состоящую из стального троса, тяги, соединенной со стальным тросом, троса, шкива и ручки переключения передач велосипеда.

Рисунок 4

Окончательная установка ВОМ поршневого двигателя для данной конструкции.

6 Опытная установка

Экспериментальная установка состоит из испытательного стенда двигателя марки STEM-ISI Impianti, модель TD340, оборудованного тормозом вихревых токов модели Borghi и Saveri, FE 150 и аналоговым контроллером Borghi и Saveri, модель A03, STEM-ISI. (1992), инфракрасный газоанализатор от Tecnotest, модель MULTIGAS 488, для бензиновых двигателей, выхлопная система, дополнительный вентилятор охлаждения и система измерения расхода топлива (состоящая из калиброванного топливного бака, топливного бака, цифровой электронной шкалы с разрешение 0.01 г и цифровой таймер с разрешением 0,01 с). На рисунке 5 показан двигатель OP на динамометрическом испытательном стенде, установка и все оборудование.

Рисунок 5

Обзор динамометрического испытательного стенда и встречного поршневого двигателя.

7 Характерные параметры двигателей внутреннего сгорания (ДВС)

Обзор характерных параметров поршневых двигателей внутреннего сгорания будет использован для поддержки представления и обсуждения экспериментальных результатов.Крутящий момент, мощность и общие характеристики — три наиболее важных характеристических параметра любого двигателя внутреннего сгорания. Эффективная тормозная мощность (в кВт) определяется уравнением (1).

(1) W ˙ б знак равно B 2 π п 60 10 — 3

Где B — крутящий момент, а n — частота вращения двигателя в оборотах в минуту.Расход топлива или массовый расход топлива определяется уравнением (2)

(2) м ˙ ж знак равно м ж Δ т

Где: ṁ _f — масса топлива, а Δt — временной интервал. Общий КПД определяется соотношением между эффективной тормозной мощностью и тепловой мощностью, подаваемой на двигатель, выраженной в уравнении (3).В свою очередь, тепловая мощность определяется произведением массового расхода топлива на меньшую теплотворную способность того же топлива.

(3) η г знак равно W ˙ б м ˙ ж ЧАС V

Где: Ẇ _b — эффективная мощность тормоза, ṁ _f — массовый расход топлива и HV — нижняя теплотворная способность топлива.В данном случае в качестве топлива используется бензин. Для расчетов было принято значение 44000 кДж / кг для бензина с низкой теплотворной способностью [8].

В свою очередь, удельный расход топлива C _SF определяется уравнением (4). Этот параметр связывает расход топлива с эффективной тормозной мощностью и позволяет получить хороший срок сравнения между двигателями.

(4) C s ж знак равно м ˙ ж W ˙ б

В технической литературе удельный расход топлива обычно выражается в г / кВтч.Соответственно, уравнение 4 было переформулировано, как представлено в уравнении (5).

(5) C s ж знак равно м ˙ ж час W ˙ б

Где: ṁ _fh — массовый расход (г / ч).

Расход топлива (в час) или массовый расход топлива в г / ч определяется уравнением (6).

(6) м ˙ ж час знак равно м ж Δ т 3600

Объемный КПД η _V , уравнение (7) [9], связывает количество воздуха, фактически вводимого в цилиндр за цикл, с теоретической емкостью заполнения цилиндра в том же цикле.Это один из наиболее важных параметров при характеристике и моделировании четырехтактных двигателей внутреннего сгорания.

(7) η V знак равно м а м а т знак равно м а ρ а я V d

Где: м _a — масса, которая фактически входит в цилиндр в каждом цикле, м _при — масса, которая теоретически заполняет цилиндр, ρai , плотность воздуха (или смеси ) при атмосферных условиях и V _d , смещенный объем.Теоретически масса свежего заряда в каждом цикле должна быть равна произведению плотности воздуха (или смеси), оцениваемой в атмосферных условиях вне двигателя, на смещение, , т.е. ., на объем, вытесняемый поршнем. . Однако из-за сокращения времени, доступного для впуска и потерь нагрузки из-за существующих ограничений потока, только меньшее количество от теоретического количества свежего заряда, поступающего в цилиндр при атмосферных условиях [10], в конечном итоге попадает в цилиндр.Значение объемного КПД зависит от нескольких переменных двигателя, таких как частота вращения двигателя, давление во впускном и выпускном коллекторах и геометрия системы [11]. В этом случае уравнение (8) представлено как отношение между фактически допустимым расходом в цилиндре и массовым расходом, который теоретически допустим для этой скорости вращения.

(8) η V знак равно η р м ˙ а ρ а я V d η

Где: η _R представляет количество оборотов за цикл, а ṁ _a — массовый расход, который фактически входит в цилиндр.На практике значение объемного КПД получается из типа цикла, крутящего момента, отношения количества топлива к воздуху, плотности воздуха, вытесненного объема, общего КПД и более низкой теплотворной способности топлива, как показано в уравнении (9), которое является результатом комбинация уравнений (1) и (4), среди прочего.

(9) η V знак равно η р 60 м ˙ ж А F ρ а я V d η

Где: AF представляет соотношение топлива и воздуха с учетом значения 14.7. Соотношение топливо-воздух ( AF ), уравнение (10), связывает массу воздуха с массой топлива м _f . Эти отношения также могут быть представлены как отношения между массовыми расходами.

(10) А F знак равно м а м ж знак равно м ˙ а м ˙ ж

8 Представление результатов

Данные, относящиеся к частоте вращения двигателя (об / мин), крутящему моменту (Н.м), масса израсходованного топлива (г) и время (с) расхода топлива, собранные во время динамометрических испытаний при полной нагрузке двигателя, в сочетании с предыдущими уравнениями, позволяют представить результаты (Рисунок 6). Этот график является результатом наложения двух графиков, первый, где представлена ​​мощность, а второй, где представлены мощность и удельное потребление. На обоих графиках по горизонтальной оси отложена скорость вращения двигателя (об / мин). Вертикальная ось слева соответствует тормозной мощности (кВт), правая ось — значениям тормозного момента (Н.м). В нижней части правой оси можно прочитать значения удельного расхода тормоза (г / кВтч). Оранжевые точки представляют собой результаты эффективной тормозной мощности, синие точки — данные крутящего момента, а удельное потребление отображается красным цветом внизу. Соответствующие строки являются результатом полиномиальной интерполяции второго порядка, выполненной в программе Excel. Кривые следуют ожидаемой тенденции, однако следует отметить, что снижение крутящего момента с 2400 об / мин до 2800 больше не проверяется на 3200 и 3600.Фактически, только на 4000 об / мин снова замечается снижение крутящего момента. Значения, полученные при 2800 об / мин, кажутся необычными даже для удельного расхода, который представляет собой значения выше, чем значения тестов на более близкой скорости.

Рисунок 6

Характеристики двигателя.

На графике на Рисунке 7 можно увидеть результаты глобальной эффективности и ее полиномиальную кривую тренда второго порядка, построенную в Excel.На этом графике показана потеря эффективности при 2800 об / мин, при этом наилучший общий выход будет выявлен в следующем тесте при 3200 об / мин.

Рисунок 7

Кривая общей производительности двигателя.

График на Рисунке 8 показывает результаты объемного КПД и его полиномиальную кривую тренда второго порядка, построенную в Excel. Можно заметить, что кривая тенденции показывает небольшое снижение от 1600 об / мин до значения 2800 об / мин, от которого кажется почти незаметное снижение.Если выбрать линейную линию тренда, разница будет практически незначительной.

Рисунок 8

Кривая объемного КПД как функция скорости вращения.

9 Выводы

Разработка встречно-поршневого двигателя в результате соединения двух идентичных двигателей показала, что возможно построить один двигатель из существующего, тем самым снизив затраты на его производство и разработку.Кроме того, OPE обеспечивает более высокую мощность, лучшее удельное потребление и более высокую пропускную способность. Результаты разработки этого двигателя с противоположными поршнями также позволили идентифицировать области, в которых этот двигатель превзошел и где может быть широкий диапазон возможностей развития при исследовании этого типа двигателей, а именно в улучшении сгорания. условия. Среди различных возможностей — модернизация системы управления и питания двигателя с использованием электронного управления зажиганием, непосредственного впрыска топлива, наддува и строительства более компактной камеры сгорания, способствующей усилению турбулентного движения после воспламенения смеси. .

Настоящее исследование частично финансировалось Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) в рамках проекта UID / EMS / 00151/2013 C-MAST, со ссылкой на POCI-01-0145-FEDER-007718.

Ссылки

[1] Бройо Ф., Сантос А., Грегорио Дж. (30 июня — 2 июля 2010 г.). Вычислительный анализ продувки двухтактного дизельного двигателя с оппозитными поршнями. Процедуры всемирных инженерных конгрессов 2010 Том II, WCE 2010, (Лондон, Соединенное Королевство): 1448-1453. Искать в Google Scholar

[2] Pirault J-P., Флинт М. (2009). Противоположные поршневые двигатели: эволюция, использование и будущее применение, Warrendale: SAE International. Искать в Google Scholar

[3] Fernandes A. (2008). Compêndio de Motores Alternativos, Centro de Formação Militar e Técnica, Португалия: Força Aérea Portuguesa, Ministério da Defesa Nacional. Искать в Google Scholar

[4] The Autocar. Справочник Autocar, Справочник по автомобилю (9-е издание), Лондон: Илифф и сыновья. Искать в Google Scholar

[5] Gonçalves R.(2014). 3D CFD-моделирование четырехтактного оппозитно-поршневого двигателя с холодным потоком (кандидатская диссертация). Ковильян: Universidade da Beira Interior. Ищите в Google Scholar

[6] Алвес, Ф. (2011), Rendimento volumétrico de ummotor de pigões opostos a quatro tempos (диссертация на степень магистра). Ковильян: Университет внутренних дел Бейры. Искать в Google Scholar

[7] Service Manual EY15-3, EY20-3 Engines (2001), Robin America, Inc. Искать в Google Scholar

[8] Martins J., Motores de Combustão Interna (2005), Porto : Publindustria.Ищите в Google Scholar

[9] Хейвуд Дж., Основы внутреннего сгорания (1988), Нью-Йорк: McGraw-Hill International Editions. Искать в Google Scholar

[10] Пешич Р., Давинич А., Петкович С., Таранович Д., Милорадович Д. (2013). Аспекты измерения объемного КПД поршневых двигателей. Тепловые науки 17-1, 35-48. Искать в Google Scholar

[11] Николау Г., Скаттолини Р., Сивьеро К. (1996). Моделирование объемного КПД двигателей с интегральной схемой: параметрические, непараметрические и нейронные методы. Инженерная практика управления 4-10, 1405-1415. Искать в Google Scholar

Поступила: 13.03.2018

Принято: 09.07.2018

Опубликовано в сети: 03.11.2018

© 2018 J. P. Gregório и F. M. Brójo, опубликовано De Gruyter

Это произведение находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 License.

Пришло время узнать о чудесных и необычных двигателях с оппозитными поршнями

Горизонтально расположенные двигатели часто называют «оппозитными» двигателями, потому что движение поршней чем-то напоминает боксерские удары.На самом деле, если какой-либо двигатель должен быть назван в честь оппозитного двигателя, то это другой вид оппозитного двигателя : тот, в котором поршни фактически «бьют» друг в друга. Их называют двигателями с оппозитными поршнями , и они восхитительны.

Двигатели с оппозитными поршнями вовсе не новы; они существуют с конца 1800-х годов и даже раньше в форме пара. Фактически, знаменитый броненосный аппарат времен Гражданской войны USS Monitor использовал вариант двигателя с оппозитными поршнями, известный как двигатель с «вибрирующим рычагом».

По сути, двигатель внутреннего сгорания с оппозитными поршнями представляет собой двухтактный двигатель без головки блока цилиндров, с двумя отдельными коленчатыми валами, на которых соединены два набора поршней, причем поршни используют один цилиндр.

Поршни встречаются (ну, почти встречаются) в центре цилиндра, в верхней мертвой точке (ВМТ) обоих поршней. Порты по бокам цилиндра позволяют впускать и выпускать топливо / воздух и открываются при движении поршня.

G / O Media может получить комиссию

Знаете что? Просто посмотрите небольшую анимацию, это все упростит:

Поскольку эти двигатели двухтактные, каждый раз, когда встречаются поршни, происходит рабочий ход.Они редко использовались в автомобильной промышленности, вероятно, потому, что, поскольку они изначально являются двухтактными, они, как правило, больше подходят для бюджетных автомобилей, которые, как правило, были областью двухтактных двигателей. Стоимость и сложность конструкции с двумя кривошипами двигателя с оппозитными поршнями, должно быть, делали эти двигатели более сложными и дорогими в строительстве, чем небольшие двухтактные двигатели, даже с учетом головок цилиндров в таких двигателях, как знаменитый двухтактный трехтактный двигатель DKW. цилиндр.

Это сделало бы двигатели с оппозитными поршнями слишком дорогими для дешевых автомобилей и все же не предпочтительными для автомобилей более высокого класса, поскольку они являются дымными двухтактными.

Это сделало бы двигатели с оппозитными поршнями слишком дорогими для дешевых автомобилей и все же не предпочтительными для автомобилей более высокого класса, поскольку они являются дымными двухтактными.

Мне напомнили об этих двигателях, потому что наши друзья из Engineering Explained только что выложили о них это превосходное видео с объяснением:

Что особенно примечательно в двигателях, так это то, что в трехцилиндровой (помните, шестипоршневой) форме они Вертикально ориентированный дизельный двигатель с оппозитными поршнями Achates Power, показанный на видео, позволил получить тепловой КПД в диапазоне высоких 40% / низких 50%.Имейте в виду, что обычный четырехтактный дизельный двигатель в среднем будет иметь термический КПД всего около 35 процентов. Это большая шишка.

Achates Power в настоящее время разрабатывает двигатели для военных транспортных средств, но они выпустили видеоролики, которые предполагают, что они думают о двигателях для массовых грузовиков:

Это очень интересные двигатели, и я мог смотреть анимации того, как они работают в течение всего дня. . Кроме того, если они действительно станут вариантом для полноразмерных пикапов, мне не терпится увидеть, как пиарщики пытаются найти способ объяснить, почему трехцилиндровый двигатель в какой-то мере лучше для одержимого среднестатистического покупателя грузовиков. .

Achates Мощность двухтактный оппозитный поршневой двигатель

Achates обеспечивает низкий уровень выбросов NOx из двигателя за счет точного управления продувкой цилиндров. (Сила Ахатеса)

Продвижение двигателя OP на трех фронтах

2021-03-31 Линдси Брук

Двухтактный многотопливный двигатель Achates Power с оппозитными поршнями и воспламенением от сжатия ориентирован на множество применений — и в 2024 году начнется его серийное производство.

Ожидается, что глобальный спрос на более чистые и энергоемкие двигатели внутреннего сгорания (ДВС) сохранится и в середине этого века для различных транспортных средств и рынков. Компания Achates Power из Сан-Диего разрабатывает свое решение — усовершенствованный 2-тактный многотопливный двигатель с оппозитным поршнем и воспламенением от сжатия — с 2004 года, когда компьютерный инженер Ларри Фромм присоединился к стартапу, чтобы возглавить развитие бизнеса.Компания Automotive Engineering недавно связалась с ним, чтобы узнать о том, как Achates продвигает свой инновационный силовой агрегат OP к серийному производству в 2024 году. Основные моменты нашего интервью приведены ниже.

Ахатес занят сразу по нескольким направлениям, верно?
Да. Мы сосредоточены на трех крупных проектах с двигателями OP мощностью от 270 л.с. (200 кВт) для пикапов до более 1000 л.с. (746 кВт) для военных автомобилей. В настоящее время наш большой проект Advanced Combat Engine (ACE) реализуется совместно с U.С. Армия и двигатель Cummins. Мы работали над этим в течение нескольких лет, и сейчас у нас проходят испытания двигатели в Cummins, а также в Центре систем наземных транспортных средств (GVSC) в Уоррене, штат Мичиган, а также здесь, в Ахатесе. Этот двигатель является доказательством возможностей технологии Ахатеса.

Вариант ACE мощностью 1000 л.с. установлен на боевой машине Bradley и прошел динамометрические испытания. Ходовые испытания начнутся в 2021 году, а серийное производство двигателя с такой мощностью запланировано на 2024 год.Армия также планирует варианты мощностью 750 л.с. [559 кВт] и 1500 л.с. (1120 кВт).

И у нас есть новый контракт на работу над семейством двигателей меньшего размера для армейских тактических машин и грузовых автомобилей. Армия действительно сосредоточена на установке двигателя в автомобили, потому что оппозитный поршневой двигатель Achates удваивает удельную мощность по сравнению с существующими дизелями. Урезали объем двигателя и системы охлаждения вдвое. Этот двигатель позволяет более быстрым и экономичным транспортным средствам работать с большей дальностью полета.Это помогает им атаковать врага и уклоняться от него.

Будет ли Cummins производителем?
Это решать армии. Наша бизнес-модель — не производить двигатели. Это необходимо для работы с известными производителями двигателей и предоставления им лицензии на нашу технологию. Именно это мы и делаем в рамках проекта ACE с Cummins. Achates самостоятельно занимается проектированием и разработкой семейства двигателей меньшего рабочего объема для тактических транспортных средств мощностью от 300 до 500 л.с. [223–373 кВт].Мы ожидаем, что Cummins или другой OEM-производитель двигателей присоединятся к этому.

Achates тоже есть программа с CARB?

Верно, он в значительной степени финансируется Советом по воздушным ресурсам Калифорнии. Это Heavy-Duty Diesel, и он, скорее всего, будет следующим в производство. Мы сотрудничаем с Aramco в этом проекте. Это 10,6-литровый дизельный двигатель мощностью 400 л.с. [298 кВт], разработанный для замены 13-литрового двигателя грузовика. В августе 2020 года штат принял закон, требующий от двигателей грузовых автомобилей снижать выбросы NOx на 90 процентов.Это огромный скачок, и его трудно достичь. Ассоциация производителей двигателей заявила, что это приведет к увеличению стоимости дизельного грузовика на 58 000 долларов.

Но мы достигли цели в 90 процентов, используя стандартную систему последующей обработки. Мы начали с моноблока SCR [впрыска мочевины] и продолжали работать над усовершенствованиями на стороне сгорания до такой степени, что нам не понадобился SCR такого типа. Вторая цель проекта ARB — снизить выбросы CO2, чтобы соответствовать требованиям EPA по парниковым газам-II для грузовиков.Для этого требуется неуклонное сокращение выбросов CO2 к 2027 году. Что ж, мы уже на 4% ниже стандарта 2027 года.

Каков статус двигателя OP для пикапов?
Это наш третий большой проект: 2,7-литровый 3-цилиндровый двигатель для грузовиков с оппозитными поршнями, который финансируется ARPA-E Министерства энергетики [https://www.sae.org/publications/magazines/content/17autp02/ ]. Мы завершили первый этап этого проекта, запустив бензин с воспламенением от сжатия. Устанавливается на Ford F-150. На данный момент он примерно на 10 процентов эффективнее с точки зрения ездового цикла, чем самый эффективный двигатель Ford в F-150.

Бензин трудно воспламеняется при низких температурах, но двигатель OP может работать на бензине с воспламенением от сжатия без какого-либо дополнительного источника тепла. Мы можем контролировать степень продувки цилиндра; при низких нагрузках большая часть выхлопных газов остается в цилиндре. Это имеет двойное преимущество: он сохраняет захваченный газ горячим для стабильного сгорания с присущим ему снижением выбросов NOx, поскольку у нас есть внутренняя система рециркуляции отработавших газов. Таким образом, OP представляет собой идеальную архитектуру для топлива с низкой реакционной способностью, поскольку мы стремимся совместно оптимизировать двигатель и топливо с Aramco.

В конце 2019 года мы получили дополнительный грант на продолжение программы. Итак, мы привлекли Рикардо в качестве главного субподрядчика. Эта программа последующих действий преследует две цели. Первая цель — дальнейшее повышение эффективности. Мы думаем, что сможем получить 20-процентное преимущество перед любым другим серийным бензиновым двигателем, используемым в легких грузовиках. Вторая цель — значительно снизить вес и стоимость двигателя. Прототип двигателя довольно тяжелый. На следующем этапе мы собираемся значительно снизить вес до уровня, позволяющего конкурировать с дизельным двигателем для легких грузовиков.Наша цель при выпуске 2,5-литрового двигателя второго поколения — обеспечить эффективность дизельного двигателя на бензиновом топливе. Рикардо — идеальный партнер. Они являются лидерами в области проектирования двигателей и являются экспертами в области оптимизации массы каждого компонента.

Ранее мы говорили о потенциале гибридизации двигателя Achates.
Да, это отличная технология как для военных, так и для коммерческих приложений. У нас есть проект, финансируемый ARPA-E, по созданию гибридного двигателя с оппозитными поршнями. Мы работаем с Мичиганским университетом над этим проектом; сейчас они занимаются разработкой и тестированием одного из наших движков.Анна Стефанопулу [профессор машиностроения, профессор технологии Уильяма Клея Форда и научный сотрудник SAE] является «гуру» проекта. Большую часть работы, которую они проводят в области управления, возглавляет Хит Хофманн [профессор электротехники и информатики].

Какая у вас стратегия компрессора и оборудование?
Вплоть до середины 2020 года все прототипы двигателей использовали турбокомпрессор, в основном серийный, и нагнетатель, в основном от Eaton, для работы над повышением давления.У нас двухтактный двигатель, поэтому у нас нет насосного контура в цикле сгорания. Сейчас наше направление — электрификация — какой-то тип электронного турбонаддува вместе с насосом рециркуляции отработавших газов. В наших новых тестируемых двигателях используются некоторые из этих возможностей.

Продолжить чтение »

Новый прорыв со старыми технологиями?

В то время как Tesla, General Motors, Nissan, BMW и другие автопроизводители упорно стремятся сделать автомобили с батарейным питанием в массовом порядке, инженеры Achates (a-KATE-ezz) делают ставку на то, что старая технология может значительно улучшить экономию топлива и снизить энергопотребление. размер будущих двигателей внутреннего сгорания.

Компания была основана в 2004 году Джеймсом Лемке, самопровозглашенным «серийным предпринимателем», при первоначальных инвестициях Джона Уолтона, сына основателя Wal-Mart Сэма. Базируется в Сан-Диего. В начале этого года Ахатес открыл инженерный центр в Фармингтон-Хиллз.

Министерство энергетики США выделило грант в размере 9 миллионов долларов США компании Achates, Delphi Automotive и Аргоннской национальной лаборатории. Вместе три получателя вложат еще 4 миллиона долларов в разработку 3-цилиндрового 3-литрового бензинового компрессорного двигателя с оппозитными поршнями, который может повысить топливную эффективность на 50% или более на больших пассажирских фургонах, пикапах, внедорожниках и минивэнах.

Итак, что такое двигатель с оппозитными поршнями и как он работает?

Вместо одного поршня на цилиндр, который требует четырех циклов за один рабочий цикл, двигатели с оппозитными поршнями имеют два поршня на цилиндр, оба соединенные рычагами с одним коленчатым валом. Благодаря двум поршням на цилиндр, работающим в противоположных направлениях возвратно-поступательного движения, нет необходимости в головках цилиндров, что означает меньшие потери тепла в процессе сгорания.

Преимущество заключается в том, что двигатель может производить такую ​​же производительность при меньшем рабочем объеме и меньших выбросах от давления внутри цилиндра, чем четырехтактный двигатель.В сочетании с компрессионным впрыском бензина есть возможность значительно улучшить экономию топлива и снизить выбросы оксидов азота и твердых частиц.

Эта 30-месячная программа будет основана на опыте Achates, опыте Delphi с системами впрыска бензина и ноу-хау Argonne в области одноцилиндровых двигателей.

Это открывает новую техническую и коммерческую территорию для 11-летней компании.

«Большая часть нашей работы до настоящего времени была связана с дизелями и некоторыми двигателями, работающими на природном газе, и это, как правило, более крупные двигатели, предназначенные для больших коммерческих автомобилей», — сказал Ларри Фромм, вице-президент Achates по развитию бизнеса и стратегии.«Этот проект включает двигатели для легковых автомобилей, таких как микроавтобусы, пикапы, минивэны и внедорожники».

Так почему автопроизводители и производители грузовиков еще не проложили путь к воротам Ахата?

Короткий ответ заключается в том, что большая часть его работы до сих пор была сосредоточена на исследованиях и разработках. Это третья совместная программа развития компании.

Ранее в этом году Achates получил 14 миллионов долларов на разработку двигателей нового поколения для будущих боевых и тактических машин для армии в партнерстве с Cummins, гигантом по производству двигателей.

В 2013 году Fairbanks Morse Engine, производитель промышленных и судовых двигателей, и Achates начали работу по сокращению выбросов и расхода топлива патентованных дизельных и двухтопливных двигателей Fairbanks Morse с оппозитными поршнями.

В то время как скандал Volkswagen по поводу сокращения выбросов, не говоря уже о падении цен на газ, может усилить нежелание американских покупателей автомобилей дать шанс дизелям, коммерческие грузовые перевозки являются вероятным первоначальным рынком для этой технологии.

Проект с Delphi и Argonne важен, потому что он может привести к продажам на рынке легковых автомобилей.Конечным продуктом будет не дизель, а 3-литровый бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия.

«GCI обеспечивает эффективность бензинового двигателя, аналогичную дизельному, без обычных затрат на дизельное топливо и дополнительных затрат на последующую обработку», — сказал генеральный директор Achates Дэвид Джонсон.

В 2012 году Национальная администрация безопасности дорожного движения определила, что к 2021 модельному году каждый производитель должен будет достичь комбинированной средней экономии топлива от 40,3 до 41 мили на галлон. Не так давно отраслевые обозреватели ожидали, что гибриды и электромобили будут способствовать достижению этих целей.

Но учитывая тенденцию цен на газ к 2 долларам за галлон или ниже на большей части страны, эта предпосылка шаткая. Даже Управление энергетической информации, подразделение Министерства энергетики, прогнозирует, что к 2035 году около 95% легковых автомобилей по-прежнему будут приводиться в движение двигателями внутреннего сгорания.

Фромм и Фабьен Редон, вице-президент Achates по развитию технологий, заявили, что существующий штат компании из 85 человек будет выполнять большую часть работы по новой программе, которая будет разделена между Сан-Диего и Фармингтон-Хиллз.

«Но мы, вероятно, возьмем на работу некоторые работы при поддержке подрядчиков», — сказал Редон.

Хотя частная компания не раскрывает финансовые результаты, она привлекла около 100 миллионов долларов венчурного капитала от инвесторов, которые готовы продержаться долго.

«Вам действительно нужны терпеливые инвесторы, но мы добиваемся больших успехов в развитии технологий и привлечении клиентов», — сказал Фромм.