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.
Спустя одиннадцать лет компания Fuji Heavy, которая занимается разработкой двигателей для моделей Subaru, представила третье поколение фирменного оппозитника. Агрегатами новой серии японцы планируют оснащать весь модельный ряд марки. Оппозитный двигатель Субару оборудован четырьмя цилиндрами и по-прежнему бензиновый.
Предусмотрены и более мощная версия с турбонаддувом, и классический атмосферный мотор, на вкус и финансы клиента. Новое исполнение горизонтально-оппозитного движка Субару было наделено всеми достоинствами предыдущих поколений, но остались и слабые стороны оппозитника.
Достоинства оппозитников
При внимательном осмотре выяснится, что субаровский двигатель не компактный, а просто относительно симметричный и плоский — его словно «размазали» по моторному отсеку. Понятно, что как бы не старались инженеры, габариты 4-цилиндрового ДВС не могут быть меньше определенного объема. Мотор-плита действительно короткая и плоская, но при этом очень широкая.
Полностью уравновешены моторы компоновки B6, R6, R8, V12. Оппозитный B4 в этом списке, увы, не значится. Впрочем, преимущество по вибронагруженности агрегат B4 имеет, но серьезной разницы с традиционной рядной четверкой нет.
Как гласит реклама Субару, машины отличаются низким центром тяжести, что способствует потрясающей устойчивости и управляемости на высоких скоростях. Конечно, на гоночной или раллийной трассе это очевидный плюс. Но при ежедневной езде по городу с пробками низкий центр это не всегда плюс. При тряске по люкам, выбоинам и лежачим полицейским, при ковылянии по разбитой грунтовке - нужны ли эти оппозитные достоинства гражданскому автомобилю? Значительно большую роль для скоростных упражнений играют подвеска, дорожное покрытие и состояние шин. К сожалению, качеством покрытия у нас трудно похвастаться, а другие факторы зависят от владельца.
Сам по себе оппозитник и установленная продольно коробка симметричную развесовку не создают, однако задние колеса получают немного большую долю нагрузки. И здесь вылезают недостатки. Продольная компоновка двигателя на машине с передним приводом должна обеспечивать положение мотора перед осью, полностью находясь в части переднего свеса. Поэтому машины Субару получают длинный свес, порой не уступая Audi с рядным двигателем и аналогичной компоновкой.
Недостатки моторов Субару
В геометрии цилиндров двигателей есть любопытная особенность — когда сетка хона в нормальном состоянии, а цилиндр начинает превращаться в эллипс. Правда, блоки цилиндров из алюминия с чугунными гильзами и разными коэффициентами расширения никогда не считались идеалом.
Двигатели изнашивает чрезмерное потребление масла, причем независимо от возраста — в очереди к мастеру могут стоять пожилые автомобили из первой волны иномарок и выходцы из автосалонов Субару, еще пахнущие свежими пластиками. Угару способствует сама горизонтальная компоновка цилиндров, при случае турбины не отказываются от своей доли масла, ну и, конечно, это приводит к стандартной болезни залегания колец. Датчик расхода воздуха быстро и охотно покрывается грязью на моделях любых производителей. К сожалению, добротные MAP-сенсоры ушли в прошлое.
На данный момент оппозитный двигатель компании Субару имеет множество модификаций. Неясно, к чему компании, располагающей всего четырьмя массовыми автомобилями, плодить столько версий, едва ли не ежегодно проводя их обновления. К примеру, для одной Импрезы предусмотрено девять моторов. А число модификаций доходит до сорока.
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.
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.
Наиболее распространенными двигателями на современных автомобилях считаются рядные и V-образные. Оппозитные моторы используются гораздо реже, в основном на моделях Porsche и Subaru. В чем же причина такого невнимания, и какими достоинствами обладает оппозитный двигатель?
Варианты конструкции
От своих собратьев этот мотор отличается тем, что цилиндры в нем расположены не вертикально или под углом, а горизонтально, т.е. в противоположные стороны друг от друга. Отсюда и название - оппозитный или горизонтально-оппозитный двигатель.
Существует два варианта конструкции таких моторов. Первый - поршни движутся навстречу друг другу и имеют общую камеру сгорания. Такие К их плюсам можно отнести высокое качество газообмена, более простую, по сравнению с рядными или V-образными моторами, конструкцию. Подобные приборы использовались на военной технике, в частности, на советских танках Т-64, которые могли работать на разных видах топлива: керосине, бензине, солярке. Чтобы перевести танк на другой вид, достаточно было передвинуть специальный рычажок на и выставить требуемый угол зажигания. Двигатель оснащался двумя турбинами: наддува, которая увеличивала мощность, и газовой, выводившей отработанные газы наружу. Минусы у таких оппозитников те же, что и у двухтактных двигателей: более высокие потери топлива через К этому, как можно догадаться, добавляются приличные габариты, ведь для движущихся навстречу поршней требуется и два коленчатых вала. Второй вариант более распространен. Именно его мы чаще всего имеем в виду, когда подразумеваем оппозитный двигатель. Условно говоря, это V-образный мотор, цилиндры которого решили разложить под углом в 180 градусов. Он применяется и на автомобилях (Porsche, Audi, Subaru), и на мотоциклах («Днепр», «Урал»). О нем мы и поговорим ниже.
Преимущества и недостатки
Итак, преимущества. Главный плюс такой компоновки двигателя - это более низкий центр тяжести, благодаря которому улучшается управляемость автомобиля. Также оппозитник выгодно отличается в плане размеров и веса. Он заметно короче и ниже, чем рядные двигатели. Еще одно преимущество - отличная сбалансированность, которая обеспечивается благодаря расположению поршней, нейтрализующих вибрацию друг друга. Смещение центра тяжести силового агрегата к центру автомобиля дает возможность сделать поворот более точным и стабильным. Это особенно важно для спортивных моделей, где управляемость стоит не просто на первом, а на самом первом месте. Есть свои плюсы и при лобовых столкновениях. Поскольку оппозитный двигатель расположен низко, то при столкновении он сдвинется под кабину, а не в салон автомобиля. Так что наличие такого мотора говорит в пользу безопасности машины.
Имеет ли оппозитный двигатель недостатки? Да, и довольно существенные. Именно они стали причиной того, что такие моторы не получили широкого распространения. Оппозитники имеют небольшую длину и высоту, но ширина у них гораздо больше, чем у двигателей, где цилиндры стоят в ряд или в виде буквы V. Это создает немало проблем конструкторам. Моторный отсек должен быть таким, чтобы оппозитный двигатель вписался в него по ширине. При этом нужно компактно расположить рулевое управление и управляемые колеса. Еще одна проблема - доступность узлов для обслуживания. Если масло в двигателе еще можно сменить самостоятельно, то остальные операции может выполнить только специалист. Даже свечи зажигания в двигателе менять самостоятельно не рекомендуется, потому что можно легко повредить головку блока цилиндров. Эти недостатки делают оппозитные двигатели дороже в изготовлении и обслуживании. А это, в свою очередь, влияет на цену автомобиля.
Как видим, у этого типа устройств хватает и достоинств, и недостатков. Впрочем, их конкуренты тоже неидеальны. Поэтому при выборе автомобиля определитесь, так ли важна для вас сложность и дороговизна в обслуживании силового агрегата. Вполне возможно, что хорошая управляемость автомобиля окупит эти затраты с лихвой.
