Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Сначала о тех положительных моментах, которые свойственны горизонтально-оппозитным моторам.

Конструкция двигателя представляет собой два полублока с двумя цилиндрами в каждом, где расположенные под углом 180° поршни перемещаются в горизонтальной плоскости.

При этом два соседних поршня всегда находятся в одинаковом положении относительно головки блока. Такое решение позволяет минимизировать вибрации, а значит, отказаться от дополнительных балансиров. 

Плюсы и минусы оппозитного двигателяКонструктивно горизонтально-оппозитный двигатель ничем не сложнее любого из их собратьев по цеху ДВС.

Наиболее массивная часть такого двигателя расположена максимально низко, чем и обусловлен оптимальный центр тяжести. А это и устойчивость автомобиля при движении, и хорошая управляемость. Отдельно стоит сказать о пассивной безопасности — конструкция подрамника способствует тому, что в случае лобового столкновения вектор смещения «плиты» двигателя направлен под автомобиль.

Плюсы и минусы оппозитного двигателяЭтот двигатель Subaru обладает настоящим спортивным характером — им снаряжались и Subaru BRZ, и Toyota GT86.

Теперь выясним, из-за чего ломают копья. Оппозитные двигатели чрезвычайно сложны по конструкции и дороги как по себестоимости, так и в обслуживании. В чем-то здесь можно согласиться. Но сначала небольшая ремарка — в этом материале мы будем говорить о современных 4‑цилиндровых моторах Boxer третьего поколения.

Нельзя забывать, что появившиеся еще в 1963 году оппозитные моторы Subaru прошли длинный путь эволюции, позволивший на каждом из этапов устранять негативные моменты. Да, конструктивно оппозитник сложнее, скажем, рядной «четверки». К примеру, здесь две головки блока и, соответственно, четыре распределительных вала.

Что касается обслуживания, плановое ТО Subaru Forester не дороже, чем у «одноклассников», а сам процесс работы с оппозитным мотором практически ничем не отличается от работ с традиционными конфигурациями двигателей.

Более того, современные моторы Subaru серий FB и FA в конструкции газораспределительного механизма используют не ремень, а цепной привод, компонент, который в обслуживании просто не нуждается.

Плюсы и минусы оппозитного двигателяГоризонтально-оппозитный двигатель. Практически золотое сечение… Плюсы и минусы оппозитного двигателя«Фишка» оппозитного мотора (в центре) — низкий центр тяжести. Слева — компоновка с рядным мотором, справа — с V-образным.

Обслуживание и ремонт моторов Subaru, вернее, сложность связанных с этим процессом операций, тоже плодит немало слухов. Некоторые утверждают, что за ремонт моторов Subaru берутся только единицы мастеров и их услуги крайне дороги. На самом деле, любой двигатель стоит доверять исключительно профессионалам.

Что касается стоимости работ, определяемых сложностью манипуляций с моторами Subaru — это чистой воды миф. Так, весьма стойким стало убеждение, что замена свечей зажигания на двигателях Subaru невозможна без вывешивания мотора.

На самом деле для этой операции достаточно иметь свечной ключ с карданным шарниром и удлинителем — такие есть в любом универсальном наборе инструментов. Единственная модель Subaru, замена свечей зажигания в которой требует вывешивания двигателя, — это BRZ.

Связано это с тем, что лонжерон кузова очень близко расположен к «операционному полю», и такая архитектура не позволяет извлечь ни свечу, ни катушку зажигания.

Плюсы и минусы оппозитного двигателя Плюсы и минусы оппозитного двигателяВ конце концов, даже с навесным оборудованием и в сборе с CVT этот двигатель просто красив. Моторы Subaru XV и Subaru Forester.

Если же говорить о более серьезных ремонтах, включая капитальные, то и в этой части современные моторы Subaru вполне дружелюбны к специалистам сервисов.

Например, на моторах серии EJ, знаменитых субаровских «ежиках», которые и сегодня используются на модели STI, для того чтобы снять поршни и коленчатый вал, сначала нужно через технологические отверстия с помощью специального инструмента извлечь поршневые пальцы.

На нынешних моторах серии FB конструкторы развернули разъем шатуна, сделав его асимметричным — это решение позволяет мастерам без труда демонтировать поршневую группу.

Моторы Subaru прожорливы в плане потребления масла? Мнение, основанное на «делах давно минувших дней», когда действительно были определенные претензии к расходу масла, связанные с неравномерностью износа гильз цилиндров и не имеющие никакого отношения к современным горизонтально-оппозитным двигателям «плеяд».

Если сегодня подобные вопросы возникают, происходит это по вине самих пользователей и связано исключительно с нарушениями режимов обкатки. Кроме того, приветствуется постоянный предварительный прогрев двигателя до нужных минимальных температур.

При дальнейшей эксплуатации автомобиля очень важно применение качественного топлива — в противном случае по истечении времени весьма вероятно залегание поршневых колец и, как следствие, повышенный расход масла.

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Резюмируя все вышесказанное, можно с уверенностью утверждать, что сегодняшние горизонтально-оппозитные моторы Subaru ни одной из списка предписываемых им хронических болезней не страдают. Зато конструктивных обновлений за последнее время они получили немало.

Это и новые технологии изготовления кривошипно-шатунного механизма, и внедрение системы изменения фаз газораспределения, и существенные доработки в системах смазки и охлаждения… Неизменным остался лишь сам принцип работы горизонтально-оппозитного двигателя. И звук.

Тот самый звук, который наверняка оказывает свое влияние на постоянное пополнение рядов субаристов.

Оппозитный двигатель, плюсы и минусы

Современное автомобилестроение предусматривает использование разных видов двигателей внутреннего сгорания. Для их классификации применяется несколько критериев, включая один из самых востребованных – размещение цилиндров по отношению друг к другу.

Данный параметр позволяет выделить один из самых популярных видов ДВС – оппозитный двигатель. Его главной конструктивной особенностью становится равный 180 градусам угол развала цилиндров. А потому имеет смысл рассмотреть принцип действия силового агрегата, его разновидности, плюсы и минусы более подробно.

Что такое оппозитный двигатель

Ключевое отличие оппозитного двигателя от любых альтернативных вариантов становится размещение цилиндров прямо напротив друг друга. Результатом становится передвижение поршней в двух возможных направлениях – навстречу или противоположном.

Такой вариант конструкции получил достаточно широкое распространение и активно использовался в танковой технике второй половины прошлого века, а также автомобилях таких известных брендов как Porsche или Subaru. Отдельного упоминания заслуживает установка оппозитных двигателей на автобусы из Венгрии «Икарус» и автотранспорт BMW.

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Первые разновидности рассматриваемой силовой установки появились достаточно давно – в конце 19 века. Реальное воплощение на практике они получили в середине прошлого – 20-го столетия. Речь идет о бесшатунных оппозитных двигателях отечественного разработчика Баландина, предназначенных для установки в качестве авиационных.

Последующая работа конструкторов из разных стран привела к достаточно широкому распространению данной разновидности моторов. Некоторые из самых популярных направлений практического применения рассматривают ниже.

Устройство и принцип работы

Именно он определяет ключевые достоинства и особенности практического использования оппозитных силовых установок. Важным следствием становится присутствие двух механизмов газораспределения.

В остальном принцип работы оппозитного двигателя не отличается от стандартного. Благодаря сжиганию топливной смеси, происходит нагнетание давления образующихся газов, которое вызывает последующее перемещение поршней, результатом чего выступает движение коленчатого вала.

Типы оппозитных двигателей

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Различают три основных разновидности рассматриваемых силовых установок, каждая из которых заслуживает отдельного описания:

  1. OPOC. Расшифровка аббревиатуры выглядит следующим образом: OpposedPistonOpposedCylinder, что обозначает основную особенность конструкции мотора – наличие двух поршней в каждом из двух цилиндров. Такие установки относятся к двухтактным, имеют небольшую массу, а также выпускаются в двух вариантах – и как дизельные оппозитные двигатели, и как бензиновые.
  2. 5 ТДФ. Разработка советских конструкторов середины и второй половины прошлого века. Представляет собой оппозитный танковый двигатель, который устанавливаются на танки двух типов – Т-64 и более совершенные Т-72, частично использунмых до сих пор, хоть и после нескольких модернизаций. В настоящее время выпуска 5 ТДФ не осуществляется.
  3. Boxer. Наиболее современная разновидность оппозитных двигателей. Предусматривает размещение каждого из поршней в отдельном цилиндре. Расстояние между ними остается неизменным в процессе эксплуатации агрегата, что напоминает движения боксеров, давшие наименование типу силовой установки.

Именно последний вариант конструкции широко применяется в оппозитных двигателях Субару, давно ставших характерным признаком этого популярного бренда. Таким же, как роторные двигатели Mazda или рядные моторы BMW.

Описание разновидностей рассматриваемых силовых установок было бы неполным без упоминания еще одной разработки, которая также относится к легендарным. Речь идет об оппозитном двигателе Porsche 911, имеющем полувековую историю. Агрегат имеет шесть цилиндров. Сегодня широко применяются и другие разработки известного бренда, включая силовые установки с восемью или даже двенадцати цилиндрами.

Они используются для комплектования спортивных моделей авто повышенной мощности. Но Porsche 911 продолжает оставаться классикой моторостроения и одним из самых удачных конструктивных решений в современном автомобилестроении.

Читайте также:  Признаки прогара клапанов

Плюсы и минусы двигателей

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Далеко не у всех автовладельцев оппозитный двигатель и особенности его работы вызывают положительные эмоции. Несмотря на это, несколько очевидных достоинств подобных моторов все-таки можно выделить. К числу наиболее значимых плюсов оппозитных двигателей относятся:

  • смещение центра тяжести, благодаря которому достигается улучшение управляемости автомобилем;
  • снижение вибрации двигателя и, как следствие, повышение комфорта при передвижении;
  • высокие показатели износостойкости, что обеспечивает длительный срок службы мотора (стандартный ресурс двигателей Subaru доходит до миллиона километров пробега).

Последнее из перечисленных достоинств считается наиболее значимым. В этом нет ничего удивительного, если учесть, насколько серьезную долю стоимости авто в целом составляет двигатель. Как и важность его исправной работы для эффективной эксплуатации транспортного средства в целом.

Важно понимать, что плюсы соседствуют с несколькими существенными минусами оппозитного двигателя. Главными его недостатками считаются такие:

  • относительно высокий расход топлива, который становится особенно заметным, если сравнивать с обычным V-образным двигателем, имеющим аналогичные показатели мощности;
  • необходимость частой замены или добавления масла, что также связано с повышенным его расходом, заметно более высоким, чем у большей части альтернативных вариантов силовых установок;
  • дороговизна ремонта и технического обслуживания агрегата, что в равной степени касается как стоимости работы, так и цены на необходимые запасные детали и части;
  • серьезные требования к квалификации мастеров сервиса, производящих ремонт или техническое обслуживание автомобиля с оппозитным двигателем (результатом становится частый отказ в выполнении работ и необходимость поиска автомастерской с достаточным уровнем подготовки персонала).

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Но при возникновении проблем с исправностью и работоспособностью агрегата, их устранение сопровождается серьезными финансовыми затратами. Поэтому решение о том, приобретать авто с таким силовым агрегатом или нет, становится непростой задачей для потенциального владельца.

Культура производства оппозитных двигателей компании Субару

Как было отмечено выше, горизонтально-оппозитный двигатель выступает одним из символов одного из мировых лидеров на рынке автомобилестроения – японского концерна Subaru. Первая разработка подобного типа появилась более полувека назад. За прошедшее с того момента время корпорацией создана целая культура изготовления оппозитных моторов, заслужившая уважение во всем мире.

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Несмотря на достаточно высокую стоимость двигателя, компания Субару не меняет собственных традиций и продолжает устанавливать его на все новые модели выпускаемой техники.

Аргументы в пользу такого решения очевидны и заслуживают внимания, так как дороговизна ремонта и технического обслуживания силовой установки с лихвой компенсируется надежностью в работе и крайне длительным сроком беспроблемной эксплуатации, намного превосходящим разработки подавляющего большинства конкурентов.

Дополнительным плюсом становится неизменно высокое качество сборки, характерной для японского предприятия-производителя. Немаловажным бонусом выступает традиционно длительная гарантия, которая предоставляется на всю выпускаемую автотехнику.

Особенности технического обслуживания и ремонта, характерные неисправности

Главным требованием в части технического обслуживания оппозитных двигателей Subaru выступает обращение в сертифицированные сервисы.

Они должны обладать как персоналом соответствующего высокого уровня, так и необходимыми оригинальными запчастями, а также расходными материалами.

При таком подходе к ТО можно быть уверенным, что силовой агрегат продемонстрирует полный набор преимуществ, включая внушительную долговечность.

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Сказанное в полной мере касается и ремонта техники, выпущенной японским производителем. Практика показывает, что основные проблемы обычно возникают при нарушениях рекомендованных условий эксплуатации.

Поэтому самым простым способом продлить срок службы двигателя в частности и автомобиля в целом выступает четкое соблюдение правил его использования. В том числе – регламента работ по техническому обслуживанию.

Итог

Оппозитные двигатели используются очень давно – первые модели появились еще в конце 19 века. Широкой популярностью примерно полвека назад пользовались моторы такого типа от Porsche, прежде всего – знаменитый Порше 911.

Сегодня оппозиционные двигатели выступают характерным признаком автомобилей Subaru. Несмотря на сравнительно высокую стоимость эксплуатации и технического обслуживания, они обеспечивают крайне длительный срок службы, компенсирующий любые сопутствующие издержки.

Работа оппозитного двигателя

Поиск запроса «оппозитный двигатель, устройство и принцип работы» по информационным материалам и форуму

Типы ДВС: плюсы и минусы оппозитного двигателя

Как в свое время V-образный мотор «эволюционировал» от рядного, так и оппозитная силовая установка стала своеобразным технологическим усовершенствованием V-образного двигателя внутреннего сгорания.

В середине 1930-х годов инженеры марки Volkswagen проводили собственные разработки силовых установок, модернизируя как рядные, так и V-образные моторы.

В результате одной из таких операций инженеры «разложили» цилиндры V-образного двигателя под углом 180 градусов, получив первый в мире оппозитный двигатель.

Особенность конструкции такого мотора заключается в том, что его цилиндры и поршни располагаются оппозитно (с английского «opposite» — противоположный), то есть друг напротив друга в горизонтальной плоскости.

Плюсы и минусы оппозитного двигателяОппозитный двигатель

При этом, у такого двигателя в конструкции применены по два распределительных вала с каждой стороны. Еще одной особенностью конструкции такого мотора является вертикальное размещение газораспределительных механизмов.

Сконструировав подобный двигатель, инженерам Volkswagen удалось решить несколько проблем, присущих V-образным моторам, главная из которых – несбалансированность, порождающая вибрации, которые от силовой установки передаются на кузов и делают езду на автомобиле некомфортной.

Эти моторы с 1938 года устанавливались на культовую модель городского хэтчбека Volkswagen Beetle. А с середины 1960-х годов ставку на оппозитные моторы сделала японская компания Subaru.

Плюсы и минусы оппозитного двигателяVolkswagen Beetle ’1968–72

Преимущества

Оппозитный двигатель ввиду горизонтального расположения цилиндров получил сбалансированную работу за счет того, что работающие друг от друга поршни являются своеобразным противовесом и создают такой необходимый для корректной работы мотора баланс. По оценкам специалистов, лучше оппозитного двигателя уравновешен только рядный шестицилиндровый мотор.

Еще одно преимущество, которое дает оппозитное расположение цилиндров – низкий центр тяжести, что особо ценится для спортивных машин, которым важна такая характеристика, как устойчивость при прохождении поворотов на скорости. Из-за своего горизонтального расположения мотор как бы «распластан» в подкапотном пространстве, благодаря чему крены автомобиля существенно уменьшаются.

Несомненным плюсом оппозитного двигателя является его ресурс прочности: некоторые двигатели подобного типа эксплуатировались до нескольких сотен тысяч километров до капитального ремонта.

Недостатки

Наряду с указанными выше преимуществами, есть у оппозитных двигателей и свои недостатки. Связаны они с особенностью конструкции мотора и касаются дорогого обслуживания и ремонта «оппозитника».

Если в том же рядном или V-образном двигателе автовладелец может поменять свечи зажигания самостоятельно, то проделать эту операцию на оппозитном моторе практически невозможно – для этого потребуется применить специальное оборудование, которым располагают только СТО.

Да и стоимость его производства сравнительно высока, что в конечном итоге сказывается на ценнике автомобиля.

Плюсы и минусы оппозитного двигателяSUBARU BRZ оснащается оппозитным двухлитровым двигаталем мощностью 200 лошадиных сил.

Оппозитный двигатель Subaru: плюсы и минусы

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Такой силовой агрегат, как оппозитный двигатель (в частности, производителя Subaru) схож по принципу работы со стандартным, рядным двигателем внутреннего сгорания. Отличает же его специфичность расположения поршней, цилиндров, из-за горизонтальной (а не привычно вертикальной) установки двигателя. Потому, и поршни оппозитного двигателя расположены горизонтально, к тому же, напротив (оппозитно) друг к другу, попарно. Также каждая из этих пар поршней двигателя имеет пару распределительных валов.

С первого взгляда, оппозитный двигатель Субару компактнее прочих, той же мощности, объема. Такая иллюзия создается, потому как он «плоский», равномерно заполняет моторный отсек. При этом, мотор-плита короткая, плоская, но широкая. Конструкция её представлена полублоками из двух цилиндров, но в ширину, кроме картера с поддоном, как у рядного, тут «примостился» ещё полублок и головка.

Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Плюсы оппозитного двигателя Subaru

Достоинств у оппозитного двигателя Subaru немало:

  1. Распределение массы симметрично около оси, не конкретно на ней (меньше нагрузки на задние колеса) — за счет низкого центра тяжести (плюс возможности его смещения).
  2. Высокая функциональность, сравнительно большая продолжительность работы до первой необходимости ремонта – наиболее важный плюс и довод установки именно оппозитного двигателя Subaru.
  3. Сведение к минимуму (либо полное отсутствие вибрации), которая при установке обычного двигателя создает немалый дискомфорт водителю/пассажиру.
Читайте также:  Роботизированная трансмиссия (РКПП) и принцип работы коробки - робот

Первый плюс(достоинство) наиболее оценено владельцами спортивных машин. Потому как, при скоростных поворотах оппозитный движок Subaru даст больше устойчивости. Кроме того, и скоростные показатели у автомобилей использующих именно эти двигатели сравнительно лучше аналогичных (в особенности среди 12-ти цилиндровых).

Последнее (третье преимущество) возможно, помимо прочего, из-за горизонтального расположения поршней, работающих друг от друга, создавая некий баланс, противовес. Не все модели оппозитных двигателей Субару, к сожалению, могут похвастаться максимальной устойчивостью к вибрациям.

Наилучшим образом «противостоять» вибрационным нагрузкам удается шестицилиндровому оппозитному двигателю (аналогично с 6-ти цилиндровой вариацией рядного двигателя). Но уже 4-х цилиндровый такими успехами и значительными преимуществами не обладает.
Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Минусы оппозитного двигателя Subaru

Впрочем, в каждом достоинстве оппозитного двигателя Субару можно найти небольшую «ложку дёгтя». Из таких недостатков:

  1. Дороговизна обслуживания двигателя, сложность в подборе необходимых запасных деталей. И, кроме прочего, желательно доверять в вопросах ремонта конкретно таких двигателей исключительно профессионалам, специализирующимся на этом.
  2. Высокая стоимость собственно оппозитного двигателя производителя Subaru, объяснимая сложностью конструкции.
  3. Также к расходным статьям с использованием такого двигателя прибавляется большой расход масла.

Спектр использования оппозитного двигателя Subaru

Немного затрудненное финансовое положение значительной массы автолюбителей не дает распространиться популярности оппозитных двигателей Subaru. Их применение наиболее широко в сфере использования гоночных, скоростных моделей автомобилей. Потому как здесь, указанные ранее преимущества оппозитных двигателей Субару гораздо важнее и перекрывают недостатки их использования.

Кроме того, устанавливаются они, естественно, и в моделях автомобилей производителя Subaru. Также Porsche нередко прибегает к установке именно этих двигателей в свои автомобили.

Преимущества и недостатки оппозитных двигателей

Плоский блок.

У оппозитного мотора цилиндры расположены горизонтально – симметрично, по обе стороны коленвала.

Вместо привычных нам вертикальных блоков рядных моторов и «кубиков» V-образных, оппозит выглядит примерно как чемодан, раскрытый и положенный плашмя. Отсюда первый его плюс – малая высота, и как следствие – низкий центр тяжести.

Именно это долгие годы было основным преимуществом оппозита – низко расположенный, он сулил заметный выигрыш в устойчивости машины в повороте.

Взаимоуравновешивание.

Следующий плюс вытекает из конструкции мотора. Поршни вместе с шатунами расположены попарно, и «смотрят» в диаметрально противоположные стороны (от того мотор и называется «оппозитом»). При работе поршни в паре движутся в противоположные стороны.

Получается, что они уравновешивают друг друга без каких-либо дополнительных ухищрений и устройств. Ни балансирных валов, ни самих балансиров коленвала у этих моторов нет.

Выигрыш: в снижении потерь на вращение лишней массы, компактность мотора, его оборотистость, высокий крутящий момент.

Как ни странно, этими двумя пунктами все плюсы оппозита исчерпываются, и начинаются минусы. И они удручающи.

Сложность конструкции.

Первый, как ни странно, вытекает опять-таки из конструкции мотора. Здесь нет единого блока цилиндров, а есть два полублока, между которыми зажат коленвал. Процедура по тщательной установке коленвала Subaru – тот ещё цирк.

Почему мы заговорили о ремонте? Увы, эти моторы не отличаются надёжностью. Головок цилиндров тоже две и две ветви системы охлаждения.

Малейшее рассогласование в их симметрии, и пора к мастеру, который начнёт чертыхаться уже при одном виде количества патрубков.

Масложор.

Горизонтальным цилиндрам любого мотора всегда сопутствует врождённая проблема – моторное масло из них не может так же легко стечь вниз, как в рядных или V-образных. Но моторы Subaru любят есть масло не только по этой причине.

Сложность с равномерным охлаждением далеко расставленных цилиндров очень часто приводит к их быстрому износу от коробления внутренностей мотора. Знакомый владельцам Subaru симптом – сетка хона ещё видна, а овальность зашкаливает.

Громоздкость.

Три четверти ХХ века пионером оппозитов-воздушников был Volkswagen, но даже скромный 1-литровый мотор «Жука» с трудом помещался между задними колёсами легендарного автомобиля.

Субаровский оппозит оброс водяной рубашкой, турбонаддувом, верхними распредвалами и просто прибавил в объёме. Да, он остался более или менее плоским, но сильно раздался вширь, заняв всё место между лонжеронами.

Настолько, что у некоторых версий для замены свечей зажигания его приходится, как минимум, опускать вниз.

Плохая адаптация к потребностям внедорожников.

Каким бы плоским ни был поддон оппозита, но он есть, потому что маслу в моторе всё-же надо куда-то стекать.

При серьёзных кренах машины всегда нужен поддон поглубже, а на оппозитном моторе это особо критично, поскольку велик риск затекания масла в горизонтальные цилиндры. Но сильно развить поддон вниз тоже нельзя – снизится дорожный просвет.

Выход один – поднимать мотор вверх, что и было сделано, например, на Subaru Tribeca. Что получилось? Высокий центр тяжести, худшая устойчивость и масса проблем с компоновкой в моторном отсеке.

Перечень проблем с оппозитами можно было бы продолжить.

Это и сложность изготовление многих деталей полублоков, и теснота в моторном отсеке под головками из-за малого пространства для выпускных коллекторов и катализаторов, и уникальность (а следовательно дороговизна) многих комплектующих двигателя, и компоновочная своеобразность передней части самого автомобиля из-за необычной формы мотора…

Каков же итог? Сегодняшние оппозиты – удел лёгкой авиации, где компактные размеры, воздушное охлаждение и любовь к инженерным шедеврам делают их востребованными. Или в большом спорте, где всё те-же качества оппозитов незаменимы для класса F1.

В практичном мире массового автомобилестроения «оппозитчики» – скорее клуб по интересам, чем финансово оправданное решение.

Это скорее дань красивой традиции и легенда, привлекающая определённый класс владельцев необычным звуком работы, нестандартной конструкцией и ощущением принадлежности к касте избранных.

Текст Евгения Хапова 

V6, рядная четвёрка, оппозит? Сравнение конструкции двигателей

Классический двигатель внутреннего сгорания — рядный, где все цилиндры расположены в один ряд. В литературе такая конструкция обозначается буквой I или R (от английского Row или немецкого Reihe— ряд), а цифра, стоящая рядом, указывает на число цилиндров (R3, R4, R5, R6).

Хотя в жизни обозначение «R» встречается редко — автопроизводители не стремятся отдельно выделять «рядность» мотора, считая такую схему обыденной. Вы никогда не встретите шильдик R6 на крышке багажника, в отличие от V6 — хотя рядная «шестёрка» во многом превосходит V-образную. Но об этом ниже.

Рядный 4-цилиндровый двигатель (R4) — самый распространённый в мире, поскольку попадает в наиболее ходовой диапазон рабочего объёма: от 1 до 3 литров.

Есть и более объёмные представители: например, тойотовский турбодизель 15B с кубатурой 4,1 л, который ставят на Mega Cruiser, грузовик Dyna и другие модели. Обратный пример — рядный моторчик Subaru EN07 (модели R1, R2, Pleo) объёмом всего 658 «кубиков».

Но это всё-таки исключения: оптимальным объёмом одного цилиндра мотористы считают 0,3–0,7 л. Соответственно, большинство 4-цилиндровых двигателей имеют рабочий объём от 1,2 до 2,8 л.

Ещё одна причина популярности рядной «четвёрки» — её относительная компактность. Мотор R4 можно установить почти на любой автомобиль как продольно, так и поперечно.

Чего не скажешь о рядной «шестёрке» R6 — дополнительные 2 цилиндра существенно увеличивают длину агрегата.

Установить такой двигатель поперечно инженерам удавалось в единичных случаях (Volvo S80 и XC90, Chevrolet Epica) в паре с компактной коробкой передач. В основном моторы R6 устанавливают продольно.

6 цилиндров в ряд (Straight-6) является одной из лучших конструкций двигателя — такая схема полностью сбалансирована и лишена вибраций, отличается плавной работой и эластичностью.

Читайте также:  Аварийный режим АКПП: что нужно знать

Моторы R6 традиционно применяли немецкие производители (BMW, Mercedes-Benz), а также японские: Nissan (серии RB25/RB26, TB45/TB48, дизель TD42), Toyota (серии M, 1G, 1JZ/2JZ, дизели 1HZ/1HD).

К сожалению, почти все эти двигатели в настоящий момент вытеснены более универсальными моторами V6.

У рядной «восьмёрки» проблем из-за исполинских размеров ещё больше. Моторы R8 встречались на американских машинах середины прошлого века, советских лимузинах ЗИС-101 и ЗИС-110. Сегодня такие двигатели работают только на судах и тепловозах, а на автомобилях их полностью вытеснили моторы V8.

V-образные моторы заметно сложнее рядных: у них две головки блока цилиндров (каждая со своей прокладкой, распредвалами, коллекторами), причудливее схема привода ГРМ.

А ещё «вэшки» вибрируют: V8 чуть меньше, V6 и V10 — сильнее. И лишь грозный V12 уравновешен полностью, как и R6 — по сути, он и представляет собой две рядных «шестёрки», соединённых вместе.

Но встретить V12 можно только на люксовых машинах и суперкарах.

Основа популярности мотора V6 — его универсальность: он достаточно компактен, поэтому может быть установлен как продольно, так и поперечно.

Та же Toyota перестала ставить рядные двигатели серии JZ на свои большие седаны (Mark II, Crown и их производные), перейдя на V-образную серию GR, которую можно встретить на доброй половине модельного ряда: от переднеприводных Camry до внедорожников Land Cruiser Prado. Выпускать универсальные двигатели намного выгоднее, чем специфичные.

Балансировка мотора V6 вызывает определённые сложности у инженеров из-за блуждающих в нём моментов от сил инерции поршней и центробежных сил — чаще всего приходится использовать балансировочные валы, что дополнительно усложняет и без того не самую простую конструкцию двигателя. Угол развала цилиндров у V-образных моторов может быть разным: обычно это 45, 60, 65 или 90 градусов — оптимальные значения с точки зрения вибраций.

Рядно-смещённые двигатели VR и W

Компромиссом между рядной и V-образной схемой стала рядно-смещённая компоновка (VR). Такие моторы активно применяет концерн Volkswagen. VR представляет собой V-образный мотор с экстремально малым углом развала цилиндров (10–20°), что позволяет накрыть их общей головкой блока, как у рядного мотора.

Плюсы такого решения — отказ от второй головки (а значит упрощение и удешевление конструкции) и компактные размеры.

Минусы — чудовищные вибрации: чтобы хоть как-то сбалансировать рядно-смещённый мотор, приходится значительно утяжелять коленчатый вал и маховик, применять балансировочные валы, особые подушки двигателя и другие технические решения.

Из-за этого схема VR не получила распространения у других автопроизводителей, став фирменной чертой автомобилей VAG.

Volkswagen же активно развивал своё «дитя», придумав W-образный двигатель — V-образный мотор из двух блоков VR на одном коленвале. Такие силовые агрегаты встречаются на флагманах VW, Audi и Bentley.

Оппозитный двигатель иногда называют V-образным с углом развала 180°, но это не совсем верно. В V-образной схеме поршни двигаются синхронно, в то время как в оппозитной — зеркально, словно боксируя друг с другом. Из-за этого оппозитные двигатели называют «боксёрами» (Boxer), обозначая буквой B: B2, B4, B6, B8. Хотя свой 6-цилиндровый «боксёр» EZ30 Subaru называет H6.

Самый популярный оппозитный двигатель стоял на легендарном «Жуке» Volkswagen Old Beetle (Käfer), которых за полвека выпустили 21,5 млн штук. В современных машинах «боксёры» используют только Porsche и Subaru, хотя в мототехнике они широко представлены на моделях BMW и «Уралах».

Плоский горизонтальный «боксёр» — весьма широкий двигатель, что не позволяет записать ему в преимущества компактность. В чём же плюсы такой компоновки? Во-первых, в низком центре тяжести (мотор находится очень близко к земле), что даёт лучшую устойчивость и управляемость автомобиля.

Во-вторых, коленвал таких двигателей намного короче, легче и прочнее, по сравнению с рядной схемой. Да и вибрирует оппозитная «четвёрка» меньше, чем рядная, поскольку зеркальное движение поршней взаимно компенсирует их силы инерции.

А оппозитная «шестёрка» B6/H6 вообще полностью уравновешена, как и рядная.

Характерные минусы «боксёров»: две головки блока (что для мотора с 4 цилиндрами явно избыточно), затруднённое облуживание и переусложнённая конструкция. А их ключевое преимущество в виде низкого центра тяжести играет роль в автоспорте, но не при повседневной городской езде — обычный водитель вряд ли заметит разницу между «рядником» и «боксёром».

Вибрации и балансировка двигателей

Что водитель чувствует сразу, так это вибрации двигателя — они ухудшают комфорт и могут весьма серьёзно досаждать пассажирам.

Помимо этого, вибрации снижают надёжность техники, поэтому инженеры тщательно балансируют моторы.

В ход идут противовесы на коленвалах, двухмассовые маховики, продвинутые опоры двигателя, балансировочные валы… Но главное — изначально выбрать удачную конструкцию мотора.

В основном двигатель вибрирует от инерции поршней, совершающих возвратно-поступательные движения. Вспомните, как кивают головой пассажиры при резких разгонах и торможениях — примерно так же ведут себя поршни в конце каждого рабочего такта. В одних двигателях силы инерции и моменты от них взаимно компенсируются, в других остаются свободными, вызывая вибрацию.

Как видно из таблицы, в рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка — не столь неприятная, как первого порядка, но тоже чувствительная.

Характерная дрожь мотора в определённых режимах работы — её «заслуга». В оппозитной «четвёрке» эта сила скомпенсирована, но остаётся свободный момент от неё, стремящийся повернуть двигатель вокруг вертикальной оси.

Хотя его воздействие почти незаметно для водителя.

У двигателя V6 свободных моментов множество, поэтому в нём приходится применять балансировочные валы. Кстати, трёх- и пятицилиндровые рядные моторы идентичны V6 в уравновешенности, несмотря на нечётное количество цилиндров.

Худшие с точки зрения разгула свободных сил и вибраций — одно- и двухцилиндровые моторы, а также детища Volkswagen: двигатели VR5 и VR6. А лучшие, самые уравновешенные двигатели — рядные и оппозитные «шестёрки». Ну и роскошный V12, конечно.

Сравнение двигателей — непростая задача, ведь у каждого автомобилиста свои требования и критерии выбора. Одним важнее надёжность и простота обслуживания, другим нужна максимальная мощность, а третьи смотрят прежде всего на расход топлива.

Идеальный мотор должен совмещать все эти преимущества — быть простым и надёжным, мощным и экономичным. Но чаще всего инженерам приходится идти на компромиссы.

Хороший пример сложности прямого сравнения моторов — международный конкурс «Двигатель года» (Engine of the Year), лауреаты которого являются произведением инженерного искусства, но не всегда отвечают запросам реальных автомобилистов.

Удачным получится двигатель, или не очень, определяет множество факторов: общая продуманность конструкции и степень форсировки (количество лошадиных сил на рабочий объём), применённые технические решения и экологические рамки. Но при прочих равных можно сделать общие выводы по компоновке мотора.

Так, рядная «четвёрка» — базовый и самый простой двигатель большинства автомобилей, который должен быть экономичным и недорогим (конечно, бывают и исключения). Трёхцилиндровый «рядник» — бюджетный вариант для малолитражек, но он не так плох, как многие считают.

V6 — агрегат более сложный и дорогой в обслуживании, хотя малофорсированные «вэшки» вполне могут быть «рабочими лошадками». V8 — показатель премиума и единственная возможность разместить сразу 8 цилиндров под капотом современного автомобиля. Рядная «шестёрка» — самая сбалансированная, простая и заслуженно любимая многими компоновка, которая встречается всё реже и реже.

«Боксёры» B4 и B6 — специфичные двигатели, которые, безусловно, имеют свои плюсы и армию фанатов. Ну а с автомобильной экзотикой вроде V4, VR5 или VR6 лучше иметь дело, пока она на гарантии…

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector