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 авто]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.
Как увеличить ресурс и сократить износ мотора Субару
Вот несколько простых рекомендаций, которые сложно выполнить в силу субъективных и объективных обстоятельств:
- Менять чаще масло: для турбо версий 5-7 тыс.км., для остальных 8-10 тыс.км.
- Следовать и выполнять инструкции производителя
- Заправляться исключительно качественным топливом
И есть другой способ, проверенный временем и ведущими исследовательскими институтами, как Российскими, так и зарубежными-это применение ремонтно-восстановительного состава, который позволяет компенсировать износ, снизить уровень шума и вибраций, восстановить геометрию стенок цилиндров, снизить расход масла. В отличие от распространенных присадок в масло, рвс присадка создает не временную пленку, а металлокерамический защитный слой, что позволяет увеличить ресурс силового агрегата до 120 тыс.км. пробега.
История Субару Форестер 2009 года выпуска, двигатель – EJ204, пробег машины 45 тыс.км. Зимой загорелась лампочка давления масла. Клиент обратился в автосервис С-Авто по телефону. Было рекомендовано проверить уровень и долить масло. Владелец так и сделал. По приезду на работу, решил проверить уровень. Он оказался выше верхней отметки в два раза. После чего снова позвонил на СТО. И уже вечером того же дня поехал на сервис. На сервисе было принято решение снять поддон, и вот результаты:
После проведения компрессионно-вакуумной диагностики было принято решение об обработки составом RVS Master. Обработка проводилась в два этапа. На настоящий момент пробег Форестера составляет 143000 км. Своевременное использование ремонтно- восстановительного состава удалось компенсировать износ и увеличить ресурс без вмешательства в работу и замены деталей.
Источник
Минусы мотора
Естественно, у агрегатов подобной конструкции есть довольно серьёзные недостатки, от которых ещё не избавились разработчики.
- Стоимость обслуживания существенно выше, чем у обычных двигателей. Помимо этого, оппозитный проблематично, а порой практически невозможно ремонтировать самому. Он обладает довольно сложной конструкцией, поэтому лучше, чтобы его ремонтом занимались профессионалы. А это будет стоить немалых денег.
- Из-за первого недостатка плавно выливается второй. В маленьких городах можно просто не найти достаточно квалифицированного мастера, который гарантированно произведёт обслуживание с надлежащим качеством.
- Сложность конструкции, а также большее количество элементов в несколько раз увеличивает стоимость его запасных частей, а также их количество.
- Высокий расход масла для оппозитного двигателя считается нормой. Причём он такой высокий, что при подобном расходе обычному агрегату обязательно следует проводить капитальный ремонт. Из этого вытекает ситуация, когда по незнанию автолюбитель просто не контролировал уровень масла в двигателе, что привело к масляному голоданию. Учитывая горизонтальное расположение поршневой, это довольно быстро может привести к необратимым последствиям.
Владельцы авто с оппозитными моторами должны следить за уровнем масла Ознакомившись с тем, как работает оппозитный двигатель, можно сделать вывод, что практически все недостатки такого типа двигателей можно отнести к финансовой части, однако для многих автовладельцев это довольно серьёзный фактор, учитываемый при покупке автомобиля.
Представители компании Субару считают, что возвращение к стандартным типам двигателей было бы для них огромным шагом назад, поэтому они не собираются менять оппозитные моторы на другие модели. По их словам, на уровень продаж не влияет ни цена обслуживания, ни цена непосредственно самих автомобилей.
Оппозитные двигатели были разработаны, для того чтобы сэкономить место под капотом. В результате агрегат получился ниже, короче, но значительно шире. То есть из вертикальной плоскости его перевели в горизонтальную. То есть, по сути, ничего не изменилось, кроме возросшей цены, а также сложности обслуживания. А что касается форсированных моделей с одной или несколькими турбинами, то срок их службы составляет от сотни тысяч километров до нескольких сотен, а никак не миллиона. То же самое касается и расхода топлива — он приблизительно на треть выше, чем у аналогичного по мощности стандартного мотора.
Учитывая все преимущества и недостатки настоящего типа двигателей, сложно их назвать каким-либо техническим прорывом в плане автомобилестроения, однако у этих моторов также есть свои фанаты. Вы с нами согласны?
Другие хитрости конструкции
Хитрости и особенности двигателя 5ТДФ вовсе не заканчивались на том, что было перечислено выше. Была еще одна изюминка, которая скрывалась в турбокомпрессоре. Сама турбина имела достаточно большие размеры и вместе с компрессором располагалась на валу. Кроме этого, у нее была механическая связь с одним из коленчатых валов двигателя. Данное решение считается гениальным. Во-первых, во время разгона танка компрессор несколько подкручивался за счет крутящего момента вала, что исключало такой недостаток, как турбояма. После того как образовывался достаточно мощный поток выхлопных газов и турбина раскручивалась до значительных оборотов, то мощность, которую она набрала, передавалась, наоборот, коленчатому валу. Все это повышало экономичность силового агрегата, а сама турбина называлась силовой.
Сюда же стоит отнести еще одну важную характеристику двигателя 5ТДФ — он был многотопливным. Другими словами, он мог эксплуатироваться и на дизеле, и на бензине, и на авиационном топливе, и на любой смеси этих видов.
Помимо перечисленных больших конструктивных особенностей, общая конструкция устройства насчитывала еще около полусотни небольших хитростей. Сюда можно было отнести и поршни со вставками из жаропрочной стали, и системы смазки с сухим картером, и много чего еще.
Toyota 2.0 D-4D (1/2CD-FTV)
Краткое описание:
– 4-цилиндровый
– 16-клапанный
– система питания Common Rail
– турбонаддув
– для легковых автомобилей компактного и среднего класса и SUV
Японский производитель свой 4-цилиндровый турбодизель с системой впрыска Common Rail представил в 1999 году: 2-литровый 1CD-FTV для легковых автомобилей, 3-литровый 1KD-FTV – для легковых, коммерческих автомобилей и внедорожников.
Турбодизель имеет чугунный блок с алюминиевой головкой 2 распредвалами и 16-ю клапанами. Система впрыска Common Rail оснащена форсунками DENSO. С недавнего времени появилась возможность их восстановления. Стоимость новой форсунки около 18 000 рублей. Именно высокая цена за новые форсунки и невозможность их восстановления (до настоящего времени) и стали основной причиной жалоб на японский дизельный двигатель. При условии использования качественного топлива, форсунки с легкостью преодолевают рубеж в 200-250 тыс. км.
Эксплуатация и типичные неисправности
Изучая зарубежные форумы Avensis и Corolla, складывается впечатление, что двигатель 1CD и его более мощная версия 2 CD имеют катастрофически низкую надежность. Но картина явно преувеличена, хотя владельцы после 250 000 км пробега должны быть готовы потратиться.
Тяжелый старт
Затрудненный запуск холодного двигателя (когда приходится подолгу крутить стартер) – считается одной из распространенных неисправностей. Некоторым помогло обновление программного обеспечения, а у других просто «подизносился» стартер. Для запуска дизеля необходимо «сильное» вращение, и поэтому даже если чуть-чуть упадет напряжение в сети, двигатель уже не запустится.
Утечки из клапана SCV
Клапан регулировки холостого хода – проблемное устройство. Это хорошо знают владельцы Тойот и Мазд. Утечки из клапана приводят к внезапной остановке двигателя.
Потеря мощности
Высвечивание трех сигнализаторов – CHECK, VSC и TRC OFF – означает то, что двигатель перешел в аварийный режим. Это сложно не заметить, так как мотор внезапно теряет тягу. Распространенные причины: загрязнение клапана рециркуляции отработавших газов EGR и выход из строя форсунок.
Технические характеристики Toyota 2.0 D-4 D (1/2 CD- FTV)
Версия | 1CD-FTV – 90 | 1CD-FTV – 110 | 2CD-FTV – 116 |
Система впрыска | Common Rail | Common Rail | Common Rail |
Рабочий объем | 1995 см3 | 1995 см3 | 1995 см3 |
Расположение цилиндров / количество клапанов | R4/16 | R4/16 | R4/16 |
Максимальная мощность | 90 л.с./4000 | 110 л.с./4000 | 116 л.с./4000 |
Максимальный крутящий момент | 215 Нм/2400 | 250 Нм/2000 | 250 Нм/1800 |
Привод ГРМ | Зубчатый ремень | Зубчатый ремень | Зубчатый ремень |
Применение двигателя 2.0 D-4 D
Впервые 1CD появился на Toyota Avensis I и Corolla E11. Он исчез с рынка в 2007 году, просуществовав на конвейере 8 лет.
– Toyota Corolla E11: 09.2000-11.2001
– Toyota Corolla E12: 01.2002-02.2007
– Toyota Avensis I: 10.1999-02.2003
– Toyota Avensis II: 04.2003-03.2006
– Toyota RAV4 II: 09.2001-11.2005
– Toyota Corolla Verso: 01.2002-05.2004
– Toyota Previa II: 03.2001-01.2006
Оценка: ☆☆☆
Средний дизель, не имеющий ни явных плюсов, ни явных минусов. Цены на ремонт этого двигателя и на его запасные части в последнее время упали, но увеличилось число отказов, связанных с большим пробегом и износом.
Альтернатива
Лучший выбор для Avensis – бензиновый 1.8 VVT-i, а для Corolla – его 1,6-литровый аналог.
Варианты исполнения оппозитного двигателя
Однако даже подобное простое техническое решение – расположить горизонтально друг напротив друга цилиндры двигателя может быть реализовано несколькими вариантами. Когда работает такой оппозитный двигатель, его поршни могут двигаться разными способами.
Оппозитный боксер
Во время работы подобного мотора поршни всегда находятся друг относительно друга на расстоянии, и каждый работает в своем цилиндре – если один располагается на максимальном удалении от оси двигателя, то значит и другой, соседний, занимает аналогичное положение. Такой порядок работы напоминает движения боксера, поэтому он получил название «боксер». Очень часто использует подобные оппозитные двигатели Субару. Описанный двигатель показан на фотографии ниже
OPOC, возрождение старых идей
Другой принцип построения реализует оппозитный двигатель по типу OPOC. На сегодняшний день они начинают вновь развиваться благодаря инвестициям небезызвестного Била Гейтса. Устройство такого двигателя показано на рисунке ниже.
Этот оппозитный двигатель – двухтактный. На рисунке хорошо видно, что в цилиндре находится по два поршня, и закреплены они на одном коленчатом валу (на рисунке они обозначены как красный и синий). Красный обеспечивает впуск смеси, а синий – выпуск продуктов сгорания. Из конструкции подобного оппозитного двигателя исчезла головка блока цилиндров и механизм привода клапанов. Кроме того, достоинством такого оппозитника является то, что поршни работают на один коленвал.
Все это существенно снизило массу оппозитного двигателя и значительно расширило сферу его использования. Другой особенностью является то, что он может быть как дизельный, так и бензиновый. Необходимо обязательно уточнить, что как всякий двухтактный двигатель, он нуждается в продувке цилиндров. Для этого задействован электромотор с питанием от внешнего источника. Когда оппозитный двигатель выходит на режим, электродвигатель отключается, а устройство подачи воздуха превращается в турбонаддув.
Рассматривая конструкцию такого оппозитного мотора, необходимо отметить его плюсы: повышение эффективности, обеспечиваемое тем, что расширяющиеся газы давят на два поршня, а не на стенку камеры сгорания, а также повышенное усилие на валу. Кроме того, каждый поршень проходит меньшее расстояние, что снижает силу трения и, соответственно, потери.
Рассматривая другие плюсы, которые обещает подобный оппозитный двигатель, стоит отметить — компания-изготовитель сообщает, что когда он используется как дизельный, то:
- такой двигатель легче обычного турбодизеля на пятьдесят-тридцать процентов;
- подобный силовой агрегат содержит деталей на пятьдесят процентов меньше, чем обычный дизельный мотор;
- занимает на пятьдесят-сорок пять процентов меньше места под капотом;
- экономичней на пятьдесят-сорок пять процентов.
Однако стоит учитывать, что подобный оппозитный силовой агрегат еще достаточно сырой, а значит, отмеченные преимущества отражают в большей степени ожидания его разработчиков.
Оппозитный танковый двигатель
Да, был такой двигатель, это 5ТДФ, разработанный для танков Т-64, а также последующих Т-72 и других. Тогда он обеспечивал необходимую мощность при заданных габаритах. Подобный оппозитный двигатель и его устройство показаны на рисунке ниже
Как видно из рисунка, поршни у него расположены в одном цилиндре и движутся встречно, но работают каждый на собственный коленвал. При минимальном расстоянии между поршнями между ними образуется камера сгорания, где происходит воспламенение топлива. Существует оппозитный двигатель как бензиновый, так и дизельный. По аналогии с OPOC, для подачи воздуха в цилиндры, а также удаления отработанных газов, используется турбонаддув.
Используемый принцип встречного движения поршней позволил упростить конструкцию, обеспечить мощность и компактность силовой установки. Так, подобный дизельный оппозитный силовой агрегат при двух тысячах оборотов, объеме тринадцать и шесть десятых литра выдавал семьсот лошадиных сил, при этом занимая минимум места.
Различия между оппозитным и рядным четырехцилиндровым двигателем
Сейчас мы будем говорить об общих чертах и отличительных особенностях рядных и оппозитных четырёхцилиндровых двигателях Boxer Four и Straight Four. А так же об их плюсах и минусах. Ниже короткое видео где подробно все описано.
Различия между оппозитным и рядным четырехцилиндровым двигателем. Видео
https://youtube.com/watch?v=4PGZjUQ-MNk
- Обе конструкции работают по принципу четырёхтактного цикла — пуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
- В обеих конструкциях рабочий ход происходит каждые 180 градусов поворота количества валов, но у них немного разный порядок зажигания.
- На каждом двигателе мы видим мы видим цилиндры под номерами 1, 2, 3, 4. Для оппозитных порядок зажигания 1, 3, 2, 4., а для рядной 1, 3, 4, 2. Так что порядок работы двух последних цилиндров поменян. Эта разница влияет на то как двигатель сбалансирован. У оппозитного двигателя пары цилиндров, наружу и во внутрь, двигаются вместе. Это значит, что сила инерции первого порядка, которая возникает, когда поршень достигает верхне или нижней мёртвой точки взаимокомпенсируются. С рядным четырёхтактном двигателем та же история — силы инерции первого порядка взаимокомпенсируют друг друга, что касается силы инерции второго порядка — здесь двигатели начинают отличаться. Силы инерции второго порядка создаются за счёт того, что поршень движется быстрее верхней части цилиндра, чем в нижней. Когда поршень достигает максимальной или минимальной мёртвой точки, силы инерции второго порядка направлены вверх или вниз от поршня. У оппозитного двигателя, поскольку поршни расположены напротив друг друга, эти силы инерции сбалансированы, что обеспечивает ровную работу двигателя. В рядный четырёхцилиндровой установке все силы направлены в одном направлении, из-за чего двигатель начинает вибрировать, если не использовать балансировочные валы.
КСТАТИ ГОВОРЯ! Если добавить по два цилиндра к любой из конструкций, будь это оппозитная или рядная шестёрка, все силы инерции крутящего момента будут скомпенсированы.
Вы наверное подумали, что оппозитная шестёрка будет иметь вибрации из-за группы 3-х поршней, но каждая группа из трёх поршней балансирует вибрацию другой группы. Если сравнить размеры двигателей Subaru EJ20 2.0L Boxer-4 и Toyota 22R-E 2.0L Inline-4, то они практически одинаковые, с такой конфигурацией двигатели обычно не выполняют объёма более трёх литров, но раньше их выпускали гораздо большего объёма.
Самая большая современная рядная четвёрка — это бензиновый двигатель от автомобиля Toyota Tacoma, объёмом 2,7 литров.
Но это не значит, что рядная четвёрка не имеет своих преимуществ:
- Как правило, она более компактная, имеет только одну крышку цилиндров и не такая широкая. Что оставляет больше места для подвески и позволяет уменьшить радиус поворота, так как шины автомобиля имеют больше места для поворота.
- Что касается газораспределительного механизма, эта конкретная рядная четвёрка имеет один распредвал с верхним расположением, но чаще в современных автомобилях встречается два распредвала.
- Большим преимуществом рядной четвёрки является, то что она имеет только одну головку цилиндра, один впускной и один выпускной распредвал, меньше движущихся частей, меньше веса, а так же намного проще добраться до колодки цилиндра для обслуживания, будь это регулировка клапанов, или замена свеч с рядной конфигурацией — это сделать намного проще.
Наконец мы добрались до темы звучания двигателей. Многие люди утверждают, что оппозитные двигатели звучат лучше, но на самом деле это не преимущество. Этот звук связан с тем, что выхлопные патрубки имеют разную длину.
И так как Субару отказались от данной конструкции выхлопа, новые оппозитные четвёрки будут звучать так же как и остальные четырёхцилиндровые двигатели. Конечно можно создать выхлопную систему с патрубками, которые имеют разную длину, для получения уникального звука выхлопа. Но это может ухудшить продувку цилиндра из-за неравных пульсаций, да и особого смысла в этом нет. Однако, что касается оппозитного двигателя, установка патрубков с разной длинной кажется привлекательной.
Минусы оппозитного двигателя
Без недостатков сегодня не обходится ни одно автомобильное устройство, и мотор – не исключение. К тому же, минусов хватает.
Вся проблема в конструктивных особенностях движка, которые делают ремонт очень дорогим. Конечно, это если сравнивать с обычными и более распространенными ДВС. Более того, далеко не каждый мастер может справиться с неполадками в горизонтальном двигателе – чаще всего исправить поломку можно только в фирменном сервисе, особенно в случае с Субару. Так, к примеру, если в обычном движке вы сможете самостоятельно произвести замену свечи, то с оппозитников такой «фокус» не пройдет – придется везти к мастеру.
Сложность конструкции действительно делает эксплуатацию не слишком комфортной. Масло расходуется невероятно быстро, а покупка авто с горизонтальной восьмеркой обойдется вам значительно дороже, чем спорткара с такими же характеристиками скорости и управляемости, но с обычным, вертикальным двигателем.
Но, минусы все же меркнут перед преимуществами. Вряд ли в ближайшие десять-пятнадцать лет от установки таких моторов откажутся производители спортивных машин, такие как Субару или Порше. А все потому, что благодаря использованию столь сложного и дорогого агрегата, любимые спортивные автомобили являются такими мощными, безопасными и быстрыми — какими мы их и знаем на протяжении десятилетий.
Нумерация цилиндров на разных типах двигателей
Как таковой, строгой международной системы расположения и нумерации цилиндров двигателя не существует. И это плохо. Посему, прежде, чем приступать к какому-либо виду ремонта двигателя или системы зажигания, окунитесь с головой в Инструкцию по эксплуатации и ремонту именно вашего авто.
Заднеприводные 4-х и 6-ти рядные двигатели в США имеют главный цилиндр №1 от радиатора, остальные цилиндры нумеруются по направлению к салону. Но, есть и обратная нумерация, когда главным цилиндром считается тот, который ближе к салону.
У французских двигателей нумерация цилиндров происходит со стороны коробки передач. А нумерация цилиндров V-образных двигателей идёт с правого полубока, т.е. со стороны крутящего момента.
Переднеприводные автомобили, как правило, имеют поперечно установленный двигатель. Здесь нумерация цилиндров идет с одной из сторон, а цилиндр №1 расположен со стороны пассажирского места.
V-образные многоцилиндровые двигатели имеют главный цилиндр со стороны водителя в ряду, который ближе к салону. Затем идут нечетные цилиндры двигателя, а с противоположной стороны (ближе к радиатору) – чётные.
Поэтому, для того, чтобы вы окончательно не запутались из-за отсутствия единого международного стандарта расположения и нумерации цилиндров двигателя, пользуйтесь Руководством по эксплуатации от производителя.
Удачи вам в изучении нумерации и расположения цилиндров двигателя.
Источник
