Оппозитным называется двигатель, цилиндры которого расположены в горизонтальном порядке относительно друг друга. Подобная схема строения имеет название: V-образный двигатель с углом развала цилиндров 180 градусов. С английского языка слово «opposite» переводится — «расположенный напротив». Рассмотрим оппозитный двигатель — плюсы и минусы.
Особенности оппозитного мотора
Несмотря на сходство с V-образным мотором, оппозитник не имеет с ним ничего общего. Отличие состоит в том, что в оппозитнике два соседних поршня расположены в одной плоскости относительно друг друга. В V-образном движке поршни при движении в определенные моменты занимают положение верхней и нижней «мертвой точки». В оппозитнике они одновременно достигают либо верхней «мертвой точки», либо нижней. Такое усовершенствование V-образного мотора получилось в результате расположения цилиндров под развернутым углом.
Другим новшеством стало расположение газораспределительных механизмов в вертикальной плоскости. Все это освободило конструкцию силовых агрегатов от несбалансированности и повышенных вибраций, а движение на авто сделало максимально комфортным. Теперь вибрации от двигателя не передаются кузову и не сотрясают машину.
Оппозитные моторы всегда имеют четное число цилиндров. Наибольшее распространение получили четырех- и шестицилиндровые двигатели.
Особенности конструкции силового агрегата типа «боксер» обладают значительными преимуществами перед другими видами моторов:
Центр тяжести смещен вниз;
экономичный расход топлива;
низкий уровень вибраций;
увеличенный ресурс мотора;
пассивная безопасность при лобовом столкновении.
Смещенный вниз центр тяжести позволяет добиться лучшей устойчивости авто и оптимальной управляемости при активных маневрах и
крутых поворотах. Во время резких поворотов значительно уменьшается крен. Расположение движка на одной оси с трансмиссией обеспечивает лучшую передачу мощности. Отсутствие уравновешивающих валов экономит расход топлива.
Двигатель работает в плавном режиме. Низкий уровень вибрации мотора достигается, благодаря согласованному вращению соседних поршней. Расположение коленвала на трех подшипниках, вместо пяти обычных,- еще одно преимущество оппозитного двигателя. Это значительно уменьшает массу движка и его длину.
Расположение поршней в горизонтальной плоскости придает системе большую жесткость, что значительно уменьшает механические потери при работе силового агрегата.
Пассивная безопасность обеспечивается тем, что при столкновении мотор легко уходит вниз под машину. В результате происходит снижение интенсивности направленного на пассажирский салон удара.
Увеличенный диаметр цилиндров обеспечивает мотору высокие обороты, что дает возможность создавать на этой базе модели спортивного типа.
Еще одной особенностью является характерный звук при работе оппозитного силового агрегата: он приятнее для слуха.
Недостатки оппозитного двигателя.
Преимущества оппозитного двигателя налицо. Недостатками являются:
Трудоемкий ремонт;
повышенный расход моторного масла.
Чтобы провести ремонт двигателя, его полностью снимают. Однако не в этом проблема. Детали для замены стоят очень дорого, а сбор движка доставляет немалые головные боли. Если при ремонте рядного мотора водитель может самостоятельно заменить свечи, то в оппозитнике это невозможно. Любой ремонт необходимо проводить на специальном оборудовании, которое имеется только на СТО.
История возникновения оппозитника
Изначально данный вид силового агрегата применялся в военной промышленности, в частности, на отечественных танках. В дальнейшем на подобных движках ездили Икарусы и мотоцикл Днепр МТ. В данное время установкой оппозитника на свои изделия занимаются две фирмы — Porsche и Subaru.
Первые разработки появились в тридцатых годах прошлого столетия, когда инженеры концерна Volkswagen начали усовершенствовать V-образный и рядный движок. В шестидесятых годах идею перехватила японская фирма Субару. В 2008 году Subaru выпускает первый оппозитник, работающий на дизеле. Отличительные особенности — четырехцилиндровый движок с вместительностью 2 литра. Показатель мощности — 150 л/с.
Видео принцип работы опозитного двигателя Subaru
Несмотря на дороговизну запчастей и обслуживание в СТО, удовольствие от езды на авто, оснащенных «боксером», не сравнить ни с чем. Высокая устойчивость, легкая управляемость, отзывчивость авто на все действия водителя говорят сами за себя.
Что мы знаем об оппозитном двигателе? То, что поршни в нем двигаются горизонтально. Что данный двигатель является лицом автомобилей Subaru. Пожалуй, все. Давайте узнаем немного больше.
Оппозитный двигатель является одной из компоновочных схем двигателя внутреннего сгорания , в которой поршни находятся под углом 180° и двигаются в горизонтальной плоскости друг к другу и друг от друга. При этом два соседних поршня всегда находятся в одинаковом положении, например в верхней мертвой точке.
Движение поршней в двигателе напоминает поединок боксеров, поэтому другое название оппозитного двигателя - боксер (boxer). Особенностью конструкции оппозитного двигателя является установка каждого поршня с шатуном на отдельной шатунной шейке коленчатого вала . Оппозитный двигатель всегда имеет четное количество цилиндров (2, 4, 6, 8, 10, 12). Самые распространенные в настоящее время четырех- и шестицилиндровые «оппозитники».
Оппозитный двигатель не нужно путать с V-образным двигателем и углом развала цилиндров 180°. При внешнем сходстве в таком двигателе соседние поршни с шатунами располагаются на одной шатунной шейке. Поэтому, когда один поршень достигает верхней мертвой точки, другой находится в нижней мертвой точке.
Неоспоримыми преимуществами оппозитного двигателя являются низкий центр тяжести, минимальные вибрации при работе и высокий уровень безопасности при лобовом столкновении.
Смещенный вниз центр тяжести оппозитного двигателя позволяет добиться лучшей устойчивости и управляемости автомобиля. Низко расположенный двигатель находится на одной оси с трансмиссией, чем достигается более эффективная передача мощности.
Оппозитный двигатель практически полностью лишен вибраций (имеет место только момент от сил инерции второго порядка, стремящийся развернуть двигатель вокруг вертикальной оси). Взаимно согласованное движение соседних поршней обеспечивает плавную работу двигателя. Баланс масс в оппозитном двигателе позволяет произвести установку коленчатого вала на трех коренных подшипниках (вместо обычных пяти), что значительно сокращает длину двигателя и его вес.
Оппозитный двигатель в большей степени отвечает требованиям пассивной безопасности. При лобовом столкновении мотор уходит вниз под автомобиль и, тем самым, сохраняет жизнь пассажиров в салоне. Не менее важным для водителей достоинством оппозитного двигателя является характерный звук его работы, отличающийся от других ДВС.
К сожалению, оппозитный двигатель не лишен и недостатков. Самым серьезным, на наш взгляд, является высокая трудоемкость ремонтных работ, связанная с особенностью конструкции двигателя. Так, для выполнения отдельных ремонтов требуется снятие двигателя с автомобиля. В некоторых источниках отмечается, что горизонтальное движение поршня приводит к неравномерному износу гильзы цилиндра и, как следствие, повышенному расходу масла. Ввиду определенных габаритных размеров оппозитный двигатель устанавливается на автомобиль только продольно.
В настоящее время оппозитные двигатели разрабатывают и устанавливают на свои автомобили компании Subaru и Porsche. Ранее оппозитный двигатель можно было увидеть на автомобилях Alfa Romeo, Citroen, Chevrolet, Honda, Lancia, Toyota, Volkswagen и даже Ferrari.
Компания Subaru использует оппозитные двигатели с 1963 года. Это четырех- и шестицилиндровые Boxer . История четырехцилиндровых двигателей от Subaru насчитывает три поколения: серия EA (1966-1994); серия EJ (1989-1998, коленчатый вал на 5 коренных подшипниках, 1999-2010, коленчатый вал на трех коренных подшипниках); серия FB (с 2010 года). Шестицилиндровые Boxer пошли в производство несколько позже - серия ER (1987-1991), серия EG (1992-1997), серия EZ (с 1999 года).
Абсолютное большинство оппозитных моторов это бензиновые двигатели с распределенным впрыском топлива и верхней системой газораспределения. Они имеют один (SOHC) или два (DOHC) распределительных вала , которые приводятся от коленчатого вала зубчатым ремнем или цепью. Несмотря на разное количество распределительных валов в двигателях реализована четырехклапанная схема газообмена. Ряд двигателей оснащен турбонаддувом .
Четырехцилиндровый Boxer третьего поколения получился более простой, компактный, экономичный и безвредный. Для снижения расхода топлива, уменьшения токсичности выбросов, увеличения величины крутящего момента и расширения его границы в новых двигателях использовано множество прогрессивных технических решений:
- увеличена степень сжатия за счет увеличения хода поршня и уменьшения объема камеры сгорания;
- снижен вес движущихся деталей (шатуна, поршня, коленчатого вала) за счет изготовления ковкой;
- на распределительных валах впускных и выпускных клапанов использована система изменения фаз газораспределения (система активного управления клапанами AVCS);
- применен новый масляный насос, обеспечивающий высокое качество смазки и увеличивающий ресурс двигателя;
- использована система охлаждения с раздельными контурами для охлаждения блока цилиндров и головки блока.
В 2008 году Subaru впервые представила дизельный оппозитный двигатель . Четырехцилиндровый мотор, объемом 2,0 литра, развивает мощность 150 лс. В нем использована система впрыска Common Rail , система турбонаддува с турбиной с изменяемой геометрией .
На ряд моделей автомобилей Porsche (911, Boxster, Cayman) устанавливаются шестицилиндровые оппозитные двигатели. В свое время для использования в автогонках были разработаны 8 и 12-цилиндровые оппозитные двигатели.
Каким должен быть идеальный двигатель для того, чтобы обеспечивать превосходное вождение? Ответ один - горизонтально-оппозитный двигатель Субару.
На сегодняшний день оппозитный двигатель практически олицетворяет эту марку, хотя он также используется не только в Subaru, но и в авто других марок, к примеру Porsche (хоть и значительно реже).
К слову, любители советской мото-классики скорее всего помнят мотоциклы с оппозитным расположением двигателя, такие как «Урал» и «Днепр» и, их характерный звук работающего мотора. Звук работы оппозитного двигателя – это еще одна его особенность и маркетинговое преимущество у производителей авто.
Таким образом, Subaru делает это звучание и свои гоночные достижения некой «изюминкой» своих машин, которая отличает их от всех остальных, что, в свою очередь, самым положительным образом отражается на продажах автомобилей этой марки.
Принцип работы
Принцип работы горизонтально-оппозитного двигателя Subaru практически ничем не отличается от всем известного двигателя внутреннего сгорания. Рабочие такты протекают с той же скоростью, что и при вертикальном расположении двигателя.
Недостатки
- Самым основным минусом можно назвать сложность ремонта оппозитных двигателей. Некоторые из этих двигателей вообще не подлежат ремонту, если не извлечь его из моторного отсека. Пока не мере без специализированного инструмента. Если вы не хотите тратить огромное количество времени, то обратитесь к профессионалам. Стоит помнить, что за такую процедуру придется выложить довольно большую сумму, что не удивительно. Ведь не каждый специалист знает устройство оппозитного двигателя и его особенности;
- Очень сложно найти специализированного механика;
- Сложное устройство требует больших финансовых вложений в плане новых деталей. То есть, чтобы купить необходимую часть придется выложить большую сумму;
- Повышенный расход масла.
Преимущества
Конструкция двигателя, при котором поршни расположены по обе стороны от коленчатого вала под углом 180 градусов, создает огромное количество преимуществ:
- При горизонтальном расположении цилиндров друг против друга силы инерции, возникающие при движении поршней, взаимно гасятся. Благодаря чему, двигатель обладает хорошей уравновешенностью и низким уровнем вибраций.
- Невысокий уровень вибраций позволяет обойтись противовесами небольшой массы и не устанавливать уравновешивающие валы. В результате двигатель расходует меньше топлива и обладает лучшей отзывчивостью.
- Невысокий уровень вибраций также дает возможность получения большого диаметра цилиндров, что облегчает создание высокооборотистых двигателей для спортивных автомобилей.
- Инерция относительно вертикальной оси автомобиля меньше, что повышает быстроту реакции на управление.
- Небольшая высота двигателя и низкое положение центра тяжести дополнительно улучшают быстроту реакции и повышают устойчивость автомобиля.
- Возможность получения большого диаметра цилиндров облегчает создание высокооборотистых двигателей для спортивных автомобилей.
- Конструкция горизонтально-оппозитного двигателя обладает большей жесткостью, что позволяет уменьшить механические потери при работе двигателя. Благодаря этому увеличивается ресурс двигателя.
Безопасность
Пассивная безопасность. В случае серьезного фронтального столкновения плоский оппозитный двигатель легче направляется под днище автомобиля, уменьшая тем самым энергию удара, передаваемую на пассажирский салон.
Безопасность пешеходов. Оппозитный двигатель имеет плоскую форму, оставляя пространство между твердыми деталями двигателя и сравнительно мягким капотом. Это позволяет эффективнее поглотить энергию удара при наезде на пешехода.
Высокая устойчивость при резких маневрах
Легкий двигатель из алюминиевого сплава имеет низкий центр тяжести, что обеспечивает небольшую инерцию относительно продольной оси автомобиля и малые крены.
Преимущество низкого центра тяжести можно продемонстрировать на примере метронома. Если вы переставите грузик в нижнее положение, маятник будет раскачиваться быстро. При перестановке грузика в верхнее положение колебания замедлятся. Таким образом, преимущество низкого центра тяжести ярче всего проявляется при скоростном прохождении связки крутых поворотов.
Управляемость
Низкий центр тяжести и продольное расположение короткого двигателя позволяют в повороте уменьшить не только крены, но и момент инерции относительно вертикальной оси автомобиля, что положительно сказывается на поворачиваемости.
Когда водитель поворачивает рулевое колесо для изменения направления движения, центр вращения автомобиля располагается ближе к его задней части. Для автомобилей равной массы, меньшее расстояние от центра вращения до центра тяжести означает более легкое осуществление поворота. Вот почему предпочтительна компоновка с низко расположенным двигателем и продольно состыкованной с ним коробкой передач.
В противоположность крену, который является естественным следствием выполнения поворота, перемещение, вызываемое поворотом рулевого колеса, может быть принято за активное движение, поскольку оно задается водителем.
В примере с метрономом такое активное движение аналогично тому, что вы останавливаете пальцем маятник метронома и толкаете его в обратном направлении. Если грузик маятника находится в нижнем положении, вам потребуется меньшее усилие для того, чтобы толкнуть его в другую сторону.
Отличаются друг от друга не только по виду потребляемого топлива, но также и по конструктивным особенностям. Например, велико разнообразие по расположению цилиндров. Каждый вариант имеет свои сильные и слабые стороны. В данном случае будут рассмотрены плюсы и минусы оппозитного двигателя.
В поршневых двигателях внутреннего сгорания (а бывают еще и роторные) размещение цилиндров может быть разным по отношению друг к другу: под острым углом, в один ряд, звездообразно и так далее. В случае с оппозитным цилиндры находятся в одной плоскости и размещены один напротив другого под углом 180 градусов. В отличие от многих рядных моторов, оппозитный агрегат зачастую имеет два , а также вертикальное распределение . Существует несколько типов оппозитных двигателей. Среди них наиболее известны:
- Boxer («Боксер»). Отличается тем, что поршни, расположенные друг перед другом, движутся подобно боксерам на ринге. То есть, когда один из них находится в крайней верхней точке, второй занимает крайнее нижнее положение. Они все время в равной степени удалены один от другого;
- ОРОС — Opposed Piston Opposed Cylinder. Принцип работы в данном случае заключается в том, что поршни попарно находятся в одном цилиндре (верхний и нижний поршень). Они движутся навстречу друг другу, вращая коленвал.
- 5 ТДФ. Это двухтактный танковый двигатель советского производства, которым применялся на танках Т-64 и Т-72. Интересная особенность данного агрегата состоит в его многотопливности. Основное горючее для него – солярка. Однако при помощи специального переключателя на топливном насосе высокого давления, можно было запустить режим работы на бензине или на смеси бензина с керосином и соляркой, а также двигатель мог работать на реактивном топливе. Правда, требовалось еще и подкорректировать угол зажигания (тайминг впрыска).
Разработкой силовых агрегатов активно занималась многие компании. Например, Volkswagen уделял внимание данному типу агрегатов с середины 30-х годов прошлого столетия. Это были не просто эксперименты, а стремление разработать собственный оппозитный мотор, снизить уровень вибраций, которые возникают во время работы традиционного V-образного или рядного двигателя и т.д. Кстати, свою разработку инженеры Volkswagen применили и в легендарном автомобиле Volkswagen Beetle. А с 60-х годов оппозитные двигатели стали активно использоваться японской компанией Subaru, которая занималась разработками параллельно с немцами.
Преимущества оппозитного ДВС
По большому счету, работа оппозитного двигателя не отличается от принципа действия агрегатов других конструкций. Однако подобное расположение цилиндров имеет свои определенные преимущества, а также и недостатки.
- Самым заметным преимуществом рассматриваемых силовых установок считается почти полное отсутствие вибрации во время работы. Такой эффект достигается за счет расположения , которые уравновешивают друг друга. Это не только добавляет комфорта, но и существенно увеличивает срок эксплуатации. Отсюда происходит второй «плюс»;
- Впечатляющий ресурс оппозитного двигателя. Имеются данные о том, что довольно часто пробег до первого капитального ремонта составлял минимум от 500 тысяч километров. Разумеется, манера вождения вносит свои существенные коррективы. И, тем не менее, межремонтный срок довольно большой. Впрочем, сплошь и рядом можно встретить утверждения специалистов и автолюбителей, что 800-900 тысяч до первого – это не более чем красивая сказка;
- Моторы рассматриваемой в данной статье конструкции обеспечивают автомобилям низкий центр тяжести. Особенно это качество ценится в мощных спортивных машинах. Ведь, проходя виражи на больших скоростях, очень важно сохранить устойчивость;
- Также нельзя не упомянуть об экономии места под капотом. Хотя многим этот пункт покажется спорным, ведь выигрывая по высоте, нужно при этом делать капот шире или длиннее.
Вот, пожалуй, и все существенные преимущества оппозитников. Теперь нужно рассмотреть и недостатки, которых, к сожалению, несколько больше.
Основные отличия, а также преимущества и недостатки 8-и клапанных моторов по сравнению с 16-и клапанными двигателями. Какой силовой агрегат лучше выбрать.
