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.
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.
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.
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.
