Плоские четыре двигатель , также известный как горизонтально против четыре-двигателя , состоит из четырех-цилиндрового поршневого двигателя с двумя блоками цилиндров , лежащих на противоположных сторонах общего коленчатого вала. Наиболее распространенным типом четырехцилиндрового двигателя является оппозитный четырехцилиндровый двигатель , в котором каждая пара противоположных цилиндров движется внутрь и наружу одновременно.
Четвертый оппозитный двигатель имеет идеальный первичный и вторичный баланс, однако наличие двух головок цилиндров означает, что его конструкция более дорогая в производстве, чем рядный четырехцилиндровый двигатель. Двигатели Boxer-4 используются в автомобилях с 1897 года, особенно Volkswagen и Subaru. Иногда они также использовались в мотоциклах и часто в самолетах. Cessna и Piper используют четыре плоских двигателя от Lycoming и Continental в самых распространенных гражданских самолетах в мире - Cessna 172 и Piper Cherokee .
Дизайн [ править ]
Большинство плоских четырехцилиндровых двигателей сконструированы таким образом, что каждая пара противостоящих поршней движется внутрь и наружу одновременно, что известно как «боксерская» конфигурация (что-то вроде боксерского боксера, который скрещивает свои перчатки перед боем). Поэтому термины «четверка» и «четверка-боксер» часто используются как синонимы.
Преимущества компоновки Boxer-4 - идеальная вторичная вибрация (приводящая к минимальной вибрации), низкий центр тяжести и небольшая длина двигателя. Компоновка также обеспечивает эффективное охлаждение воздуха, при этом воздушный поток равномерно распределяется по четырем цилиндрам. В самолетах это избавляет от необходимости носить тяжелые системы водяного охлаждения.
Недостатками двигателей «оппозитная четверка» (по сравнению с двигателями «рядная четверка») являются их большая ширина, повышенные затраты, связанные с наличием двух головок цилиндров вместо одной, и длинный выпускной коллектор, необходимый для достижения равномерно распределенных импульсов выхлопа. [1] Из-за этих факторов рядные четыре двигателя чаще используются, чем четырехцилиндровые двигатели, а двигатели V6 часто используются там, где требуется больший рабочий объем.
Баланс двигателя [ править ]
Равные и противоположные силы, создаваемые в четырехцилиндровом двигателе, приводят к идеальному вторичному балансу (в отличие от неуравновешенных вертикальных сил, создаваемых рядными четырехцилиндровыми двигателями). Поэтому двигатели Boxer-4 лучше подходят для рабочего объема более 2,0 л (122 куб. Дюймов), поскольку им не требуются балансирные валы для уменьшения вторичной вибрации.
На практике каждый цилиндр в оппозитном двигателе немного смещен относительно своей противоположной пары из-за расстояния между кривошипами вдоль коленчатого вала. Это расстояние смещения означает, что равные и противоположные силы от каждой пары цилиндров создают качающуюся пару . [2] ( стр. 27 ) Результирующая вибрация обычно недостаточно высока, чтобы требовать балансирных валов.
Как и во всех четырехтактных двигателях с четырьмя или менее цилиндрами, отсутствие перекрытия рабочих ходов приводит к пульсирующей передаче крутящего момента на маховик , вызывая крутильные колебания вдоль оси коленчатого вала. [3] При необходимости эту вибрацию можно минимизировать с помощью демпфера гармоник .
Выпускной коллектор [ править ]
Типичный порядок запуска оппозитного четырехцилиндрового двигателя заключается в следующем: левый ряд цилиндров зажигается один за другим, а затем правый ряд цилиндров (или наоборот) с интервалом зажигания, равномерно распределенным под углом 180 градусов. Традиционно выхлопные газы из двух цилиндров на каждом ряду были объединены, в результате чего возникали неравномерные импульсы выхлопных газов, вызывающие характерный звук выхлопа «плоская четверка».
Другая распространенная конфигурация выхлопа (например, используемая Subaru с середины 2000-х годов) - это спаривание цилиндров со смещением интервала зажигания в 360 градусов для оптимизации импульсов выхлопа . [4] [5] [6] Эта конфигурация требует длинных выпускных коллекторов, чтобы соединить цилиндры на противоположных берегах, и в результате получается менее характерный звук выхлопа.
Использование в автомобилях [ править ]
1900–1935 [ править ]
В 1900 году компания Benz & Cie выпустила первый четырехцилиндровый двигатель , основанный на двухцилиндровом двигателе "Contra" 1897 года выпуска . [ необходима цитата ] Этот двигатель использовался в гоночных автомобилях Benz, производил 20 л.с. (15 кВт), имел рабочий объем 5,4 л (330 куб. дюймов) и был разработан Георгом Дилом.
Лондонская компания Wilson-Pilcher выпустила свой первый автомобиль в 1901 году, оснащенный четырехцилиндровым двигателем. Этот двигатель был установлен продольно в шасси, с водяным охлаждением, мощностью 9 л.с. (7 кВт) и рабочим объемом 2,4 л (146 куб. Дюймов). Что необычно для того времени, диаметр ствола и ход поршня были одинаковыми, каждый составлял 95 мм (3,7 дюйма).
В 1902 году автомобиль Buffum был оснащен оппозитными четырехцилиндровыми двигателями мощностью 16 лошадиных сил. Герберт Х. Баффум производил американский автомобиль под названием Buffum в Абингтоне, штат Массачусетс, с 1903 по 1907 год [7].
Tatra 30 1926 года выпуска, ранее производившая плоско-сдвоенные двигатели, была первой моделью чешской компании, оснащенной четырехцилиндровым двигателем. Tatra производила различные плоские четырехмоторные модели на протяжении 1920-х и 1930-х годов.
1936–1999 [ править ]
Tatra T97 1936 года впервые использовала заднемоторную четырехцилиндровую магистральную конструкцию шасси с воздушным охлаждением (позже использовавшуюся Volkswagen Beetle), и в то же время, хотя и не связанный с этим, появился Steyr 50 из Австрии с передним боксером 4. двигатель с задним приводом. В том же 1936 году английская компания Jowett расширила свой модельный ряд с плоско-сдвоенных двигателей, включив в него также и четырехцилиндровые. Производство плоских четырехцилиндровых двигателей Jowett продолжалось до 1954 года, когда прекратили производство седан Jowett Javelin и спортивные модели Jowett Jupiter .
Самым длинным серийным четырехцилиндровым двигателем является двигатель с воздушным охлаждением Volkswagen , который производился с 1938 по 2006 год и наиболее широко использовался в заднемоторных Volkswagen Beetle 1938–2006 и Volkswagen Transporter 1950–1990 годов . [8] Этот двигатель с воздушным охлаждением был разработан Porsche и также использовался в Porsche 356 1948–1965 , Porsche 550 1953–1956 , Porsche 912 1965–1969 и Porsche 914 1969–1976 . В 1982 году, чтобы соответствовать требованиям по выбросам выхлопных газов, в Volkswagen Transporter (T3) была представлена версия с водяным охлаждением, получившая название Volkswagen Wasserboxer.
В 1960 - х и 1970 - х годах, некоторые производители получают плоские четыре двигателя , включая с воздушным охлаждением Citroën плоских четыре двигателя , с водяным охлаждением Alfa Romeo плоских четыре двигателя , с водяным охлаждением Lancia плоских четыре двигателя и водяным охлаждением Subaru Двигатель EA .
Два важных двигателя, разработанных в этот период, но так и не появившихся в серийном производстве, - это 800-кубовый двигатель с боковыми клапанами Morris от Алека Иссигониса в 1947 году, первоначально предназначенный для Morris Minor, и двигатель Ferguson 2,2 литра SOHC от Клода Хилла в 1966 году. в рамках исследовательского проекта автомобиля R5.
2000 – настоящее время [ править ]
К 2000 году большинство производителей заменили четырехцилиндровые двигатели рядными четырехцилиндровыми двигателями. Заметным исключением является Subaru с последней версией его плоского четырехцилиндрового двигателя, двигатель Subaru EJ с водяным охлаждением , доступный с турбонаддувом в спортивном седане Subaru WRX и его аналоге World Rally Car . Принятие Subaru полного привода было фактором в сохранении четырехцилиндрового двигателя, так как меньшая длина этого двигателя помогает в установке компонентов полного привода в шасси. [9] Несмотря на то, что он дороже, чем рядный четырехцилиндровый двигатель, четырехколесный двигатель позволяет Subaru построить полноприводный автомобиль с небольшими дополнительными затратами по сравнению с приводом на два колеса. [9]
В 2012 году атмосферная версия двигателя Subaru FA использовалась в заднеприводном спортивном купе Toyota 86 (также называемого «Subaru BRZ» и «Scion FR-S»). [10] Двигатель с водяным охлаждением, непосредственным впрыском бензина , мощностью 147 кВт (197 л.с.) и рабочим объемом 2,0 л (122 куб. Дюйма).
Спортивные автомобили Porsche Boxster / Cayman (982) 2016 года со средним расположением двигателя были уменьшены в размерах от безнаддувного плоского шестицилиндрового двигателя до четырехцилиндрового двигателя с турбонаддувом, первого четырехцилиндрового двигателя Porsche с середины 1970-х годов. Этот двигатель выпускается с рабочим объемом 2,0–2,5 л (122–153 куб. Дюйма) и мощностью до 365 л.с. (272 кВт). [11] Несколько рецензентов раскритиковали Boxster / Cayman за скучный звук двигателя. [12] [13] [14]
Использование в мотоциклах [ править ]
Большинство мотоциклов с четырехцилиндровыми двигателями используют рядную четырехмоторную компоновку, однако в мотоциклах с карданным приводом использовалось несколько плоских четырехмоторных двигателей :
- 1938–1939 Zündapp K800 (с воздушным охлаждением)
- 1974–1987 Honda Gold Wing (с жидкостным охлаждением)
- 1955–1956 Wooler 500cc (с воздушным охлаждением)
- 1981–1982 BFG 1300 (на французском языке) , использующий четырехцилиндровый двигатель Citroën с воздушным охлаждением . Было построено около 450 единиц, четверть из которых куплена французской полицией. [15] [16]
Использование в самолетах [ править ]
Легкие самолеты обычно используют четырехцилиндровые двигатели с рабочим объемом до 6,4 л (390 куб. Дюймов) от таких производителей, как Lycoming Engines , Continental Motors и Franklin Engine Company .
Для радиоуправляемых самолетов четырехцилиндровые двигатели с рабочим объемом 40–50 куб. См (2,4–3,1 куб. Дюйма) производятся такими компаниями, как OS Engines .
Ссылки [ править ]
- ^ Nunney, MJ (2007). Технология легких и тяжелых транспортных средств . Баттерворт-Хайнеманн. п. 13 . ISBN 978-0-7506-8037-0.
- ^ Уилсон, Хьюго (1995). «Мотоциклы от А до Я». Энциклопедия мотоцикла . Лондон, Великобритания: Дорлинг Киндерсли. ISBN 0-7513-0206-6.
- ^ Томсон. Теория вибрации и приложения. п. 190. Динамика возвратно-поступательных сил. Prentice Hall Inc., США, 1965 год.
- ↑ Объявление о выхлопе Legacy на японском языке: «Fuji Heavy Industries, информация для прессы» . 2003-05-23 . Проверено 16 декабря 2013 .
- ↑ Объявление о выхлопе Forester на японском языке: «Fuji Heavy Industries, выпуск новостей» . 2005-01-27 . Проверено 16 декабря 2013 .
- ↑ Объявление о выхлопе Impreza на японском языке: «Fuji Heavy Industries, пресс-релиз» . 2007-06-05 . Проверено 16 декабря 2013 .
- ^ "Автомобиль Buffum" . Фарбер и партнеры.
- ^ "Двигатель, который построил Бенц, все еще жив" . www.theglobeandmail.com . Дата обращения 1 сентября 2019 .
- ^ a b Степлер, Ричард (сентябрь 1994 г.). «Preview Drive: три способа получить контроль» . Популярная наука . 245 (3): 44 . Проверено 23 октября 2011 .
- Перейти ↑ Bonk, Aaron (2013-02-07) (2013-02-07). «Как работают двигатели Boxer, и почему вы должны заботиться о новом Subaru FA20» . Проверено 8 января 2014 года .
- ^ "Производительность: новый 718 Boxster" . Порше. 2016 . Проверено 1 ноября 2016 .
- ^ "Porsche 718 Cayman 2019 года" . www.caranddriver.com . 14 мая 2019 . Дата обращения 1 сентября 2019 .
- ^ "Обзор Porsche 718 Cayman - Porsche начального уровня бьет выше своего веса" . www.evo.co.uk . Дата обращения 1 сентября 2019 .
- ^ «2017 Porsche 718 Cayman First Drive Review: Performance Trumps Sound» . www.motortrend.com . Дата обращения 1 сентября 2019 .
- ^ Джулиан Марш (2000-06-10). "Мотоциклы BFG и MF" . Citroenet.org.uk . Проверено 6 декабря 2011 .
- ^ Джулиан Марш. "Оппозитный двигатель GS & GSA" . Citroenet.org.uk . Проверено 6 декабря 2011 .
 | Викискладе есть медиафайлы по теме двигателей Flat-4 . |
