Boxer-Sound. Was ist ein Boxermotor – Vor- und Nachteile?

Einerseits große, mächtige V8-Motoren und V12s haben ihren eigenen Reiz, ihr Sound hat etwas Besonderes. Plus-Power. Aber auch bei kleinvolumigen Rennmotoren steckt ein bisschen Logik, die bei maximaler Drehzahl wie diese Aggregate brummen.

Zum Beispiel, . Der hochdrehende Boxermotor EJ207 wird von Tunern aus gutem Grund verehrt. So hat sich beispielsweise die australische Tuning-Firma GotitRext entschieden, die Leistung des Boxers auf ein neues Niveau zu heben.

Das Unternehmen übernahm das Tuning des Boxermotors mit neuen Einbauten und einer Garrett GTW3884 Turbine. Unglaublich, 610 PS wurden aus dem 2,0-Liter-Motor entfernt. von den Rädern! Dies ist jedoch nicht das Interessanteste.

Die größte Errungenschaft des Ingenieurteams war die Möglichkeit, sehr hohe Drehzahlen zu realisieren. 12 Tausend Umdrehungen pro Minute! Dies ist die unglaubliche Grenze, die die Leistung dieses Motors erreicht hat.

Es ist unklar, wie es GotitRext geschafft hat, die Indikatoren auf ein so ungewöhnlich hohes Niveau zu bringen und die Zuverlässigkeit des Motors nicht zu verlieren (das Unternehmen behauptet, dies sei so). Da nicht jedes Getriebe diesen Leistungs- und Drehmomentwerten standhält, wurde auch das Getriebe neu konstruiert.

aus dem Buch von V. N. Stepanov
Tuning von Automotoren: SPb., 2000. - 82 S.: Abb.

5. MODERNISIERUNG DES ABGASSYSTEMS
In einem modernen Auto hat das Abgassystem (Abgassystem) mehrere wichtige Funktionen:
- Geräuschdämpfung beim Austreten von Abgasen auf ein Niveau, das die geltenden Hygienestandards nicht überschreitet;
- Reduzierung der Menge giftiger Bestandteile in Abgasen auf Werte, die die maximal zulässigen Konzentrationen nicht überschreiten.
Neben der Ausführung dieser Funktionen muss die Abgasanlage Folgendes bieten:
- gute Reinigung und Spülung der Motorzylinder;
- minimale Energieverluste des Abgases auf dem Weg von den Auslassventilen zu den Schaufeln der Turbinenleitapparatvorrichtung;
- Betrieb der Turbine mit minimalen Pulsationen des Abgasstroms.
Außerdem muss die Abgasanlage relativ einfach aufgebaut und herstellbar sein. Die Erfüllung der obigen Anforderungen ermöglicht es, einen akzeptablen Kraftstoffverbrauch zu erzielen, die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs der Turbinenschaufeln zu verringern, den Metallverbrauch des Abgassystems zu verringern und seine Wartung zu erleichtern.
Das Hauptproblem beim Versuch, ein Auto mit einem wirksamen Geräuschunterdrückungssystem auszustatten, ist die Schwierigkeit, einen ausreichend großen Schalldämpfer zu platzieren. Normalerweise wird dieses Problem dadurch gelöst, dass mehrere (bis zu drei) Schalldämpfer mit kleineren Abmessungen anstelle eines großen hintereinander eingebaut werden. Eine wichtige Anforderung an den Abgastrakt ist das Vorhandensein eines minimalen Widerstands gegen die Bewegung des Abgases und damit die Reduzierung der Motorverlustleistung.
Um den Anteil giftiger Bestandteile im Abgas zu reduzieren, wird bei modernen Autos ein Katalysator in den Abgastrakt eingebaut. Die Besonderheit der entwickelten Katalysatorkonstruktionen besteht darin, dass die effektive Neutralisation der enthaltenen
im Abgas von toxischen Komponenten werden sie nur ausgeführt, wenn der Wert des Luftüberschussfaktors α = 0,994 ± 0,003 ist. Um die im Abgas enthaltene Sauerstoffmenge zu bestimmen und ggf. die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu korrigieren, die den effizienten Betrieb des Katalysators sicherstellt, wird im Abgasstrang ein Rückkopplungssensor eingebaut, der so -Lambdasonde, die auch Lambdasonde genannt wird. Bei einigen Toyota-Fahrzeugen ist ein solcher Sensor sowohl am Einlass der Gase zum Katalysator als auch am Auslass desselben installiert. Dadurch kann das Steuergerät die Effizienz des Katalysators bewerten.
Zu beachten ist, dass beim Einbau eines Katalysators der Widerstand des Abgastraktes zwangsläufig zunimmt, was mit einer leichten Abnahme der effektiven Motorleistung (um 2 - 3 kW) einhergeht. Damit sich der Gesamtwiderstand des Abgasstrangs beim Einbau des Katalysators nicht wesentlich erhöht, wird dieser in der Regel anstelle des Vorschalldämpfers platziert. Da der maximale Wirkungsgrad des Motors beim Betrieb mit mageren Gemischen (≈α 1,05 ... 1,15) auftritt, führt der Zwangsbetrieb des Motors im gesamten Lastbereich auf ein Gemisch nahezu stöchiometrischer Zusammensetzung zwangsläufig zu einer Verringerung des Wirkungsgrades ( bis zu 5%).

Sie sind bestrebt, den Abgastrakt des Systems so zu gestalten, dass er bei der Erfüllung der ihm zugewiesenen Hauptfunktionen zu einer vollständigeren Reinigung der Brennräume von Restgasen und einer vollständigeren Füllung der Motorzylinder beiträgt mit neuer Ladung. Je nach Ausgestaltung des Abgasstroms im Abschnitt von den Auslassventilen bis zum Turbineneintritt des Turboladers werden die Abgassysteme in Systeme unterteilt
konstanter Druck,
Impuls,
Impuls mit Impulswandlern
Einzelrohrauswurf.

Abgassysteme mit konstantem Druck aufgrund der bestehenden gravierenden Mängel an Automobilmotoren praktisch nicht
anwenden.
Am weitesten verbreitet sind hier Impuls- und Impulssysteme mit Impulswandlern. Betrachten wir diese Systeme genauer.
Aufgrund der Zyklizität des Arbeitsprozesses bei Kolben-Brennkraftmaschinen sowohl im Abgastrakt als auch in der Ansaugung, es gibt eine oszillierende Bewegung von Gasen, wodurch eine Druckwelle entsteht.
Aufgrund der großen Gasdruckdifferenz im Zylinder und im Abgasweg entweicht im ersten Moment nach Beginn des Öffnens des Auslassventils eine erhebliche Menge an Gasen aus dem Zylinder. Während dieser Zeit, die als Pre-Release bezeichnet wird, wird eine Druckwelle erzeugt, die sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet. Diese von den Wänden der Auslassrohrleitung reflektierte Welle kann unter Umständen aufgrund der großen Druckdifferenz in der Anfangsphase der Freisetzung einen weiteren Gasaustritt aus der Flasche verhindern. Eine nachträgliche Reinigung des Zylinders von Restgasen erfolgt in diesem Fall nur durch die Schubwirkung des Kolbens. Offensichtlich ist unter solchen Bedingungen die Menge an Gasen, die aus dem vorherigen Zyklus in der Brennkammer verbleiben, am größten. Dies wirkt sich negativ auf die anschließende Befüllung des Zylinders mit einer frischen Ladung und dementsprechend auf die Leistung, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit des Motors aus.
Die entstehende Druckwelle kann aber auch genutzt werden, um hinter dem Auslassventil Bedingungen zu schaffen, die die Reinigung des Zylinders von Restgasen verbessern. Dazu muss die Abgasanlage so eingestellt werden, dass bis zum Ende des Abgasvorgangs während der bestehenden Ventilüberschneidungsphase hinter dem Abgasventil ein Unterdruck beim Durchlauf einer Welle erzeugt wird. Dies führt zu einer erhöhten Menge an Restgasen, die aus der Flasche ausströmen und eine bessere Befüllung mit einer frischen Ladung bewirken. Die Abgasanlage wird aufgestellt von Auswahl von Länge und Querschnittsfläche von Abgasleitungen... In der Anfangsphase der Arbeit können die genannten Parameter der Abgasanlage durch die Berechnungsmethode vorläufig bestimmt werden, dann ist es jedoch erforderlich, die am Prüfstand erzielten Ergebnisse zu überprüfen und zu verfeinern. Bei diesen eher mühsamen Arbeiten, um die Anzahl der Versuche zu reduzieren, um das erwartete Ergebnis zu erzielen, sollten Sie die aus der Theorie der Versuchsplanung bekannten Techniken anwenden.
Die Praxis bei der Auslegung von Abgasanlagen zeigt, dass je mehr Zylinder durch eine Abgasleitung vereint sind, desto kleiner die resultierende Druckamplitude in der Rohrleitung durch die Überlagerung einzelner Wellen entsteht. Um eine unerwünschte Wellenüberlagerung zu vermeiden, wird das Abgassystem daher in Form mehrerer aufgefächerter (übereinander) Rohrleitungen ausgeführt, in die jeweils Gase aus nicht mehr als drei Zylindern abgegeben werden. Um eine ungewollte Wellenüberlagerung zu vermeiden, werden die Gasströme aus den Flaschen durch Rohrleitungen zusammengeführt, um einen möglichst großen Wechsel der Gasaustritte in jede Rohrleitung zu gewährleisten. Gleichzeitig ist darauf zu achten, dass die Abgasleitungen gleich lang sind (in der Praxis ist dies aufgrund der bestehenden Maßbeschränkungen nicht immer umsetzbar). Die Erfüllung dieser Bedingungen ist bei einer fächerförmigen Anordnung der Austrittsrohre möglich, wenn diese übereinander angeordnet sind. Durch die Bereitstellung der gleichen Länge der Rohrleitungen können Sie das Abgassystem an einen bestimmten Drehzahlbereich des KV anpassen. Bei der Pulsauspuffanlage wird das Abgas von jeder Zylindergruppe über separate Rohrleitungen der Turbine zugeführt.

Bei einem gepulsten Abgassystem mit Pulswandler gehen die den Auslass von zwei oder drei Zylindern verbindenden Rohrleitungen in ein Y-Rohr, das die Pulse umwandelt, deren zwei Pfade nach einer gewissen Strecke zu einem zusammengefasst werden. Im Vergleich zum klassischen Puls-Abgassystem verliert das Puls-System mit Pulswandler an Gesamtabmessungen, ermöglicht aber eine Steigerung des Wirkungsgrades des Turboladers und eine Erhöhung der Ressourcen der Turbine.

Ein Boxermotor ist ein Motor mit horizontaler Anordnung der Kolben, dh die Kolben bewegen sich horizontal relativ zur Karosserie. Diese Anordnung findet man häufig bei Subaru-Motoren.

Bei einem Boxermotor befinden sich die Kolben in einem Winkel von 180 ° und ihre Bewegung erfolgt in derselben horizontalen Ebene relativ zueinander. Benachbarte Kolben in einem Boxermotor sind zueinander gleich positioniert. Der zweite Name von "Boxern" ist "Boxer", dieser Name wurde den Motoren für die Besonderheit der Bewegung der Kolben gegeben, die einem Boxerkampf ähnelt. Das Geräusch eines Boxermotors ist schwer mit dem Geräusch eines herkömmlichen Motors zu verwechseln.

Anders als bei der klassischen V-Form sitzt beim Boxermotor jeder Kolben mit Pleuel auf einem separaten Pleuelzapfen der Kurbelwelle. V-förmige Motoren haben Kolben und Pleuel auf demselben Kurbelzapfen. Wenn sich also ein Kolben am oberen Totpunkt (OT) befindet, befindet sich der andere am unteren OT.

Die wichtigsten unbestreitbaren "Pluspunkte" des Boxermotors:

1. Minimale Vibrationen während des Betriebs;
2. Niedriger Schwerpunkt;
3. Hohe Sicherheit bei einem Frontalzusammenstoß. Bei einem Frontalaufprall geht der Motor unter das Auto, wodurch Fahrer und Beifahrer einen Unfall überleben und mit minimalen Verletzungen aussteigen können.
4. Hervorragende Stabilität, das Auto wird "Straßenlage" genannt und kommt auch mit den schärfsten Kurven gut zurecht.
5. Die bündige Ausrichtung zum Getriebe sorgt für die effizienteste Kraftübertragung.

Gleichzeitig hat der Boxermotor mit all den oben genannten Vorteilen ein weiteres Problem, da aufgrund des Konstruktionsmerkmals die Trägheitskräfte auf den Motor wirken, die versuchen, ihn um die vertikale Achse zu drehen. Das Gewicht dieses Motortyps ist oft viel geringer als das von V-förmigen Gegenstücken, dies kann dank der Installation erreicht werden

Was sollte der ideale Motor sein, um ein hervorragendes Fahrerlebnis zu bieten? Es gibt nur eine Antwort - den Boxermotor von Subaru.

Heute verkörpert der Boxermotor praktisch diese Marke, obwohl er nicht nur in Subaru, sondern auch in Autos anderer Marken, zum Beispiel Porsche, verwendet wird (wenn auch viel seltener).

Fans des sowjetischen Klassikers erinnern sich übrigens am ehesten an Motorräder mit Boxermotor-Anordnung wie "Ural" und "Dnepr" und ihr charakteristisches Geräusch eines laufenden Motors. Der Sound des Boxermotors ist ein weiteres Merkmal und ein Marketingvorteil für Autohersteller.

Somit macht Subaru diesen Sound und seine Rennleistungen zu einer Art "Highlight" seiner Autos, das sie von allen anderen unterscheidet, was sich wiederum am positivsten auf den Absatz der Autos dieser Marke auswirkt.

Arbeitsprinzip

Das Funktionsprinzip des Subaru Boxermotors unterscheidet sich praktisch nicht vom bekannten Verbrennungsmotor. Die Arbeitshübe verlaufen mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der vertikalen Anordnung des Motors.

Nachteile

• Der Hauptnachteil ist die Schwierigkeit, Boxermotoren zu reparieren. Einige dieser Motoren können überhaupt nicht repariert werden, wenn sie nicht aus dem Motorraum entfernt werden. Noch nicht ohne Spezialwerkzeug. Wenn Sie nicht viel Zeit verschwenden möchten, wenden Sie sich an die Profis. Es sei daran erinnert, dass Sie für ein solches Verfahren einen ziemlich hohen Betrag zahlen müssen, was nicht verwunderlich ist. Schließlich kennt nicht jeder Spezialist das Gerät des Boxermotors und seine Eigenschaften;
• Es ist sehr schwierig, einen spezialisierten Mechaniker zu finden;
• Ein komplexes Gerät erfordert eine hohe finanzielle Investition in Form von Neuteilen. Das heißt, um das notwendige Teil zu kaufen, müssen Sie einen großen Betrag bezahlen.
• Erhöhter Ölverbrauch.

Vorteile

Die Konstruktion des Motors, bei der die Kolben in einem Winkel von 180 Grad auf beiden Seiten der Kurbelwelle angeordnet sind, bietet eine Vielzahl von Vorteilen:

• Durch die horizontale Anordnung der Zylinder gegeneinander werden die durch die Bewegung der Kolben entstehenden Trägheitskräfte gegenseitig gelöscht. Als Ergebnis weist der Motor eine gute Balance und geringe Vibrationen auf.
• Das geringe Vibrationsniveau macht es möglich, auf die Gegengewichte einer kleinen Masse zu verzichten und die Ausgleichswellen nicht einzubauen. Dadurch verbraucht der Motor weniger Kraftstoff und hat ein besseres Ansprechverhalten.
• Das niedrige Vibrationsniveau ermöglicht auch eine große Zylinderbohrung, die den Bau von schnelllaufenden Motoren für Sportwagen erleichtert.
• Geringere Trägheit um die Hochachse des Fahrzeugs, was das Ansprechverhalten verbessert.
• Die niedrige Motorhöhe und der niedrige Schwerpunkt verbessern das Ansprechverhalten und die Fahrzeugstabilität zusätzlich.
• Die große Bohrungskapazität erleichtert die Entwicklung von Hochdrehzahlmotoren für Sportwagen.
• Die Konstruktion des Boxermotors ist steifer, was die mechanischen Verluste im Motorbetrieb reduziert. Dies erhöht die Engine-Ressource.

Sicherheit

Passive Sicherheit. Bei einem schweren Frontalaufprall wird der Boxer-Boxermotor leichter unter den Fahrzeugunterboden geführt und reduziert so die Aufprallenergie, die auf den Fahrgastraum übertragen wird.

Fußgängerschutz. Der Boxermotor ist flach und lässt Platz zwischen den harten Motorteilen und der relativ weichen Motorhaube. Dadurch kann die Aufprallenergie beim Zusammenstoß mit einem Fußgänger besser absorbiert werden.

Hohe Stabilität bei scharfen Manövern

Der leichte Motor aus Aluminiumlegierung hat einen niedrigen Schwerpunkt für geringe Massenträgheit und geringes Rollen.

Der Vorteil eines niedrigen Schwerpunkts lässt sich am Beispiel eines Metronoms demonstrieren. Wenn Sie das Gewicht nach unten bewegen, schwingt das Pendel schnell. Wenn das Gewicht in die obere Position bewegt wird, verlangsamen sich die Schwingungen. So zeigt sich der Vorteil eines niedrigen Schwerpunkts am deutlichsten in der Highspeed-Passage von engen Kurven.

Kontrollierbarkeit

Der tiefe Schwerpunkt und die Längsanordnung des kurzen Motors ermöglichen es, nicht nur das Wanken bei Kurvenfahrten, sondern auch das Massenträgheitsmoment relativ zur Fahrzeughochachse zu reduzieren, was sich positiv auf die Lenkung auswirkt.

Wenn der Fahrer das Lenkrad dreht, um die Richtung zu ändern, liegt der Drehpunkt des Fahrzeugs näher am Heck. Bei Fahrzeugen gleicher Masse bedeutet weniger Drehpunkt zu Schwerpunkt eine leichtere Kurvenfahrt. Aus diesem Grund wird eine niedrigmotorige Auslegung mit längs angedocktem Getriebe bevorzugt.

Im Gegensatz zum Wanken, das eine natürliche Folge des Abbiegens ist, kann eine Bewegung, die durch das Drehen des Lenkrads verursacht wird, mit einer aktiven Bewegung verwechselt werden, da sie vom Fahrer angetrieben wird.

Im Metronom-Beispiel ähnelt diese aktive Bewegung dem Stoppen des Metronompendels mit dem Finger und dem Drücken in die entgegengesetzte Richtung. Wenn sich das Gewicht des Pendels in der unteren Position befindet, benötigen Sie weniger Kraft, um es auf die andere Seite zu drücken.

Sie unterscheiden sich nicht nur in der Art des verbrauchten Kraftstoffs, sondern auch in konstruktiven Merkmalen. Beispielsweise gibt es eine große Vielfalt bei der Anordnung der Zylinder. Jede Option hat ihre eigenen Stärken und Schwächen. In diesem Fall werden die Vor- und Nachteile eines Boxermotors abgewogen.

Bei Hubkolben-Verbrennungsmotoren (und es gibt auch rotierende) kann die Anordnung der Zylinder zueinander unterschiedlich sein: spitzwinklig, in einer Reihe, sternförmig usw. Bei einem gegenüberliegenden Zylinder liegen die Zylinder in derselben Ebene und stehen sich in einem Winkel von 180 Grad gegenüber. Im Gegensatz zu vielen Reihenmotoren hat der Boxermotor oft zwei sowie eine vertikale Verteilung. Es gibt verschiedene Arten von Boxermotoren. Unter ihnen sind die bekanntesten:

• Boxer ("Boxer"). Es unterscheidet sich darin, dass sich die voreinander liegenden Kolben wie Boxer im Ring bewegen. Das heißt, wenn einer von ihnen am äußersten oberen Punkt ist, nimmt der zweite die äußerste untere Position ein. Sie sind immer gleich weit voneinander entfernt;
• OPOS - Gegenüberliegender Kolben Gegenüberliegender Zylinder. Das Funktionsprinzip besteht in diesem Fall darin, dass sich die Kolben paarweise in einem Zylinder befinden (oberer und unterer Kolben). Sie bewegen sich aufeinander zu, indem sie die Kurbelwelle drehen.
• 5 THF. Dies ist ein sowjetischer Zweitakt-Panzermotor, der bei den Panzern T-64 und T-72 verwendet wurde. Ein interessantes Merkmal dieses Geräts ist seine Multi-Fuel-Kapazität. Der Hauptkraftstoff für ihn ist Dieselkraftstoff. Über einen speziellen Schalter an der Hochdruck-Kraftstoffpumpe war es jedoch möglich, den Betrieb mit Benzin oder einem Gemisch aus Benzin mit Kerosin und Dieselkraftstoff zu starten, und der Motor konnte auch mit Kerosin betrieben werden. Es war zwar auch erforderlich, den Zündwinkel (Einspritzzeitpunkt) zu korrigieren.

Viele Unternehmen waren aktiv an der Entwicklung von Aggregaten beteiligt. Volkswagen achtet beispielsweise seit Mitte der 30er Jahre des letzten Jahrhunderts auf diese Art von Aggregaten. Dies waren nicht nur Experimente, sondern der Wunsch, einen eigenen Boxermotor zu entwickeln, um die Vibrationen zu reduzieren, die beim Betrieb eines traditionellen V- oder Reihenmotors entstehen usw. Ihre Entwicklung haben die Volkswagen Ingenieure übrigens auf den legendären Volkswagen Käfer übertragen. Und seit den 60er Jahren werden Boxermotoren von der japanischen Firma Subaru, die parallel zu den Deutschen entwickelt wurde, aktiv eingesetzt.

Vorteile eines gegenüberliegenden Verbrennungsmotors

Im Großen und Ganzen unterscheidet sich der Betrieb eines Boxermotors nicht vom Funktionsprinzip anderer Aggregate. Diese Anordnung der Zylinder hat jedoch sowohl gewisse Vorteile als auch Nachteile.

• Der auffälligste Vorteil der betrachteten Kraftwerke ist die nahezu vollständige Vibrationsfreiheit im Betrieb. Dieser Effekt wird durch Anordnungen erreicht, die sich gegenseitig ausgleichen. Das erhöht nicht nur den Komfort, sondern erhöht auch die Lebensdauer deutlich. Von hier kommt das zweite "Plus";
• Beeindruckende Lebensdauer des Flachmotors. Es gibt Hinweise darauf, dass die Laufleistung vor der ersten Überholung häufig mindestens 500.000 Kilometer betrug. Natürlich nimmt der Fahrstil seine eigenen signifikanten Anpassungen vor. Und trotzdem ist die Bearbeitungszeit ziemlich lang. Immer wieder finden Sie jedoch die Behauptungen von Experten und Autofahrern, dass 800-900 000 vor dem ersten nichts anderes als ein schönes Märchen sind;
• Die Motoren der in diesem Artikel betrachteten Bauart sorgen für einen tiefen Schwerpunkt bei Autos. Diese Qualität wird besonders bei leistungsstarken Sportwagen geschätzt. In der Tat ist es beim Durchfahren von Kurven mit hoher Geschwindigkeit sehr wichtig, die Stabilität aufrechtzuerhalten.
• Auch die Platzersparnis unter der Haube ist nicht zu übersehen. Obwohl dieser Punkt vielen umstritten erscheint, denn während Sie in der Höhe gewinnen, müssen Sie die Motorhaube breiter oder länger machen.

Dies sind vielleicht alle wesentlichen Vorteile von Gegensätzen. Jetzt müssen wir die Nachteile berücksichtigen, die leider etwas größer sind.

Die wichtigsten Unterschiede sowie die Vor- und Nachteile von 8-Ventil-Motoren im Vergleich zu 16-Ventil-Motoren. Welches Netzteil ist besser zu wählen.