Оппозитный двигатель: принцип работы, плюсы и минусы

Устройство оппозитного двигателя

Главной отличительной чертой оппозитного двигателя выступает расположение поршней, угол между которыми равен 180о. То есть движение в нем пар поршней происходит в горизонтальной плоскости. У каждой пары есть свой газораспределительный вал, который вместе с клапанами, в отличие от привычного рядного двигателя, расположены горизонтально. Такой тип мотора широко применяется на автомобилях производителей Volkswagen Group и SUBARU, ими были оснащены советские мотоциклы «Урал» и «Днепр», автобус «Икарус».

Горизонтальное расположение цилиндров позволяет снизить вибрации, взаимно их компенсируя, и достичь более плавного хода. В результате двигатель обладает способностью плавно наращивать мощность без заметных рывков, при этом не так быстро изнашиваться. Оппозитный двигатель находится в автомобиле возле шасси, что перемещает центр тяжести ниже, тем самым повышает устойчивость и управляемость транспортного средства.

Оппозитные двигатели выпускаются в бензиновом и дизельном исполнении. В современных вариантах таких силовых агрегатов для достижения максимального крутящего момента, экономного расхода топлива и экологичности, используют следующие технические решения:

1. Уменьшенный объем камеры сгорания, повышающий степень сжатия.
2. Применение технологии ковки при изготовлении деталей поршневой группы, что уменьшает их вес.
3. Применение технологий изменения газораспределительных фаз.
4. Использование нового типа масляного насоса, благодаря которому смазка двигателя выполняется более качественно.
5. Конструктивно новая система охлаждения, имеющая 2 контура: отдельный контур блока цилиндров и его головки.

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:

Разновидности

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

Выделяют несколько основных категорий горизонтально-оппозитных двигателей:

• боксёры;
• ОРОС;
• танковые моторы.

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

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

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

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

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

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

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

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

Танковый двигатель 5ТДФ

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

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

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

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

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 поршней, 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 капитального ремонта – 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.

Недостатки оппозитного двигателя

На фотографии оппозитный двигатель Subaru Outback 2015

Несмотря на значительные преимущества, двигатель подобного типа имеет существенные недостатки, от которых разработчики пока не избавились:

1. Требует дорогостоящего обслуживания. Часто ремонт двигателей обычного строения осуществляют самостоятельно или в автосалонах за небольшую сумму. Однако в случае с оппозитным боксером это невозможно. Его конструкция слишком сложна, поэтому монтаж лучше доверить профессионалам. Причем за подобные услуги придется заплатить приличную сумму денег.
2. Из первого недостатка вытекает второй — даже при наличии достаточных средств на обслуживание этого типа двигателя, могут возникнуть трудности с поиском квалифицированного специалиста, который сможет произвести качественное обслуживание.
3. Сложность устройства боксера способствует повышению стоимости на его составные части, что создает дополнительные расходы при ремонте.
4. Повышенный расход автомобильного масла. Обычный двигатель потребляет не более трехсот грамм масла за период своего функционирования, а оппозитный гораздо больше.

Таким образом, все недостатки устройства прежде всего заключаются в дороговизне его обслуживания. Это может стать значительным фактором для многих автовладельцев. Однако, как считают представители автомобильных компаний Subaru и Porsche, качество его работы стоит затраченных средств на обслуживание.

Компания Subaru не собирается менять оппозитные двигатели на стандартные, так как ее представители склонны считать, что это будет большим шагом назад. На уровень продаж автомобилей данной марки дороговизна обслуживания двигателя никак не влияет, так как машины зарекомендовали себя исключительно с положительной стороны.

Познавательное видео про горизонтально-оппозитный двигатель:

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

1. Обе конструкции работают по принципу четырёхтактного цикла — пуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
2. В обеих конструкциях рабочий ход происходит каждые 180 градусов поворота количества валов, но у них немного разный порядок зажигания.
3. 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.

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:

1. 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.
2. Что касается газораспределительного механизма, эта конкретная рядная четвёрка имеет один распредвал с верхним расположением, но чаще в современных автомобилях встречается два распредвала.
3. 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.

Сфера применения оппозитных двигателей

Оппозитные двигатели используются совсем не так широко, как V-образные и рядные, однако есть автопроизводитель, который устанавливает моторы такого типа на свои автомобили уже на протяжении полувека. Это — известная японская фирма Subaru. Кроме того, оппозитные агрегаты можно встретить на некоторых моделях Volkswagen и Porsche, ими в свое время оснащались советские мотоциклы «Урал» и «Днепр», венгерские автобусы «Икарус».

Следует заметить, что в последние годы интерес к силовым агрегатам этого типа существенно возрос. По некоторым данным, исследования и разработки по усовершенствованию оппозитных двигателей OPOC, ведущиеся группой американских инженеров, финансирует Билл Гейтс.

Сложности при ремонте и обслуживании оппозитного двигателя

Важно отметить, что зачастую положительные моменты указанных моторов заметны лишь в силовых агрегатах, которые располагают шестью цилиндрами, а вот 2-х и 4-х цилиндровые мало чем отличаются от традиционных ДВС.

Если необходимо провести некие манипуляции с таким типом двигателя, то тут непременно нужно обращаться к специалистам в автосервис. Самостоятельно вы сможете лишь заменить масло. Даже замену свечей лучше поручить профессионалам, новички с легкостью навредят головке цилиндра. Полный ремонт производится только на особых сервисных станциях.

Продолжить срок службы может своевременная и систематическая раскоксовка. Эта процедура подразумевает очищение поверхности камеры сгорания, клапанов и поршней от нагара. Проводится операция в осенний сезон или в марте, когда также весьма разумно проверить и моторное масло.

Как избежать дорогостоящего ремонта оппозитного двигателя

Любой оппозитный двигатель имеет плюсы и минусы, что вполне естественно. Чтобы избежать возникновения проблем, устранение которых может потребовать очень серьезные материальные затраты, имеет смысл прислушаться к советам специалистов, и эксплуатировать автомобиль с установленным оппозитным двигателем правильно

Первое, на что стоит обратить пристальное внимание – это точное соблюдение сроков прохождения технического обслуживания, которое должно проводиться на специализированных станциях и только квалифицированным персоналом

Огромную внимательность следует проявлять при выборе моторного масла. Предпочтение следует отдавать только известным брендам, приобретение делать либо в специализированных магазинах с безупречной репутацией, либо в фирменных центрах сервисного обслуживания. Использование некачественного продукта способно доставить немало хлопот чрезмерно экономному водителю. То же можно сказать и о качестве топлива. Горючее, содержащее большое количество «несанкционированных» добавок серьезно уменьшает ресурс двигателя, приводя к необходимости дорогостоящих ремонтных работ.

Многие автовладельцы, приобретающие транспортные средства с оппозитным двигателем, наслышаны о качественной и эффективной системе его охлаждения, поэтому не особо зацикливаются на этом моменте. Не следует нещадно гонять мотор, особенно в теплое время года – самая совершенная система охлаждения может не справиться со своей задачей. В немалой степени способствует затрудненному охлаждению и отсутствие периодической мойки двигателя – скапливающаяся грязь на моторе существенно затрудняет теплоотдачу, способствуя излишнему нагреву.

Несмотря на некоторые сложности, оппозитный двигатель отлично зарекомендовал себя, существенно повышая комфорт и безопасность вождения. При этом следует отметить, что бытующее мнение о крайней дороговизне владения автомобилем с таким мотором явно преувеличены. Для примера можно рассмотреть бренд «Субару», который давно выпускает автомобили именно с таким типом двигателя – они никогда не входили в число машин с чрезмерно дорогим обслуживанием, и многие авто со стандартными моторами обходятся своим владельцам куда дороже. Здесь сказывается и существенная экономия на горючем, которого требуется куда меньше – в зависимости от конкретной модели авто экономия на топливе может доходить до 50%.

Видео — Как работает оппозитный двигатель Subaru