Оппозитный двигатель — это не просто техника, которая опередила свое время, а на самом деле решение многих задач, которые не способны решить многие современные традиционные двигатели.
Что такое оппозитный двигатель? Видео
Оппозитный двигатель представлен особым типом силовой установки, которая напоминает сама по себе традиционный двигатель, однако цилиндры при этом расположены – горизонтально. В простонародье данный мотор получил название «боксер». Это обусловлено движением поршней друг от друга, либо же друг другу, навстречу. Однако, при этом два поршня находятся в одинаковом положении.
Оппозитный двигатель. Фото
Первым образцом является двигатель от компании Volkswagen в 1938 году. В то время агрегат состоял из 4-цилиндрового «оппозитника» объемом 2 литра, мощностью 150 лошадиных сил. После этого мотор приобрел популярность и начал широко использоваться.
Оппозитный двигатель Субару
На сегодняшний день оппозитные двигатели производят и устанавливают компании Subaru и Porsche. До недавнего времени такую участь также разделяли и Toyota, Honda, Ferrari, и само собой, родоначальник оппозитных моторов – Volkswagen. Подобные установки можно заметить не только в мотоциклах, автобусах фирмы Икарус, но и в некоторых танках.
Видео про оппозитный двигатель Субару:
Принцип работы оппозитного двигателя. Видео
Чтобы сформировать окончательную картину о том, что же из себя представляет оппозитный двигатель, следует разобраться в его строении. Повторим то же, что было сказано ранее – это ДВС, которому свойственна одна особенность – движение пары поршней производится в горизонтальной плоскости . Вторая же пара по соседству находится также в горизонтальном положении.
Общая сумма таких цилиндров может достигать 12, начинается, конечно же, отсчет с 2. Количество обязательно будет кратно двум. Наиболее популярными образцами являются 4 и 6 цилиндров. Опытные механики и профессионалы отметили, что схема работы 2-х и 4-х цилиндрового оппозитника не слишком то и отличается от традиционного двигателя. Особенности начинают проявляться начиная с шести цилиндров.
Видео принципа работы оппозитного двигателя Субару:
Разновидность оппозитных двигателей
Не будет новостью, что сам принцип работы зависит от особенности вида агрегата. Это относится и к оппозитным двигателям.
Они делятся на:
- Оппозитные боксер
, которые часто применяются в автомобилях марки Subaru. Что касается принципа их работы, то следует сказать, что поршни при этом располагаются за заранее определенной дистанции друг от друга, на одинаковом расстоянии от оси двигателя. Но при этом каждый поршень расположен отдельно друг от друга в цилиндрах. Данный принцип работы схож с поединков в боксе, откуда, собственно, и название;
Оппозитный двигатель — боксер. Фото - ОРОС
кардинально отличается от боксера, как строением, так и последовательностью работы поршней. Данные агрегаты относятся к двухтактным. Один из цилиндров расположен сразу за двумя поршнями, которые прикреплены к единому коленчатому валу. Один из них ответственный за впуск смеси, второй – за своевременность выхода продуктов сгорания. В данной конструкции отсутствует головка, которая в большинстве случаев имеется на блоке цилиндра. К преимуществам ОРОС
двигателей относится то, что поршни «работают на один коленчатый вал». Именно это позволяет создавать эти двигатели небольших размеров и массой. Из этого вытекает более широкая сфера их применения. Также этот двигатель одинаково работает что на дизельном топливе, что на бензиновом. При всем при этом поршни проходят гораздо меньше расстояние, в связи с чем сила трения в разы меньше, что продлевает жизнь двигателя. А еще, учитывая то, что он обладает меньшим размером и массой, следовательно, для его изготовления требуется в раза два меньше деталей. Это позволяет сэкономить средства. Общим недостатком ОРОС
двигателей является то, что они не так давно были разработаны и по сей день совершенствуются. Из-за этого не стоит исключать непредвиденные проблемы в процессе его эксплуатации;
ОРОС двигатель оппозитный. Фото - . Оппозитный двигатель рассчитан также и на работу военной техники, имеющую крупные габариты. Поршни при этом делят один цилиндр и двигаются в одном и том же направлении, однако каждый имеет свой коленчатый вал. Камера сгорания создается в тот момент минимального расстояния между поршнями. Сходством с ОРОС является то, что в сами цилиндры входит воздух, а излишние газы с помощью турбонаддува удаляются. Данная силовая установка обладает мощностью в 700 лошадиных сил, предельное количество оборотов – 2000. Объем при этом равен шести, либо тринадцати литрам.
Танковый оппозитный двигатель. Фото
Плюсы оппозитных двигателей
Вне зависимости от вида мотора, оппозитные двигатели имеют общие достоинства, среди которых можно выделить:
Минусы оппозитных двигателей
Разумеется, в мире нет ничего идеального, что можно сказать и о оппозитных двигателях. К недостаткам относятся:
- Весьма большая сумма на обслуживание, которое требует вмешательство профессионалов;
- Большая стоимость запчастей;
- Сложность всей конструкции в целом;
- Более высокая затрата масла при работе.
Но даже учитывая вышеперечисленные минусы, многим производителям это не мешает устанавливать оппозитные двигатели на свои автомобили. Перед этим происходит взвешивание всех плюсов и минусов.
Главный из плюсов является больше возможностей и шире перспективы. Ведь, по сути, все недостатки упираются в денежные средства. Однако, большая часть людей осознает тот факт, что за хорошее качество требуется отдавать больше денег. К тому же, использование оппозитных двигателей является следующей ступенью в технологическом развитии.
Различия между оппозитным и рядным четырехцилиндровым двигателем
Сейчас мы будем говорить об общих чертах и отличительных особенностях рядных и оппозитных четырёхцилиндровых двигателях Boxer Four и Straight Four. А так же об их плюсах и минусах. Ниже короткое видео где подробно все описано.
Различия между оппозитным и рядным четырехцилиндровым двигателем. Видео
- Обе конструкции работают по принципу четырёхтактного цикла - пуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
- В обеих конструкциях рабочий ход происходит каждые 180 градусов поворота количества валов, но у них немного разный порядок зажигания.
- На каждом двигателе мы видим мы видим цилиндры под номерами 1, 2, 3, 4. Для оппозитных порядок зажигания 1, 3, 2, 4., а для рядной 1, 3, 4, 2. Так что порядок работы двух последних цилиндров поменян. Эта разница влияет на то как двигатель сбалансирован. У оппозитного двигателя пары цилиндров, наружу и во внутрь, двигаются вместе. Это значит, что сила инерции первого порядка, которая возникает, когда поршень достигает верхне или нижней мёртвой точки взаимокомпенсируются. С рядным четырёхтактном двигателем та же история - силы инерции первого порядка взаимокомпенсируют друг друга, что касается силы инерции второго порядка - здесь двигатели начинают отличаться. Силы инерции второго порядка создаются за счёт того, что поршень движется быстрее верхней части цилиндра, чем в нижней. Когда поршень достигает максимальной или минимальной мёртвой точки, силы инерции второго порядка направлены вверх или вниз от поршня. У оппозитного двигателя, поскольку поршни расположены напротив друг друга, эти силы инерции сбалансированы, что обеспечивает ровную работу двигателя. В рядный четырёхцилиндровой установке все силы направлены в одном направлении, из-за чего двигатель начинает вибрировать, если не использовать балансировочные валы.
Но всё-таки оппозитный двигатель не идеален, из-за того что поршни находятся не на одной линии друг с другом создаётся крутящий момент, который способствует вращению двигателя по вертикальной оси.
КСТАТИ ГОВОРЯ! Если добавить по два цилиндра к любой из конструкций, будь это оппозитная или рядная шестёрка, все силы инерции крутящего момента будут скомпенсированы.
Вы наверное подумали, что оппозитная шестёрка будет иметь вибрации из-за группы 3-х поршней, но каждая группа из трёх поршней балансирует вибрацию другой группы. Если сравнить размеры двигателей Subaru EJ20 2.0L Boxer-4 и Toyota 22R-E 2.0L Inline-4, то они практически одинаковые, с такой конфигурацией двигатели обычно не выполняют объёма более трёх литров, но раньше их выпускали гораздо большего объёма.
Самая большая современная рядная четвёрка - это бензиновый двигатель от автомобиля Toyota Tacoma, объёмом 2,7 литров.
Но это не значит, что рядная четвёрка не имеет своих преимуществ:
- Как правило, она более компактная, имеет только одну крышку цилиндров и не такая широкая. Что оставляет больше места для подвески и позволяет уменьшить радиус поворота, так как шины автомобиля имеют больше места для поворота.
- Что касается газораспределительного механизма, эта конкретная рядная четвёрка имеет один распредвал с верхним расположением, но чаще в современных автомобилях встречается два распредвала.
- Большим преимуществом рядной четвёрки является, то что она имеет только одну головку цилиндра, один впускной и один выпускной распредвал, меньше движущихся частей, меньше веса, а так же намного проще добраться до колодки цилиндра для обслуживания, будь это регулировка клапанов, или замена свеч с рядной конфигурацией - это сделать намного проще.
Наконец мы добрались до темы звучания двигателей. Многие люди утверждают, что оппозитные двигатели звучат лучше, но на самом деле это не преимущество. Этот звук связан с тем, что выхлопные патрубки имеют разную длину.
И так как Субару отказались от данной конструкции выхлопа, новые оппозитные четвёрки будут звучать так же как и остальные четырёхцилиндровые двигатели. Конечно можно создать выхлопную систему с патрубками, которые имеют разную длину, для получения уникального звука выхлопа. Но это может ухудшить продувку цилиндра из-за неравных пульсаций, да и особого смысла в этом нет. Однако, что касается оппозитного двигателя, установка патрубков с разной длинной кажется привлекательной.
Сложности ремонта и обслуживания оппозитных двигателей
Как было сказано ранее, если требуется провести какие-либо манипуляции на двигателе, без помощи специалиста не обойтись. В оппозиционном двигателей без последствий получится собственноручно произвести лишь замену масла.
Одним из факторов, который имеет значительное влияние на срок службы – это вовремя и систематично проведенная раскоксовка. При этой процедуре производится очистка камеры сгорания, клапанов и поршней от скопившегося нагара. Лучше всего данную процедуру проводить осенью, либо в начале весны. Именно в этот период будет разумным и проверка масла с его сменной.
Продолжаю рассказывать про двигатели внутреннего сгорания. Причем я люблю рассказывать про не понятные двигатели для простого обывателя, например как от компании Volkswagen. Сегодня не менее интересный двигатель, который также устанавливается на узкий круг автомобилей. Речь пойдет об оппозитном двигателе. В основном сейчас такие агрегаты использует компания Subaru, а также корпорация Volkswagen Group, в своих автомобилях. Так что же это за двигатель такой? Читайте дальше…
– двигатель внутреннего сгорания, в котором поршни находятся горизонтально (или под углом в 180 градусов), в отличие от рядного двигателя внутреннего сгорания, у которого поршни находятся вертикально. То есть простыми словами — можно назвать горизонтальным двигателем. Поршни такого агрегата расположены — два справа и два слева. Во время работы поршни сходятся и расходятся в горизонтальной плоскости. Так как поршни разделены, каждая группа поршней имеет (два справа и два слева), два распределительных вала. То есть справа два распределительных вала – 8 клапанов и такие е же слева. Газораспределительные механизмы в оппозитном двигателе (распред. валы и клапана), находятся вертикально, в отличие от рядного классического двигателя, где они находятся горизонтально. Вот небольшая схема.
Первые оппозитные двигатели появились еще в 1938 годах, они устанавливались на автомобили Volkswagen Käfer (в шиком применении Фольксваген Жук). Именно компания Volkswagen впервые разработала горизонтально оппозитный двигатель. Некоторые современные автомобили, входящие в Volkswagen Group сейчас комплектуются такими двигателями (например Porsche 997, Porsche Boxster и т.д.). Также в 40 – е года прошлого компания SUBARU вела свою независимую разработку своего двигателя. И по сей день компания Subaru комплектует свои автомобили именно горизонтально — оппозитными двигателями.
Для чего был создан оппозитный двигатель?
Был создан для понижения центра тяжести автомобиля. Наверное, всем известно, что чем ниже центр тяжести, тем лучше ездовые характеристики автомобиля, на поворотах крены автомобиля будут меньше.
Плюсы оппозитного двигателя
1) Как я уже писал выше был создан для понижения центра тяжести автомобиля, что очень хорошо сказывается на ходовых характеристиках.
2) Еще одним плюсом является расположение цилиндров. При движении друг к другу в горизонтальной плоскости, намного сильнее гасятся посторонние вибрации. Поэтому этот двигатель считается намного тише своих рядных или V – образных собратьев.
3) Также из плюсов, хочется отметить большой ресурс такого типа двигателя. Например, двигатели SUBARU имеют ресурс около 1 000 000 километров, при должном использовании и своевременной замене расходников.
Минусы оппозитного двигателя
1) Первый и самый существенный минус, это сложный ремонт такого двигателя.
2) Сложное строение, а значит, дорогая цена этого двигателя.
3) Сложное техническое обслуживание.
Этот агрегат прочный, но сложный в строении. Его динамические характеристики схожи с рядным бензиновым двигателем. Мощность и расход. А сейчас небольшое видео.
Оппозитный двигатель SUBARU видео
На этом позвольте закончить, думаю, стало немного понятно, что это такое и ка он работает.
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
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:
- ремонт подобного мотора очень сложный;
- устройство двигателя также достаточно сложное, и соответственно, у него высокая цена;
- затраты на обслуживание велики, а само обслуживание крайне затратное и неудобное, требует высокой квалификации исполнителей;
- 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.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания обеспечило достаточно широкий шаг вперед человечеству. Но при этом и добавило головной боли – как «выжать» из двигателя максимальную мощность.
Одним из решений этого вопроса стало усложнение конструкции силового агрегата, ведь КПД двигателя с двумя цилиндрами выше, чем с одним. Введение в конструкцию дополнительных систем и механизмов тоже внесло свою лепту, но основой для достижения более лучших показателей двигателя все же осталось количество цилиндров.
Каждое из последующих решений этого вопроса привело к появлению силовых агрегатов разной конструкции, каждый со своими особенностями, достоинствами и недостатками.
Первой попыткой увеличения количества цилиндров стало расположение их в ряд. Что касается конструкции этого агрегата, он является одним из оптимальных, однако большее количество цилиндров сказывается на габаритных размерах, даже 6-цилиндровый рядный двигатель имеет большие габариты, не говоря уже о версиях с 8 и 12 цилиндрами.
Уменьшить габаритные размеры позволило расположение цилиндров в два ряда с углом развала между ними до 90 град. В результате этого длина двигателя сократилась почти вдвое притом же показателе мощности. Это позволило уже создание 8-ми и 12 цилиндровых силовых установок. Однако высота самой установки осталась практически идентичной рядному мотору. А данная особенность этих моторов имеет одну из самых негативных свойств – высокий центр тяжести.
Попытки уменьшить габаритные размеры силовой установки привели к появлению двигателей с двумя рядами цилиндров, но расположенных друг к другу уже под углом 180 град. Такие силовые установки получили название оппозитных.
Этот тип силовых установок при их сравнительно небольшой высоте все же не очень «прижился», из современных производителей автомобилей такие двигатели использует только Subaru и Porsche, также он часто используется на мотоциклах. Самым, пожалуй, массовым применением оппозитного двигателя было на Фольксваген Жук.
Основные типы оппозитных двигателей
Чтобы понять, какие плюсы и минусы имеет оппозитный двигатель, следует вначале более подробно разобраться в его типах и конструкции.
На данный момент существует два типа оппозитных агрегатов. Первый тип получил название «Боксер». Этот тип оппозитника является приоритетным.
У «Боксера» два ряда цилиндров расположены горизонтально. Конструкция коленчатого вала позволяет двум параллельно расположенным поршням двигаться синхронно. То есть, если в правом цилиндре поршень достиг ВМТ, то расположенный напротив его левый поршень тоже находится в этой точке.
Количество цилиндров оппозитного двигателя может варьироваться от четырех до двенадцати.
В целом тип двигателя «Боксер» очень схож с V-образным, он является 4-тактным, поэтому конструкция подразумевает наличие головок цилиндров с установленным в них механизмом газораспределения.
Второй тип оппозитного агрегата, который сейчас активно разрабатывается – ОРОС. Конструкция этого двигателя очень интересна. На каждый цилиндр у него приходится по два поршня, которые двигаются асинхронно, при этом энергия, выделяемая при сгорании топлива и получаемая этими поршнями передается на один коленчатый вал.
Двигатель ОРОС
Двигатель ОРОС является 2-тактным, что позволило отказаться от использования головок блока и механизма газораспределения. Подача топлива и отвод продуктов горения у этого мотора производится посредством окон, проделанных в гильзе цилиндра. Один из поршней в цилиндре двигателя ОРОС отвечает за впуск топлива, а второй – за отвод отработанных газов.
Еще одной особенностью такого мотора является формирование камеры сгорания цилиндра самими поршнями за счет асинхронного их движения. При движении поршней навстречу друг другу через впускное окно подается топливная смесь, которая поршнями сжимается, а при максимальном их сближении происходит воспламенение.
Конструкция двигателя ОРОС включает два и более цилиндра, расположенных под углом 180 град. Между этими цилиндрами устанавливается коленчатый вал. В каждом цилиндре расположено по два поршня, связанных с коленвалом шатунами. Шатуны внутренних поршней короткие, а вот внешних поршней – достаточно длинные. Поскольку поршни получают линейные разнонаправленные нагрузки, это позволило существенно снизить трение в подшипниках коленчатого вала, а значит и потери мощности. Эти положительные качества двигателей ОРОС привели к тому, что ими сейчас активно занимаются многие ведущие автомобильные компании.
Устройство ОРОС
Стоит также упомянуть созданный отечественными конструкторами танковый двигатель 5ДТФ. Этот силовой агрегат тоже относился к типу ОРОС, однако конструкция его была еще интересней. В каждом цилиндре этого мотора тоже располагалось по два поршня, но усилие они передавали каждый на свой коленчатый вал. Поэтому у 5ДТФ имелось два коленчатых вала, установленных там, где у обычного оппозитного двигателя располагалась головка блока.
Положительные свойства оппозитных агрегатов
Все эти конструктивные особенности обеспечили оппозитным силовым установкам ряд преимуществ.
Достичь значительного уменьшения габаритных размеров с появлением оппозитного двигателя не особо удалось. Он небольшой по высоте и благодаря особой конструкции имеет сравнительно меньшую длину, чем у других типов двигателей. Но он достаточно широк из-за того же большого угла положения рядов цилиндров относительно друг друга.
Из-за небольшой высоты, но достаточно большой ширины оппозитный двигатель имеет низкий центр тяжести, что является одним из основных его преимуществ. Автомобиль с таким мотором значительно устойчивее на дороге.
Оппозитные двигатели конструктивно очень сбалансированы. Уровень вибрации данного типа двигателя значительно ниже, чем рядного или V-образного. Самую лучшую балансировку имеют 6-цилиндровые оппозитники.
Из-за расположения силовой установки на одном уровне с трансмиссией обеспечивается максимальная передача крутящего момента.
Последним положительным качеством оппозитников является значительный ресурс, но, правда, только при своевременном техническом обслуживании.
Что касается двигателей ОРОС, то они способны работать практически на любом виде топлива, даже с невысокими эксплуатационными показателями.
Особая конструкция двигателя ОРОС, а также использование только двух тактов позволяет существенно снизить потребление топлива, примерно на 50% меньше, чем самый экономичный турбодизельный агрегат.
В нём удалось снизить степень сжатия до 16, соответственно температура сгорания топлива понижается, а значит и нагрузки на поршневую систему. К тому же при сравнительно компактных размерах и массе, этот двигатель способен обеспечить большой выход мощности. Двухцилиндровая установка ОРОС при своей массе в 6 кг способна выдать 13,5 л.с., а на один литр объёма 250 л.с. плюс к этому танковая тяга до 900 Нм. Такой показатель для других типов двигателей невозможен.
Недостатки этого типа силовых агрегатов
Преимуществ у оппозитных моторов достаточно, но не меньше у них и недостатков, что и привело к не очень распространенному их использованию.
Эти моторы конструктивно сложны, поэтому стоимость их большая, что сказывается на цене обслуживания и ремонта. К тому же сам ремонт их достаточно сложен и требует высокой квалификации от исполнителей. Найти толкового мастера, способного отремонтировать оппозитник крайне сложно.
Горизонтальное положение поршней приводит к тому, что поверхность гильз изнашивается неравномерно, из-за чего в камеры сгорания начинает просачиваться масло. «Жор» масла у автомобилей марки Subaru – явление, можно сказать, обыденное.
Чтобы добиться большего выхода мощности все оппозитные двигатели оснащаются турбонаддувами, которые позволяют увеличить мощностный показатель на 30-40%. Но наличие того же наддува усложняет конструкцию, при этом со временем из-за износа его элементов наддув тоже начнет «гнать» масло в цилиндры, увеличивая в разы его расход.
Трудно сказать, как себя будет показывать двигатель ОРОС в эксплуатации, будут ли у него те же проблемы что и у стандартного оппозитника. Это станет понятным только спустя некоторое время с момента выпуска первых автомобилей с ним.
Попытки использовать оппозитный силовые установки делали многие именитые автомобильные компании, однако практически все они от них отказались. Тем не менее, работы по улучшению оппозитников ведутся постоянно и на исследования выделяются значительные ресурсы.
