что это значит, как работает, плюсы и минусы
Автомобильные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) могут классифицироваться по разным признакам, типу топлива, организации рабочего цикла, числу цилиндров и прочим особенностям. Одна из них – расположение цилиндров относительно коленчатого вала. Они могут образовывать ряд или несколько рядов, тогда говорят о V-образных или даже W-образных.
Содержание статьи:
- 1 Что из себя представляет оппозитный ДВС
- 1.1 Принцип работы
- 1.2 Сфера применения
- 2 Устройство
- 3 Виды
- 4 Плюсы и минусы оппозитных двигателей
Возможно и положение типа «звезда», но это уже скорее относится к авиации. Если угол развала V-образного мотора доведён до 180 градусов, то такой агрегат выделяется в особую категорию оппозитных двигателей.
Что из себя представляет оппозитный ДВС
Почти всегда оси цилиндров оппозитного мотора располагаются горизонтально. Поршни в них могут двигаться на такте сжатия в сторону головок или встречно, работая на общую для каждой пары камеру сгорания.
По теме: Почему может заклинить двигатель и что делать
В последнем случае это уже не просто V-образный агрегат с максимальным углом развала, а очень специфическая конструкция с крайне ограниченным применением.
Принцип работы
Число цилиндров в оппозитниках всегда четное, в противном случае их очень сложно было бы отбалансировать.
Типичная конструкция гражданского применения имеет четыре цилиндра (характерно для автомобилей Subaru и первых образцов VAG) или шесть, что принято для распространенной конструкции Porsche.
В мотоциклах, таких как отечественный Урал и его предок BMW, присутствуют два цилиндра.
Принципиально оппозитные моторы не отличаются от всех прочих ДВС. Имеются те же поршни, работающие на общий коленвал через горизонтально расположенные шатуны, две головки блока с клапанными механизмами и распредвалами, если мотор не совсем уж древний, где привод клапанов осуществлялся штангами.
Каждая пара поршней, работающих на одну шатунную шейку коленвала, движется в противофазе, то есть когда у одного верхняя мертвая точка (ВМТ), то у другого нижняя.
Это создает некоторые неудобства в обеспечении низкой вибронагруженности в отличие от V-образных.
Сфера применения
Использование подобной схемы оправдано техническими факторами, но не только. Имеются производители, обладающие хорошей школой в разработке таких моторов, продолжают их совершенствовать и выпускать, даже если особо их преимущества и не востребованы.
Но чаще оппозитник применяется вполне сознательно.
Например:
- для спортивных автомобилей, где важен низкий центр тяжести силового агрегата;
- в спецтехнике, когда это обусловлено общими соображениями компактности при значительных рабочих объёмах;
- на низкопольных автобусах, здесь иные моторы просто не поместятся в узком пространстве под ногами пассажиров;
- на мотоциклах и самолетах, там легче обеспечить хороший обдув цилиндров воздушного охлаждения.
В общей массе производимых автомобилей эти горизонтальные плоские моторы применяются в очень небольшом количестве, недостатки их перевешивают достоинства.
Устройство
Моторы очень компактны, поскольку цилиндры расположены в одной горизонтальной плоскости. При использовании на автомобилях это позволяет снизить высоту капота.
Хотя обычно ненамного, над двигателем неизбежно появляются вспомогательные узлы впуска, газораспределения, наддува и прочие агрегаты.
Для обеспечения максимальной удельной отдачи приходится использовать типовую для современных моторов схему с двумя распредвалами в головках и по четыре клапана на цилиндр. В случае моторов средней мощности это приводит к некоторому усложнению.
Прочитай: Что будет, если перелить масло в двигатель и акпп
Четырехцилиндровый мотор содержит в общей сложности четыре распредвала со своими деталями привода. Увеличивается число и разветвленность коллекторов впуска и выпуска, разрастается система питания.
Но схематично это тот же типовой 4-цилиндровый мотор. На более мощных 6-цилиндровых версиях усложнение менее заметно, и роль преимуществ возрастает.
Виды
Можно выделить несколько классифицирующих направлений в конструкциях оппозитных двигателей.
- Классический «боксер». Назван так, поскольку напоминает спортсмена с расставленными по бокам кулаками. Это цилиндры со своими поршнями, работающими на общий коленвал.
Напоминает два сросшихся картерами рядных мотора, расположенных горизонтально. В 4-х и 6-цилиндровых вариантах применялся и применяется на серийных автомобилях, как массовых, так и спортивных. «Шестерка» отличается хорошим балансом и ровной мощной работой в спорткарах Porsche.
- Двигатель типа OPOC (Opposed Piston Opposed Cylinder). Очень интересный мотор, где в каждом цилиндре два поршня, движущихся встречно, но при этом с помощью сложной системы шатунов и кривошипов работающих на общий коленвал.
Двигатель продолжает считаться подающим надежды, хотя имеет врожденные сложности с газораспределением, из-за чего приходится применять двухтактный цикл. Само по себе это уже порождает проблемы с экономичностью и чистотой выхлопа, хотя удельная отдача может быть достойной.
- Аналогичные двигатели, но с отдельными коленчатыми валами на каждый ряд поршней. Когда-то активно применялись в дизельном варианте на советских танках исключительно благодаря компоновочным особенностям. Перспективы сомнительны из-за массивности и тех же сложностей с наполнением и очисткой цилиндров.
Показатели применения подобных схем уже многое говорят о сочетании их недостатков с некоторыми преимуществами.
Плюсы и минусы оппозитных двигателей
Свойства, позволяющие до сих пор отдельным фирмам использовать оппозитные конфигурации:
- компактность «распластанной» в горизонтальной плоскости конструкции, можно помещать двигатели под полом или низкими капотами;
- упрощенная организация балансировки, если сравнивать с V-образными аналогами, однако в динамике сложности остаются;
- улучшенная активная и пассивная безопасность автомобиля с оппозитником, это обеспечивают низкий центр тяжести и простота ухода мотора под салон после ДТП.
Недостатки серьезнее:
- моторы сложны в ремонте и меньше обеспечены инфраструктурой сервиса;
- при хорошем доступе к некоторым узлам остальные спрятаны неоправданно далеко для обслуживания;
- сложности с расходом масла даже в исправном состоянии;
- слишком большая габаритная ширина мотора вызывает трудности при компоновке шасси;
- неоправданно сложное газораспределение при попытках повысит отдачу и КПД.
Можно сказать, что «боксеры» свое место в истории и современности автопрома уже заняли и покидать его не собираются. Но дальнейшее развитие темы предсказать трудно.
Оппозитный двигатель.Преимущества и недостатки.
Оппозитный двигатель — вид двигателей, до которого нельзя было не додуматься в процессе развития автомобилестроения. Все началось с желания сэкономить побольше пространства под капотом автомобиля. Но, обо всем по порядку.
Для начала думаю стоит упомянуть, что типов оппозитных двигателей несколько — двигатели типа боксер (субару), в которых поршня в противоположных цилиндрах двигаются равно-удаленно, то есть, если один поршень находится в верхней мертвой точке, то противоположный ему, будет находится в нижней мертвой точке.
Оппозитные двигатели с устройством OPOC — были забыты но, сейчас снова начинается их разработка и усовершенствование благодаря нехилым бабло-вливаниям Билла Гейтса. OPOC имеет весьма усложненное устройство, в нем используется один коленвал, но при этом в каждом цилиндре работают по два поршня, двигаясь на встречу друг другу, о этом типе оппозитников напишу позже.
Советский оппозитник 5ТДФ устроен совсем по другому и имеет определенно отличающийся от боксера или OPOC принцип работы.
В оппозитном двигателе 5ТДФ, поршня работают попарно в одном цилиндре, и двигаются навстречу друг другу.
В момент достижения верхней мертвой точки обоих поршней, расстояние оставшееся между ними является камерой сгорания, в которую допустим у дизелей происходил непосредственный впрыск топлива, а у бензиновых оппозитников топливо как и положено подавалось через карбюратор. Так же стоит отметить что оппозитный двигатель 5ТДФ двухтактный, а не четырех, как у Subaru и Porshe, и газообмен происходит у него как у двухтактного двигателя. Имеет два коленвала, расположенные в тех местах, где у субаровского мотора головки. 5ТДФ — это много-топливный оппозитный дизель. Многотопливным он был потому, что мог работать как на солярке, так и на бензине, керосине, и даже мазуте, правда не долго. Все это благодаря его конструкции, которая предопределяла большую степень сжатия в цилидрах. Так же на 5ТДФ стоял принудительный турбонаддув, который значительно повышал мощность двигателя. После завершения производства танков Т-64, от оппозитника 5ТДФ отказались в пользу более современного его аналога, а в дальнейшем оппозитные двигателя были совсем вытеснены из военной промышленности V-образными моторами.
Также очень широкое распространение получили оппозитные двигатели в производстве мотоциклов.
Нынешние оппозитники заметно эволюционировали по сравнению с их ранними моделями и до сих пор улучшаются и модернизируются, особенно благодаря иженерам Fuji Heavy Indastries Ltd. которые разрабатывают двигатели для субару. Заметными отличиями оппозитника от V-образного двигателя можно считать расположение кривошипов коленвала таких двигателей. Количество цилиндров в «боксерах»(так будет правильней их называть) Subaru колебалось от четырех до двенадцати, но самый оптимальный вариант — шестицилиндровый двигатель такого типа. Благодаря особенностям строения коленвала он имел самый низкий уровень вибрации, которая является одной из проблем четырехцилиндровых «боксеров». Проблему эту пытаются душить, и вроде как уже задушили разработав гидроопоры для двигателя. Ну в общем что ни говори, а самым оптимальным количеством цилиндров в двигателе пока является шестерка,это относится и к оппозитникам,и V-образным и рядным моторам.
Как было сказано выше горизонтальные оппозитники были призваны сэкономить место под капотом, но получилось вместо этого хер пойми что. Такой двигатель конечно короче, но насколько он шире, в два, а то и в три раза. Как мне кажется сэкономить место под капотом или получить дополнительную мощность от такого двигателя можно по минимуму.Что касается дополнительной мощности, то она достигается установкой турбонаддува, твин-турбо, би-турбо, благодаря которому снимается еще 30-40% дополнительной мощности. Также дополнительную мощность придают кованые поршни и Н-образные шатуны, считающиеся деталями для спорт моторов, и довольно часто используемые в современных двигателях Subaru. Расход топлива у Форестера с двухлитровым турбированным оппозитником на коробке автомат около 15-17 литров на 100км, что никак его не красит. Притом такая же Audi A4 все того же 2002 г.в, с рядным турбодвигателем 1.8литра не уступит Форестеру на трассе, но жрет гораздо меньше, 9-12литров на 100км.
Еще один недостаток субаровских оппозитных двигателей, это их страсть к пожиранию моторного масла, просто необходимая потребность, им по ТО положен незначительный расход масла, при этом другие двигателя с таким расходом отправляются прямиком на ремонт. Турбины этих двигателей как и у всех нормальных производителей с годами начинают гнать масло во впускной коллектор, но умные мозги двгателя не дадут ему пойти в разнос, поршневые кольца изнашиваются так же как у всех моторов. Появляется выработка на стенках цилиндров, благо гильзы съёмные, и их можно заменить. Но чтобы провести кап ремонт такого двигателя нужно его разобрать, что в общем то совсем не проблема. Другая проблема найти запчасти, которые стоят далеко не дёшево, и собрать обратно двигатель, причем собрать правильно. А этот процесс обычно доставляет нехилый высер кирпичей даже опытным мотористам, к слову пиздец как неудобно. Неудобно конечно и срать вверх ногами, но ко всему можно привыкнуть, вот и к субаровским двигателям рано или поздно привыкаешь, но геморой во время сборки они доставят в любом случае.
Еще по теме: Роторный двигатель
Все, что вы должны знать об автомобилях с двигателем Boxer
Взгляните на каждый Subaru, который проезжает мимо вас на улице. Двигатель, который приводит в движение эти прекрасные автомобили, представляет собой оппозитную оппозитную четверку. Некоторые из них с турбонаддувом, некоторые нет, но некоторые могут задаться вопросом, что делает эти двигатели уникальными? Оппозитные двигатели являются альтернативой стандартной V-образной и рядной компоновке двигателей. С тех пор, как Карл Бенц построил первую модель в 1897 году, оппозитные двигатели стали использоваться в самых разных машинах, от автомобилей до мотоциклов и самолетов.
Существует много неправильных представлений о оппозитном двигателе. Некоторые могут даже подумать, что все плоские двигатели — это оппозитные двигатели. Другие могут даже полагать, что Subaru — единственная компания, которая использует оппозитный двигатель. Более того, поклонники оппозитного двигателя слепы к множеству недостатков, как и у двигателей внутреннего сгорания другого типа. Тем не менее, освежение некоторых фактов об оппозитном двигателе позволяет по-новому оценить необычную машину, которая соперничает с рядными и V-образными конкурентами.
Связанный: Вот самые необычные двигатели, которые когда-либо выпускались на дорогах
8/8 На поляне стоит боксер
Via Wikimedia Commons
Оппозитный двигатель — уникальная конструкция двигателя. В то время как рядный или V-образный двигатель имеет поршни, которые перемещаются вертикально или под углом, оппозитный двигатель работает, выталкивая поршни наружу при горизонтальном движении. Движение напоминает двух боксеров, готовящихся к спаррингу.
из Викисклада.
Движение, напоминающее движение боксера, послужило источником вдохновения для прозвища «боксерский» двигатель. Несмотря на то, что существует множество двигателей и конструкций, боксер остается замечательным в сердцах многих за то, как он работает!
7/8 Volkswagen — боксеры для народа
Via Wikimedia Commons
В 1938 году Германия считала, что транспортное средство для людей должно иметь боксера для людей. Volkswagen Type-1 поставлялся с оппозитной четверкой в задней конфигурации. Он работал настолько хорошо, что Volkswagen устанавливал двигатель на Type-2, Type-3 и Type-4.
Викисклад
Двигатель был настолько популярен, что использовался до 2006 года. В 1984 году Volkswagen заменил обычно оппозитный двигатель с воздушным охлаждением на двигатель с жидкостным охлаждением под названием Wasserboxer. Этот горизонтально-оппозитный двигатель имел водяное охлаждение вместо типичного для традиционного оппозитного двигателя воздушного охлаждения.
Связанный: Wasp Major — это круговой 71-литровый двигатель, рассчитанный на мощность
6/8 Не только Subaru
через Porsche
Хотя Subaru является самой известной компанией, использующей оппозитные двигатели, это далеко не единственная компания, которая их использует. На самом деле это изобретение создал Карл Бенц из Mercedes-Benz. Кроме того, Porsche — еще один известный производитель, который до сих пор использует оппозитник.
Виа Канепа
Некоторые другие производители автомобилей с оппозитными двигателями, такие как Alfa Romeo, Citroën, BMW и даже Ferrari, выпустили несколько моделей со знаменитым оппозитным двигателем. И, как упоминалось ранее, Volkswagen был рядом с Subaru и Porsche с несколькими моделями.
5/8 Не путать
Через: Mecum
Двигатели имеют множество прозвищ. Инлайны, например, иногда называют стритами. Боксер ничем не отличается. У него много названий, в том числе плоский, блин и, конечно же, боксер.
Через: Порше
Хотя техническое название было бы горизонтально-оппозитным двигателем, уникальные имена, которые берет этот конкретный двигатель, так интересно использовать вместо этого! Несмотря на многочисленные названия, не все плоские двигатели являются оппозитными. Существует плоский двигатель с V-образным коленчатым валом и поворотом поршней на 180 градусов, что фактически делает его плоским двигателем, но не оппозитным.
Связанный: Это одни из самых надежных автомобильных двигателей, когда-либо созданных
Размер 4/8 имеет значение
Через: Bing
Двигатели
Boxer обычно занимают диапазон размеров с четырьмя и шестью цилиндрами. Однако есть экземпляры плоских 12-цилиндровых двигателей, используемых в конфигурациях со средним расположением двигателя. Хотя эти плоские 12 действительно необычны, они довольно редки. Вместо этого V12 гораздо более популярен.
через WhatCar
В то время как рядные двигатели высокие и тонкие, оппозитные двигатели имеют больше места сверху. Даже V-образные двигатели уложены выше оппозитного. Пространство наверху имеет свою цену, так как оппозитные двигатели приземистые, а горизонтально расположенные поршни занимают много места в моторном отсеке, поэтому более крупные плоские двигатели почти всегда располагаются в средней конфигурации.
3/8 в идеальном балансе
через Dmitri’s Gallery
Двигатели
Boxer очаровательны, потому что они необычны — метод сгорания в горизонтально-противоположный способ приводит к двигателю с компенсацией противоположных сил. В отличие от прямых или рядных двигателей, поршни в оппозитном двигателе колеблются вместе в сбалансированной гармонии.
Через: Средний
Балансировка обеспечивает плавный холостой ход благодаря красивому унисону оппозитных двигателей. Нет необходимости в балансировочных валах или противовесах, и только оппозитные четверки нуждаются в качающейся паре для регулировки смещенных пар цилиндров.
Связанный: Смотрите, как этот Ford Crown Vic превращается в огненный шар после того, как YouTuber заменяет моторное масло топливом
2/8 Многократное использование
Через Motorcyclespecs.co.za
Двигатели
Boxer наиболее известны своим автомобильным присутствием. Однако плоский двигатель находит применение во множестве других приложений. BMW, например, любит использовать оппозитный двигатель на многих мотоциклах, от R nineT до R1250GS. Другие производители, такие как Honda и Harley, даже носят несколько боксеров!
Через простую Википедию
Еще одно прекрасное применение оппозитных двигателей, и, безусловно, наиболее широкое их применение, — это авиация. Оппозитный двигатель восходит к изобретению самолета и имеет множество применений в авиационной промышленности. Фактически, самый производимый самолет, Cessna 172, использует плоскую четверку для привода своего воздушного винта.
1/8 Ни в коем случае не совершенен
Через аукционы Mecum
Оппозитный двигатель пользуется большой популярностью — фанаты Subaru и Porsche ратуют за сбалансированность и низкий центр масс. Хотя у оппозитного двигателя есть много преимуществ, они далеки от совершенства.
через classicandsportscar.com
Двигатели
Boxer, как известно, сложны в обслуживании. Например, простая замена свечи зажигания — сложная задача, для решения которой в зависимости от автомобиля могут потребоваться специальные инструменты. Кроме того, оппозитные двигатели потребляют масло и имеют проблемы с утечкой. Любой владелец Subaru скажет вам держать под рукой литр масла на всякий случай.
Вот в чем разница — Engineerine
by Ahmad Ghayad
Плоский двигатель против Boxer
Плоские двигатели представляют собой горизонтально расположенные оппозитные поршневые двигатели. Впервые это понятие было введено в 1897 году немецким инженером Карлом Бенцем. Самый распространенный и популярный тип плоских двигателей известен как оппозитный двигатель.
Источник: Auta 5p
Существует большое заблуждение, когда говорят о плоских двигателях и говорят, что это то же самое, что и оппозитные двигатели. Все оппозитные двигатели на самом деле являются оппозитными двигателями, но не все оппозитные двигатели являются оппозитными.
Это заблуждение настолько глубоко, что в 1973 Ferrari выпустила знаменитую Ferrari Berlinetta Boxer. Читая название, вы бы сказали, что это автомобиль с оппозитным двигателем, но правда в том, что он включает в себя плоский 180-градусный двигатель V12, который опять же не является оппозитным двигателем.
Источник: jalopnik
Так в чем же разница между оппозитным и оппозитным двигателями?
Плоский двигатель на самом деле представляет собой V-образный двигатель с разворотом на 180°, который работает аналогично любому другому V-образному двигателю. Каждая пара поршней имеет одну и ту же шатунную шейку, поэтому один находится в такте 1, а другой — в такте 2. В то время как в оппозитных двигателях каждая пара поршней соединена с разными шатунными шейками, поэтому они зеркально отражают друг друга.
Содержание
Плоский V-образный двигатель 180°
Плоский двигатель полностью плоский. Это то же самое, что и двигатели V-образной конфигурации, но с углом между рядами цилиндров 180 °.
Два противоположных поршня будут двигаться в одном направлении, но один сжимается, а другой сгорает. Один поршень будет в верхней мертвой точке, а другой в нижней мертвой точке.
Источник: researchgate
Взгляните на следующую анимацию, так она понятнее:
Источник: MichaelFrey / wiki commons
Это движение вызвано тем, что каждая пара шатунов крепится к коленчатому валу с помощью одной и той же шатунной шейки.
Оппозитный двигатель
Что касается оппозитного двигателя, то это снова оппозитный двигатель, но с другой конфигурацией. Это самый распространенный и наиболее производимый тип плоских двигателей. Он до сих пор производится и разрабатывается Subaru и Porsche.
В двигателе этого типа каждая пара шатунов с противоположными поршнями крепится к коленчатому валу с помощью разных шатунных шеек. Эта простая модификация создаст совершенно другой тип движения по сравнению с неоппозитным оппозитным двигателем с углом развала цилиндров 180° V.
Источник: Subaru
В оппозитном двигателе каждый противоположный поршень совершает одинаковый ход. На самом деле они зеркально отражают друг друга. Когда левый поршень сжимается, правый тоже будет сжиматься; при сгорании будет гореть и второй, и так далее.
Взгляните на следующую анимацию, чтобы лучше понять:
Источник: MichaelFrey / wiki commons
Это движение вызвано тем, что каждая пара шатунов крепится к коленчатому валу, но через независимые шатунные шейки.
Каковы преимущества плоских двигателей?
Давайте снова сосредоточимся. Когда мы говорим о плоских двигателях, мы имеем в виду любой плоский двигатель, будь то оппозитный или неоппозитный.
- Низкий центр тяжести: Более плоская, чем высокая форма обеспечивает лучшее размещение двигателя и лучшую управляемость автомобилем.
- Безопаснее: Установка двигателя в моторном отсеке снизит риск во время аварии, а двигатель упадет в салон, а не врежется в него.
Источник: Subaru UAE
- Более высокая производительность: Плоские двигатели известны своей конфигурацией, обеспечивающей лучшую передачу мощности от двигателя и лучшую экономию топлива.
Почему боксер?
Источник: Subaru
Плоские двигатели — не идеальные двигатели. У них также есть некоторые недостатки. Их сложно спроектировать, и их обслуживание сложнее по сравнению с обычными V-образными.
При выборе между простым оппозитным двигателем и оппозитным двигателем необходимо учитывать два основных момента: стоимость и вибрация/баланс.