Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Оппозитные моторы: в чем преимущества и где применяются

Оппозитные моторы: в чем преимущества и где применяются?

Силовой агрегат является важнейшим узлом транспортного средства. С этим никто не спорит. Поэтому при выборе любого, как подержанного, так и нового автомобиля автомобилисты особое внимание уделяют именно его мотору. При этом далеко не всегда их интересует только лишь мощность и крутящий момент двигателя. Зачастую автомобилисты обращают внимание на тип конструкции мотора. Оппозитные силовые установки в этом вопросе относятся к наиболее противоречивым. И в большинстве своем это связано с тем, что многие водители хоть и наслышаны о них, но не всегда понимают в чем их особенность и какие у них преимущества. Этим полезным материалом мы хотим восполнить столь досадное упущение.

В чем особенность оппозитных двигателей?

Оппозитными называются силовые установки, которые во многом похожи на стандартные двигатели внутреннего сгорания. Но в отличие от них, в этих моторах не совсем стандартное расположение цилиндров. У оппозитников горизонтальное расположение цилиндров. Угол развала рабочих цилиндров у таких двигателей нестандартный и составляет 180 градусов. Причем поршни в нем осуществляют движение в горизонтальной плоскости, располагаясь по отношению друг к другу в зеркальной плоскости. Другими словами своей мертвой точки они достигают одновременно. В этом и скрывается главная отличительная особенность оппозитных двигателей. Сегодня такие типы моторов устанавливаются на легковые авто, спортивные варианты машин, мотоциклы, на военную технику и даже на автобусы. Однако использование их не столько распространенно и для этого есть множество причин.

Какие преимущества и есть ли недостатки у оппозитников?

Оппозитные моторы, конечно, обладают определенными преимуществами, иначе бы их не устанавливали на авто. В таких моторах наилучшая вариация расположения. То есть мотор всегда расположен низко, что позволяет снизить центр тяжести, увеличить устойчивость и управляемость транспортом. Также у подобного вида моторов наблюдается отличная особенность, связанная с его расположением на одном уровне с трансмиссией. Благодаря этому удается минимизировать потери при передаче крутящего момента. У оппозитников меньший уровень вибрации при передвижении на максимальных скоростях за счет особого расположения цилиндро-поршневой группы. Однако наряду с преимуществами подобные силовые агрегаты, к сожалению, не лишены недостатков. Первый из них касается дороговизны обслуживания. Причем практически все работы с ним необходимо доверять только рукам специалистов. а и в России не так и много. Кроме того, несмотря на то, что такие моторы имеют достаточно компактные размеры для их размещения се равно требуется много места.

Подробнее об оппозитных моторах будет рассказано в этом видеоматериале:

Оппозитный двигатель

Что мы знаем об оппозитном двигателе? То, что поршни в нем двигаются горизонтально. Что данный двигатель является лицом автомобилей Subaru. Пожалуй, все. Давайте узнаем немного больше.

Оппозитный двигатель является одной из компоновочных схем двигателя внутреннего сгорания, в которой поршни находятся под углом 180° и двигаются в горизонтальной плоскости друг к другу и друг от друга. При этом два соседних поршня всегда находятся в одинаковом положении, например в верхней мертвой точке.

Движение поршней в двигателе напоминает поединок боксеров, поэтому другое название оппозитного двигателя — боксер (boxer). Особенностью конструкции оппозитного двигателя является установка каждого поршня с шатуном на отдельной шатунной шейке коленчатого вала. Оппозитный двигатель всегда имеет четное количество цилиндров (2, 4, 6, 8, 10, 12). Самые распространенные в настоящее время четырех- и шестицилиндровые «оппозитники».

Оппозитный двигатель не нужно путать с V-образным двигателем и углом развала цилиндров 180°. При внешнем сходстве в таком двигателе соседние поршни с шатунами располагаются на одной шатунной шейке. Поэтому, когда один поршень достигает верхней мертвой точки, другой находится в нижней мертвой точке.

Неоспоримыми преимуществами оппозитного двигателя являются низкий центр тяжести, минимальные вибрации при работе и высокий уровень безопасности при лобовом столкновении.

Смещенный вниз центр тяжести оппозитного двигателя позволяет добиться лучшей устойчивости и управляемости автомобиля. Низко расположенный двигатель находится на одной оси с трансмиссией, чем достигается более эффективная передача мощности.

Оппозитный двигатель практически полностью лишен вибраций (имеет место только момент от сил инерции второго порядка, стремящийся развернуть двигатель вокруг вертикальной оси). Взаимно согласованное движение соседних поршней обеспечивает плавную работу двигателя. Баланс масс в оппозитном двигателе позволяет произвести установку коленчатого вала на трех коренных подшипниках (вместо обычных пяти), что значительно сокращает длину двигателя и его вес.

Оппозитный двигатель в большей степени отвечает требованиям пассивной безопасности. При лобовом столкновении мотор уходит вниз под автомобиль и, тем самым, сохраняет жизнь пассажиров в салоне. Не менее важным для водителей достоинством оппозитного двигателя является характерный звук его работы, отличающийся от других ДВС.

К сожалению, оппозитный двигатель не лишен и недостатков. Самым серьезным, на наш взгляд, является высокая трудоемкость ремонтных работ, связанная с особенностью конструкции двигателя. Так, для выполнения отдельных ремонтов требуется снятие двигателя с автомобиля. В некоторых источниках отмечается, что горизонтальное движение поршня приводит к неравномерному износу гильзы цилиндра и, как следствие, повышенному расходу масла. Ввиду определенных габаритных размеров оппозитный двигатель устанавливается на автомобиль только продольно.

Читать еще:  Двигатель bmw n46 расход масла

В настоящее время оппозитные двигатели разрабатывают и устанавливают на свои автомобили компании Subaru и Porsche. Ранее оппозитный двигатель можно было увидеть на автомобилях Alfa Romeo, Citroen, Chevrolet, Honda, Lancia, Toyota, Volkswagen и даже Ferrari.

Компания Subaru использует оппозитные двигатели с 1963 года. Это четырех- и шестицилиндровые Boxer. История четырехцилиндровых двигателей от Subaru насчитывает три поколения: серия EA (1966-1994); серия EJ (1989-1998, коленчатый вал на 5 коренных подшипниках, 1999-2010, коленчатый вал на трех коренных подшипниках); серия FB (с 2010 года). Шестицилиндровые Boxer пошли в производство несколько позже — серия ER (1987-1991), серия EG (1992-1997), серия EZ (с 1999 года).

Абсолютное большинство оппозитных моторов это бензиновые двигатели с распределенным впрыском топлива и верхней системой газораспределения. Они имеют один (SOHC) или два (DOHC) распределительных вала, которые приводятся от коленчатого вала зубчатым ремнем или цепью. Несмотря на разное количество распределительных валов в двигателях реализована четырехклапанная схема газообмена. Ряд двигателей оснащен турбонаддувом.

Четырехцилиндровый Boxer третьего поколения получился более простой, компактный, экономичный и безвредный. Для снижения расхода топлива, уменьшения токсичности выбросов, увеличения величины крутящего момента и расширения его границы в новых двигателях использовано множество прогрессивных технических решений:

  • увеличена степень сжатия за счет увеличения хода поршня и уменьшения объема камеры сгорания;
  • снижен вес движущихся деталей (шатуна, поршня, коленчатого вала) за счет изготовления ковкой;
  • на распределительных валах впускных и выпускных клапанов использована система изменения фаз газораспределения (система активного управления клапанами AVCS);
  • применен новый масляный насос, обеспечивающий высокое качество смазки и увеличивающий ресурс двигателя;
  • использована система охлаждения с раздельными контурами для охлаждения блока цилиндров и головки блока.

В 2008 году Subaru впервые представила дизельный оппозитный двигатель. Четырехцилиндровый мотор, объемом 2,0 литра, развивает мощность 150 лс. В нем использована система впрыска Common Rail, система турбонаддува с турбиной с изменяемой геометрией.

На ряд моделей автомобилей Porsche (911, Boxster, Cayman) устанавливаются шестицилиндровые оппозитные двигатели. В свое время для использования в автогонках были разработаны 8 и 12-цилиндровые оппозитные двигатели.

Устройство автомобилей

Автомобильные оппозитные двигатели

Особенности компоновки, достоинства и недостатки оппозитников

Цилиндры современных многоцилиндровых поршневых двигателей внутреннего сгорания могут быть скомпонованы по следующим схемам:

  • рядные с вертикальным или горизонтальным расположением цилиндров;
  • рядные с наклоном цилиндров относительно вертикальной оси;
  • V-образные;
  • оппозитные (с углом развала между цилиндрами 180˚);
  • звездообразные;
  • крестообразные.

Последние два компоновочных решения для автомобильных многоцилиндровых двигателей в настоящее время распространения не получили – их можно встретить, например, в конструкции авиационных поршневых двигателей, аэросаней, судов на воздушной подушке и т. п.
Другие из перечисленных компоновок могут встречаться в двигателях различных фирм-производителей.
Следует отметить, что для легковых автомобилей, микроавтобусов и небольших грузовиков наиболее часто применяется компоновка двигателя с вертикальным расположением цилиндров или под некоторым углом к вертикали. V-образные двигатели нашли широкое применение на автобусах и грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности благодаря определенным достоинствам, о которых упоминается здесь.

В этой статье пойдет речь об оппозитных двигателях, в которых цилиндры располагаются попарно друг напротив друга в одной плоскости, т. е., образно говоря, с углом развала 180 градусов. Такое компоновочное решение редко, но используется на автомобилях некоторых фирм-производителей, в частности – на некоторых моделях легковых автомобилей «Subaru», «Volkswagen» и «Porsche», а также такой известной у нас марки автобуса, как «Икарус». Из перечисленных автопроизводителей фирма «Subaru» использует оппозитные двигатели для большинства моделей выпускаемых автомобилей.
Что касается российских производителей, то применение оппозитников у нас пока ограничено лишь тяжелыми мотоциклами «Урал», выпускаемыми Ирбитским мотоциклетным заводом (с 1992 г. – ОАО «Уралмото»), на которых устанавливаются двухцилиндровые четырехтактные оппозитные двигатели с горизонтальным расположением цилиндров. Аналогичными двигателями комплектовались мотоциклы «Днепр», до недавнего времени выпускавшиеся Киевским мотоциклетным заводом.

Широкому применению оппозитных двигателей на автомобилях препятствуют специфические недостатки, обусловленные самой компоновкой такого типа поршневых ДВС.

1. Горизонтальное (как, впрочем, и вертикальное оппозитное) расположение цилиндров двигателя создает определенные неудобства функционированию смазочной системы – моторное масло не возвращается в поддон самотеком, и значительная его часть сгорает в цилиндрах во время такта рабочего хода, что приводит к повышенному расходу смазочного материала, а также предъявляет особые требования к качеству масла, которое при сгорании не должно образовывать нагар.
Кроме того, «лежачее» положение поршней приводит к характерному «однобокому» износу цилиндров, что тоже способствует повышению расхода масляного материала. Как бы то ни было, повышенный расход моторного масла – «хроническая болезнь» автомобильных оппозитных двигателей.

2. Оппозитная компоновка накладывает ограничения на доступность к обслуживанию отдельных элементов кривошипно-шатунного механизма, как подвижных, так и базовых (блок, головки блока и т. п.). Даже при незначительной поломке или необходимости обслуживания деталей КШМ оппозитный двигатель приходится снимать с автомобиля, чтобы получить доступ к отдельным элементам его конструкции.
Конечное же, этот недостаток в процессе эксплуатации автомобиля проявляется не часто (с учетом высокой надежности современных двигателей), но все же…

Читать еще:  Что такое форсированный пуск двигателя

3. Некоторое неудобство проектировщикам автомобилей создает нестандартная компоновка оппозитного двигателя – во многих случаях такие двигатели можно разместить лишь вдоль автомобиля, что не всегда соответствует замыслам разработчиков.

4. Определенный недостаток кроется и в дефиците запасных частей к оппозитным двигателям, поскольку такой тип двигателей устанавливается на автомобили крайне редко, что накладывает отпечаток и на стоимости комплектующих, и на их доступность для рядового автолюбителя или небольших автосервисных предприятий.
Сложность и «незаурядность» конструкции оппозитных двигателей тоже накладывает определенный минус на возможности быстрого и качественного ремонта.

Любознательный читатель может задаться вопросом – ведь перечисленные выше фирмы — «Subaru», «Volkswagen» и «Porsche» — далеко не новички среди автопроизводителей, имеют мировую славу и лидируют во многих направлениях своей отрасли. К слову сказать, знаменитые для своего времени автомобили «Volkswagen» модели «Жук» оснащались оппозитными двигателями начиная с 1938 года.
Почему же у таких солидных фирм не ослабевает внимание к оппозитным двигателям, и они нередко устанавливают оппозитники на свои модели?
Для ответа на этот вопрос следует рассмотреть и некоторые достоинства оппозитных двигателей, которые с давних пор привлекают внимание опытных разработчиков автомобильных моторов.

1. Бесспорным преимуществом оппозитных двигателей является их малая габаритная высота, что позволяет использовать это свойство не только для удобства компоновки (как, например, на автобусах «Икарус» с низким уровнем пола), но и для снижения центра тяжести автомобиля.
Низкий центр тяжести особенно привлекателен для скоростных моделей легковых автомобилей (спортивных, гоночных и т. п.), позволяя «закладывать» крутые виражи без риска опрокинуться.

2. Кроме того, для такого типа двигателей характерна незначительная вибрация хорошая сбалансированность во время работы, что связано, в первую очередь, с характером перемещения подвижных деталей поршневой группы. Отмечается, также, меньший уровень производимого оппозитным двигателем шума в сравнении с двигателями других компоновок.

3. К достоинствам оппозитных двигателей можно отнести их относительно безопасное «поведение» во время ДТП с лобовым столкновением – невысокий двигатель с помощью несложных конструктивных решений легко направить под кузов автомобиля, предохраняя водителя и пассажиров от внезапного появления «нежданного гостя» из-под капота. Фирмы-производители в своих рекламных проспектах отмечают такие достоинства оппозитных двигателей, как высокая надежность и внушительный ресурс, малая металлоемкость.
Насколько реалистичны такие утверждения — судить сложно.

Типы автомобильных оппозитных двигателей

Среди сколь-нибудь серьезных разработок оппозитных двигателей можно выделить два типа, применяемых в настоящее время на автомобилях и неплохо себя зарекомендовавших – «Boxer» и «ОРОС». Здесь следует упомянуть оппозитный двигатель типа 5ТДФ, устанавливавшийся в свое время на отечественных танках Т-64 и Т-72, хотя танк, конечно же, не автомобиль.
Рассмотрим, в чем же конструктивное отличие между этими типами оппозитников.

Оппозитный двигатель типа «Boxer»

В двигателях «Boxer» каждый поршень располагается в отдельном цилиндре и перемещается синхронно поршню противоположного цилиндра, при этом расстояние между этими поршнями то уменьшается, то увеличивается во время работы двигателя.

Такой характер движения поршней с шатунами напоминает движение рук боксеров во время поединка (это хорошо видно на приведенном здесь изображении), что и послужило поводом для названия этого типа оппозитников.
Число цилиндров в двигателях типа «Boxer» обычно от 4 до 12. Наибольшей популярностью пользуются 6-ти цилиндровые оппозитные моторы, которые отличаются минимальным уровнем вибрации благодаря хорошей сбалансированности.

Оппозитный двигатель типа «ОРОС»

Следующий тип оппозитных двигателей – «ОРОС» – можно по праву назвать уникальным благодаря необычной конструкции цилиндропоршневой группы. Аббревиатура «ОРОС» расшифровывается как «Opposed Piston Opposed Cylinder» (что-то вроде «противоположные поршни в противоположных цилиндрах»), а особенность конструкции двигателей этого типа заключается в том, что в каждом из цилиндров располагается по два поршня, которые во время работы двигателя перемещаются навстречу друг другу. При этом поршень, расположенный дальше от коленчатого вала связан с ним специальным удлиненным шатуном. Получается, что в таком двигателе камера сгорания располагается между двух поршней, когда они в процессе работы приближаются друг к другу. После сжатия смеси в этот промежуток (между поршнями) подается искра (если двигатель бензиновый) и смесь воспламеняется, при этом рабочий ход поршней направлен в противоположные стороны и усилия через два шатуна передаются коленчатому валу.

Оппозитные двигатели типа «ОРОС», как правило, являются двухтактными, в них отсутствуют головки блока цилиндров и газораспределительные механизмы, поскольку роль ГРМ выполняют золотниковые окна в стенках цилиндров. При этом впускные окна перекрывает и открывает один поршень, а выпускные — другой. Благодаря такой конструкции оппозитные двигатели «ОРОС» имеют относительно небольшие габариты и вес. Двигатели такого типа могут быть как бензиновыми, так и дизельными. Для обеспечения максимальной эффективности работы таких оппозитников необходима система наддува и продувки цилиндров.
Рассмотренный тип оппозитных двигателей, судя по всему, обладает серьезными перспективами дальнейшего развития, поскольку финансированием усовершенствования конструкции «ОРОС» занимается такая знаменитая и сказочно богатая личность, как основатель Microsoft — Билл Гейтс.

Читать еще:  Шевроле круз детонация двигателя причины

Оппозитный двигатель типа 5ТДФ

Оппозитный двигатель типа 5ТДФ является отечественной разработкой. Как уже упоминалось выше, он создавался специально для танков Т-64 и Т-72.
Конструкцию такого оппозитника тоже можно назвать уникальной — так же, как и в оппозитном двигателе «ОРОС», в цилиндрах двигателя 5ТДФ размещается по два поршня, которые в процессе работы двигателя перемещаются навстречу друг другу. Однако в отличие от двигателя типа «ОРОС», каждый из поршней 5ТДФ соединен шатуном с отдельным коленчатым валом, раздельно передавая крутящий момент во время рабочего хода. Камеры сгорания в оппозитных двигателях 5ТДФ также располагаются между поршнями. Для получения высоких динамических показателей в двигателях 5ТДФ используется система наддува.
Используемый принцип встречного движения поршней позволил упростить конструкцию, существенно повысить компактность силовой установки при отличных динамических свойствах. Так, танковый дизельный оппозитный двигатель объемом 13,6 л при частоте вращения коленчатого вала 2000 об/мин развивал мощность почти семьсот лошадиных сил, выгодно отличаясь компактностью от аналогичных по мощности дизелей другой компоновки.
В настоящее время оппозитные двигатели типа 5ТДФ в нашей стране сняты с производства.

Современные танки оснащаются газотурбинными двигателями. В частности, суперсовременный танк российской разработки – Т-14 «Армата» оснащается двигателем А-85-3А (12Н360), который имеет Х-образную компоновку (см. рисунок).

Оппозитный двигатель: устройство, принцип действия, применение

Оппозитный двигатель – одна из разновидностей поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания), поршни в котором располагаются под углом в 180˚, совершая поступательные движения в горизонтальном направлении, как на сближение, так и на отдаление.

Запчасти для двигателей Cummins 2.8 можно приобрести в сервисе АВТОИНДУСТРИЯ: https://avtoindustriya.com/dvigatel-cummins/zapchasti-cummins-28/ АВТОИНДУСТРИЯ — это высокий уровень обслуживания и гарантированно качественные запчасти по приемлемой цене.

Основное отличие оппозитного двигателя от традиционного V-образного заключается в оппозитном (противоположном) расположении поршней, за счет чего достигается не только плавная работа двигателя внутреннего сгорания, но и снижение общего уровня вибраций. В оппозитном двигателе поршень с шатуном расположен на отдельной шатунной шейке вала и оснащается четным количеством рабочих цилиндров (от 2 до 12).

Современный оппозитный двигатель устанавливается практически во всех автомобилях марок Subaru, в некоторых моделях автомобилей Volkswagen и Porsche, мотоциклов Урал, Днепр, BMW и Honda, а также в автобусах марки Икарус. Чаще всего применяются 4-х и 6-ти цилиндровые оппозитные двигатели.

Оригинальная и эффективная конструкция оппозитного двигателя позволяет улучшить динамические и эксплуатационные характеристики автомобиля.

Преимущества оппозитного двигателя

Как и любой другой тип ДВС, оппозитный двигатель имеет существенные преимущества.

  • Одно из самых главных его преимуществ – низкий центр тяжести, обеспечивающий более высокую устойчивость автомобилю при совершении скоростных поворотов. Благодаря горизонтальному размещению рабочих цилиндров, а также оппозитному движению поршней достигается максимальный баланс в работе двигателя.
  • Вторым важным преимуществом можно считать низкий уровень вибраций при работе двигателя. Это обеспечивается за счет встречного движения поршней, которые уравновешивают себя самостоятельно.
  • Следующее преимущество – это большой ресурс прочности и надежности. Такие двигатели могут эксплуатироваться при больших нагрузках и длительном пробеге автомобиля вплоть до проведения первого капитального ремонта.
  • Последнее неоспоримое преимущество – высокий уровень безопасности. При возможных столкновениях оппозитный двигатель смещается в нижнюю часть автомобиля, минимально деформируя кузов и салон, тем самым обеспечивая безопасность водителя и пассажиров на передних местах.

Недостатки оппозитного двигателя

Несмотря на явные преимущества, недостатки у такого типа двигателя также имеются.

  • Наиболее существенным недостатком является сложность и дороговизна ремонта оппозитного двигателя. Как уже было сказано ранее, ДВС такого типа имеет сложную и нестандартную конструкцию, которая отличается существенными габаритами и весом. Для проведения важных ремонтных и профилактических работ потребуется предварительное снятие двигателя. Это будет не только трудоемким, но и весьма затратным процессом для любого автовладельца.
  • Следующим недостатком является сложности процесса замены запчастей. Помимо того, что запчасти на такой двигатель являются достаточно дорогостоящими, да и их замена потребует не маленьких капиталовложений, сложность заключается в том, что в настоящее время оппозитными двигателями оснащаются не все марки автомобилей. А это значит, что найти нужные запчасти будет весьма проблематично и затруднительно.

Современные оппозитные двигатели в большинстве своем являются бензиновыми, имеющие распределительную систему подачи топлива и систему ГЗР с 4-мя клапанами. Они могут быть оснащены 1 или 2 распределительными валами.

Для снижения мгновенного расхода топлива, улучшения крутящего момента, уменьшения уровня токсичности, оппозитные двигатели нового поколения были значительно усовершенствованы за счет:

  • снижения веса основных движущихся деталей – поршня, коленвала и шатуна;
  • увеличения коэффициента сжатия путем уменьшения общего объема камеры сгорания и увеличения поршневого хода;
  • применения масляного насоса, который способен увеличить ресурс работы оппозитного двигателя;
  • применения системы охлаждения с отдельными контурами, как для блока, так и для головки цилиндра.

В большинстве моделей автомобилей установлены двигатели с 4-мя и 6-ю цилиндрами, в некоторых моделях гоночных автомобилей – 8 и 12 цилиндровые оппозиционные двигатели.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector