Что такое оппозитный двигатель? Принцип работы, плюсы и минусы двигателя

Что такое оппозитный двигатель?

Оппозитный двигатель – особый тип силовой установки, напоминающий традиционный двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры имеют особое расположение — горизонтальное. В народе подобные агрегаты известны под названием «боксеры». Такое прозвище мотор получил вследствие того, что поршни двигаются либо друг от друга, либо навстречу друг к другу. При этом пара поршней находится в одном положении, например, снизу.

Самый первый образец появился в 1938 году благодаря стараниям автомобильной компании Volkswagen. Тогда агрегат представлял собой 4-цилиндровый оппозитник, объём которого составлял 2 л. Предельная мощность силовой установки достигала 150 лошадиных сил.

Оппозитный мотор получил весьма широкое распространение. На сегодня производством и установкой агрегата занимаются такие именитые автомобильные концерны, как Subaru и Porsche. Ранее можно было обнаружить двигатель и на моделях от Toyota, Volkswagen, Honda, Ferrari. Подобные установки используются в мотоциклах, автобусах Икарус и некоторой военной технике (например, танках).

Принцип работы оппозитного двигателя и его устройство

Чтоб до конца понять, что такое оппозитный двигатель, необходимо ознакомиться с его строением. Как было уже отмечено выше, это ДВС, обладающий особой структурой – пара поршней движется в горизонтальной плоскости (не вниз-вверх, а слева направо). Вторая, соседняя, находится в том же положении.

Количество таких цилиндров варьируется в диапазоне от 2 до 12 (их число всегда кратно двум). Наиболее распространенные образцы обладают 4 и 6 цилиндрами. Для спорткаров были разработаны 8- и 12-ти цилиндровые моторы. Профессионалы отмечают, что принцип функционирования 2-х и 4-х цилиндровых оппозитников ничем не отличается от традиционных дигателей. Свои особенности имеют те, которые обладают шестью цилиндрами.

Виды оппозитных двигателей

Принцип работы оппозитного двигателя также меняется в зависимости от особенностей его устройства. Даже такой простой агрегат может иметь несколько вариаций работы поршней. Следовательно, выделяют такие типы моторов:

Оппозитный боксер зачастую применяется в производстве автомобилей Subaru. Как же работает оппозитный двигатель заявленного вида: поршни расположены на предопределенной дистанции друг напротив друга, к примеру, если первый зафиксирован на определенном промежутке от оси двигателя, то и второй займет аналогичное положение. При этом они расположены каждый в отдельном цилиндре. Описанный принцип функционирования напоминает боксерский поединок, отсюда и название типа.
ОРОС располагает совсем иным принципом построения и порядком работы поршней. Подобные аппараты являются двухтактными. Один цилиндр располагает сразу двумя поршнями, которые крепятся к одному коленчатому валу. Первый отвечает за впуск смеси, другой – за своевременный выход продуктов сгорания. Подобная конструкция не располагает головкой, которая зачастую имеется на блоке цилиндров. Преимущества оппозитного двигателя ОРОС заключаются в том, что поршни функционируют в пользу одного коленчатого вала. Такой тип устройства располагает небольшой массой и меньше в размерах. Следовательно, значительно расширилась сфера применения. Вдобавок, указанный двигатель может работать на разном топливе – дизельном или бензиновом. В довершении, укажем основные преимущества:
- поршни проходят гораздо меньшую дистанцию, вследствие этого значительно снижается сила трения, которая негативно влияет на износостойкость;
- увеличивается эффективность, ведь вредоносные газы не влияют на камеру сгорания, а оказывают давление на поршни;
- мотор на 30-50 % легче привычного;
- оппозитный двигатель располагает меньшим количеством деталей (в среднем на 50 %);
- экономичность;
- отсутствие системы привода клапанов.
- мотор отнимает гораздо меньше пространства под капотом.
Однако стоит помнить, что ОРОС находится на стадии разработки, поэтому может возникнуть много непредвиденных проблем в ходе эксплуатации.
Танковый двигатель (5ТДФ, спроектированный специально для Т-64 и Т-72). Ресурс оппозитного двигателя рассчитан на военную технику крупных габаритов. Здесь поршни разделяют один цилиндр и перемещаются они в одном направлении, но каждый располагает своим отдельным коленчатым валом. Место, где воспламеняется топливо (камера сгорания), возникает тогда, когда промежуток между поршнями становится минимальным. Как и у моторов ОРОС, в цилиндры впускается воздух, а ненужные газы удаляются посредством турбонаддува. Встречный ход поршней позволил сконструировать компактный, но мощный агрегат. Силовая установка обладает предельным количеством оборотов в 2000, а мощностью – в 700 лошадиных сил. Объем соответственно достигал 6 и 13 л.

Плюсы оппозитного двигателя

Каждый элемент в автомобильном организме обладает своими преимуществами и недостатками. Плюсы оппозитного двигателя состоят в следующем:

снижение центра тяжести транспортного средства, что позитивно отражается на его устойчивости;
ресурс мотора непременно возрастает (если правильно эксплуатировать, то он достигает порядка 1 млн. км);
благодаря особому взаимодействию поршней, снижается уровень вибро- и шумоотдачи.

Минусы оппозитного двигателя

Если у оппозитного двигателя есть плюсы, то непременно имеются и определенные минусы:

затратное самообслуживание – требуется привлечение профессионалов;
дорогостоящий и сложный ремонт, ведь составные части отличаются своей повышенной стоимостью;
дороговизна силовой установки;
сложность конструкции;
увеличенный расход масла во время работы.

Несмотря на описанные выше минусы, многие автопроизводители оснащают свои модели именно такими агрегатами. Компании-разработчики хорошенько взвешивают все аргументы за и против, прежде чем воспользоваться именно таким типом мотора. Основной плюс – большие возможности и широкие перспективы.

Так, все негативные аспекты, по сути, сводятся к дорогому обслуживанию, что может сказаться на выборе большинства автолюбителей не в пользу представленных агрегатов. Однако крупные производители (Porsche, Subaru) считают, что качество требует больших вложений в сервис.

К примеру, японский автоконцерн не собирается возвращаться к традиционным двигателям внутреннего сгорания, ведь они полагают, что в таком случае совершат шаг назад в технологическом плане. Поскольку автомодели зарекомендовали себя лишь наилучшим образом, то уровень продаж никак не зависит от расценок на обслуживание.

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.

В материале мы рассмотрели, что значит понятие «оппозитный двигатель», описали принцип функционирования, возможные за и против. Надеемся, что это поможет определиться с выбором не только мотора, но и будущей автомодели на которой может быть установлен подобный силовой агрегат.

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
Оппозитный боксер
OPOC, возрождение старых идей
Оппозитный танковый двигатель
Чем хорош и плох оппозитник?

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.
» alt=»»>
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.
» alt=»»>
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.

Новости компании

Компания Subaru — единственный автопроизводитель в мире, который использует оппозитный двигатель на всей своей линейке автомобилей. Они используют его на Forester, Outback, Crosstrek, Impreza, WRX/STI, Legacy и BRZ. Porsche — единственный другой автопроизводитель, который использует плоский, H-образный двигатель «боксер» с противоположным (оппозитным) расположением поршней. Это хорошая конструкция и он выигрывает награды. 2.0-литровый оппозитный двигатель с турбонаддувом Subaru WRX только что получил свою вторую подряд награду Wards 10 Best engines («10 лучших двигателей»).

Оппозитный силовой агрегат используется Subaru с 1966 года и последовательно эволюционирует. Компания Subaru заявляет, что не откажется от оппозитного двигателя и в будущем и будет продолжать использовать этот двигатель, чтобы приводить в движение свои автомобили. Есть три причины, по которым Subaru столь предана такой силовой установке.

С оппозитным двигателем более плавное ускорение

В V-образных двигателях, которые использует большинство автопроизводителей, поршни перемещаются в вертикальном направлении, в то время как в горизонтальных оппозитных двигателях поршни перемещаются горизонтально. Во время такого движения они гасят энергию друг друга, вибрация уменьшается, и вы можете почувствовать более плавное ускорение.

Позволяет снизить центр тяжести автомобиля

Горизонтальные оппозитные двигатели имеют более низкий общий вес, чем обычные и V-образные двигатели, из-за конструкции, при которой поршни ориентированы в блоке цилиндров горизонтально. Это делает двигатель более легким, компактным и снижает центр тяжести автомобиля. Это делается для более динамичной езды на высоких полноприводных автомобилях Subaru, которые имеют большой дорожный просвет, таких как Forester, Outback и Crosstrek. В спортивных автомобилях Subaru WRX и WRX STI это оборачивается тем, что автомобили сохраняют устойчивость на высоких скоростях в поворотах.

Уменьшает повреждения при столкновении

Одна из ключевых ценностей Subaru — это безопасность, и конструкция оппозитного двигателя позволяет уменьшить повреждения и травмы при столкновении. Горизонтальные оппозитные двигатели имеют небольшую общую высоту, поэтому эта конструкция при столкновении уходит под пол. Поэтому двигателю сложно попасть в салон, что сокращает повреждения и травмы для пассажиров. Это становится очевидным при изучении тестов на безопасность при столкновении Subaru.

С новым двигателем и новыми технологиями для трансмиссии Subaru продолжит использовать оппозитную конструкцию двигателя на своих полноприводных автомобилях Forester, Outback и Crosstrek, даже в вариантах с гибридной трансмиссией. Когда же полностью электрические автомобили станут использоваться более широко, компании могут понадобиться более масштабные изменения.

Оппозитный двигатель: плюсы и минусы

Типы и устройство
Применение
Преимущества оппозитного двигателя
Недостатки оппозитного ДВС
Проблемы эксплуатации глазами автовладельца
Перспективы

В автомобильном мире представлено множество силовых агрегатов с различной конфигурацией. Большинство автопроизводителей практикуют установку рядных или V-образных агрегатов. Но стоит упомянуть еще один, не менее известный тип двигателей – оппозитный. Чем выделяется данный мотор и почему его используют лишь на некоторых марках авто? Сегодня мы детально разберемся в этом вопросе.

Типы и устройство

Оппозитный двигатель – что это? Это разновидность ДВС, где поршни располагаются под углом 180° и работают в горизонтальной плоскости друг от друга. Всего существует 2 вида установок:

Boxer;
ОРОС.

Первый предполагает горизонтальное расположение двух рядов цилиндров. Такая конструкция обеспечивает синхронное движение двум поршням, что находятся параллельно. Число цилиндров – от 4 до 12. Наиболее популярные модели, используемые автопроизводителями – B4 и B6 (B — Boxer).

Оппозитный двигатель Boxer в разрезе

«Боксеры» — это 4-тактные моторы, имеющие схожее устройство и принцип работы с V-образными. Здесь имеется 2 ГБЦ, несколько пар распредвалов, сложный механизм их привода, а также несколько выпускных коллекторов. Но нельзя говорить, что Boxer – это V-образные ДВС с развалом 180 о . В Boxer соседние поршни и шатуны установлены на одной шатунной шейке, и когда первый поршень при работе достигает ВМТ, второй находится в НМТ.

ДВС серии ОРОС имеет два поршня на один цилиндр. Как работает оппозитный двигатель данного вида? Поршни двигаются асинхронно, при этом передают энергию на один коленвал. ОРОС – это двухтактные агрегаты, поэтому в их конструкции нет механизма газораспределения и головок блока. Отвод газов и подача смеси производится через окна в гильзе цилиндра.

Оппозитный двигатель серии ОРОС в разрезе

Так, один поршень отвечает за подачу топлива, другой – за вывод отработавших газов. Воспламенение топлива происходит при сжимании камеры обоими поршнями. Моторы ОРОС имеют 2, 4 и более цилиндров, однако в каждом цилиндре присутствуют 2 поршня. Из особенностей данных установок стоит отметить, что шатун внутреннего поршня всегда короче внешнего. Это позволило снизить силу трения во вкладышах и увеличить мощность.

Применение

Первые прототипы данных моторов появились в начале ХХ века, однако большое распространение они получили только после II мировой войны. Так, оппозитные двигатели внутреннего сгорания стали устанавливаться на американские Chevrolet, немецкие Porsche и Volkswagen, японские Toyota, Honda и Subaru. Не стояли в стороне и итальянцы. С 70-х годов данными ДВС агрегатировались Alfa Romeo, Lancia и Ferrari. Каждый вносил свои доработки в конструкцию «оппозитника». Вскоре производители стали отказываться от них из-за недостатков (о них позже), отдавая предпочтение проверенным рядным и V-образным установкам.

Преимущества оппозитного двигателя

Почему мировые автопроизводители начали активно разрабатывать данные агрегаты? Каждый хотел завоевать репутацию за счет ряда достоинств «оппозитников». Вот, чем хорош этот двигатель:

Отсутствие вибрации во время работы. Это достигалось за счет горизонтального расположения поршней, что уравновешивали друг друга. Низкая вибрация хорошо сказывалась комфорте движения.
Ресурс. Агрегаты не требовали ремонта порядка 400 и более тысяч километров.
Низкий центр тяжести. Здесь можно выделить сразу два преимущества оппозитного двигателя. Мотор занимал намного меньше места, чем классические рядные или V-образные двигателя, располагаясь внизу подкапотного пространства. Это позволило получить больше свободного места для установки навесных агрегатов. Но главный плюс в том, что такие машины имели околоидеальную управляемость. На фоне кренящихся автомобилей с V-образными моторами, оппозитные авто заслуживали наивысших похвал в плане маневренности.

Компактность является несомненным преимуществом «оппозитников»

Недостатки оппозитного ДВС

Шли годы, и постепенно оппозитных моделей становилось меньше. Возможно, история получила бы другое развитие, если бы не недостатки оппозитного двигателя:

Сложное устройство. Это повлекло за собой трудности в ремонте и обслуживании. Элементарная работа, как замена свечей, требовала опыт и наличие специальных инструментов. Выполнить ремонт самостоятельно было очень сложно, а цены на работы в сервисе порой шокировали даже состоятельных владельцев. Ввиду множества модификаций и отличий в устройстве, не каждый механик брался за ремонт таких двигателей, поэтому даже при наличии средств найти квалифицированный сервис было затруднительно.
Большой расход масла, который предполагало горизонтальное расположение цилиндров. Особенно это было заметно на турбированных версиях. Чтобы не «убить» мотор, владельцу приходилось постоянно следить за уровнем масла на щупе.
Стоимость запчастей и проблемы с их поиском. Часто производители не унифицировали детали, поэтому на каждую версию мотора приходилось подбирать свой элемент. При этом цена запчастей была в 2 и более раз выше по сравнению с «классическими» моторами.
Конечная стоимость автомобиля. Из-за сложностей производства, модели с оппозитными ДВС стоили на порядок дороже своих рядных аналогов. Разумеется, добиться большого уровня продаж при таком раскладе очень трудно.

Проблемы эксплуатации глазами автовладельца

Рассмотрим, какие проблемы возникают при эксплуатации на примере самых распространенных авто с оппозитными ДВС – «Субару». Так, владельцы отмечают сложность подбора запчастей. Одна и та же серия моторов может иметь разный вид блока и ГБЦ. Каналы, клапаны ГРМ и форма кулачков распредвала тоже отличаются, поэтому к подбору запчастей при ремонте стоит подходить ответственно. Большинство деталей приобретаются под заказ – отмечают автовладельцы.

Ресурс оппозитных ДВС на практике существенно отличается. Да, большинство моторов на раннем пробеге «убиваются» из-за неграмотного тюнинга, но даже без доработок можно внезапно попасть на ремонт. Частая проблема оппозитников – неравномерная смазка на зеркале/хоне цилиндров ввиду их горизонтального расположения. Но это еще полбеды. В борьбе за облегчение, производители укорачивают и без того маленькие юбки поршня, что провоцирует задиры с последующим стуком.

Царапины на стенке цилиндра

Для автомобилей «Субару» это стук 2 и 4 поршня. Но стоит отметить, что «оппозитники» действительно ресурсные – есть ряд примеров, где стучащий мотор работал далее 30-50 тысяч километров до капремонта. Это большой плюс для тех, кто ищет надежные авто.

Вместе с короткими поршнями, производители стали использовать более тонкие кольца. Из-за этого немного возрос расход масла – утверждают владельцы.

Еще одна «боль» владельцев оппозитных моторов – это шлифовка шейки коленчатого вала. Особенность в том, что данную работу нельзя выполнить на станке для обычных агрегатов ввиду узких размеров шеек. Отсюда возникают трудности с поиском мастера и соответствующаясумма ремонта.

Даже при небольшом перегреве есть склонность к деформации блока и головки. При пробеге выше 150 тысяч километров стоит контролировать не только уровень масла, но и антифриза. Из-за тонких гильз и небольшой площади их контакта с прокладкой, охлаждающая жидкость уходила в цилиндры.

Оппозитные турбированные моторы до 2000 года выпуска имели проблемы с конфигурацией ЭБУ. Блок не реагировал корректно на октановое число бензина и температуру окружающей среды. Большое давление наддува разрушало двигатель.

На тех же турбированных EJ25 через 100 тысяч километров требовалось менять вкладыши (из-за больших нагрузок на узкие шейки и нехватки смазки в пятне контакта). Благо, производитель предлагает комплекты новых вкладышей с ремонтными размерами до +0,50.

Перспективы

Ряд производителей отказались от серийного применения оппозитного мотора, но идею его создания нельзя назвать провальной. Появление на свет данных двигателей дало новую эру развития в автомобилестроении.

Невзирая на недостатки, данный вид ДВС до сих пор не имеет равных в автоспорте. Управляемость, мощность и возможность изменения конфигурации – вот за что так любят оппозитный мотор. Двигатель имеет большой потенциал, а владельцам открываются широкие возможности тюнинга.

Разные версии турбонаддува, кованные поршни, множество модификаций прошивок – это лишь малый список того, что можно сделать с данным двигателем. Оппозитный мотор – это универсальный агрегат, который каждый может доработать на свое усмотрение, будь это профессиональный гонщик или любитель.

Читать еще: Двигатель caterpillar c13 технические характеристики