スバルの内燃機関。スバルボクサーエンジン：長所と短所スバルコンポジットエンジン

29.06.2020

現代の車で最も一般的なエンジンは直列型および V 型です。ボクサーエンジンは、主にポルシェとスバルのモデルであまり使用されません。このように注意が払われない理由は何ですか?また、ボクサーエンジンにはどのような利点があるのでしょうか?

デザインオプション

このモーターは、シリンダーが垂直または斜めに配置されておらず、水平、つまり水平に配置されている点で対応するモーターとは異なります。互いに反対方向に。したがって、名前はボクサーまたは水平対向エンジンです。

このようなモーターの設計には 2 つのオプションがあります。 1 つ目は、ピストンが互いに向かって移動し、共通の燃焼室を有することです。利点としては、高品質のガス交換、インラインまたは V 字型モーターと比較してシンプルな設計が挙げられます。同様の装置は軍事装備、特に灯油、ガソリン、ディーゼル燃料などのさまざまな種類の燃料で走行できるソ連の T-64 戦車で使用されました。タンクを別のタイプに移行するには、特別なレバーを移動して必要な点火角度を設定するだけで十分です。エンジンには出力を高める加圧タービンと、排気ガスを排出するガスタービンの 2 つのタービンが装備されていました。このような敵の欠点は 2 ストロークエンジンの欠点と同じです。つまり、燃料損失が大きくなります。これには、ご想像のとおり、ピストンの移動に 2 本のクランクシャフトが必要となるため、適切な寸法が追加されます。 2 番目のオプションの方が一般的です。ボクサーエンジンを意味する場合、これが最もよく意味されます。相対的に言えば、これはV字型モーターであり、そのシリンダーは180度の角度で分解することに決められました。自動車（ポルシェ、アウディ、スバル）やオートバイ（ドニエプル、ウラル）に使用されています。それについては以下で説明します。

長所と短所

ということで、メリットです。このエンジンレイアウトの主な利点は、重心が低くなり、車両のハンドリングが向上することです。また、相手は体格や体重でも互角だ。直列エンジンに比べて著しく短く、低くなります。また、ピストンの配置により互いの振動を打ち消し合うバランスの良さも特長です。パワーユニットの重心を車体中心に移動することで、より正確で安定した旋回が可能になりました。これは、ハンドリングが単なる最初の段階ではなく、そもそもの段階であるスポーツモデルの場合、特に重要です。正面衝突の場合にもメリットがあります。ボクサーエンジンは低い位置にあるため、衝突時にキャブの下に移動し、車室内には移動しません。したがって、そのようなモーターの存在は、機械の安全性を裏付けています。

ボクサーエンジンにはデメリットはあるのでしょうか？はい、そして非常に重要です。そのようなモーターが広く使用されない理由となったのは彼らでした。反対側のエンジンは短くて高いですが、シリンダーが一列に並んでいる、または V 字型になっているエンジンよりもはるかに幅が広いです。これが設計者にとって多くの問題を引き起こします。エンジンルームはボクサーエンジンが収まる幅でなければなりません。この場合、ステアリングおよび操舵輪をコンパクトに配置する必要がある。もう 1 つの問題は、メンテナンス用のノードの可用性です。エンジンオイルを独自に交換できる場合でも、残りの作業は専門家のみが実行できます。シリンダーヘッドを損傷しやすいため、エンジンの点火プラグを自分で交換することさえお勧めできません。これらの欠点により、ボクサーエンジンの製造とメンテナンスのコストが高くなります。そして、これは車の価格にも影響します。

ご覧のとおり、このタイプのデバイスには長所と短所の両方があります。しかし、競合他社も不完全です。したがって、車を選択するときは、パワーユニットのメンテナンスの複雑さと高いコストがあなたにとってそれほど重要であるかどうかを判断してください。車の取り扱いが良好であれば、これらのコストを十分に補ってくれる可能性は十分にあります。

最新のレシプロ内燃機関 (ICE) は、消費される燃料の種類やシリンダーの配置などの基準に基づいて分類できます。燃料の種類に基づいたエンジンの分割では、テクノロジーから遠く離れた人々でもすべてが多かれ少なかれ明らかですが、シリンダーの配置による分割では、すべてがそれほど明白ではありません。この資料では、シリンダーの異常な配置を持つ内燃エンジンの種類の 1 つであるボクサーエンジンについて検討します。ここでは、ボクサーエンジンとは何か、その仕組み、長所と短所、およびどこで使用されるかについて学びます。

ボクサーエンジンの設計と特徴

ボクサーエンジンの動作スキーム

対向内燃機関とは、シリンダキャンバー角が１８０°のものである。それらのピストンは水平面内で動き、互いに鏡映します。これは、同時に最高点に達することを意味します。ちなみに、これはまさにボクサーパワーユニットとより一般的なV字型パワーユニットの主な違いの1つです。それらでは、ピストンの動きは同期して実行されます（一方が頂点にあるとき、もう一方は頂点にあるとき、もう一方は同期して実行されます）一番下にあります）。

このシリンダーの配置により、ボクサーエンジンの重心は低くなります。さらに、V 字型のものよりも高さが大幅に低く、より「平ら」で、エンジンルーム内の占有スペースが少なくなります。ボクサーエンジンの際立った特徴の 1 つは、2 つのガス分配機構の存在です (V 字型エンジンと同様に、ほとんどの場合、1 本のクランクシャフトがあります)。これらのモーターの動作原理に関しては、他のすべての内燃エンジンとまったく同じです。クランクシャフトを駆動するピストンの動きは、燃料の燃焼中に形成されるガスの圧力によって行われます。混合。

ボクサーエンジンの種類

現在までに、ボクサーエンジンには主に 3 つのタイプがあります。

ボクサー;
OPOC;
5TDF。

それらは主にピストンが内部で移動する方法が互いに異なります。

ボクサー。このタイプのボクサーエンジンでは、各ピストンがそれぞれのシリンダー内に配置されており、互いに一定の距離を置いて配置されており、その距離は常に一定です。これはまさにこのようなパワーユニットの主な特徴です。機能する過程でのピストンの動きがリング上のボクサーの動きに似ているため、ボクサーという名前が付けられました。

OPOC。この略語は、Opposite Piston Opposit Cylinder の略で、このタイプのボクサーエンジンの設計上の特徴は、各シリンダーに 2 つのピストンがあることです。彼らはお互いに向かって動きます。 OPOC ボクサーエンジンは 2 ストロークであり、シリンダーヘッドやバルブトレインはありません。この設計のおかげで、これらのパワーユニットは軽量で、ガソリンとディーゼルの両方に対応します。

5TDF。このタイプのボクサーエンジンは国産開発です。かつては T-64 戦車に搭載するために特別に作成されましたが、少し後には T-72 で使用されました。 OPOC ボクサーエンジンと同様に、シリンダーには互いに向かって動く 2 つのピストンが含まれていますが、それとは異なり、それぞれに独自のクランクシャフトがあります。 5 つの TDF ボクサーエンジンの燃焼室はピストンの間にあり、ガソリンとディーゼル燃料の両方で作動します。現在、これらのパワーユニットは生産されなくなりました。

ボクサーエンジンの長所と短所

ボクサーエンジンのクランクシャフトとピストン

他のタイプの内燃エンジンと同様に、ボクサーパワートレインには長所と短所の両方があります。利点としては、最も重要なものの 1 つは、動作中の振動レベルが非常に低いことです。これらのモーターがこれを実現できるのは、まさにピストンが逆に配置されているためです。実際のところ、動いているときは相互にバランスが取れており、振動につながる力の不均衡はほとんど存在しません。

ボクサーエンジンのこの利点には、もう 1 つの重要な利点が伴います。振動がほとんどないため、可動部品の摩耗が、たとえば V エンジンよりもはるかに遅いのです。したがって、このようなモーターの資源は非常に大きく、オーバーホール前の走行距離は約50万キロメートルであることが実際に示されています。ボクサーエンジンを搭載した車の所有者の中には、この数字は実際にはさらに高く、60万キロから70万キロの範囲であると主張する人もいます。

このタイプのパワーユニットのもう 1 つの利点は、重心が低いことです。そのためスポーツカーに多く搭載されています。高速コーナリング時、ボクサーエンジンはマシンの安定性を高めます。さらに、上で述べたように、このタイプのモーターの利点は、高さが低いことであると考えられます。公平を期すために、同時に、他のタイプのパワーユニット（たとえば、同じV字型モーター）よりも若干幅が広いことに注意する必要があります。

ボクサーエンジンの欠点としては、主にコストが高いことと修理が難しいことが挙げられます。このようなモーターの設計は、主要な要素の多くの高い製造精度、高価な高強度材料の使用を意味します。さらに、その組み立てと調整は、V 字型または直列内燃エンジンの同様の手順よりもはるかに複雑です。ボクサーエンジンの診断とトラブルシューティングは、特殊な機器と特別な訓練を受けた担当者によってのみ可能です。言うまでもなく、そのようなモーターの軽微な修理であっても、それが取り付けられている車の所有者にとっては多額の費用がかかります。

また、ボクサーエンジンの重大な欠点は、オイルの消費量が多いことです。しかし、燃費などの指標に関しては、現代のV字型や直列型のパワーユニットにはまだ劣ります。

ボクサーエンジンの範囲

ボクサーエンジンはVツインや直列エンジンほど普及していませんが、このタイプのエンジンを半世紀にわたって自社の車に搭載し続けている自動車メーカーがあります。これは有名な日本企業のスバルです。さらに、ボクサーユニットはフォルクスワーゲンやポルシェの一部のモデルにも見られ、かつてはソ連のオートバイ「ウラル」や「ドニエプル」、ハンガリーのバス「イカロス」にも装備されていました。

近年、このタイプのパワーユニットに対する関心が大幅に高まっていることに注意してください。一部の報道によると、OPOCボクサーエンジンを改良するための研究開発は、アメリカ人技術者のグループによって行われ、ビル・ゲイツの資金提供を受けているという。

スバルボクサーエンジンのメリット

スバルのボクサーエンジンには多くの利点があります。

質量の分布は、特に車軸上ではなく、車軸の周りで対称的です (後輪への負荷が少ない) - 重心が低い (加えて、その移動の可能性がある) ためです。
高い機能性、最初の修理が必要になるまでの作業期間が比較的長いことが、スバルボクサーエンジンを搭載するための最も重要な利点であり議論です。
従来のエンジンを搭載する場合、ドライバーや同乗者に大きな不快感を与える振動を最小限に抑えます（または完全になくします）。

最初のプラス（尊厳）は、スポーツカーの所有者によって最も高く評価されます。スバルのボクサーエンジンは高速コーナリングで より持続可能性を高める。さらに、これらの特定のエンジンを使用する車の速度インジケーターは、同様のエンジン (特に 12 気筒エンジン) よりも比較的優れています。

2つ目のメリットは、 エンジンの寿命– 徹底的にチェック/確認されています。大規模なオーバーホールが必要になるまで、ボクサーエンジンは、1,000 キロメートル以上走行しても問題なく車の所有者を満足させるでしょう。

最後の (3 番目の利点) は、とりわけ、水平方向に配置されたピストンが相互に作用し、一定のバランスを生み出すことで可能になります。 カウンタウェイト。残念ながら、スバルボクサーエンジンのすべてのモデルが最大の耐振動性を誇るわけではありません。振動負荷に「抵抗する」最良の方法は、6 気筒ボクサーエンジン (直列エンジンの 6 気筒バリエーションに似ています) です。しかし、すでに4気筒にはそのような成功や大きな利点はありません。

スバルボクサーエンジンの短所

しかし、スバルのボクサーエンジンのあらゆる利点には、軟膏の中に小さなハエが含まれていることがわかります。これらの欠点のうち:

エンジンのメンテナンス費用が高く、必要なスペアパーツの選択が難しい。そして、とりわけ、これらの特定のエンジンの修理に関しては、これを専門とする専門家のみを信頼することをお勧めします。
スバル独自のボクサーエンジンのコストの高さは、設計の複雑さによって説明されています。
また、このようなエンジンを使用する場合には、消耗品としてオイルの消費量も多くなる。

ボクサーエンジンの自己修理も、特殊な工具が必要なため不可能であり、その工具がなければ、非標準の水平配置エンジンの多くの部分に手が届かない。

スバルのボクサーエンジンの使用範囲

かなりの数の自動車運転者の経済状況がやや厳しいため、スバルボクサーエンジンの人気は広がりません。そのアプリケーションは、レーシングカー、高速カーモデルの分野で最も広く使用されています。なぜなら、ここでは、スバルボクサーエンジンの前述の利点がはるかに重要であり、その使用の欠点をカバーするからです。

もちろんスバル車にも搭載されています。また、ポルシェはこれらの特定のエンジンを車に搭載することに頼ることがよくあります。

ボクサーエンジンは、自動車の内燃機関の装置の一種であり、特別な構造を持っています。そのピストンは展開された角度で配置されており、水平面内で互いに向かって、または反対方向に（互いに反対方向に）動きます。）。別の隣接するピストンのペアは、同じ位置 (たとえば、上部) に配置されます。

エンジン内のピストンの相互作用はボクシングのラウンドを彷彿とさせるため、この装置の別名「ボクサー」が付けられました。機構の設計には、各ピストンを別々のクランクシャフトジャーナルに取り付けることが含まれます。ボクサーエンジンのシリンダー数は 2 ～ 12 ですが、常に偶数です。最も人気のあるデバイスは、4 シリンダーと 6 シリンダー (4 シリンダーと 6 シリンダーのボクサー) を備えたものです。

現代の自動車市場には多くのブランドの車があり、それぞれが独自の車載機器のコンセプトを採用しています。現在、スバルとポルシェの 2 社がボクサーエンジンの開発と使用に取り組んでいます。以前は、ボクサーエンジンはアルファロメオ、ホンダ、シボレー、フォルクスワーゲン、フェラーリなどの車に搭載されていました。

最初のボクサーディーゼルエンジンは2008年にスバルによって発売されました。これは容量 2 リッターの 4 気筒ボクサーで、最大 150 馬力の出力を発揮します。開発中には Common Rail システムが使用されます。

ポルシェ車の一部のモデルは 6 気筒エンジンを使用しています (ケイマン、911)。スポーツカー用には、高出力の 8 気筒および 12 気筒ボクサーエンジンが開発されています。多くの専門家は、従来のエンジンの作動と異なるのは 6 気筒ボクサーだけであり、4 気筒と 2 気筒のエンジンはほぼ同じであると言っています。

ボクサーボクサー - 仕事の基本原則

一般に、ボクサーボクサーの動作は、他の内燃機関の動作と似ています。この装置の主な特徴はシリンダーの配置です。ほとんどのエンジンとは異なり、シリンダーは水平に取り付けられています。これにより、ピストンの別の動きも確立されます。上下ではなく、右から左へ、またはその逆（シリンダーの一方の端から反対側へ）です。

多くの人が考えているように、ホリゾンタルボクサーの元々の開発はスバルのものではありませんでした。このタイプのモーターは、イカロス旅客バスやオートバイ (国産の「ドニエプル、MT」と外国製の「エンデューロツーリスト BMW R1200GS など」の両方) ですでに使用されています。さらに、そのようなエンジンは軍用車両、特に国内の戦車で長い間使用されてきました。

当然のことながら、このようなエンジン構造には長所と短所があります。それらをさらに詳しく考えてみましょう。

ボクサーボクサーの利点

写真はポルシェのボクサーエンジン

水平に配置されたシリンダーを備えたエンジンの主な利点は次のとおりです。

重心の移動に役立ちます。重量が車軸の周りに分散されるため、マシンのハンドリングが大幅に向上します。多くの人にとって、この要素はエンジンと車を選択する際の決定的な要素であり、これは特にロシアの道路に当てはまります。
動作中に振動がありません。標準的な構造でシリンダーが垂直に配置されたエンジンは、運転中に振動し、構造全体に波が伝わり、ドライバーにとってはあまり快適ではありません。
長い仕事。スバルに搭載されているボクサーボクサーのリソースは非常に優れているため、車を長期間（100万キロ以上持続します）運転することができます。

ボクサーエンジンのデメリット

写真のボクサーエンジンスバルアウトバック 2015

このタイプのエンジンには大きな利点があるにもかかわらず、開発者がまだ解決していない重大な欠点があります。

高価なメンテナンスが必要です。多くの場合、従来のエンジンは自分で修理するか、自動車ディーラーで少額で修理されます。ただし、相手がボクサーの場合はそうはいきません。設計が複雑すぎるため、設置は専門家に委託することをお勧めします。さらに、そのようなサービスにはかなりの金額を支払う必要があります。
2 番目の欠点は 1 番目の欠点に続きます。このタイプのエンジンを維持するのに十分な資金があっても、質の高いサービスを提供できる資格のある専門家を見つけるのは難しい場合があります。
ボクサーデバイスの複雑さはコンポーネントのコストの増加につながり、修理に追加のコストがかかります。
自動車用オイルの消費量の増加。従来のエンジンは動作中にわずか 300 グラムのオイルを消費しますが、ボクサーエンジンはさらに多くのオイルを消費します。

したがって、この装置のすべての欠点は、主にそのメンテナンスのコストが高いことにあります。これは多くの自動車所有者にとって重要な要素となる可能性があります。しかし、自動車会社スバルとポルシェの代表者によれば、その仕事の質はメンテナンスに費やす価値があるという。

スバルはボクサーエンジンを標準エンジンに交換するつもりはなく、それは大きな後退になると考える傾向があるからだ。このブランドの車は良い面だけで証明されているため、エンジンのメンテナンスにかかるコストが高くても、このブランドの車の販売レベルには影響しません。

最初の内燃エンジンが開発されると、すぐにその改良と出力向上について疑問が生じました。最初のエンジンは単気筒でしたが、最も単純な解決策は、出力を増やすこと、つまりシリンダーの数を増やすことだとすぐに思いつきました。しかし、内燃機関の開発における次のステップはそれほど明白ではありませんでした。なぜなら、これらのいくつかのシリンダーは、垂直方向に次々と一列に配置したり、斜めに配置したり、水平方向に配置したり、さまざまな方法で配置できるからです。この最後のオプションはボクサーエンジンと呼ばれていました。シリンダーが水平に、互いに向かい合って配置されているエンジン。

ボクサーエンジンのオプション

しかし、このような単純な技術的解決策、つまりエンジンシリンダーを水平方向に互いに向かい合って配置するという方法であっても、いくつかの方法で実装できます。このようなボクサーエンジンが動作しているとき、ピストンはさまざまな方法で動くことができます。

ボクサーボクサー

このようなモーターの動作中、ピストンは常に互いに離れた位置にあり、それぞれが独自のシリンダー内で動作します。一方がエンジンの軸から最大距離にある場合、もう一方は隣接します。同様の地位を占めています。

この作業順序がボクサーの動きに似ているため、「ボクサー」という名前が付けられました。非常に多くの場合、同様のスバルボクサーエンジンが使用されます。説明されているエンジンは下の写真に示されています。

OPOC、古いアイデアの復活

別の構造原理は、OPOC タイプのボクサーエンジンを実装します。今日、悪名高いビル・ゲイツの投資のおかげで、彼らは再び発展し始めています。このようなエンジンの装置を次の図に示します。

このボクサーエンジンは2ストロークです。この図は、シリンダー内に 2 つのピストンがあり、それらが 1 本のクランクシャフトに固定されていることを明確に示しています (図では赤と青で示されています)。赤は混合物の吸入を示し、青は燃焼生成物の放出を示します。このようなボクサーエンジンの設計から、シリンダーヘッドとバルブ駆動機構がなくなりました。さらに、そのような敵の利点は、ピストンが1つのクランクシャフトで動作することです。

これらすべてによりボクサーエンジンの重量が大幅に軽減され、その使用範囲が大幅に拡大されました。ディーゼルでもガソリンでも選べるのも特徴です。他の 2 ストロークエンジンと同様に、シリンダーをパージする必要があることを明確にすることが不可欠です。このために、外部電源から電力を供給される電気モーターが使用されます。ボクサーエンジンがモードに入ると、電気モーターがオフになり、空気供給装置がターボチャージャーに変わります。

このようなボクサーモーターの設計を考慮すると、その利点に注目する必要があります。膨張するガスが燃焼室の壁ではなく2つのピストンを押すという事実によってもたらされる効率の向上と、シャフトにかかる力の増加です。さらに、各ピストンの移動距離が短くなるため、摩擦が減少し、損失が減少します。

このようなボクサーエンジンが約束する他の利点を考慮すると、メーカーがディーゼルエンジンとして使用した場合に次のように報告していることは注目に値します。

このようなエンジンは従来のターボディーゼルより 50 ～ 30% 軽量です。
このようなパワーユニットには、従来のディーゼルエンジンよりも 50% 少ない部品が含まれています。
ボンネットの下に占めるスペースが 50 ～ 45% 削減されます。
50～45% 経済的です。

ただし、このようなボクサーパワーユニットはまだ非常に粗雑であることを心に留めておく必要があります。これは、注目されている利点が開発者の期待を大幅に反映していることを意味します。

ボクサー戦車エンジン

はい、そのようなエンジンがありました。これは T-64 戦車やその後の T-72 などのために設計された 5TDF です。そして、与えられた寸法に必要な電力を供給しました。同様のボクサーエンジンとそのデバイスを下の図に示します。

図からわかるように、彼のピストンは 1 つのシリンダー内に配置されており、反対方向に動きますが、それぞれが独自のクランクシャフトで動作します。ピストン間の距離を最小限に抑えると、ピストン間に燃焼室が形成され、そこで燃料が点火されます。ボクサーエンジンはガソリンとディーゼルの両方があります。 OPOC と同様に、ターボ過給はシリンダーに空気を供給し、排気ガスを除去するために使用されます。

ピストンの接近運動の原理を使用することで、設計を簡素化し、発電所の出力とコンパクトさを確保することができました。したがって、同様のディーゼルボクサーパワーユニットは、回転数 2,000、容積 1 リットルの 13 と 6 で 700 馬力を発生し、最小限のスペースを必要とします。

相手にとって何が良くて何が悪いのか？

車の歴史の中で、多くのメーカーがさまざまな時期にボクサーエンジンを使用し、それによってもたらされる利点を実現しようとしていたことに注意する必要があります。しかし、現時点では、スバルは他社よりもそのようなエンジンを車に搭載していることが多いです。

マシンに取り付けられたときに利点を提供するのはボクサーパワーユニットのデバイスであることにすぐに注意する必要があります。

車の重心が低いため、運転時の安定性が向上します。
ピストンの動きによる騒音と振動の両方が低減され、そのためボクサーエンジンは同様の直列エンジンよりも静かであると考えられています。
重要な資源であり、適切に運用すれば100万キロメートルに到達します。

しかし、すべてが常に良いわけではなく、反対側にはマイナスと欠点があります。これらのうち、注目に値するのは次のとおりです。

このようなモーターの修理は非常に困難です。
エンジン装置も非常に複雑であるため、価格が高くなります。
メンテナンス費用が高く、メンテナンス自体も非常に費用がかかり不便であり、高度な資格を持つ作業者が必要です。
作動中のオイル消費量が増加します。

指摘された欠点や欠点にもかかわらず、多くの車 (すでに述べたスバルや一部のポルシェモデル) にはボクサーパワーユニットが装備されています。メーカーは長所と短所を正確に比較検討し、意識的にそのようなモーターの使用を選択していると考えなければなりません。

内燃エンジンの場合、シリンダーの水平配置は可能な構造オプションの 1 つにすぎませんが、それでも、この場合、結果として得られるボクサーエンジンには、自動車で使用するための大きな可能性と重要な見通しが秘められています。