Двигатель со встречными поршнями: Зачем инженеры возвращают встречные поршни — ДРАЙВ

Зачем инженеры возвращают встречные поршни — ДРАЙВ

  • Новости
  • Наши тест-драйвы
  • Наши видео
  • Поиск по сайту
  • Полная версия сайта
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • Bilenkin Classic Cars
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • DS
  • Exeed
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • GAC
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • Kia
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Omoda
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • BCC
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • DS
  • Exeed
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • GAC
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • Kia
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Omoda
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ

Леонид Попов,

За последнее десятилетие изобретатели в разных странах выдали кучу самых экзотических схем ДВС, некоторые даже удалось воплотить в металле. Но массовая индустрия продолжает выпускать моторы классического вида. Проблема в конструкторских просчётах новичков или в отсутствии у них финансирования?

Недавнее известие о том, что миллиардер Билл Гейтс и инвестиционная фирма Khosla Ventures решили вложить миллионы в компанию EcoMotors, проектирующую двигатели со встречным движением поршней, заставило нас детально рассмотреть заокеанскую разработку. У подобных моторов давняя история, но широкого распространения они не получили, во всяком случае на автомобильном транспорте. EcoMotors придала, казалось бы, известному блюду новый вкус.

Свой двигатель с двумя оппозитными цилиндрами, в каждом из которых работает по два встречных поршня, EcoMotors назвала незамысловато — OPOC, что значит Opposed Piston Opposed Cylinder — «оппозитные поршни, оппозитные цилиндры». В принципе, по такой схеме может работать как бензиновый мотор (или ДВС, потребляющий спирт), так и дизельный, но пока компания сосредоточила усилия на втором варианте.

Первый двигатель типа OPOC — дизельную модель EM100 (число означает диаметр цилиндров в миллиметрах) американская компания впервые показала общественности весной 2010 года. По информации EcoMotors, весит агрегат 134 кг, размеры его составляют 58 (длина) х 105 (ширина) х 47 (высота) см, развивает он мощность 325 лошадиных сил и выдаёт крутящий момент 900 Н•м.

Двигатель OPOC — двухтактный, так что за один оборот коленчатого вала встречные поршни каждого из цилиндров совершают рабочий ход. При движении к своим мёртвым точкам они открывают окна в стенках цилиндров. Причём один из поршней заведует впуском, второй — выпуском. На рисунке ниже их легко распознать по цветам — синему и красному соответственно. При этом окна расположены так, что выпускное открывается чуть раньше впускного и закрывается также раньше. Это важно для хорошего газообмена.

Ключевые компоненты OPOC, вид сверху и спереди. Обратите внимание на несимметричное расположение впускных и выпускных патрубков относительно коленвала.

Устранение головок цилиндров, клапанов и механизма их привода упростило мотор, сделало его легче, снизило потери на трение и даже расход масла (по оценке компании, вдвое против обычного дизеля). Но ведь такими преимуществами вроде бы могут похвастать и другие двухтактные моторы со встречными поршнями?

Изюминка новинки в том, что все поршни в ней соединены с единственным центральным коленвалом, в то время как раньше схожие конструкции требовали двух коленчатых валов по краям движка. Соответственно, они были заметно крупнее и тяжелее, и неудивительно, что применение нашли в основном на тепловозах и судах. Ну а OPOC, схема работы которого представлена в ролике ниже, нацелен на куда более широкий спектр машин.

Как любой двухтактник, OPOC нуждается во внешнем устройстве, которое продувало бы цилиндры в момент открытия окон. В рассматриваемом случае конструкторы решили возложить эту обязанность на турбонаддув. Но очевидно, он не поможет при запуске мотора, а сами цилиндры «вдохнуть» и «выдохнуть» не способны.

Решение опять же нашлось в давней идее, которую ряд компаний обкатывал, но до ума никто так и не довёл. На вал классической турбинки инженеры поставили электродвигатель. При запуске и до тех пор, пока ДВС не набрал обороты, этот моторчик получает энергию от батарей, обеспечивая «дыхание» OPOC. А далее мотор отключается, и турбонаддув превращается в самый обычный. Более того, на высоких оборотах, когда поток выхлопных газов велик, электромотор в турбине может превращаться в генератор, подпитывающий батареи машины.

Электрический турбонаддув — один из самых спорных элементов новинки. Для его раскрутки нужно приличное количество энергии, что приводит к необходимости ёмких и мощных батарей, а значит, удорожает конструкцию.

Новая схема, по утверждению её создателей, отличается очень хорошей продувкой цилиндров, а потому позволяет извлечь наибольшую выгоду из самого двухтактного цикла, теоретически позволяющего достичь вдвое большей литровой мощности двигателя, по сравнению с четырёхтактным. Хотя на практике такого показателя ещё не достигалось. Система OPOC обладает рядом иных любопытных особенностей.

При новой конфигурации для того, чтобы обеспечить заданный рабочий объём, каждому из поршней за один ход требуется пройти вдвое меньшее расстояние. Это означает и меньшую скорость движения при фиксированных оборотах, следовательно, и меньшие потери на трение. Всеми этими особенностями двигатель OPOC обязан в первую очередь Петеру Хофбауэру. Основатель, председатель и технический директор EcoMotors ранее много лет возглавлял разработку перспективных двигателей в компании Volkswagen. К примеру, на его счету смещённо-рядный мотор VR6 с малым (15 градусов) углом развала цилиндров. И хотя фирма EcoMotors была основана в 2008 году, сам Хофбауэр начал размышлять над OPOC на несколько лет раньше.

Идея Петера Хофбауэра хотя сама по себе и свежа, но корнями уходит в 1930-е годы. Отправной точкой его изысканиям послужили созданный Гуго Юнкерсом авиационный дизель со встречными поршнями Junkers JUMO 205 (вверху) и бензиновые «оппозитники» Фердинанда Порше (внизу), в числе которых мотор автомобиля, получившего после войны всемирную известность под именем «Жук». Фактически Хофбауэр скрестил эти две конструкции.

Компания сообщает, что OPOC в дизельном варианте на 30–50% легче, чем обычный турбодизель той же мощности, содержит на 50% меньше деталей, занимает в два-четыре раза меньше места под капотом и при этом может быть (при определённых условиях) на 45–50% экономичнее. Последняя цифра вызывает у специалистов самые большие сомнения, однако, даже если выигрыш в расходе преувеличен, основания для оптимистичных заявлений у EcoMotors имеются. Первый образец ДВС OPOC, по утверждению фирмы, провёл на динамометрическом стенде свыше 500 часов. Можно констатировать, что схема работает. С характеристиками дело обстоит не так однозначно. Модель EM100, которую ныне испытывают инженеры, выдаёт заявленные параметры по мощности и крутящему моменту только при настройках, не учитывающих токсичность выхлопа. Такую версию OPOC компания предлагает ставить на военную технику, для которой отношение отдачи к весу важнее прочего.

Для обычного транспорта EcoMotors предлагает настраивать те же движки несколько иначе: на 300 л.с. и 746 Н•м. Улучшение экономичности против обычных дизелей в таком случае обещано «всего» 15-процентное, но и оно выглядит огромным шагом вперёд, так как обычно компании борются за каждый процент. Дальнейшая экономия возможна при объединении пары таких моторов в четырёхцилиндровый агрегат. То, что раньше было самостоятельным мотором, превращается в модуль. Между ними EcoMotors намерена ставить управляемую электроникой муфту. При малой нагрузке, мол, будет работать только один модуль, при большой — подключится второй. А так как OPOC хорошо уравновешен, все действующие силы тут компенсируют друг друга и мотор отличается минимумом вибраций, то и активация «спящей» половинки в любой момент пройдёт гладко.

Замысел этот похож на известное отключение цилиндров в больших V-образных двигателях. Вот только там «холостые» поршни всё равно продолжают движение вверх-вниз, здесь же половина мотора останавливается полностью, а вторая продолжает трудиться в выгодном режиме. Кроме того, в такой бинарной схеме инженеры предлагают ещё немного снизить предельную отдачу каждого модуля — до 240 «лошадок» (480 будет развивать весь агрегат). По соотношению мощности и веса это всё ещё будет очень достойный мотор, причём, мол, удастся добиться максимальной экономии горючего (тех самых 45%) и соответствия самым строгим нормам по токсичности выхлопа, уверяют разработчики.

Пока OPOC — система сырая, а её конструкторы больше раздают обещания. Но они оптимисты и приступили к расширению линейки. На чертежах уже вырисовывается 75-сильный двухцилиндровый мотор EM65 чуть меньшего размера и массы, чем EM100. Его, кстати, хотят перевести на бензин. Сферы же применения EM65 вполне очевидны: лёгкие грузовики и легковушки, в том числе гибриды. Определённым залогом, но не стопроцентной гарантией успеха экзотического ДВС является репутация его главного конструктора: Петер отдал Фольксвагену 20 лет жизни. И удивительно ли, к слову, что его нынешняя работа перекликается с проектами Порше, стоявшего у истоков знаменитой немецкой марки?

Комментарии 

Поделиться

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

© 2005–2022 ООО «Драйв», свидетельство о регистрации СМИ №ФС77-69924   16+

Полная версия сайта

Для чего инженеры возвращаются к встречным поршням :: Статьи о БМВ :: RU BMW





Известие о том, что известный всему миру миллиардер Билл Гейтс и инвестиционная фирма Khosla Ventures решили вложить в компанию EcoMotors свои миллионы, которая занимается проектированием двигателей с так называемым встречным движением поршней, потребовало от нас более детального обзора заокеанской разработки. Эти моторы имеют давнюю историю, однако широкого применения на автомобильном транспорте они не получили. Но EcoMotors удалось придать известному блюду совершенно новый вкус.

За последние 10 лет изобретатели многих странах смогли выдать множество самых экзотических схем двигателей. Однако массовая индустрия по-прежнему продолжает штамповать моторы всем привычного классического вида. В чём же проблема: в просчётах конструкторов — новичков или же в нехватке у них финансовых средств?

Свой ДВС, имеющий два оппозитных цилиндра, где двигаются по два встречных поршня, компания EcoMotors назвала просто — OPOC (Opposed Piston Opposed Cylinder). В переводе с английского «оппозитные поршни, оппозитные цилиндры». Используя подобную схему, могут работать и бензиновые моторы, и дизельные, и ДВС, потребляющие спирт, но компания сосредоточила усилия именно на дизельных вариантах двигателя OPOC.

Весной 2010 года американская компания показала впервые общественности первый двигатель типа OPOC. Им стал — дизельный агрегат EM100 (100 – это диаметр цилиндров в мм.). По данным EcoMotors вес двигателя составляет 134 кг при размерах — 58 (длина) х 105 (ширина) х 47 (высота) см. При таких габаритах агрегат выдаёт сумасшедший крутящий момент в 900 Н•м. при мощности в 325 л.с.

Двигатель OPOC является двухтактным, когда за один оборот коленвала встречные поршни каждого из цилиндров совершают рабочий ход. Во время движения к своим мёртвым точкам поршни открывают специальные окна в стенках цилиндров. При этом один из поршней отвечает за впуск, а другой — за выпуск. Окна расположены таким образом, чтобы выпускное открывалось чуть раньше впускного. Это же окно и закрывается раньше. Всё это очень важно для хорошего газообмена.

Ключевым компонентом OPOC является несимметричное расположение выпускных и впускных патрубков относительно коленчатого вала.

Устранение целого ряда компонентов и механизмов упростило мотор, позволило снизить его вес и потери на обязательное трение и расход масла (вдвое ниже, нежели у обычного дизеля). Но такими преимуществами могут похвастаться и другие подобные ДВС со встречными поршнями?

А особенность именно этой новинки состоит в том, что в ней поршни двигателя соединены при помощи единственного центрального коленвала, в то время как другим схожим конструкциям требуется два коленвала по краям движка. Как итог, они заметно тяжелее и крупнее, что позволило их применять в основном на судах и тепловозах. В свою очередь двигатель OPOC нацелен на более широкое применение.

OPOC, как и любой другой двухтактный ДВС, нуждается в установке внешнего устройства для продувки цилиндров в момент открытия окон. В данном случае конструкторы возложили эту работу на турбонаддув. Однако это не поможет во время запуска мотора, поскольку сами цилиндры не способны «вдохнуть» и «выдохнуть».

Решением стала давняя идея, обкатываемая, но не доведённая до ума целым рядом компаний. На вал обычной турбины инженеры установили электродвигатель. Во время запуска и до того момента, пока двигатель не набрал необходимые обороты, этот электрический моторчик получая энергию от батарей, обеспечивает «дыхание» OPOC. В последствие этот электродвигатель отключается, и турбонаддув становиться самым обычным. Кроме того на повышенных оборотах двигателя, когда велик поток выхлопных газов, электрический мотор на валу турбины превращается в генератор, который способен подпитывать аккумуляторы автомобиля.

Электротурбонаддув является одним из самых спорных элементов данной новинки, поскольку для его первоначальной раскрутки требуется значительное количество энергии, что приводит к удорожанию конструкции за счёт применения ёмких и мощных батарей.

Но, несмотря на это, по утверждению создателей их новая схема отличается достаточно хорошей продувкой цилиндров, а, следовательно, позволяет извлекать наибольшую выгоду непосредственно из самого двухтактного цикла. Чисто теоретически это позволяет достичь вдвое большей литровой мощности от ДВС, по сравнению с четырёхтактным собратом. Но на практике подобного показателя достичь, пока не удалось. Помимо всего прочего система OPOC имеет целый ряд и иных любопытных «штучек». Например, при расширении газы в цилиндре давят одновременно на оба поршня, передавая это усилие на вал, тем самым повышая эффективность всего двигателя по сравнению со схемой, где часть давления уходит на неподвижную камеру сгорания.

Новая конфигурация обеспечивает заданный рабочий объём, при котором каждому из поршней за один проход надо пройти расстояние вдвое меньше. Такое решение означает и меньшую скорость движения при фиксированных оборотах, и как следствие, меньшие потери на трение. В первую очередь Двигатель OPOC всеми своими особенностями обязан Петеру Хофбауэру, который является основателем, председателем и техническим директором EcoMotors, до этого много лет возглавлявший разработку самых перспективных ДВС в компании Volkswagen. На его счету всем известный смещённо-рядный мотор VR6, имеющий малый (около 15 градусов) угол развала цилиндров. Несмотря на то, что фирма EcoMotors была основана лишь в 2008 году, сам Хофбауэр думал над созданием OPOC гораздо раньше.

Сама по себе Идея Петера Хофбауэра свежа, но своими корнями уходит в далёкие 30-е годы 20-го столетия. Отправной точкой послужили такие изобретения как авиационный дизель со встречными поршнями Junkers JUMO 205, созданный Гуго Юнкерсом, и бензиновые «оппозитники» Фердинанда Порше, в число которых вошёл мотор автомобиля «Жук», получившего в послевоенное время всемирную известность. По правде сказать, то Хофбауэр смог скрестить эти две конструкции.

EcoMotors сообщает, что дизельный вариант OPOC на 30–50% легче, нежели обычный турбированный дизель той же мощности. ДВС OPOC имеет на половину меньше деталей, занимая до четырёх раз меньше места под капотом, и при этом при определённых условиях может быть экономичнее своих собратьев на 45–50%. Однако цифра, отвечающая за экономичность, вызывает у специалистов наибольшие сомнения. Первый же образец OPOC, по утверждению EcoMotors, провёл на специальном динамометрическом стенде более 500 часов. Если считать эту цифру правдой, то можно говорить о работоспособности данной схемы. А вот с характеристиками дело обстоит не так «безоблачно». Ныне испытываемая инженерами модель EM100, выдаёт заявленные параметры по крутящему моменту и мощности лишь при настройках, которые не учитывают токсичности выхлопа. Подобную модификацию OPOC компания предполагает устанавливать на военную технику, в которой отношение отдачи к весу наиболее важно.

EcoMotors для обычного транспорта предлагает устанавливать настройки тех же движков несколько иначе, получая в итоге 746 Н•м. и 300 л.с. В результате улучшение экономичности по сравнению с обычными дизелями предполагается «всего» в 15%, но и это выглядит гигантским шагом вперёд, поскольку обычно производители борются за каждый процент. Последующая экономия возможна только в случае объединения пары таких моторов в четырёхцилиндровый двигатель. Соответственно, то, что раньше было самостоятельным ДВС, превращается в модули, между которыми EcoMotors собирается ставить специальную муфту управляемую электроникой. В режиме малых нагрузок будет работать лишь один модуль, а в режиме больших — подключится и второй. При условии, что двигатель OPOC хорошо уравновешен, то все действующие силы здесь компенсируют друг друга и подобный ДВС отличается минимальной вибрацией. Соответственно, активация так называемой «спящей» половинки пройдёт гладко в любой момент.

Добавлено: 05.01.2012 12:22


  • BMW Фото



Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.
Вам необходимо авторизоваться (войти на сайт под полученным ранее ником и паролем).
Если вы впервые на сайте, зарегистрируйтесь при помощи формы регистрации.



Другие публикации рубрики «Статьи о БМВ»

ITS: сила интеллекта

Intelligent Transportation System – буквально «интеллектуальная транспортная система» или сокращенно ITS — продукция компании Nissan, которая в последнее время получает поддержку самого правительства Японии. Эта система уже «обкатывается» на дорогах общего пользов…

Место красит человека

Обивка современного автомобильного кресла скрывает не только каркас и наполнитель. Кроме технических устройств, обеспечивающих комфорт и безопасность во время дорожного движения, в кресле таится и другая, не материальная, а, скорее, психологическая сторона. Сегодня по креслу автомобиля можно судить …

Обзор BMW 130i 3dr MT

Немецкая компания BMW на протяжении десятилетий производит автомобили и их модификации, которые сразу находят своего покупателя. К тому же все эти модели сохраняют свою ценность на протяжении многих лет.

Одной из малогабаритных моделей производства этой компании – BMW 130i 3dr MT. Трехдверный хэ…




E32