Оппозитный двигатель, достоинства и недостатки

Устройство и принцип работы 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.

Область применения

Учитывая всю рассмотренную информацию, наличие весомых преимуществ и объективных недостатков, возникает закономерный вопрос относительно того, на каких машинах можно встретить оппозитный двигатель.

Следует справедливо заметить, что автомобили не так часто оснащаются оппозитными моторами, как традиционными рядными или V-образными силовыми установками.

Но существует одна автомобильная компания, которая более пятидесяти лет успешно и активно устанавливает на свои модели такие виды двигателей. Причём во многом именно благодаря этому производителю происходит развитие сегмента оппозитных моторов. Это компания Subaru, которая базируется в Японии, но её машины успешно реализуются по всему миру.

Но есть ещё несколько автомобилей и транспортных средств, которые оснащаются такими силовыми установками. Речь идёт о следующих ТС:

• некоторые модели автоконцерна Volkswagen;
• несколько автомобилей от бренда Porsche;
• мотоциклы советского образца Урал;
• мотоциклы Днепр;
• автобусы Икарус, пришедшие из Венгрии.

О каком-то глобальном распространении такого типа двигателя говорить не приходится. Хотя объёмы продаж тех же автомобилей Subaru с оппозитными силовыми установками внушительный.

За последнее время оппозитные моторы снова обратили на себя внимание со стороны инженеров и разработчиков. Регулярно проводятся исследования, всевозможные испытания

Специалисты стремятся усовершенствовать и модернизировать такие двигатели. Причём непосредственное отношение к доработке моторов типа ОРОС имеет группа американских специалистов, работу которых финансирует Билл Гейтс.

Что из этого всего получится, говорить сложно. Но факт заинтересованности в оппозитниках намекает нам на то, что в скором времени удастся решить проблему очевидных недостатков. В таком случае у рядных и V-образных ДВС появится реальный и серьёзный конкурент. Если оппозитник избавиться от недостатков и сохранит свои ключевые преимущества, это позволит сделать огромный шаг вперёд.

Но пока всё на уровне частичных слухов, догадок и домыслов. Действительно ли в ближайшее время удастся существенно изменить оппозитные моторы, вопрос сложный.

Типы оппозитных двигателей

Оппозитный двигатель с момента создания совершенствовался более 70 лет, что привело к появлению его следующих модификаций:

1. Boxer – фирменная разработка Субару. Отличается равным удалением поршней друг от друга: когда один расположен в ВМТ, второй находится в нижней.

2. ОРОС. В течение длительного периода не был востребован, но в последнее время двигатель устанавливается на автомобили и усовершенствуется. В конструкции применен один коленвал, а в каждом цилиндре работает 2 поршня, работающих навстречу друг другу.

3. Танковый ТДФ. Используется на танках, разработанных в СССР. Это двухтактный двигатель, применяющийся только на военной технике.

Обслуживание

Наиболее популярной современной моделью Subaru является Legacy. Рассмотрим процесс его обслуживания.

Система управления двигателем включает в себя функцию самодиагностики. При возникновении неисправности зажигается лампа Check Engine. При соединении клем в разъёме под рулевой колонкой и дальнейшем включении зажигания узнаем код неисправности, расшифровать который можно с помощью книги по ремонту авто Субару.

Расположение поршневой группы в оппозитном моторе.

Если выяснилось, что ошибок слишком много, то причиной является неправильный ремонт.

• Высоковольтные провода меняются через 50 тыс.км
• Срок службы зубчатого ремня распределительного вала составляет около 100 тыс. км, после рекомендуется его замена.
• Ресурс сальников коленчатого и распределительного валов — 100 тыс. км, после которых они пропускают масло.
• Замена топливного фильтра рекомендуется каждые 10 тыс.км.
• Промывка топливных форсунок осуществляется раз в 50 тыс.км, при этом с двигателя они не снимаются.

Оппозитный двигатель: плюсы и минусы

Главные преимущества оппозитного двигателя:

1. Сбалансированная работа и высокий КПД. Это обусловлено расположением поршней по горизонтали, когда они друг другу обеспечивают противовес. Самой эффективной моделью такого двигателя в плане управляемости и баланса считается оппозитная шестерка.
2. Низкий центр тяжести в автомобиле, повышающий его устойчивость. Такое преимущество не слишком полезно городскому автомобилю, но очень нужно спортивным авто, для которых жизненно важна устойчивость на высокой скорости.
3. Высокая надежность и долговечность. Большинство из оппозитных моторов способны проработать до капремонта 500 тыс. км, что намного выше ресурса работы двигателей многих бюджетных автомобилей, в том числе Фольксвагена.
4. Соответствие высоким стандартам пассивной безопасности. В случае лобового столкновения такой двигатель смещается вниз, не нанося вреда пассажирам и водителю.

Слабые стороны оппозитов:

1. Конструктивные особенности агрегата, делающие ремонт слишком дорогим. Для обслуживания такого двигателя требуется высокий профессионализм мастера, а также использование специального оборудования.
2. Большие габариты двигателя позволяют его устанавливать только в продольном направлении.
3. Высокий расход масла, обусловленный сложностью конструкции.

Некоторые особенности современных оппозитников

С момента своей разработки и установки первого оппозитного двигателя на фольцваген в 1938 году, этот тип моторов подвергся серьезной модернизации. Наибольшее распространение в настоящее время получили четырехцилиндровые двигатели – именно они отличаются наибольшей экологичностью, компактностью и экономичностью в плане расхода горючего. Во многом, это стало результатом многолетнего кропотливого труда инженеров, воплотивших в таких моторах достаточное количество уникальных разработок:

• увеличенная степень сжатия, при этом сама камера отличается меньшими размерами, а ход поршней увеличен;
• инновационная система распределения газов;
• общая масса всех подвижных элементов значительно уменьшилась;
• принудительная система смазки, работающая с отдельным насосом, что обеспечивает постоянное и качественное поступление масла в необходимые узлы;
• принципиально новая охлаждающая система, практически исключающая возможность случайного перегрева двигателя.

О высокой надежности и мощности оппозитного двигателя свидетельствует и тот факт, что именно этот тип мотора устанавливался на советский танк Т-64, а в дальнейшем и на Т-72. Только такой оппозитный двигатель, принцип работы которого с тех пор мало изменился, смог обеспечить высокую мощность при своих сравнительно небольших габаритных размерах. Для справки, только он мог выдать порядка семисот лошадиных сил при 2-х тысячах оборотах и объеме в 13,6 литра. Массу интересных фактов о работе оппозиционных моторов можно узнать, посмотрев видео:

Сложности при ремонте и обслуживании оппозитного двигателя

Все преимущества оппозитного двигателя полностью раскрываются в шестицилиндровом варианте его исполнения. Агрегаты с меньшим количеством цилиндров по характеристикам практически такие, как и традиционные. Главной проблемой владельца автомобиля с оппозитом будет сложность обслуживания, обусловленная горизонтальным расположением цилиндра и малым по этой причине свободным пространством под капотом.

Водитель самостоятельно способен заменить в нем масло, а остальные виды работ возможно проделать только в автоцентре. Так, простая замена свечей должна проводиться квалифицированным специалистом, а новичок, выполняя эту операцию самостоятельно, способен повредить головку блока цилиндров. В случае неполадки, ремонт такого двигателя следует производить также на специализированном СТО.

Единственно, что можно с успехом проводить самостоятельно, это бороться с нагаром на деталях поршневой группы и камере сгорания, который образуется при использовании некачественного топлива, езде без нагрузки и на холодном двигателе. Для этого применяется методика удаления нагара, именуемая раскоксовкой, которую делят на мягкую и жесткую. При жесткой через отверстие от вывернутой свечи на 12 часов заливают смягчающую жидкость, разрушающую нагар.

Для оппозитного двигателя такой метод не годится, так как выкручивание в нем свечей – процедура достаточно проблематичная, требует навыков и наличия специального инструмента. Но можно применить мягкую очистку в виде специальной очищающей присадки к маслу. Пробега 200 км будет вполне достаточно для ее действия, после чего масло в силовом агрегате необходимо заменить.

Если на вашем субару пинается коробка автомат, это не всегда предвещает дорогостоящий ремонт.

Описание

Элемент, благодаря которому оппозитный двигатель сильно отличается от своих собратьев, размещение поршней агрегата. Понятие, вкладываемое в название мотора, предполагает наличие угла, равного ста восьмидесяти градусам, именно так располагаются поршни. Процесс работы поршней сопровождается одинаковым положением, которое они занимают друг относительно друга в цилиндре. Однако, угол развала не аргумент, поскольку аналогичное значение угла присуще поршням агрегата с развалом в виде буквы «V». В этом двигателе поршни и шатуны крепятся к одной шейке шатуна, таким образом, движение одного из поршней в крайнее верхнее положение сопровождается движением другого в крайнее нижнее положение.

Конструктивно в оппозитном моторе, каждый поршень и каждый шатун, располагаются на отдельной, своей, шатунной шейке коленчатого вала. Такой тип двигателя сложней рядного или v-образного, поскольку больше деталей и сложней регулировка. Так, оппозитный двигатель из-за своей конструкции наделён головками блока в количестве двух штук. В свою очередь, головки оснащены прокладками и коллектором, что увеличивает количество элементов. Не стоит забывать и о схеме, используемой для включения в работу распределительного вала и настройки механизмов.

Учитывая особенности конструкции, фирмы не запускают агрегат массово. Среди зарекомендовавших: оппозитный двигатель Порше, Volkswagen, Subaru. Компоновка оппозитных агрегатов способствует работе последних с меньшей вибрацией, плавным ходом, пониженным износом деталей. Результат получается благодаря взаимному перемещению поршней в противоположных направлениях, и уравновешиванию возникающих сил. Горизонтальное расположение силовой установки увеличивает устойчивость автомобиля.

Оппозитный двигатель в разрезе:

Перспективы применения оппозитных двигателей

Самые известные автопроизводители, использующие в выпускаемых моделях оппозитный двигатель – это Porsche и Subaru. Первый переживает период расцвета, а второй не лучшие времена. Это связано с нацеленностью продукции на разную целевую аудиторию: в первом случае автомобили Порш позиционируются как элитная продукция, подразумевающая высокую технологичность и стоимость обслуживания, и во втором – машины среднего класса для любителей иметь гоночные технологии на обычном авто.

За Porsche клиенты готовы отдать достаточно большие суммы денег, но автомобилю с двигателем, немного превышающим по мощности 100 л. с., которому после пробега 130 тыс. км. потребуется дорогой ремонт, особенно если он турбированный, могут отдать предпочтение только самые преданные клиенты. Но учитывая то, что усовершенствованием оппозитов занимаются многие фонды и разработчики, а также тот факт, что они применяются и в мототехнике, позволяет сохранять уверенность в том, что оппозитные двигатели еще долго будут актуальны.

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 о 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.

Владельцам двигателей EJ25 стоит внимательно следить за температурой двигателя – производитель сделал маленькую рубашку охлаждения и увеличил диаметр гильз в блоке.

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.

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 и недостатки

Чтобы в полной мере раскрыть особенности этого мотора, нужно посмотреть на его сильные и слабые стороны.

Начнём с наиболее актуальных преимуществ оппозитных двигателей. К его достоинствам можно отнести следующие моменты:

• чем действительно оппозитный двигатель хорош, так это наилучшей вариацией расположения. Мотор всегда располагается низко, что намного лучше классических ДВС. Это позволяет понизить центр тяжести. Тем самым улучшается устойчивость и управляемость,
• также оппозитник лучший среди конкурентов за счёт нахождения фактически на одном уровне с трансмиссией. Такая особенность даёт возможность минимизировать потери при передаче крутящего момента,
• весомым аргументом в пользу оппозитного двигателя является минимальный уровень вибраций даже тогда, когда автомобиль движется на максимальных скоростях. Такое преимущество объясняется расположением цилиндро-поршневой группы. Тем самым инженеры создали идеальный баланс и смогли гарантировать эффективное гашение всех потенциально возникающих вибраций. От этого двигатель работает плавно, рывки отсутствуют,
• конструктивные особенности и баланс дали возможность использовать для коленчатого вала не 5, а только 3 подшипники. За счёт этого он стал короче и легче,
• среди всех своих конкурентов оппозитник выступает неоспоримым лидером в плане обеспечения пассивной безопасности. Даже при условии сильного лобового столкновения мотор не проникнет внутрь салона. При ударах он просто падает, не нанося урон водителю или пассажирам. Подобная особенность сумела спасти не одну тысячу жизней,
• если правильно обслуживать оппозитный мотор, вне зависимости от типа используемого топлива, оппозитник сможет похвастаться огромным ресурсом. При грамотном отношении такой двигатель служит порядка 1 миллиона километров. Чтобы добиться такого результата, нужно просто вовремя менять масло и прочие расходники, а также не подвергать агрегат чрезмерным экстремальным нагрузкам.

Хотя перечень преимуществ оказался внушительным, оппозитный двигатель также имеет свои существенные недостатки. И эти минусы во многом способны перекрыть все имеющиеся плюсы.

Дорогостоящее самообслуживание. Автовладелец машины с оппозитным мотором сможет выполнять только ряд простейших процедур в процессе обслуживания. Большую часть работ придётся осуществлять с привлечением специалистов. А это дополнительные затраты на содержание транспортного средства. Дорогой и сложный ремонт. Сложность ремонта провоцирует рост стоимости услуг. Сами запчасти для оппозитники достаточно дорогие. Плюс приходится искать грамотных специалистов. Профессионалов в сфере оппозитных моторов крайне мало. А те, кто работает с такими силовыми установками, просят довольно много денег за свои услуги. Сложная конструкция. Чтобы выполнить определённые работы и поменять какие-то расходники, порой приходится частично разбирать двигатель. Это проблематично и для неопытного автомобилиста недоступно. Условная компактность. Хотя такие моторы удалось сделать небольшими и разместить низко, всё равно под капотом им требуется довольно много места. Активное потребление масла

В оппозитниках крайне важно следить не только за состоянием, но и за количеством масла. Мотор отличается хорошим аппетитом в отношении смазочного материала

Если начнётся голодание, это приведёт к крайне негативным, серьёзным и дорогостоящим последствиям. Съёмные гильзы цилиндров. Факт их съёмности является положительным моментом. Но для замены гильз приходится проводить ряд сложных мероприятий по частичной разборке мотора. Если этого не сделать, вскоре мотор начнёт ещё активнее потреблять масло, что приведёт в итоге к быстрому выходу из строя всего оппозитного двигателя. Острый дефицит квалифицированных мастеров. Для России и стран СНГ это одна из главных проблем. Многие бы с удовольствием приобрели себе автомобиль с оппозитным мотором. Но большое количество вопросов вызывает факт отсутствия хороших мастеров. Есть те, кто берётся за обслуживание оппозитников, но качество их работы оставляет желать лучшего. Квалифицированные мастера обходятся дорого, и работают они далеко не в каждом городе.

Оппозитные моторы можно назвать ДВС с прекрасными возможностями и светлыми перспективами. Ещё есть куда стремиться. Потому автопроизводители, кто реально заинтересован в оппозитных моторах, постоянно стараются придумывать что-то новое, внедрять свежие идеи и бороться против объективных недостатков.