В чем преимущество оппозитного двигателя

Оппозитный двигатель — плюсы и минусы инновации

Тюнинг

Автор AUTO-BLOG На чтение 4 мин Просмотров 3.8к. Обновлено 11 июня, 2020

В 1938 году всем известный автопроизводитель Volkswagen представил миру первый оппозитный двигатель. Чем отличается такой силовой агрегат от «классического» двигателя внутреннего сгорания? Почему в народе этот мотор называют «боксером»?

Все дело в горизонтальном расположении цилиндров. Поршни двигаются особым образом: либо навстречу друг другу, либо друг от друга. Первый оппозитник имел следующие характеристики:

• 4 цилиндра;
• объем 2 л;
• максимальная мощность 150 «лошадей».

«Боксеров» по достоинству оценили именитые автоконцерны: Ferrari, Toyota, Honda, Subaru, Porsche. Эти компании активно устанавливают оппозитные двигатели на новые модели автомобилей. Силовые агрегаты такого типа востребованы для мотоциклов, автобусов Икарус, танков.

Конструкционные особенности и принцип работы

Итак, оппозитный агрегат — это двигатель внутреннего сгорания (ДВС), в котором поршни двигаются слева направо (в «классическом» ДВС — снизу вверх). Сколько цилиндров может иметь такая силовая установка:

• 2–12 (количество всегда кратно 2-м);
• 4 и 6 — самые распространенные модели;
• 8 и 12 — разработки для спорткаров.

По мнению экспертов, работа оппозитников с 2-мя и 4-мя цилиндрами мало чем отличается от обычных ДВС, а вот модели с 6-ю цилиндрами имеют специфические особенности конструкции и функционирования.

Виды

Количество поршней, специфика их работы — основные критерии классификации оппозитных двигателей. Выделяют 3 типа моторов:

1. Оппозитный боксер. Каждый из поршней расположен в отдельном цилиндре и занимает определенное положение от оси мотора. Работа поршней напоминает поединок боксеров.

1. ОРОС. Двухтактный оппозитный двигатель. К одном цилиндре расположены 2 поршня. Они присоединяются к одному коленчатому валу. Задача 1-го поршня — обеспечить поступление горючего. Функция 2-го — вывести продукты сгорания посредством турбонаддува. На блоке цилиндров отсутствует головка. Конструкция не предусматривает систему привода клапанов.

Преимущества данного мотора объясняют широкое применение двигателей типа ОРОС:

• поршни работают на один коленчатый вал;
• долговечность, износостойкость, экономичность;
• масса на 30–50% меньше обычного ДВС;
• компактные размеры: количество деталей меньше на 50%;
• возможность использования дизельного топлива и бензина.

Данный тип силового агрегата находится в стадии разработки, поэтому в ходе эксплуатации есть риск возникновения нестандартных ситуаций.

1. Танковый. Потенциальные возможности оппозитного двигателя 5ТДФ рассчитаны на крупногабаритную технику. Основные особенности конструкции и функционирования:

• поршни разделяют 1 цилиндр и перемещаются в одном направлении;
• каждый из поршней связан со отдельным коленчатым валом;
• топливо воспламеняется при минимальном расстоянии между поршнями;
• компактность;
• мощность: 2000 оборотов, 700 «лошадей», объем 6 и 13 л.

Преимущества

1. Оппозитные двигатели характеризуются компактными размерами, поэтому центр транспортного средства смещается, что способствует дополнительной устойчивости.
2. 1 млн. км — ресурс оппозитника при правильной эксплуатации автомобиля.
3. Особая работа поршней снижает уровень шума и вибрации.

Недостатки

1. Для обслуживания нужны квалифицированные специалисты.
2. Высокая стоимость агрегата.
3. Повышенный расход масла.

Минусы оппозитных двигателей сводятся к дороговизне обслуживания. И все же, такие силовые агрегаты — технологический прорыв. Они на голову выше традиционных ДВС. Мировые автопроизводители отдают предпочтение оппозитникам и не собираются делать шаг назад только из-за высоких расценок на ремонт авто.

Эксплуатационные характеристики инновационных силовых агрегатов выше всяких похвал. Качество оппозитных двигателей абсолютно оправдывает финансовые вложения.

Специфика ремонта и обслуживания

Улучшенные характеристики особенно заметны у шестицилиндровых силовых агрегатов. Замена масла — это единственная манипуляция, которую может выполнить владелец транспортного средства самостоятельно. Сложность конструкции предусматривает обслуживание в автосервисе у профессионалов. Это касается не только капитального, но и текущего ремонта.

Мастер по оппозитным двигателям может выполнить раскоксовку. Эта процедура направлена на продление срока службы силовой установки. Работы связаны с тщательной очисткой камеры сгорания топлива от нагара. Эту процедуру лучше проводить осенью или в начале весны и совместить с заменой моторного масла (при необходимости).

Оппозитный двигатель — инновация в автомобилестроении. У новых двигателей есть плюсы и минусы, которые стоит оценить перед покупкой мотора или автомобиля с таким силовым агрегатом.

Преимущества и недостатки оппозитных двигателей

Плоский блок. У оппозитного мотора цилиндры расположены горизонтально – симметрично, по обе стороны коленвала. Вместо привычных нам вертикальных блоков рядных моторов и «кубиков» V-образных, оппозит выглядит примерно как чемодан, раскрытый и положенный плашмя. Отсюда первый его плюс – малая высота, и как следствие – низкий центр тяжести. Именно это долгие годы было основным преимуществом оппозита – низко расположенный, он сулил заметный выигрыш в устойчивости машины в повороте. Взаимоуравновешивание. Следующий плюс вытекает из конструкции мотора. Поршни вместе с шатунами расположены попарно, и «смотрят» в диаметрально противоположные стороны (от того мотор и называется «оппозитом»). При работе поршни в паре движутся в противоположные стороны. Получается, что они уравновешивают друг друга без каких-либо дополнительных ухищрений и устройств. Ни балансирных валов, ни самих балансиров коленвала у этих моторов нет. Выигрыш: в снижении потерь на вращение лишней массы, компактность мотора, его оборотистость, высокий крутящий момент. Как ни странно, этими двумя пунктами все плюсы оппозита исчерпываются, и начинаются минусы. И они удручающи. Сложность конструкции. Первый, как ни странно, вытекает опять-таки из конструкции мотора. Здесь нет единого блока цилиндров, а есть два полублока, между которыми зажат коленвал. Процедура по тщательной установке коленвала Subaru – тот ещё цирк. Почему мы заговорили о ремонте? Увы, эти моторы не отличаются надёжностью. Головок цилиндров тоже две и две ветви системы охлаждения. Малейшее рассогласование в их симметрии, и пора к мастеру, который начнёт чертыхаться уже при одном виде количества патрубков. Масложор. Горизонтальным цилиндрам любого мотора всегда сопутствует врождённая проблема – моторное масло из них не может так же легко стечь вниз, как в рядных или V-образных. Но моторы Subaru любят есть масло не только по этой причине. Сложность с равномерным охлаждением далеко расставленных цилиндров очень часто приводит к их быстрому износу от коробления внутренностей мотора. Знакомый владельцам Subaru симптом – сетка хона ещё видна, а овальность зашкаливает. Громоздкость. Три четверти ХХ века пионером оппозитов-воздушников был Volkswagen, но даже скромный 1-литровый мотор «Жука» с трудом помещался между задними колёсами легендарного автомобиля. Субаровский оппозит оброс водяной рубашкой, турбонаддувом, верхними распредвалами и просто прибавил в объёме. Да, он остался более или менее плоским, но сильно раздался вширь, заняв всё место между лонжеронами. Настолько, что у некоторых версий для замены свечей зажигания его приходится, как минимум, опускать вниз. Плохая адаптация к потребностям внедорожников. Каким бы плоским ни был поддон оппозита, но он есть, потому что маслу в моторе всё-же надо куда-то стекать. При серьёзных кренах машины всегда нужен поддон поглубже, а на оппозитном моторе это особо критично, поскольку велик риск затекания масла в горизонтальные цилиндры. Но сильно развить поддон вниз тоже нельзя – снизится дорожный просвет. Выход один – поднимать мотор вверх, что и было сделано, например, на Subaru Tribeca. Что получилось? Высокий центр тяжести, худшая устойчивость и масса проблем с компоновкой в моторном отсеке. Перечень проблем с оппозитами можно было бы продолжить. Это и сложность изготовление многих деталей полублоков, и теснота в моторном отсеке под головками из-за малого пространства для выпускных коллекторов и катализаторов, и уникальность (а следовательно дороговизна) многих комплектующих двигателя, и компоновочная своеобразность передней части самого автомобиля из-за необычной формы мотора. Каков же итог? Сегодняшние оппозиты – удел лёгкой авиации, где компактные размеры, воздушное охлаждение и любовь к инженерным шедеврам делают их востребованными. Или в большом спорте, где всё те-же качества оппозитов незаменимы для класса F1. В практичном мире массового автомобилестроения «оппозитчики» – скорее клуб по интересам, чем финансово оправданное решение. Это скорее дань красивой традиции и легенда, привлекающая определённый класс владельцев необычным звуком работы, нестандартной конструкцией и ощущением принадлежности к касте избранных. Текст Евгения Хапова

Устройство и принцип работы оппозитного двигателя

После создания первого ДВС почти сразу возникли вопросы по его усовершенствованию и повышению мощности. Первый двигатель был одноцилиндровым, и сразу напрашивалось самое простое решение, позволяющее повысить его мощность – увеличить число цилиндров. Но следующие шаги в развитии ДВС были не такими очевидными, так как эти несколько цилиндров можно расположить по-разному – вертикально в ряд друг за другом, под углом или горизонтально. Вот такой последний вариант и получил название оппозитный двигатель, т.е. двигатель, цилиндры которого располагаются горизонтально, напротив (оппозитно) друг друга.

Варианты исполнения оппозитного двигателя

Однако даже подобное простое техническое решение – расположить горизонтально друг напротив друга цилиндры двигателя может быть реализовано несколькими вариантами. Когда работает такой оппозитный двигатель, его поршни могут двигаться разными способами.

Оппозитный боксер

Во время работы подобного мотора поршни всегда находятся друг относительно друга на расстоянии, и каждый работает в своем цилиндре – если один располагается на максимальном удалении от оси двигателя, то значит и другой, соседний, занимает аналогичное положение.

Такой порядок работы напоминает движения боксера, поэтому он получил название «боксер». Очень часто использует подобные оппозитные двигатели Субару. Описанный двигатель показан на фотографии ниже

OPOC, возрождение старых идей

Другой принцип построения реализует оппозитный двигатель по типу OPOC. На сегодняшний день они начинают вновь развиваться благодаря инвестициям небезызвестного Била Гейтса. Устройство такого двигателя показано на рисунке ниже.

Этот оппозитный двигатель – двухтактный. На рисунке хорошо видно, что в цилиндре находится по два поршня, и закреплены они на одном коленчатом валу (на рисунке они обозначены как красный и синий). Красный обеспечивает впуск смеси, а синий – выпуск продуктов сгорания. Из конструкции подобного оппозитного двигателя исчезла головка блока цилиндров и механизм привода клапанов. Кроме того, достоинством такого оппозитника является то, что поршни работают на один коленвал.

Все это существенно снизило массу оппозитного двигателя и значительно расширило сферу его использования. Другой особенностью является то, что он может быть как дизельный, так и бензиновый. Необходимо обязательно уточнить, что как всякий двухтактный двигатель, он нуждается в продувке цилиндров. Для этого задействован электромотор с питанием от внешнего источника. Когда оппозитный двигатель выходит на режим, электродвигатель отключается, а устройство подачи воздуха превращается в турбонаддув.

Рассматривая конструкцию такого оппозитного мотора, необходимо отметить его плюсы: повышение эффективности, обеспечиваемое тем, что расширяющиеся газы давят на два поршня, а не на стенку камеры сгорания, а также повышенное усилие на валу. Кроме того, каждый поршень проходит меньшее расстояние, что снижает силу трения и, соответственно, потери.

Рассматривая другие плюсы, которые обещает подобный оппозитный двигатель, стоит отметить — компания-изготовитель сообщает, что когда он используется как дизельный, то:

• такой двигатель легче обычного турбодизеля на пятьдесят-тридцать процентов;
• подобный силовой агрегат содержит деталей на пятьдесят процентов меньше, чем обычный дизельный мотор;
• занимает на пятьдесят-сорок пять процентов меньше места под капотом;
• экономичней на пятьдесят-сорок пять процентов.

Однако стоит учитывать, что подобный оппозитный силовой агрегат еще достаточно сырой, а значит, отмеченные преимущества отражают в большей степени ожидания его разработчиков.

Оппозитный танковый двигатель

Да, был такой двигатель, это 5ТДФ, разработанный для танков Т-64, а также последующих Т-72 и других. Тогда он обеспечивал необходимую мощность при заданных габаритах. Подобный оппозитный двигатель и его устройство показаны на рисунке ниже

Как видно из рисунка, поршни у него расположены в одном цилиндре и движутся встречно, но работают каждый на собственный коленвал. При минимальном расстоянии между поршнями между ними образуется камера сгорания, где происходит воспламенение топлива. Существует оппозитный двигатель как бензиновый, так и дизельный. По аналогии с OPOC, для подачи воздуха в цилиндры, а также удаления отработанных газов, используется турбонаддув.

Используемый принцип встречного движения поршней позволил упростить конструкцию, обеспечить мощность и компактность силовой установки. Так, подобный дизельный оппозитный силовой агрегат при двух тысячах оборотов, объеме тринадцать и шесть десятых литра выдавал семьсот лошадиных сил, при этом занимая минимум места.

Чем хорош и плох оппозитник?

Надо отметить, что в истории автомобиля многие производители в разное время использовали оппозитный двигатель, пытаясь реализовать предоставляемые им преимущества. Однако в настоящий момент чаще других SUBARU применяет подобные моторы на своих автомобилях.

Сразу надо отметить, что именно устройство оппозитного силового агрегата обеспечивает его преимущества при установке на машине:

• низкий центр тяжести автомобиля, что дает ему дополнительную устойчивость при движении;
• уменьшение как шума, так и вибрации за счет движения поршней навстречу, благодаря чему оппозитный двигатель считается тише аналогичных рядных моторов;
• значительный ресурс, достигающий миллиона километров при правильной эксплуатации.

Однако не бывает всегда все хорошо, есть минусы и недостатки и у оппозитника. Из них стоит отметить:

1. ремонт подобного мотора очень сложный;
2. устройство двигателя также достаточно сложное, и соответственно, у него высокая цена;
3. затраты на обслуживание велики, а само обслуживание крайне затратное и неудобное, требует высокой квалификации исполнителей;
4. расход масла при эксплуатации повышенный.

Несмотря на отмеченные минусы и недостатки, на ряд автомобилей (уже упомянутая SUBARU и некоторые модели Porshe), ставятся оппозитные силовые агрегаты. Надо думать, что производители достаточно точно взвешивают их достоинства и недостатки и осознанно идут на применение такого мотора.

Для ДВС расположение цилиндров горизонтально является лишь одним из возможных вариантов построения, но тем не менее, и в этом случае получаемый оппозитный двигатель отличается большими возможностями и значительными перспективами по использованию в автомобиле.

Оппозитный двигатель — плюсы и минусы

Существует множество типов двигателей, подразумевающих различное построение их внутренних компонентов. Так выделяют рядные моторы, V-образные, роторные, оппозитные и другие. Именно об оппозитном виде силовых агрегатов мы и поговорим в нашей сегодняшней статье, уделив особое внимание их принципам работы, а также преимуществам и недостаткам эксплуатации.

Что представляют собой оппозитные двигатели?

Оппозитные моторы являются разновидностью двигателей внутреннего сгорания топлива, у которых выстраивание рядов цилиндров происходит по оппозитной схеме, подразумевающей нахождение поршней зеркально друг напротив друга. Между ними встраивается коленчатый вал, приводимый поршнями во вращение. По сути, принцип работы оппозитных двигателей можно назвать аналогичным процессу функционирования V-образных агрегатов, с той лишь разницей, что угол развала их поршневой зоны составляет 180 градусов.

Наиболее характерным примером применения оппозитных двигателей являются модели японского концерна «Субару». Маркетологи знаменитой компании делают особый акцент на своих победах в различных гоночных соревнованиях, а знаменитое «рычащее» звучание субаровских движков стало настоящей визитной карточкой производителя. Другие компании применяют оппозитные силовые агрегаты заметно реже. Их наличие, например, имеется на некоторых моделях «Porsche». В советские времена оппозитные моторы встречались на тяжелых мотоциклах «Днепр» и «Урал», по мощности способных составить конкуренцию многим автомобилям.

Видео — Как работает оппозитный двигатель Subaru

Плюсы эксплуатации оппозитных двигателей

Несомненным достоинством применения оппозитных моторов является равномерность их работы. Возможные вибрационные явления, потенциально возникающие при эксплуатации, легко компенсируются силами, возникающими в цилиндрах противоположной стороны. За счет этого движок работает очень мягко, без проявления детонаций или вибрации.

Вторым преимуществом выступает сама конструкция агрегата, подразумевающая нахождение оппозитной плоскости двигателя в нижней части моторного отсека. Благодаря такому расположению, все авто, оснащенные «оппозитами» имеют заниженный центр тяжести, положительным образом сказывающийся на их дорожной устойчивости и управляемости.

Третьим «плюсом» назовем удобное расположение всего навесного оборудования, работающего во взаимной связи с оппозитными моторами. Оно находится вверху, что позволяет упростить к нему доступ во время технического обслуживания или ремонта.

Минусы оппозитных агрегатов

Увы, недостатков данного типа моторов ничуть не меньше чем достоинств, а их значимость возможно даже выше.

Основным негативным фактором эксплуатации оппозитных двигателей служит сложность проведения их ремонта. Большинство из них нереально отремонтировать без полного демонтажа из моторного отсека. К тому же ряд факторов способствует тому, что оппозитные агрегаты ломались значительно чаще, нежели классические ДВС. Примером этого может служить сложная схема газораспределительного механизма, имеющая увеличенное количество компонентов. Кроме того, горизонтальная плоскость движения поршней подвергается постоянному воздействию силы тяжести, из-за чего гильзы цилиндров эллипсоидно изнашиваются, что приводит к появлению повышенной масляной «прожорливости».

Вторым недостатком назовем продольную компоновку оппозитных двигателей. При изготовлении авто с передней или полной системой привода требуется, чтобы двигатель был дальше передней оси авто. Для достижения нужных пространственных интервалов оппозитные моторы приходится существенно сдвигать вперед, заметно удлиняя передний свес автомобиля. В ряде случаев увеличенный «нос» значительно усложняет процесс эксплуатации машины, причиняя её водителям значительные неудобства во время поездок.

Итоги

Подводя итоги статьи, зададим вопрос – а стоит ли «связываться» с оппозитными двигателями, приобретая транспортное средство для повседневной эксплуатации? Однозначного ответа на него у нас не будет. То, что моторы подобного типа имеют право на существование – однозначно и неоспоримо. Однако уместность их использования в общегражданских машинах мы бы подвергли большому сомнению. Да, они позволяют развивать автомобилям неплохую динамику, однако особенно экономичными их не назовешь, да и сложность возможных ремонтов, которые обязательно будут, не сомневайтесь, заставляет нас подходить к вопросу их внедрения скептически. Если же упомянутые в статье изъяны оппозитных движков вас не пугают, то можете смело его приобретать. Ходовые качества этих моторов вас не разочаруют.

• 3731 просмотр