Вопрос

Каковы преимущества и недостатки двигателя Boxer?

Я знаю, что в оппозитных двигателях поршни движутся в противоположных направлениях.



Кроме того, поскольку они расположены низко, центр тяжести находится ниже, что обеспечивает лучшую управляемость.




  1. Почему основные производители не используют конфигурацию Boxer (за исключением Subaru и BR-Z, а также VW Beetle и Tata Nano)?

  2. Каковы эти недостатки?



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/25972/what-are-the-advantages-disadvantages-of-a-boxer-engine

23 Комментария

  1. Рядные шестицилиндровые двигатели имеют свои преимущества и особенно хорошо подходят для условий, когда требуется высокий постоянный крутящий момент и обеспечивается непрерывное охлаждение. Новейшие автомобили с вариаторной коробкой передач отлично сочетаются с рядными шестицилиндровыми двигателями, но в настоящее время не предлагаются из-за поперечного расположения... но это лишь вопрос времени. Некоторые из самых легендарных гоночных автомобилей, такие как Porsche 917, были оснащены рядным шестицилиндровым двигателем. Многие легендарные самолёты Cessna и Piper до сих пор используют рядные шестицилиндровые двигатели в качестве силовой установки. 24-цилиндровый оппозитный двигатель Napier-Sabre, использовавшийся в Hawker Typhoon и Tempest, выдавал поразительные 3500 лошадиных сил. Водителям, которые любят жать на педаль газа и переключать передачи, оппозитные двигатели не понравятся, и им придётся использовать компьютер для управления рядными или V-образными двигателями и трансмиссиями. Оппозитные двигатели также хорошо подходят для гибридных автомобилей, где силовая установка с постоянными оборотами заряжает аккумуляторы, чтобы увеличить запас хода. Рядные и V-образные двигатели предназначены для разных условий эксплуатации, которые компенсируют традиционно тяжёлые условия работы.


  1. У меня есть Forester 15 с конфигурацией 2,5/6 м.



    Замена свечей зажигания обходится дорого, но на этом все недостатки заканчиваются. Да, и мощности немного не хватает.



    Плоская форма двигателя позволяет сделать очень низкий капот, что обеспечивает большое лобовое стекло. Обзорность спереди потрясающая. Это также снижает центр тяжести автомобиля, что обеспечивает отличную управляемость на поворотах в снег и дождь.



    Плоский двигатель в первую очередь позволяет Subaru использовать приводные валы одинаковой длины для обоих передних колёс, что обеспечивает быстрое включение полного привода — обратите внимание, я сказал «за определённую цену. »


  1. Двигатели Boxer большие и сложные, и это их главный недостаток.



    Двигатели имеют большую ширину по сравнению с рядными 4-цилиндровыми двигателями или двигателями V6. Если вы когда-либо меняли свечи зажигания в Subaru, то знаете, что эти двигатели очень узкие. Не все производители готовы работать с такими широкими двигателями.



    Двигатели также стали более сложными. Блок цилиндров разделён на две половины. Это требует изготовления двух сложных деталей вместо одной.



    Наконец, необходимость в определённой ориентации двигателя создаёт дополнительные проблемы. Эти двигатели ориентированы традиционным образом. Поскольку трансмиссия находится сзади, поток мощности должен поворачивать на 180 градусов, чтобы попасть на передние колёса. Поскольку большинство автомобилей имеют передний привод, это усложняет трансмиссию.



    Преимущество оппозитного двигателя в том, что он сам себя уравновешивает. Поршни, расположенные напротив друг друга, одновременно движутся к коленчатому валу и от него. Это обеспечивает более плавную работу и позволяет использовать более лёгкий коленчатый вал, поскольку не требуются противовесы. Это также снижает вибрацию.



    Ещё одним преимуществом является то, что благодаря широкому и короткому двигателю центр тяжести автомобиля смещается вниз. Это уменьшает крены кузова и улучшает управляемость.



    Что касается сложной трансмиссии, то Subaru использует её особенности в своих интересах, добавляя полный привод.


  1. Интересные факты о карданных валах одинаковой длины.
  1. @user15009 Большинство современных авиационных двигателей с поршневым приводом являются оппозитно-цилиндровыми. Наличие двух «блоков» обеспечивает большую площадь поверхности, а значит, двигатель может охлаждаться воздухом. Это было главным преимуществом первых автомобилей Volkswagen: отсутствие радиатора и охлаждающей жидкости = более простая конструкция. В случае с самолётами важнее вес.
  1. Как и V-образные поршневые двигатели, оппозитные или рядные двигатели могут быть примерно в два раза короче двигателей с рядным расположением цилиндров. По сравнению с V-образными двигателями оппозитные двигатели не такие высокие, что позволяет разместить массу ниже в шасси автомобиля, но они шире.



    Все оппозитные двигатели отличаются низким уровнем первичной вибрации, поскольку пары поршней расположены друг напротив друга и движутся таким образом, что компенсируют импульс друг друга.



    Как и оппозитные двигатели, V-образные двигатели более сложны, чем рядные, поскольку имеют две головки блока цилиндров с соответствующими прокладками, выпускные коллекторы и т. д., а также вдвое большее количество распределительных валов, более сложные цепи или ремни ГРМ и более сложное охлаждение.



    По сравнению с V-образными двигателями, оппозитные двигатели имеют более сложный коленчатый вал, так как у них есть ход поршня для каждого шатуна. В настоящих V-образных двигателях пары шатунов имеют общий ход поршня.



    Вероятно, причина, по которой оппозитные или рядные двигатели не так часто используются в современных автомобилях, заключается в том, что рядные или V-образные двигатели почти всегда являются лучшим выбором.



    Многие современные автомобили имеют передний привод, который лучше всего работает с компактным двигателем, установленным поперечно. Рядный 4-цилиндровый двигатель или двигатель V6 гораздо лучше подходят для такой конфигурации, чем оппозитный 4-цилиндровый или 6-цилиндровый двигатель.



    Для переднемоторной заднеприводной компоновки предпочтительны продольно расположенные двигатели. Меньшая масса оппозитного двигателя, вероятно, не даёт ему достаточного преимущества перед более простыми рядными 4-цилиндровыми двигателями или V6.



    Коробчатые двигатели действительно хорошо работают в автомобилях с задним расположением двигателя и воздушным охлаждением (например, VW Type-1 и Porsche 911), где ширина не так важна, двигатель должен быть как можно короче, чтобы не создавать большую нагрузку на заднюю ось, а ряды цилиндров легче охлаждать, так как они расположены дальше друг от друга.



    Что касается современной компоновки Subaru, которая изначально предполагала 4-цилиндровые двигатели и полный привод, то продольно установленный оппозитный двигатель имеет смысл. Чтобы разместить приводные валы передних колёс, двигатель должен быть расположен перед передней осью, и в этом случае у короткого и низкого оппозитного двигателя есть преимущества. (Сравните это с оригинальным полноприводным Audi 80 Quatro, у которого рядный 5-цилиндровый двигатель располагался далеко впереди передней оси.)



    В какой-то момент оппозитные 12-цилиндровые двигатели стали использоваться в гоночных автомобилях, таких как Porsche 917, и во многих автомобилях Ferrari F-1 (хотя технически это были V-образные 12-цилиндровые двигатели с углом развала цилиндров 180°, которые могут иметь любой угол развала цилиндров). Оппозитные 12-цилиндровые двигатели оказались несовместимы с эффектом земли, так как головки цилиндров занимали место, где должны были располагаться туннели Вентури.


  1. @Moose — не знаю, о каких Subaru вы говорите, но у подавляющего большинства из них двигатель расположен достаточно низко, что даёт значительное преимущество с точки зрения баланса, проходимости поворотов и устойчивости к опрокидыванию.
  1. Во многих лёгких одномоторных самолётах используются четырёхтактные двигатели, но они сильно отличаются от тех, что установлены в современных Subaru. Воздушное охлаждение, толкатели и магнето для запуска.
  1. @hillsons В рассматриваемом классе транспортных средств коробка передач устанавливается исключительно продольно. Если есть возможность поперечной установки, то продольная установка двигателя является недостатком.
  1. Голосование против. Большинство упомянутых вами "недостатков" характерны не только для двигателей boxer, особенно "коробка передач выступает сзади". Это характеристика любого двигателя с продольной установкой, а не боксерского двигателя.
  1. @RoryAlsop Моё мнение основано на опыте работы с несколькими универсалами и седанами WRX, которыми я управлял, но которыми никогда не владел. Признаюсь, я перенял это мнение у бывшего инженера GM и нынешнего профессора по проектированию транспортных средств (& водителя Subaru) в Университете Западного Вашингтона, который работал с доктором Майклом Силом над созданием первой конструкции головки блока цилиндров с четырьмя клапанами, которая сейчас используется в двигателях Subaru. Я не могу найти официальный источник, но об этом упоминается в этой презентации: slideshare.net/Fordlovers/powerpoint-presentation-4988968
  1. Существует множество существенно отличающихся друг от друга конструкций и реализаций оппозитного двигателя, и использование одной конкретной конфигурации характеризует только эту конфигурацию, а не сам оппозитный двигатель. Тем более что в большинстве современных конфигураций оппозитных двигателей используется задний или полный привод, по крайней мере в нашей стране. Франция и Италия — это отдельная история.
  1. По моему опыту работы с Subaru, они, как правило, не устанавливают двигатели достаточно низко, чтобы можно было использовать центр тяжести. По большей части центр тяжести их дорожных автомобилей такой же, как у V6. Я не работал с ними, но, судя по тому, что я читал, Toyota/Subaru 86/FRS/BR-Z — первая модель этой марки, при разработке которой учитывалось преимущество низкого расположения двигателя.
  1. @nocomprende Во всех автомобильных двигателях используется система смазки под давлением. Насос забирает масло из масляного поддона и проталкивает его через масляный фильтр, а затем по масляным каналам ко всем вращающимся частям двигателя. Затем масло проходит через подшипники и возвращается в поддон по каналам возврата масла. Только в очень маленьких двигателях используется разбрызгивание масла. Погружение коленчатого вала в масло значительно снижает мощность двигателя. По этой причине коленчатый вал в автомобиле находится значительно выше масляного поддона.
  1. Я поменял свечи зажигания в своей Subaru, но езжу на ней больше, чем занимаюсь техобслуживанием, так что преимущества низкого, плавного и мощного двигателя очевидны. Полный привод помогает (хотя сначала я был настроен скептически) на поворотах и в других ситуациях, это действительно здорово. Конструкция двигателя похожа на двигатель Piper Cub, верно? Если он был достаточно хорош для самолёта... Хотя мне было интересно, как масло попадает на коленчатый вал. Я думал, что в обычном двигателе коленчатый вал находится в масляной ванне в поддоне.
  1. @IhavenoideawhatI'mdoing: это ключевая часть их системы полного привода, а низкий центр тяжести, вероятно, положительно сказывается на управляемости и ощущениях от вождения.
  1. Итак, есть ли какие-то преимущества? Почему Subaru придерживается этой стратегии? Традиция?
  1. Двигатель Subaru типа «боксёр» хорошо работает в странах с холодным климатом, таких как США, Европа и Канада. Я видел, как этот двигатель работает здесь, в жарком климате Филиппин.
  1. @R.. как снять передние колёса с Jowett Javelin, чтобы заменить свечи зажигания? (Хотя папа говорит, что можно просто снять их, полностью заблокировав руль)
  1. Я думаю, что ответ Вини вполне очевиден, исходя из его опыта.
  1. @R.. Свечи зажигания в двигателях Subaru не так уж плохи, но с головками цилиндров я согласен. Со временем в двигателях Subaru с большим пробегом прокладки головки блока цилиндров начинают пропускать, не говоря уже о постоянном выходе из строя уплотнений свечных колодцев.
  1. Porsche тоже их использует. Для них это удобно, так как они расположены низко для средне- и заднемоторных конфигураций
  1. Если хотите увидеть недостатки, просто попробуйте заменить прокладку головки блока цилиндров (или, точнее, две прокладки головки блока цилиндров). Или даже просто заменить свечи зажигания... ;-)
Вы уже ответили на этот вопрос