
Оппозитный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания с углом развала цилиндров в 180 градусов. Главная особенность этого мотора — одновременное достижение поршнями верхней мертвой точки, что принципиально отличает оппозитный двигатель от V-образного горизонтального двигателя, углы развала цилиндров которого тоже расположены под тем же углом.
Оппозитные двигатели занимают второе место по «старшинству» среди всех вариантов ДВС. Первыми появились рядные с вертикальным расположением цилиндров, затем была создана конструкция оппозитных с горизонтальными цилиндрами, а только после этого удалось разработать варианты V-образных. По инженерным решениям оппозитный двигатель относится к категории самых сложных конструкций, требующих точного расчета всех элементов кривошипно-шатунного механизма, применения новейших решений теории машин и механизмов.
Горизонтальный двигатель оппозитного типа изобретен в 1896 году Карлом Бенцем. Первые массовые оппозитные двигатели на свои автомобили использовала компания Volkswagen в 1938 году, в начале сороковых годов прошлого столетия такие варианты ДВС устанавливали на моделях Toyota, Honda, Ferrari. С появлением V-образных вариантов популярность оппозитных резко снизилась. С чем это связано и заслуженно ли забыта конструкция? Где сегодня используются такие типы двигателей?

Дизельный оппозитный двигатель
Что такое оппозитный двигатель?
Оппозитный («opposite» в переводе с французского — «противоположный») двигатель одновременно обладает тремя характеристиками:
Ход поршней спроектирован таким способом, что они всегда передвигаются либо навстречу друг другу, или в противоположные стороны и одновременно располагаются в верхней и нижней мертвых точках. Надо иметь в виду, что горизонтальное расположение агрегата не является наиболее важным признаком оппозитного двигателя, это просто наиболее оптимальный способ его компоновки с ходовой установкой транспорта. Не все двигатели с горизонтальным размещением поршней относятся к типу оппозитных. Главное отличие — оппозитный ДВС имеет симметричные циклы тактов поршней.
Симметричный ход цилиндров оппозитного двигателя
Не надо путать оппозитные двигатели со старым мотоциклетными («Урал», «Днепр»). На них установлены плоские двигатели с углом развала цилиндров 180°.
Разница между оппозитными и «плоскими» двигателями
Несмотря на сходный внешний вид, оппозитный и горизонтальный двигатель («плоский») отличаются по схеме работы цилиндров. На анимированном изображении ниже продемонстрирована принципиальная разница между оппозитным и плоским двигателями:
Оппозитный двигатель (сверху) и плоский двигатель (снизу)
Плоский двигатель – это V-образный мотор с углом развала цилиндров в 180°. Противостоящие поршни в нем двигаются поступательно (достигают ВМТ последовательно). Порядок работы цилиндров: 1-2-4-3 или 1-3-4-2 (для четырехцилиндровых), 1-5-3-6-2-4 (для шестицилиндровых) и 1-5-4-8-6-3-7-2 (для восьмицилиндровых). Угол чередования тактов — 180° для четырехцилиндровых, 120° для шестицилиндровых и 90° для восьмицилиндровых. Такие варианты из-за своей сложности и дороговизны используются очень редко.
В оппозитном ДВС противостоящие поршни двигаются зеркально по отношению друг к другу (одновременно достигают ВМТ). Такой двигатель имеет порядок работы цилиндров 1-2-3-4 или 1-4-3-2 (для четырехцилиндровых, угол чередования 180°), 1-6-2-4-3-5 (для шестицилиндровых, угол чередования 120°).
Виды оппозитных двигателей и их устройство
Существует три вида оппозитных двигателей, каждый имеет свои устройство и инженерные особенности.
Тип Boxer
Boxer — четырехтактный горизонтально-оппозитный двигатель, поршни расположены по различным сторонам коленчатого вала в одной плоскости, двигаются в противоположном направлении друг к другу. Имеют два механизма приводов распределительных валов, две системы удаления газов, один коленвал и один маховик.
Каждый поршень оппозитного двигателя Boxer расположен в отдельном цилиндре, шатуны передают поступательное движение на общий коленчатый вал. Поршни перемещаются синхронно и одновременно достигают верхней и нижней мертвой точки. Если один поршень достиг нижней мертвой точки, то второй располагается в верхней мертвой точке. Такое движение напоминает боксерский бой, отсюда и название агрегатов «боксеры». Рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала (720°).
Тип OPOC (Opposed Piston Opposed Cylinder)
OPOC — двухтактный вариант двигателя внутреннего сгорания. Не имеет клапанной системы впуска топлива и выпуска отработанных газов. В каждом цилиндре расположено по два поршня, камера сгорания располагается между ними. Наиболее простой тип агрегатов, но имеет невысокие технические параметры и эксплуатационные характеристики. В зависимости от назначения и мощности имеют воздушное или водяное охлаждение двигателя.
Каждый цилиндр двигателя OPOC имеет по два поршня, двигающихся навстречу друг к другу. Камера сгорания расположена в пространстве между поршнями. Такой принцип используется только в двухтактных моделях, рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала (360°).
5 ТДФ
Противоположные поршни двигателя 5 ТДФ соединяются с двумя коленвалами, а камеры сгорания размещены между поршнями. Повышение мощности агрегата достигается за счет использования турбонаддува. При уменьшении габаритов удается снизить вес и увеличить внутренний объем военного транспортного средства. Топливо подается и отводятся газы через специальные отверстия в гильзе блока цилиндров.
Оппозитный двигатель 5 ТДФ разработан отечественными конструкторами специально для военной техники. Принцип действия напоминает агрегат OPOC, но, в отличие от него, имеет два коленчатых вала для фиксации шатунов. Использовались варианты с бензиновым и дизельным топливом. Во время эксплуатации конструкция себя не оправдала и в настоящее время не применяется.
В зависимости от количества цилиндров и объема камер сгорания оппозитные двигатели имеют различную мощность.
Принцип работы оппозитного двигателя
С физической точки зрения оппозитный мотор — это двигатель внутреннего сгорания. Топливо воспламеняется в камере, за счет расширения газов возрастает давление, усилие через поршень и шатун передается на коленвал и вращает его вокруг оси. Далее вращательное движение трансмиссией передается на ходовую. Некоторые различия есть только в рабочих тактах кривошипно-шатунного механизма, вызванные инженерными особенностями конструкций.
- 1
Двухтактные оппозитные двигатели OPOC. В них камера сгорания располагается не между поверхностью поршня и головки блока, а между двумя поршнями, передвигающимися в одной головке. По бокам гильз имеются отверстия для выпуска выхлопных газов и впуска топлива для каждого поршня. Топливо подается во время приближения поршней к мертвой точке, в дальнейшем они передвигаются навстречу и сжимают смесь. При приближении к верхней мертвой точке происходит воспламенение, поршни под давлением газов двигаются в противоположных направлениях. Удаление газов выполняется при движении поршней в обратном направлении. Впускное и выпускное отверстия расположены на различных удалениях, что позволяет циклически удалять отработанные газы и засасывать в камеру сгорания топливную смесь. В более современных агрегатах топливная смесь подается форсунками, за счет чего улучшаются характеристики двигателей.
- 2
Четырехтактные оппозитные двигатели. Процесс полностью идентичен традиционным рядным или V-образным. Разница в расположении цилиндров, что влияет на порядок их работы.
Современные разработки вариантов оппозитных ДВС позволяют улучшать их технические параметры.
Под капотом Subaru Forester Sport
Плюсы оппозитного двигателя
Как и все ДВС, оппозитный мотор имеет свои сильные и слабые стороны. К плюсам можно отнести следующие характеристики:
Но почему же такие типы силовых агрегатов не занимают первое место среди используемых на транспортных средствах? Они имеют и свои существенные слабые стороны.
Минусы оппозитного двигателя
К недостаткам таких двигателей относятся следующие характеристики:
Производители постоянно работают над усовершенствованием оппозитных двигателей, применяют инновационные материалы и технологии, современные инженерные решения. Соблюдение рекомендаций производителей по эксплуатации моторов автоматически устраняет большинство эксплуатационных проблем.
Под капотом Subaru BRZ
Сложности при ремонте и обслуживании оппозитного двигателя
Главные сложности возникают из-за небольшого распространения двигателей, не все станции технического обслуживания имеют профессиональных специалистов, необходимое оборудование и инструменты. К наиболее распространенным относятся следующие опасения.
Что касается остальных операций, машины с оппозитным двигателем не создают никаких дополнительных трудностей, за исключением сложности в поиске опытного моториста, специализирующегося на этом типе моторов.
В каких машинах применяются оппозитные двигатели
Эти типы агрегатов в настоящее время используются на следующих транспортных средствах:
Сегодня оппозитный двигатель имеют все модели Subaru и некоторые Porsche. В 50–70-х годах прошлого столетия двигатели были на отдельных моделях Alfa Romeo, Citroen, Toyota, Chevrolet, Lancia, Volkswagen, Honda, и Ferrari. Такие агрегаты стояли на Volkswagen Kafer, Toyota Publica, Porsche 911, Steyr-Puch 500, Chevrolet Corvair, Citroen Axe, Ferrari 365 GT4 BB, Alfa Romeo 145. Во время Второй мировой войны они использовались на бомбардировщиках, катерах, подводных лодках и ж/д тепловозах.
3 комментария
Выскажите свое мнение:
Читайте также в нашем журнале:
Новые публикации:
Кому могло придти в голову создать двигатель такой конструкции…
В смысле на мотоциклах Урал и Днепр не оппозитные двигатели???
Дальше в статье есть объяснение, чем отличается оппозитный двигатель от плоского с развалом в 180 градусов. Принципиальная особенность оппозитного двигателя — симметричное движение противостоящих поршней.