Как это работает: горизонтально-оппозитные двигатели Subaru
Марка Subaru уже давно имеет стойкие ассоциации с успехами в автоспорте. А где спорт, там и приверженность к инновациям. Хотя в случае с «Созвездием плеяд» первичными как раз были те самые инновации. И первое техническое решение, которое мы вспоминаем, говоря о Subaru, – это горизонтально-оппозитный двигатель
Нет, японская компания Subaru, ныне входящая в крупное подразделение Subaru Corporation, не стояла у истоков создания поистине революционной горизонтально-оппозитной компоновки двигателя внутреннего сгорания. Но важно не только придумать решение, но и правильно и в нужное время воплотить его в жизнь. При всех своих преимуществах горизонтально-оппозитный двигатель сложен в производстве, а его доработка к конкретным запросам требовала как новых инженерных решений, так и соответствующих затрат. В 1960-х годах ответственным за разработку первого японского горизонтально-оппозитного двигателя, предназначенного для массового производства, в Subaru был Шинроку Момосе, девизом которого было: «Не узнаешь, если не попробуешь». К тому же у Момосе имелся определенный карт-бланш: именно он отвечал за принятие всех важных инженерных решений. Результат не замедлил сказаться: в 1966 году автомобиль Subaru 1000 был оснащен горизонтально-оппозитным двигателем ЕА 52 объемом 977 см3. Главным посылом для развития такой компоновки моторов стала возможность их надежной работы при высоких оборотах коленчатого вала. Кроме того, благодаря своей компактности эти моторы отлично подходили для переднеприводных автомобилей того времени.
В 1989 году у Subaru появилось новое поколение двигателей — EJ, которыми комплектовалась модель Legacy. И этим же годом можно датировать начало славной спортивной истории Subaru. Впечатляющим было и ее продолжение: в 1995 году Колин Макрей, выступая за рулем Subaru Impreza 555, стал чемпионом мира по ралли, а Subaru World Rally Team завоевала чемпионский титул в командном зачете. В 1996 и 1997 годах команда SWRT также была лучшей в чемпионате мира. Что же касается двигателя Subaru второго поколения в «гражданском» исполнении, то с 1989 по 2010 год этими моторами были укомплектованы более семи с половиной миллионов автомобилей, а в 2008 году двигатель EJ 257 заслужил титул «Двигатель года». Тогда же наградой был отмечен и первый дизельный горизонтально-оппозитный двигатель Subaru. А в 2010 году компания представила третье поколение (FB) своего «фирменного» горизонтально-оппозитного двигателя.
Компоновка двигателей под капотом. Слева — рядный двигатель, в центре — горизонтальнооппозитный, справа — V-образный
В чем же его достоинства? Первое преимущество горизонтально-оппозитного двигателя перед его рядными и V-образными собратьями — компактность. Такая конструкция и расположение двигателя дают больше свободы инженерам для работы с передней подвеской, в том числе — позволяют использовать полноценный подрамник, что делает всю конструкцию подвески жестче, исключая деформации кузова при нагрузке. И вместе с тем, данная конструкция двигателя позволяет понизить центр тяжести вследствие его небольшой высоты. А чем он ниже, тем меньше момент инерции относительно продольной оси автомобиля, да и крены у автомобиля с низким центром тяжести меньше. Не случайно хорошая управляемость всегда являлась одной из визитных карточек автомобилей Subaru. И здесь опять сами собой напрашиваются ассоциации со спортом…
Горизонтально-оппозитный двигатель Subaru в подкапотном пространстве модели Forester
Преимущество номер два: низкий уровень вибрации. Это весьма важно, поскольку такое качество напрямую влияет и на долговечность двигателя, и на его экономичность. Работа находящихся друг против друга поршней в горизонтально расположенных цилиндрах напоминает удары боксера (отсюда и название двигателя — Boxer): навстречу, затем в противоположных направлениях. Исходя из особенностей компоновки горизонтально-оппозитного двигателя расстояние между цилиндрами (в сравнении с аналогичными по числу цилиндров рядными и V-образными моторами) у него меньше, что позволяет сделать коленчатый вал более коротким. Это экономит вес, снижает инерционные массы и нагрузки на вал. А так как уровень вибрации горизонтально-оппозитного двигателя невысок, то и противовесы, необходимые для балансировки коленвала во время работы двигателя, требуются меньшей массы, нежели в рядном или V-образном двигателе. Естественно, в первом случае механические потери при вращении более легкой конструкции меньше, что позволяет, во-первых, экономить топливо, во-вторых, ускорить отклик двигателя на действия водителя.
Чемпионат мира по ралли 2000 года. Двигатель раллийной Subaru Impreza WRC
Еще один плюс горизонтально-оппозитного двигателя Subaru непосредственно связан с тем, о чем уже говорилось, и заключается в конструктивном решении кривошипно-шатунного механизма. Во-первых, каждый поршень с шатуном крепится на отдельной шейке коленчатого вала. Во-вторых, коленчатый вал, расположенный между двумя жесткими блоками цилиндров, сохраняет равномерность вращения при высоких частотах. Все это позволяет создавать двигатели, отлично работающие при высоких оборотах, причем отнюдь не в ущерб ресурсу. И это последнее не менее важно, чем все вышесказанное: двигатели Subaru всегда занимали высокое место в рейтинге моторов-миллионников.
Горизонтально-оппозитный двигатель новой Subaru XV
Источник статьи: http://5koleso.ru/articles/garazh/kak-eto-rabotaet-gorizontalno-oppozitnye-dvigateli-subaru/
Сколько служат разные двигатели Subaru Impreza?
Начиная с 1992 года и по сегодняшний день появилось 5 поколений Subaru Impreza. Эти компактные автомобили выпускались в кузовах хетчбек, универсал, седан, купе. Некоторые модели использовались в разных странах в качестве полицейских автомобилей. Параллельно с базовой моделью был начат выпуск линейки Subaru Impreza WRX, а в 1994 появилась усовершенствованная версия WRX STi. WRX и WRX STi – полноприводные спортивные автомобили, которые комплектовались более мощными турбированными двигателями.
Виды и характеристики двигателей Subaru Impreza
Все устанавливаемые на Subaru Impreza двигатели были 4-цилиндровыми, четырехтактными, горизонтальными оппозитными (H4), в основном бензиновыми. Оппозитным называется двигатель с углом развала между цилиндрами 180°. До 2006 г. использовались исключительно ДВС серии EJ, затем на смену EJ15 пришел двигатель EL15 Subaru Impreza. Начиная с 2012 «Субару Импреза» комплектуются двигателями FB. Двигатели серии EJ объемом до 2 л выпускались только с одним распредвалом (SOHC), в линейках EJ20 и EJ25 были также модели с 2 распредвалами (DOHC). Все они были 16-клапанными, то есть имели по 4 клапана на цилиндр, некоторые оснащались турбонаддувом. На Subaru Impreza WRX и WRX STi устанавливались двигатели серии EJ с турбиной:
- объемом 2 л – разные модификации EJ20T — EJ20G, EJ20K, EJ205;
- объемом 2,5 л – EJ255 (только для рынка США) и EJ277.
EL15 – единственный двигатель серии EL. Его отличительные черты – наличие 2 распредвалов и система активного управления клапанами AVCS. Эта же система применяется в серии FB. В нее входят DOHC двигатели с увеличенным ходом поршня и уменьшенным диаметром цилиндров (в модели FB16 ход 82, диаметр 78,8 мм, в FB20 ход 90, диаметр 84). Благодаря этому двигатели стали более экологичными и экономичными.
AVCS – эффективная технология газораспределения, разработанная «Субару». Система управляет впускными клапанами и регулирует положение распредвалов, опираясь на данные, полученные от ряда датчиков. Впускной распредвал может поворачиваться на угол до 35° в нужном направлении, угол доворота зависит от давления масла, которое регулирует управляющий клапан. При низкой нагрузке и на холостом ходу открытие клапанов задерживается, чем выше нагрузка, тем раньше открываются и раньше закрываются впускные клапаны. В результате при тех же затратах топлива мощность двигателя повышается, а объем выбросов сокращается.
Характеристики бензиновых двигателей Subaru Impreza
| Модель | Объем л | Мощность, л. с. | Кол-во распредвалов | Система впрыска | Особенности | Применение |
| EJ15 | 1.5 | 96–101 | SOHC | многоточечная | Серия GC1 до 2006 | |
| EJ16 | 1,6 | 89–97 | SOHC | многоточечная | 1993–2007, GC4 | |
| EJ18 | 1,8 | 108–118 | SOHC | карбюратор с распределенным впрыском или моновпрыск | 1993–99, GC6 | |
| EJ20 | 2 | 115–190 | SOHC/ DOHC | атмосферный наддув, модель EJ204 с AVCS | 1993–99,GC–GF с 2004 GH–GE 2007–11 GE-GH | |
| EJ20T | 2 | 220–280 | турбонаддув, интеркулер | WRX, WRX STI | ||
| EJ22 | 2,2 | 135–142 | SOHC | многоточечная | 1995–2001 | |
| EJ22G | 2,2 | 276 | DOHC | турбонаддув | STi GC8 | |
| EJ25 | 2,5 | 155–305 | SOHC DOHC | с электронным управлением | турбированные/ нетурбированные | С 1998 |
| EL15 | 1,5 | 110 | DOHC | AVCS | С 2006 GD, GG, GE, GH | |
| FB16 | 1,6 | 113 | DOHC | AVCS | С 2012 | |
| FB20 | 2 | 146–150 | DOHC | AVCS | С 2012 |
Единственный дизельный двигатель Subaru Impreza – EE20, ДВС объемом 2 л, мощностью 147 л. с., DOHC, устанавливался на моделях 3-го поколения. Это первый в истории опыт применения оппозитного дизельного двигателя на легковых авто. Минимальный объем двигателей Subaru Impreza – 1,5 л, максимальный – 2,5 л. Самый мощный среди них двигатель EJ257 (305 л. с.), которым комплектовались Impreza WRX STI MY08-MY17 для американского рынка.
Ресурс и причины поломок
Горизонтально-оппозитные двигатели «Субару» принято называть «боксерами» из-за специфики движений поршней, они напоминают движения рук боксеров-соперников. К достоинствам этих ДВС относятся высокая прочность, хорошая сбалансированность, минимальная вибрация при работе, ресурс, достигающий миллиона км. На практике двигатели Subaru Impreza служат без капремонта 250 тыс. км и больше. На форумах можно найти отзывы автовладельцев, которые за 300 с лишним тыс. км пробега меняли только прокладки крышки ГБЦ.
Правда, к двигателям с турбонаддувом, которые разработаны специально для спортивных авто, это не относится. Все модификации двигателей EJ20T подвергаются интенсивным нагрузкам и часто нуждаются в переборке уже после 100–150 тыс. км пробега, а иногда и капитальный ремонт не помогает, агрегат просто не подлежит восстановлению. Самыми надежными считаются двигатели объемом до 2 литров – EJ15, EJ16, EJ18. Но Subaru Impreza с двигателями 2.0 популярнее, поскольку мощнее. Ресурс двигателей серии FB, как утверждают инженеры Subaru, увеличен на 30 % в сравнении с предыдущим поколением. Основной недостаток двигателей Subaru EJ и EL – обусловленная конструктивными особенностями сложность обслуживания. В моделях линейки FB упрощен доступ к двигателю для обслуживания, цепь ГРМ стала необслуживаемой.
Двигатели Subaru Impreza, как и любые бензиновые ДВС, страдают из-за использования некачественного бензина и масла, несвоевременной замены масла, агрессивного вождения, работы на максимальных оборотах коленвала. Внутренняя поверхность цилиндров подвержена химической коррозии, которую может спровоцировать высокое содержание серы в бензине, и механическому абразивному износу (абразивные включения содержит нагар). В результате этих процессов быстрее изнашиваются поршневые кольца, возрастает расход масла. При использовании масла низкой вязкости поршни заклинивает, слишком высокая вязкость приводит к масляному голоданию. Двигатели требовательны к прогреву, особенно зимой.
Для двигателей объемом меньше 2 л рекомендован 92-й бензин, объемом 2 л и больше 95–98-й. Масло нужно подбирать по сезону в соответствии с рекомендациями производителя, оптимальная частота замены – 7,5 тыс. км. Для полной замены требуется от 4 до 5 л моторного масла, в зависимости от модификации двигателя. Еще одна мера, способная продлить срок службы двигателя, – установка снизу дополнительной защиты картера.
На российских дорогах риск пробоя или деформации картера при наезде на препятствие довольно высок, к тому же в двигатель попадает изрядное количество грязи. В автомобилях Subaru Impreza штатная защита двигателя не всегда справляется со своей задачей. В случае ее повреждения можно приобрести контрактную. Выпускают конструкции для защиты картера и сторонние производители. Их изготавливают из стали, сплавов, композитных материалов. Они не только защищают от неблагоприятных механических и химических воздействий, но и затрудняют угонщикам доступ к проводке в подкапотном пространстве. При установке дополнительной защиты важно правильно подобрать ее в соответствии с модификацией кузова.
У разных двигателей есть характерные слабые места и типовые неполадки:
- в разных модификациях EJ20 – стук 4-го цилиндра, он возникает из-за несовершенства системы охлаждения. Непродолжительный (2–3 минуты) стук после запуска – нормальное явление. Стук на прогретой машине продолжительностью до 10 минут – тревожный симптом, указывающий на необходимость капитального ремонта.
- износ, люфт крышек клапанов и сальников распредвалов, приводящий к протечкам масла. Если неполадку своевременно не устранить, давление масла падает, возникают все симптомы масляного голодания;
- в турбированных версиях – глубокое залегание колец, приводящее к повышенному расходу масла;
- моделям линейки EJ25 присущи многие слабые места EJ20, но есть у них и свои недочеты. Более тонкие стенки цилиндров увеличенного диаметра подвержены перегреву, часто деформируется ГБЦ, текут прокладки. В модификациях EJ257 и EJ255 часто происходит проворачивание вкладышей;
- в FB20 катализатор очень уязвим, чувствителен к качеству бензина и уровню масла. В моделях, выпущенных до 2013 г., часто встречаются дефекты блока цилиндров, а закоксованные маслосъемные кольца обуславливают повышенный расход масла.
Пагубные последствия имеет эксплуатация авто с вышедшим из строя катализатором, неисправной системой охлаждения, несвоевременная замена топливных, воздушных, масляных фильтров, свечей. Напуганные мифами о сложности замены свечей зажигания в авто с горизонтально-оппозитными двигателями владельцы часто стараются оттянуть этот момент. На самом деле ни снимать, ни даже приподнимать двигатель для этой процедуры не нужно, достаточно отсоединить ряд расположенных сверху деталей. Процесс для модели GC8 с двигателем EJ205 демонстрируется на видео ниже. Со старыми свечами двигатель начинает троить, ухудшается его динамика, возрастает расход топлива и объем вредных выбросов, в конечном итоге мотор выходит из строя.
Еще одна проблема, не связанная с самим двигателем – обрыв, смещение его подушки (опоры), проявляется обычно ощутимой вибрацией. Замена подушек двигателя Subaru Impreza – довольно затратное мероприятие, но пренебрегать им нельзя, иначе последующий ремонт ДВС обойдется еще дороже. Можно сэкономить, если удастся найти контрактную подушку двигателя в хорошем состоянии. Существует множество моделей опор, поэтому перед покупкой важно убедиться в соответствии запчасти вашей модели авто.
Ремонт двигателей Subaru Impreza
В первую очередь в двигателях Subaru Impreza нуждаются в замене прокладки ГБЦ. Но лучше покупать полный ремкомплект, в который входят прокладки клапанных крышек и болтов к ним, прокладки помпы, впускные и выпускные маслосъемные колпачки. Это дешевле, чем приобретать расходники по отдельности, а в замене все эти элементы нуждаются довольно часто. Желательно сразу же купить натяжные и обводные ролики для ремня ГРМ, болты блока цилиндров и ГБЦ. Достаточно интенсивно изнашиваются коренные и шатунные вкладыши, их при разборке двигателя лучше менять в профилактических целях, даже если состояние удовлетворительное. На расходниках нельзя экономить, обязательно использовать оригинальные. Закоксованные маслосъемные кольца на первый раз можно попытаться раскоксовать, извлечь, отчистить и установить снова, но это временная мера, лучше сразу их заменить.
Какие еще детали нуждаются в замене, станет ясно в процессе разборки двигателя. Шейки распредвала и коленвала, поршни нужно промерять микрометром для определения степени износа. Могут понадобиться довольно масштабные и дорогостоящие виды ремонтных работ:
- замена масляного и водяного насоса;
- замена ремня ГРМ;
- замена коленвала. Можно попытаться прибегнуть к шлифовке, она устраняет задиры, но не помогает при изгибе оси вращения. К тому же коленвал может иметь внутренние трещины, которые не видны, но дадут о себе знать после ремонта;
- ремонт шатунно-поршневой группы – замена сильно изношенных поршней, деформированных шатунов;
- ремонт ГБЦ. Замена этого блока в большинстве случаев не требуется, достаточно шлифовки плоскости, регулировки клапанов, замены маслосъемных колпачков;
- расточка блока цилиндров (не всегда удается найти специалиста, способного выполнить эту процедуру).
Двигатели Subaru Impreza (за исключением тех, что устанавливаются на спортивных авто WRX и WRX STi) отличаются высокой ремонтопригодностью. Но бывают ситуации, когда вследствие крайне неаккуратной эксплуатации или после ДТП двигатель не подлежит ремонту. Если в замене нуждаются коленвал или блок цилиндров, ремонтные работы с учетом стоимости новых узлов обойдутся слишком дорого, рентабельней замена двигателя целиком. Но не все могут себе позволить купить двигатель Subaru Impreza, если речь идет о новом агрегате, ведь это один из самых дорогих узлов. А вот контрактный двигатель для Subaru Impreza GG3 EJ15 обойдется; не дороже капремонта.
Стоимость контрактных агрегатов варьируется достаточно широко, имеет значение модель двигателя, пробег автодонора, состояние мотора. Иногда товар попадает к покупателю, пройдя по цепочке посредников, что тоже влияет на цену. Компания JapZap закупает все запчасти на аукционах в Японии, цены доступные за счет больших оборотов и отсутствия посредников. К тому же здесь вы с гарантией можете приобрести контрактные двигатели из Японии без пробега по РФ. О том, как качество бензина, масла, дорог, манера вождения влияют на состояние двигателя, сказано немало. Двигатели с японских разборок в этом плане выигрывают у силовых агрегатов, снятых с авто, которые эксплуатировались в РФ или США.
Источник статьи: http://japzap.ru/blog/skolko-sluzhat-raznye-dvigateli-subaru-impreza/
