Чемодан в танке или самый необычный дизельный двигатель 5тдф

Технические характеристики мотора 5A-F от Тойота

Рабочий объем	1.5 л
Количество цилиндров	4
Блок цилиндров	Чугун
Количество клапанов	16
Диаметр цилиндра	78.7 мм
Длина хода поршня	77.0 мм
Номинальная мощность	85 л.с. при 6000 об/мин
Макс. крутящий объем	122 Н*м при 3600 об/мин
Система подачи топлива	Карбюратор
Расход топлива:
— городской цикл	10 л / 100 км
— загородный цикл	8 л / 100 км
Тип топлива	92, 95

В технических характеристиках стоит отметить нетипичный для бензиновых двигателей рано доступный крутящий момент. Это делает мотор приемистым, несмотря на очень скромную мощность

Конечно, при покупке контрактного варианта стоит обратить внимание на карбюратор. Этот тип впрыска топлива уже давно не используется в автомобильном производстве и сложно обслуживается

Работа агрегата на разном топливе

Для того чтобы танк мог работать с разными видами топлива, он был снабжен специальным механизмом управления подачей топлива. Он имел всего два положения, которые могли быть переключены, в нужный момент. Первое положение обеспечивало эксплуатацию при заправке дизельным топливом для быстроходных дизелей, топливом для реактивных двигателей, а также бензином и смесями этих трех видов горючего в любых пропорциях. Второе же положение подразумевало переключение режима работы двигателя на использование только бензина в качестве рабочей смеси.

Есть несколько особенностей, которые возникают при переключении работы на бензин. Во-первых, необходимо не позже чем за 2 минуты до начала работы танка включить насос БЦН техники, а после этого в интенсивном темпе прокачать топливо при помощи ручного подкачивающего насоса. Во-вторых, вне зависимости от окружающей температуры окружающей среды перед запуском нужно произвести двойной впрыск масляной жидкости в цилиндры.

Результаты работы

Все старания конструкторов и ученых, которые разрабатывали данную модель двигателя, вовсе не прошли даром, результат работы был достаточно впечатляющим. Рабочий объем агрегата составлял всего 13,6 литра, но в самом форсированном состоянии он обладал мощностью более чем в 1000 л.с. Так как этот мотор эксплуатировался еще в 60-е годы, то данный результат считался выше всяческих похвал. По своей удельной литровой мощности, а также по габаритной мощности это изобретение превосходило любые другие изобретения любой армии в мире в несколько раз. Из-за его компоновки данное устройство довольно часто называли «чемодан».

Выпускается ли сейчас двигатель 5ТДФ? Справедливо будет сказать, что этот силовой агрегат все же не прижился, несмотря на все свои весомые преимущества. Он был достаточно сложен в исполнении, а к тому же был очень дорогим.

Описание

Первый оппозитный двигатель был создан ОгнеславомКостовичем в 80-х годах 19 столетия для обустройства дирижабля «Россия». В 20 веке был сконструирован и запатентован двухтактный оппозитный мотор, который был высоко оценен мастерами из Европы.

Оппозитный двигатель.

После определенный доработок двигатель устанавливался на мотоциклы, легкую авиацию и отечественные танки. В послевоенное время агрегатом интересовались такие компании как Porsche, VW, Subaru и AlfaRomeo.

По сравнению с ранними моделями и прототипами, нынешние моторы прошли череду доработок и усовершенствований, которые продолжаются и по сей день благодаря FujiHeavyIndustries.

Субару экспериментировало с количеством цилиндров, и нашла оптимальный вариант — 6-ти цилиндровый двигатель. Наиболее известными моделями оппозитных агрегатов являются:

«Боксер» — поршни постоянно равноудаленные друг от друга;
ОРОС — Opposed Piston Opposed Cylinder — поршни попарно двигаются навстречу.
5 ТДФ — двухтактный многотопливный ДВС.

По сути, процесс работы двигателей такого типа не отличается от работы агрегатов другого типа конструкции. В свою очередь, такое расположение цилиндров имеет свои достоинства, равно как и недостатки.

Оппозитный мотор Субару.

Рассмотрим, некоторые технические характеристики оппозитных моторов, которые устанавливались на Subaru:

EJ 25 2.5

Наименование	Характеристики
Производитель	Gunma Oizumi Plant
Марка мотора	EJ 25 2.5
Объём	2.5 литра (2457 см куб)
Мощность	155-300 л.с.
Диаметр цилиндра	99.5
Количество цилиндров	4
Количество клапанов	16
Степень сжатия	8.2 (EJ257) 8.4 (EJ255) 8.7 (EJ257) 9.5 (EJ25D 1996) 9.7 (EJ25D 1997-1999) 10.1 (EJ251/EJ252/EJ253) 10.7 (EJ254)
Расход топлива	10.4 литра на каждые 100 км пробега в смешанном режиме
Масло для мотора	0W-30 5W-30 5W-40 10W-30 10W-40
Ресурс	250+ тыс. км
Применяемость, кроме Форестера	Subaru Impreza (WRX/STI) Subaru Legacy/Outback Subaru Baja SAAB 9-2X

Достоинства

Компактность. Разработка данного типа моторов начиналось именно с желания сохранить как можно больше пространства под капотом, а уменьшение высоты позволило достигнуть заданной цели.

Расположение основных элементов оппозитного мотора.

Почти полное отсутствие вибрации достигается за счет «оппозитного» размещения поршней.

Ресурс мотора в среднем составляет от 500 000 км до первого КР. Разумеется, на это число влияет манера вождения, и можно встретить «счастливчиков», которые дожили до 800 000.

Данная конструкция обеспечивает низкий центр тяжести, что особенно ценно в спортивных авто, которым нужно обеспечивать высокую устойчивость.

Недостатки

Наиболее ощутимой проблемой для владельцев субаровских оппозитников является приличная стоимость обслуживания и невозможность совершения «домашнего» ремонта. Также ощутим тот факт, что из-за большого количества модификаций моторов взаимозаменить деталь не представляется возможным.

Неудобства доставляет и процесс шлифования шейки коленвала, который необходимо выполнять не специальном оборудовании. Не стоит забывать и об увеличенном расходе моторного масла, по сравнению с рядными «коллегами».

Технические параметры

Стоит сказать, что технические характеристики двигателя 5ТДФ достаточно высокие, а сам по себе он является уже второй модификацией, выпущенной в 1960 году. Первым был 5ТД, выпущенный в 1956 году. Мощность силового агрегата 5ТДФ составляла 700 л.с. Диаметр его цилиндров был равен 120 мм. Ход поршня был равен 2 х 120 мм. Число цилиндров составляло 5, а рабочий объем, как уже говорилось раньше, — 13,6 литра. Частота вращения составляла 2800 об/мин-1. Есть такой параметр, как габаритная мощность, которая у 5ТДФ составляет 895 л.с./м3. Удельная масса силового агрегата составляет 1,47 кг/л.с. Литровая мощность, которая характеризуется, как л.с./л, составляет 52. Это краткое техническое описание двигателя 5ТДФ.

Цели двигателя

Естественно, что после такого технического описания 5ТДФ у многих может возникнуть вопрос о том, зачем же создавался данный силовой агрегат, какие цели преследовали его создатели.

Все эти изменения преследовали всего несколько довольно четко сформулированных целей. Во-первых, мотор должен был быть как можно более компактным, во-вторых, он должен быть экономичным. Однако самое главное — это получить достаточную мощность для работы такого средства, как танк

Важность данных требований объясняется следующим. Компактность может значительно облегчить компоновку танка, а значит, его можно будет быстрее собирать на заводе

Экономичность значительно влияет на автономность танка, то есть уменьшает потребность в частой дозаправке. Мощность же для силового агрегата танка важна тем, что она увеличивала такой важный параметр, как маневренность.

Оптика, трансмиссия и др.

Мощная и дальнобойная пушка бесполезна, если невозможно хорошо прицелиться. Немецкая оптика тогда была лучшей в мире. И хотя советские прицелы были копией немецких, они всё-таки уступали: копия всегда хуже оригинала.

Любое преимущество в количестве танков сводится на нет, если большинство танков сломается по дороге.

В книге Игоря Небольсина «Любимая Сталиным. 2-я гвардейская танковая армия в бою», приводятся данные об участии 2-й танковой армии в Севской наступательной операции. Имея на 1 февраля 408 танков, армия начала наступление 27-го февраля с 187 исправными танками. То есть больше половины танков вышли из строя до участия в боях.

Конечно, и немецкие танки ломались тоже.

В своей статье «Бой у Нестерного» Андрей Уланов приводит данные по составу 23-й немецкой танковой дивизии. На 1 июня (1942 год) в дивизии было 138 исправных танков, к 18 июня осталось 107, а к 29 — 93. Боевые же потери дивизии в тяжелейшем сражении 1 июля составили 45 машин, то есть примерно столько же, сколько сломалось на дорогах за месяц.

Едва ли нужно кого-то убеждать, что техника немецкого производства если и не первая в мире по качеству, то уж точно не вторая. В тридцатые-сороковые годы это преимущество чувствовалось особенно сильно. Советская промышленность после тяжелейшей разрухи не достигла достаточного уровня производительности, многие образцы вооружения так и не доводились до приемлемого уровня надежности, иные просто не удавалось освоить.

В военное время и из-за спешки, и из-за того, что значительную часть квалифицированных рабочих сменили у станков женщины и дети, качество продукции упало ещё больше.

Немецкая промышленность сумела создать и наладить производство значительно более совершенных машин, чем имелись на вооружении советской, английской и американской армий. Но и это было не единственным преимуществом немецких танкистов.

Цели двигателя

Важность данных требований объясняется следующим. Компактность может значительно облегчить компоновку танка, а значит, его можно будет быстрее собирать на заводе. Экономичность значительно влияет на автономность танка, то есть уменьшает потребность в частой дозаправке

Мощность же для силового агрегата танка важна тем, что она увеличивала такой важный параметр, как маневренность

Технические параметры

Танковый двигатель 5ТДФ

В последнее время появилось немало крутых изобретений, и все эти наддувы-впрыски кажутся удивительными… если не знать историю. Ибо самый удивительный мотор, о котором я знаю, был сделан в Советском Союзе и, как вы догадались, не для «Лады», а для танка Т-64. Он назывался 5ТДФ, и вот несколько удивительных фактов. Он был пятицилиндровым, что само по себе необычно. У него было 10 поршней, десять шатунов и два коленчатых вала. Поршни двигались в цилиндрах в противоположных направлениях: сначала навстречу друг другу, потом обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности осуществялся с обоих коленчатых валов, чтобы было удобно для танка.

Двигатель работал по двухтактному циклу, и поршни играли роль золотников, открывавших впускные и выпускные окна: то есть никаких клапанов и распредвалов у него не было. Конструкция была гениальной и эффективной – двухтактный цикл обеспечивал максимальную литровую мощность, а прямоточная продувка — высокое качество наполнения цилиндров. Ко всему прочему 5ТДФ был дизелем с непосредственным впрыском, где топливо подавалось в пространство между поршнями незадолго до момента, когда они достигали максимального сближения. Причем, впрыск осуществлялся четырьмя форсунками по хитрой траектории, чтобы обеспечить мгновенное смесеобразование.

Но и этого мало. Двигатель имел турбокомпрессор с изюминкой — огромных размеров турбина и компрессор размещались на валу и имели механическую связь с одним из коленчатых валов. Гениально — в режиме разгона компрессор подкручивался от коленчатого вала, что исключало турбояму, а когда поток выхлопных газов как следует раскручивал турбину, мощность от нее передавалась на коленчатый вал, повышая экономичность мотора (такая турбина называется силовой). Ко всему прочему, мотор был многотопливным. То есть, мог работать на дизельном топливе, керосине, авиационном топливе, бензине или любой их смеси. Плюс к этому в движке были применены еще полсотни необычных решений, вроде составных поршней со вставками из жаропрочной стали и системы смазки с сухим картером — точь в точь как у гоночных автомобилей.

Все ухищрения преследовали две цели — сделать мотор максимально компактным, экономичным и мощным. Для танка важны все три параметра: первый облегчает компоновку, второй улучшает автономность, третий – маневренность. Результат вышел впечатляющим: при рабочем объеме 13,6 литра в самой форсированной версии мотор развивал более 1000 л.с. Для дизеля 60-х годов это был великолепный результат. По удельной литровой и габаритной мощностям мотор превосходил аналоги других армий в несколько раз. Я видел его вживую, и компоновка действительно поражает воображение — прозвище «Чемодан» ему очень идет. Я бы даже сказал «плотно набитый чемодан».

Он не прижился из-за чрезмерной сложности и дороговизны. На фоне 5ТДФ любой автомобильный мотор — даже от Bugatti Veyron — кажется каким-то донельзя банальным. Техника может сделать виток и снова вернуться к решениям, когда-то использованным на 5ТДФ: двухтактному дизельному циклу, силовым турбинам, многофорсуночному впрыску. Началось же массовое возвращение к турбомоторам, которые одно время считались слишком сложными для неспортивных автомобилей.

Конструкция 5ТДФ

5ТДФ – двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, имеющий 5 рабочих цилиндров. В некоторых источниках его конфигурацию ошибочно называют оппозитной, но на самом деле мотор относится к категории двигателей со встречным движением поршней. Особенностью моторов такого типа является использование 2 поршней на 1 цилиндр, то есть, 5ТДФ имел 10 поршней, расположенных в 5 «котлах».

Схема работы мотора со встречным движением поршней Gfycat

У двигателя нет классических головок цилиндров, так как по бокам (он имеет горизонтальную ориентацию) располагаются картеры с коленчатыми валами. Именно за близкую к прямоугольной, плоскую форму (ширина ДВС, «лежащего» в МТО танка, гораздо больше его высоты), военные прозвали этот двигатель «чемодан».

Вид двигателя в рабочем положении Двигатель 5ТДФ. Техническое описание. М – 1977

Коленчатых валов у 5ТДФ два, но главный крутящий момент (70%) развивается только на одном. Оставшиеся 30% передаются на него со второго вала через главную передачу. Кроме того, один коленвал жестко связан с турбокомпрессором, помогая ему раскручиваться на малых оборотах. За счет жесткой связи также осуществляется нагнетание топлива и отсос отработанных газов.

Схема впуска-выпуска 5ТДФ Двигатель 5ТДФ. Техническое описание. М – 1977

У 5ТДФ отсутствует ГРМ в классическом понимании: никаких распредвалов, клапанов и толкателей. Поршни, движущиеся внутри цилиндра навстречу друг другу, а потом в противоположные стороны, при подходе к ВМТ (верхней мертвой точке) всасывают, сжимают топливо до его воспламенения и выпускают отработанные газы. В процессе этого они делают по два хода (вперед-назад или влево-вправо – тут смотря с какой стороны посмотреть), то есть, мотор двухтактный.

Так как ВМТ смещена относительно центра цилиндра в сторону одного из валов, поршни движутся несимметрично. Благодаря этому впускное и выпускное окна открываются не одновременно. Когда один поршень подходит к НМТ (нижней мертвой точке) – он открывает окно впуска, через которое турбина подает воздух, а затем (при проходе ВМТ) форсунки впрыскивают горючее, которое воспламеняется от воздуха, нагретого давлением в цилиндре.

Далее поршень, находящийся со стороны впуска, продолжает движение к поршню со стороны выпуска, тот продвигается в том же направлении, открывает выпускное окно, и движется к своей НМТ, после чего меняет направление. Когда он закрывает выпускное окно – поршень со стороны впуска открывает впускное, турбина нагнетает воздух, который снова сжимается встречно движущимися поршнями, и рабочий цикл мотора повторяется.

Циклы работы 5ТДФ Двигатель 5ТДФ. Техническое описание. М – 1977

Разновидности

Во многом принцип работы и некоторые конструктивные особенности зависят от конкретного типа оппозитного силового агрегата.

Выделяют несколько основных категорий горизонтально-оппозитных двигателей:

боксёры;
ОРОС;
танковые моторы.

Боксёры получили самое широкое распространение в оснащении легковых гражданских автомобилей. Основным пользователем таких моторов выступает японская автокомпания Subaru.

В таком оппозитнике поршни располагаются на определённом расстоянии относительно друг друга и стоят напротив. Если первый поршень фиксируется на определённом отрезке от оси мотора, то и второй будет занимать такое же аналогичное положение. При этом в моторе каждый поршень помещается в свой отдельный цилиндр. Визуализировав работу такого мотора, можно представить себе поединок между двумя боксёрами. Отсюда и соответствующее название.

Что касается других двигателей типа ОРОС, то здесь принцип конструкции и порядок работы, которую осуществляют поршни, несколько иной. Это двухтактные силовые агрегаты. Один цилиндр имеет сразу 2 поршня, закреплённые на одном коленвале. При этом первый отвечает за впуск рабочей топливовоздушной смеси, а второй при этом своевременно выводит образовавшиеся продукты сгорания.

Особенностью двигателей ОРОС является факт отсутствия головки, которая обычно устанавливается на блок цилиндров. Плюс подобного агрегата в работе поршней только на один коленчатый вал. Оппозитник небольшой по своим размерам, требует меньше места и обладает небольшой массой. Это позволило применять мотор в разных сферах и на различных транспортных средствах.

ОРОС может работать на двух видах топлива, то есть на дизельном горючем и на бензине. К его преимуществам также стоит отнести:

поршни при выполнении своей работы проходят несколько меньшую дистанцию, что существенно снижает силу трения и минимизирует износ;
повышенная эффективность, которая обусловлена отсутствием вредных воздействий отработанных газов на камеру сгорания. Они осуществляют давление на рабочие поршни;
если сравнивать с классическими двигателями, масса ОРОС будет на 30-50% меньше;
в оппозитном моторе такого типа используется меньшее количество элементов. Если сравнивать с рядными и V-образными, разница составит 40-50% в среднем;
такие силовые агрегаты достаточно экономичные;
В конструкции не используется система привода клапанов;
для размещения установки в подкапотном автомобильном пространстве требуется меньше места.

Но не всё так радужно, как сначала может показаться. Этот тип двигателей находится на стадии разработки и постепенного усовершенствования. О каких-то реальных и глобальных успехах говорить рано, поскольку существует ряд скрытых и непредвиденных проблем, возникающих в процессе эксплуатации.

Теперь что касается третьего типа оппозитных моторов, который называют танковым двигателем. Это силовая установка с маркировкой 5ТДФ. Мотор был создан специально для танков серии Т-64 и Т-72.

Танковый двигатель 5ТДФ

У танкового оппозитника внушительный ресурс, поскольку он был изначально рассчитан на установку в крупной военной технике. Поршни делят один цилиндр и движутся в одинаковом направлении, хотя у каждого из них предусмотрен собственный отдельный коленвал.

Место для возгорания топливовоздушной смеси образуется путём создания минимального промежутка или зазора между двумя установленными рабочими поршнями. Как и в случае с ОРОС, здесь в цилиндры поступает воздух, а отработанные газы выходят за счёт работы системы турбонаддува.

За счёт встречного хода рабочих поршней инженерам удалось создать компактный по своим размерам, но внушительный по своей мощности силовой агрегат. Максимальное количество оборотов для танкового оппозитника достигает 2 тысяч. Мощность агрегата составляет 700 лошадиных сил. Рабочий объём мотора может быть 6 и 13 литров.

Танковый оппозитник может функционировать на бензине и на дизельном топливе. Это отечественная разработка, которая в своё время сумела произвести впечатление. Но в настоящее время ТДФ уже не выпускается.

Миф о «тридцатьчетвёрке»

Часто наш танк Т-34 называют лучшим танком Второй Мировой войны. И это совершенно справедливо, потому что именно этот танк был основным в РККА, а Красная Армия в войне победила. Однако сей факт вовсе не означает, что он был идеальным во всех отношениях.

Некоторые авторы, не очень разбирающиеся в военной технике, и по сей день утверждают, что уникальность Т-34 была в его мощной пушке, наклонной броне, дизельном двигателе, широких гусеницах и т.д.

Но, по правде сказать, на первых моделях Т-34 стояла пушка Л-11, которая по своим характеристикам не особо превосходила немецкую 75-мм пушку 7,5 cm KwK 37 на танке PzKpfw IV. И вообще, пушка как раз была далеко не самым сильным местом на «тридцатьчетвёрках». Наклонную броню «придумали» ещё в Первую Мировую войну, а к Т-34 она перешла от танков БТ, развитием которых и являлась «тридцатьчетвёрка». Дизель тоже делали ещё для БТ-7, на котором планировалась 76-мм пушка, но создали её лишь для Т-34.

Дизели на танки ставили и в Польше, и в Италии, да и немцы рассматривали такой вариант, но отказались. И уж точно не потому, что не умели.

Многотопливный оппозитный двигатель 5ТДФ советских танков моделей Т-64, T-72. Характеристики

В этой статье мы рассмотрим довольно интересный двигатель — 5ТДФ, который был разработан по спецзаказу для танков Т-64 и T-72 советской эпохи. Это был на тот момент довольно оптимальным вариантов танкового двигателя, совмещая достаточную мощность и компактность. При частоте вращения коленвала 2.000 об.\мин. и с рабочим объёмом 13.6 литров, 5ТДФ выдаёт 700 лошадок, что для того времени более чем впечатляет – более того, это ровно тому, когда, допустим 1,3-1,4литровый мотор малолитражки развивает 70 сил что был отличным показателем 80-90х гг., и неплохим в 2000х, то есть этот мотор не является низкофорсированным! 5ТДФ — оппозитного, о пяти цилиндрах, с десятью поршнями при диаметре 120мм… Наверно вы подумали, как же пятицилиндровый с десятью — это опечатка – ан нет! Действительно это так, но обо всём поподробнее.

Все настоящие оппозитные моторы, как правило, имеют двухтактный цикл работы, и поэтому 5ТДФ не составляет исключение.

Однако для начала, следует объяснить, что такое оппозитный или «плоский» двигатель, самое главное, как это в его пяти цилиндрах могут находиться и работать десять поршней. Этот «оппозит» имеет два коленвала, которые расположены друг напротив друга, к примеру, если вам удалось видеть оппозитные моторы Субару, то представьте себе аналогичный же двигатель.

Теперь о самом интересном — вместо головок цилиндров поставим по коленвалу, а внутрь двигателя на место коленвала вставим пять больших цилиндров, в которых поршня будут двигаться друг другу на встречу, и в миг достижения верхней мёртвой точки, происходит впрыск топлива. Как и полагается, при этом, у двухтактных двигателей, такт сжатия и рабочий ход совершаются за раз, то есть происходят при каждом полным обороте коленвала. Как известно, в четырёх-тактных двигателях это происходит не через один оборот. У каждого коленвала своя индивидуальная «трансмиссия», каждая из которой приводит в действие одну из гусениц. Если весь процесс происходит в течение действия одного оборота коленвала, то тогда встает вопрос каким же образом и когда же успевают происходить процессы впуска и выпуска? Ответ кроется в вентиляции цилиндров 5ТДФ, в которой применяется газовая турбина для отсоса выхлопных газов, и простую систему ракушки турбонаддува (правда, не совсем уж очень простую). У всей этой газораспределительной системы имеется механический привод. Что насчёт скорости вращения турбин, то она жестко и напрямую зависит от количества оборотов мотора (коленвала). Вот так и происходит вентиляция и избавление от выхлопных газов в цилиндрах 5ТДФ: Как и полагается на всех двухтактникам, когда поршни достигают нижнюю мёртвую точку, в цилиндрах этого мотора открывается по три вентиляционных окна с каждой стороны для продувки цилиндра – это такая имитация выпускных клапанов у «четырёхтактника».

А теперь о том, зачем необходимы турбины: • турбина наддува, или турбонаддува – им выполняется обычные «турбофункции», такие как подача чистого воздуха под давлением в цилиндры, которое создается в специально предназначенной части блока цилиндров, и известен под названием продувочный ресивер. • газовой турбиной — высасываются отработавшие газы, создаются вакуум необходимой величины в своём коллекторе, благодаря чему гарантируется лучшая вентиляция цилиндров. Чтобы более понятно объяснить данный процесс вентиляции цилиндров этого «пятицилиндровика» о десяти поршнях, то можно описать сие действие так – воздух влетает в одну дырку, из другой вылетает.