Оппозитный двигатель плюсы и минусы. Оппозитный двигатель. Варианты исполнения оппозитного двигателя

Как в свое время V-образный мотор «эволюционировал» от рядного, так и оппозитная силовая установка стала своеобразным технологическим усовершенствованием V-образного двигателя внутреннего сгорания.

В середине 1930-х годов инженеры марки Volkswagen проводили собственные разработки силовых установок, модернизируя как , так и . В результате одной из таких операций инженеры «разложили» цилиндры V-образного двигателя под углом 180 градусов, получив первый в мире оппозитный двигатель. Особенность конструкции такого мотора заключается в том, что его цилиндры и поршни располагаются оппозитно (с английского «opposite» — противоположный), то есть друг напротив друга в горизонтальной плоскости.

При этом, у такого двигателя в конструкции применены по два распределительных вала с каждой стороны. Еще одной особенностью конструкции такого мотора является вертикальное размещение газораспределительных механизмов. Сконструировав подобный двигатель, инженерам Volkswagen удалось решить несколько проблем, присущих V-образным моторам, главная из которых – несбалансированность, порождающая вибрации, которые от силовой установки передаются на кузов и делают езду на автомобиле некомфортной. Эти моторы с 1938 года устанавливались на культовую модель городского хэтчбека Volkswagen Beetle. А с середины 1960-х годов ставку на оппозитные моторы сделала японская компания Subaru.

Volkswagen Beetle ’1968–72

Преимущества

Оппозитный двигатель ввиду горизонтального расположения цилиндров получил сбалансированную работу за счет того, что работающие друг от друга поршни являются своеобразным противовесом и создают такой необходимый для корректной работы мотора баланс. По оценкам специалистов, лучше оппозитного двигателя уравновешен только рядный шестицилиндровый мотор.

Еще одно преимущество, которое дает оппозитное расположение цилиндров – низкий центр тяжести, что особо ценится для спортивных машин, которым важна такая характеристика, как устойчивость при прохождении поворотов на скорости. Из-за своего горизонтального расположения мотор как бы «распластан» в подкапотном пространстве, благодаря чему крены автомобиля существенно уменьшаются.

Несомненным плюсом оппозитного двигателя является его ресурс прочности: некоторые двигатели подобного типа эксплуатировались до нескольких сотен тысяч километров до капитального ремонта.

Недостатки

Наряду с указанными выше преимуществами, есть у оппозитных двигателей и свои недостатки. Связаны они с особенностью конструкции мотора и касаются дорогого обслуживания и ремонта «оппозитника». Если в том же рядном или V-образном двигателе автовладелец может поменять , то проделать эту операцию на оппозитном моторе практически невозможно – для этого потребуется применить специальное оборудование, которым располагают только СТО. Да и стоимость его производства сравнительно высока, что в конечном итоге сказывается на ценнике автомобиля.

SUBARU BRZ оснащается оппозитным двухлитровым двигаталем мощностью 200 лошадиных сил.

Наиболее распространенными двигателями на современных автомобилях считаются рядные и V-образные. Оппозитные моторы используются гораздо реже, в основном на моделях Porsche и Subaru. В чем же причина такого невнимания, и какими достоинствами обладает оппозитный двигатель?

Варианты конструкции

От своих собратьев этот мотор отличается тем, что цилиндры в нем расположены не вертикально или под углом, а горизонтально, т.е. в противоположные стороны друг от друга. Отсюда и название - оппозитный или горизонтально-оппозитный двигатель.

Существует два варианта конструкции таких моторов. Первый - поршни движутся навстречу друг другу и имеют общую камеру сгорания. Такие К их плюсам можно отнести высокое качество газообмена, более простую, по сравнению с рядными или V-образными моторами, конструкцию. Подобные приборы использовались на военной технике, в частности, на советских танках Т-64, которые могли работать на разных видах топлива: керосине, бензине, солярке. Чтобы перевести танк на другой вид, достаточно было передвинуть специальный рычажок на и выставить требуемый угол зажигания. Двигатель оснащался двумя турбинами: наддува, которая увеличивала мощность, и газовой, выводившей отработанные газы наружу. Минусы у таких оппозитников те же, что и у двухтактных двигателей: более высокие потери топлива через К этому, как можно догадаться, добавляются приличные габариты, ведь для движущихся навстречу поршней требуется и два коленчатых вала. Второй вариант более распространен. Именно его мы чаще всего имеем в виду, когда подразумеваем оппозитный двигатель. Условно говоря, это V-образный мотор, цилиндры которого решили разложить под углом в 180 градусов. Он применяется и на автомобилях (Porsche, Audi, Subaru), и на мотоциклах («Днепр», «Урал»). О нем мы и поговорим ниже.

Преимущества и недостатки

Итак, преимущества. Главный плюс такой компоновки двигателя - это более низкий центр тяжести, благодаря которому улучшается управляемость автомобиля. Также оппозитник выгодно отличается в плане размеров и веса. Он заметно короче и ниже, чем рядные двигатели. Еще одно преимущество - отличная сбалансированность, которая обеспечивается благодаря расположению поршней, нейтрализующих вибрацию друг друга. Смещение центра тяжести силового агрегата к центру автомобиля дает возможность сделать поворот более точным и стабильным. Это особенно важно для спортивных моделей, где управляемость стоит не просто на первом, а на самом первом месте. Есть свои плюсы и при лобовых столкновениях. Поскольку оппозитный двигатель расположен низко, то при столкновении он сдвинется под кабину, а не в салон автомобиля. Так что наличие такого мотора говорит в пользу безопасности машины.

Имеет ли оппозитный двигатель недостатки? Да, и довольно существенные. Именно они стали причиной того, что такие моторы не получили широкого распространения. Оппозитники имеют небольшую длину и высоту, но ширина у них гораздо больше, чем у двигателей, где цилиндры стоят в ряд или в виде буквы V. Это создает немало проблем конструкторам. Моторный отсек должен быть таким, чтобы оппозитный двигатель вписался в него по ширине. При этом нужно компактно расположить рулевое управление и управляемые колеса. Еще одна проблема - доступность узлов для обслуживания. Если масло в двигателе еще можно сменить самостоятельно, то остальные операции может выполнить только специалист. Даже свечи зажигания в двигателе менять самостоятельно не рекомендуется, потому что можно легко повредить головку блока цилиндров. Эти недостатки делают оппозитные двигатели дороже в изготовлении и обслуживании. А это, в свою очередь, влияет на цену автомобиля.

Как видим, у этого типа устройств хватает и достоинств, и недостатков. Впрочем, их конкуренты тоже неидеальны. Поэтому при выборе автомобиля определитесь, так ли важна для вас сложность и дороговизна в обслуживании силового агрегата. Вполне возможно, что хорошая управляемость автомобиля окупит эти затраты с лихвой.

Один из интереснейших двигателей внутреннего сгорания: оппозитный двигатель принцип работы, его конструктивные особенности, преимущества и недостатки.

Оппозитный двигатель представляет собой конструкцию с двумя рядами цилиндров горизонтально-расположенных относительно друг друга.

Пальму первенства разработок такого типа двигателей несет автомобильный концерн Volkswagen. Его разработка была закончена в далеком 1938 году и установлен он был на самый легендарный в мире, народный автомобиль Фольксваген Жук (Volkswagen Käfer).

Фольксваген и в настоящее время ставит оппозитный двигатель на престижные автомобили Porsche 997

В сороковых годах прошлого века японский концерн Субару (SUBARU) тоже разрабатывал оппозитную конструкцию двигателя. Он тоже продвинулся в своих разработках и на сегодняшний день комплектует такими движками целый модельный ряд.

Разрабатывая такую конструкцию, инженеры стремились снизить центр тяжести автомобиля, добиваясь таким способом большей устойчивости.

Особенности оппозитного двигателя

Главная особенность, это расположение двух рядов цилиндров, строго в одной плоскости, под углом 180 градусов относительно друг друга.

Оппозитных двигателей несколько видов:

• ОРОС - Opposed Piston Opposed Cylinder в переводе Противоположный поршневой цилиндр . Идея такой конструкции предполагает движение поршней навстречу друг другу, находясь в одном цилиндре;

• Boxer – Боксер. Классическая современного оппозитного двигателя. Поршни как бы боксеры на ринге, попеременно машут кулаками, то один, то другой. Один в верхней мертвой точке, другой в нижней мертвой точке и всегда равноудалены друг от друга;

• 5ТДФ. Это уже отечественная разработка. Этот оппозитный двигатель был сделан для танков Т-64 и Т-72. Конструкция его особенная, он двухтактный, имеет два коленвала и поршня движутся навстречу друг другу.

Оппозитный двигатель преимущества:

• Первое и самое главное преимущество, это почти нет вибрации. Движение поршней в разные стороны максимально уравновешивают силы, возникающие при смене вектора движения поршней. Это влияет не только на комфорт, но и на ресурс работы такого двигателя;
• Ресурс. Именно такая компоновка расположения цилиндров дает удивительно высокий ресурс оппозитного двигателя. Они выхаживают свыше 500 тыс. км. Очень много можно встретить автомобилей SUBARU с пробегом до 900 тыс. км. без капитального ремонта;
• Центр тяжести. Это очень нравится конструкторам спортивных автомобилей. Низкий центр тяжести естественно придает больше устойчивости и крайне полезен для гонок, хотя и у серийных автомобилей такое преимущество ценится не меньше;
• Больше места под капотом. Хотя это компенсируется неудобством того, что с боков надо место освобождать, чтобы скомпоновать его, не сильно расширяя капот и переднюю подвеску.

Оппозитный двигатель недостатки:

• Высокая стоимость обслуживания. Даже свечи зажигания невозможно заменить в домашних условиях. Если говорить о самой распространенной марке оппозитников – Субару, то среди её разнообразных моторов практически нет взаимозаменяемости деталей;
• Очень сложный капитальный ремонт. Ввиду необычности и оригинальности конструкции, ремонт осуществляется только в специализированных мастерских, которых не так много;
• Большой расход моторного масла, что связано с конструкцией оппозитника. И конечно быстрее засоряется картер, ввиду большого прогона масла по двигателю.

//www.youtube.com/watch?v=9LBEK-uw7cE

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.

Простой обыватель, который интересуется автомобилями, знает об оппозитном двигателе не много. В основном только то, что в нем цилиндры имеют горизонтальное расположение и ставится такой мотор на Subaru. Давайте попробуем расширить горизонты своих знаний и поговорим об оппозитных двигателях.

Оппозитный двигатель - это схема компоновки ДВС, в которой поршни расположены параллельно поверхности в горизонтальной плоскости. При этом два соседних поршня находятся в разных положениях относительно друг друга в одно и то же время. Такое их движение очень похоже на схватку на ринге, часто и моторы называют boxer. Одной из отличительных деталей является монтаж каждого поршня на своей шатунной шейке коленвала. При этом количество поршней всегда делится на два. Самыми популярными являются четырех и шести цилиндровые оппозитные моторы.

Некоторые путают оппозитники с V-образным мотором. Несмотря на некоторое сходство конструкции, есть существенные отличия. Так в V-образном соседние поршни находятся на одной шатунной шейке и при движении в один и тот же момент времени находятся в противоположных точках хода работы.

Можно выделить такие плюсы этого типа двигателей:

• низкий центр тяжести;
• сниженные рабочие вибрации;
• повышенная безопасность при столкновении лоб в лоб.

Каждое из преимуществ имеет свое обоснование. Так заниженный центр тяжести означает лучшую управляемость автомобиля и сцепление с дорогой, также нижнее расположение мотора ставит его на одну линию с коробкой передач, что существенно улучшает эффективность передачи оборотов.

Оппозитный мотор имеет сниженную вибрацию за счет свой компоновки. Это позволяет устанавливать его на коленвал снабженный тремя коренными подшипниками, а не пятью, как это происходит обычно. При этом можно значительно уменьшить габариты и вес всей конструкции.

Высокая безопасность также диктуется низким расположением. При столкновении лоб в лоб двигатель уходит под салон, чем обеспечивает выживаемость пассажиров на передних сидениях. Ну и, в конце концов, оппозитный двигатель имеет характерный звук работы, совсем не похожий на звук работы двигателя классической компоновки.

Ничего не бывает и без недостатков, оппозитный двигатель их тоже имеет. К ним относят:

• достаточная трудность работ по ремонту из-за конструкционных особенностей. Нередко появляется нужда демонтировать двигатель, чтобы провести определенные работы.
• мастера отмечают различный износ цилиндров из-за горизонтального расположения поршней и дальнейшее высокое использование масла.

Сегодня оппозитный двигатель стал визитной карточкой таких брендов как Subaru и Porche. Ранее его можно было увидеть на машинах различных марок происхождением из Германии, США, Японии, Италии.

Субару ставит такие двигатели на свои автомобили с 1963-года. Четырехцилиндровые имеют три поколения: серии EA, EJ и FB. Шестицилиндровые стали на конвейер несколько позже, но также имеют три серии: ER, EG и EZ.

Большинство моторов этого типа работают на бензине и имеют распределенный впрыск топлива с верхней системой газораспределения. Бывают моторы с одним (SOНС) или двумя (DOHC) распредвалами, с приводом от коленвала ременной или зубчатой передачей. Во всех моторах этого типа схема газообмена выполнена на основе четырех клапанов. Также есть оппозитные моторы с турбонадувом.

Третье поколение моторов - это сегодня пик инженерной мысли, который имеет небольшие размеры, простую конструкцию, низкий расход топлива и сниженные выбросы в атмосферу. Для достижения всех этих показателей было выполнено:

• повышена степень сжатия смеси за счет увеличения хода поршня и снижения объемов камеры сгорания;
• детали стали намного легче за счет их выполнения ковкой, а не литьем;
• введена в работу система изменения фаз газораспределения (AVCS);
• ресурс двигателя и качество смазки повышено за счет нового масляного насоса;
• охлаждение выполнено отдельно для головки двигателя и блока цилиндров с помощью второго контура, что увеличило эффективность.

В 2008 году впервые появился оппозитный мотор, работающий на дизельном топливе, представленный Subaru. Он имеет 4 цилиндра и мощность в 150 л.с. В его компоновке использованы прогрессивные система впрыска и турбонадува.

Компания Porshe также монтирует на часть своих моделей оппозитные двигатели. Это 911, Boxter, Cayman. В них используются моторы с шестью цилиндрами. Также были разработаны оппозитные моторы с восемью и двенадцатью цилиндрами для машин, которые участвуют в гонках.



Видео об оппозитных двигателях Субару:

Устройство и особенности оппозитных двигателей Субару:

Дефектовка и обзор оппозитного ДВС Subaru EJ257 2.5л. turbo (видео, лекция):