Плоский двигатель , известный также как горизонтально против двигателя , является поршневой двигатель , где цилиндры расположены по обе стороны от центральной коленчатого вала . По сути, это V-образный двигатель с углом между рядами цилиндров 180 градусов. Не следует путать плоский двигатель с двигателем с оппозитными поршнями , в котором каждый цилиндр имеет два поршня, разделяющих центральную камеру сгорания.
Наиболее распространенной конфигурацией плоских двигателей является оппозитный двигатель , где каждая пара противоположных цилиндров движется внутрь и наружу одновременно. Другая конфигурация называется «V-образный двигатель с углом поворота 180 градусов», и каждая шейка кривошипа используется совместно с парой цилиндров. Боксерские двигатели представляют собой тип плоских двигателей, однако плоские двигатели не обязательно являются оппозитными двигателями.
Первый плоский двигатель был построен в 1897 году Карлом Бенцем . Плоские двигатели использовались в различных авиационных, мотоциклетных и автомобильных приложениях и в настоящее время менее распространены, чем прямые двигатели (для двигателей с менее чем шестью цилиндрами) и V-образные двигатели (для двигателей с шестью и более цилиндрами) в автомобилях, но их гораздо больше. распространены в самолетах, где прямые двигатели являются редкостью, а V-образные двигатели почти не существуют, кроме как на старых типах, и они даже заменили радиальные двигатели во многих небольших установках.
Дизайн [ править ]
Преимущества плоских двигателей - это небольшая длина, низкий центр масс и хорошее охлаждение на воздухе .
По сравнению с прямыми двигателями - наиболее распространенной компоновкой для двигателей с четырьмя и менее цилиндрами - плоские двигатели имеют лучший первичный баланс (что приводит к меньшей вибрации); [1] однако недостатками являются увеличенная ширина и необходимость иметь две головки блока цилиндров. По сравнению с V-образными двигателями - наиболее распространенной компоновкой для двигателей с шестью и более цилиндрами - плоские двигатели имеют более низкий центр масс (и лучший первичный баланс, чем двигатели V6), однако они обычно имеют большую ширину. [2]
Наиболее распространенные применения плоских двигателей:
- Плоско-сдвоенные двигатели в основном используются в мотоциклах. Иногда использовался в легковых автомобилях, самолетах и в промышленности, в основном до 1960-х годов.
- Мини-четыре двигателя в основном используются в автомобилях (особенно в начале Volkswagen Type 1 до 4 и Subaru [2] в большинстве своих моделей), и иногда используется в мотоциклах. Чаще всего они используются в небольших одномоторных самолетах, в которых они производятся и используются по сей день.
- Шестицилиндровые двигатели в основном используются в автомобилях (особенно в спортивном автомобиле Porsche 911) и иногда используются в мотоциклах и самолетах.
- Плоские восьмицилиндровые двигатели использовались в нескольких гоночных автомобилях, в основном Porsche в 1960-х годах.
- Неизвестно, что двигатели Flat-Ten были выпущены в производство. Опытный образец двигателя дорожного автомобиля был построен Шевроле в 1960-х годах.
- Двенадцать двигателей с плоским двигателем использовались в различных гоночных автомобилях, особенно в Porsche 917K в 1960-х и 1970-х годах, а также в дорожных автомобилях Ferrari в 1973–1996 годах.
- Неизвестно, что двигатели Flat-sixteen были запущены в производство. Опытные образцы двигателей гоночных автомобилей были построены Ковентри и Порше в 1960-х и 1970-х годах.
Конфигурация боксера [ редактировать ]
Большинство плоских двигателей используют «боксерскую» конфигурацию, где каждая пара противостоящих поршней движется внутрь и наружу одновременно, что-то вроде того, как спортсмены-боксеры сталкиваются друг с другом в перчатках перед боем. [3] У оппозитных двигателей низкий уровень вибрации, поскольку они являются единственной распространенной конфигурацией, в которой нет неуравновешенных сил независимо от количества цилиндров. Поэтому оппозитным двигателям не требуется балансирный вал [4] или противовесы на коленчатом валу для уравновешивания веса возвратно-поступательных частей. Однако в случае оппозитных двигателей с менее чем шестью цилиндрами качающаяся пара присутствует, поскольку каждый цилиндр немного смещен относительно своей противоположной пары из-за расстояния между шатунами.вдоль коленвала. [3]
Двигатель V с углом поворота 180 градусов [ править ]
Альтернативная конфигурация плоских двигателей - это 180-градусный V - образный двигатель , который использовался в большинстве двенадцатицилиндровых плоских двигателей. В этой конфигурации каждая пара поршней имеет общую шатунную шейку , а не оппозитную конфигурацию, в которой каждый поршень имеет свой собственный шатун.
Использование авиации [ править ]
В 1902 году моноплан Пирса (который позже стал одним из первых летательных аппаратов) был оснащен двухцилиндровым двигателем. Одним из первых серийно выпускаемых самолетов с плоскими двигателями является линейка самолетов Santos-Dumont_Demoiselle 1909 года, оснащенных двухдвигательными оппозитными двигателями.
Специально для легких самолетов было выпущено несколько двигателей типа «боксер-четыре». Несколько производителей производили авиационные двигатели Boxer-Six в 1930-х и 1940-х годах.
Во время Второй мировой войны двойные оппозитные двигатели, называемые «стартером Riedel», использовались в качестве стартера / механической ВСУ для ранних немецких реактивных двигателей, таких как Junkers Jumo 004 и BMW 003 . Эти двигатели, разработанные Норбертом Риделем , имеют очень квадратный передаточный коэффициент 2: 1, так что они могут поместиться внутри впускного переключателя, непосредственно перед компрессором турбины.
Использование мотоциклов [ править ]
Плоские двигатели обладают рядом преимуществ для мотоциклов, включая низкий центр масс , низкую вибрацию, пригодность для привода вала и даже охлаждение цилиндров (для двигателей с воздушным охлаждением). [5] [6] Наиболее распространенной конструкцией плоских двигателей для мотоциклов является оппозитный двухцилиндровый двигатель, начиная с модели Fée 1905 года производства компании Light Motors Company, которая была первым серийным мотоциклом, в котором использовался плоский двигатель. [7] BMW Motorrad имеет долгую историю производства мотоциклов-боксеров-близнецов, начиная с 1923 года с BMW R32 [5]
Было произведено несколько мотоциклов с четырехцилиндровыми двигателями, например Zündapp K800 1938-1939 годов и Honda Gold Wing 1974-1987 годов . В 1987 году двигатель Honda Gold Wing был модернизирован до шестицилиндрового двигателя.
Использование в автомобилях [ править ]
При использовании в автомобилях преимуществами плоских двигателей являются низкий центр масс (что улучшает управляемость автомобиля), [4] небольшая длина, низкая вибрация и пригодность для воздушного охлаждения (благодаря хорошо открытому цилиндру с большой площадью поверхности). головы и короткой длины). [8] Однако большая ширина плоских двигателей (по сравнению с более распространенными линейными и V-образными схемами) является недостатком, особенно когда двигатель расположен между управляемыми колесами.
Плоские двигатели использовались различными производителями автомобилей - в основном, четырехцилиндровыми двигателями - вплоть до конца 1990-х годов. С тех пор только Porsche и Subaru остались значительными производителями плоских двигателей.
Схема трансмиссии [ править ]
Из-за небольшой длины плоских двигателей размещение плоского двигателя за пределами колесной базы автомобиля приводит к минимальному вылету. [9] Таким образом, многие автомобили с плоскими двигателями использовали заднеприводную компоновку . Примеры включают плоский двухцилиндровый BMW 600 (1957–1959) и BMW 700 (1959–1965); четырехцилиндровые Tatra 97 (1936-1939), Volkswagen Beetle (1938-2003) и Porsche 356 (1948-1965); и шестицилиндровый Chevrolet Corvair (1959-1969), Porsche 911 (1963-настоящее время) и Tucker 48 (1947-1948).
Противоположная компоновка, передний двигатель и передний привод , также была характерна для автомобилей с плоскими двигателями. Примеры включают Citroën 2CV (1948-1990), Panhard Dyna X (1948-1954), Lancia Flavia (1961-1970), Citroën GS (1970-1986), Alfa Romeo Alfasud (1971-1989) и Subaru Leone (1971-1970). 1994).
Subaru производит автомобили с передним расположением двигателя и полным приводом, оснащенные плоскими двигателями (в основном, четырехцилиндровыми двигателями) с 1971 года. Примеры включают Subaru Leone (1971–1994), Subaru Legacy (1989-настоящее время) и Subaru Impreza (1992-настоящее время). Передние полуоси выходят из переднего дифференциала, который является частью коробки передач. Задний карданный вал соединяет коробку передач с задними полуосями.
Традиционная компоновка с передним расположением двигателя и задним приводом относительно необычна для автомобилей с плоскими двигателями, однако некоторые примеры включают Toyota 86 / Subaru BRZ (2012-настоящее время), Jowett Javelin (1947-1953), Glas Isar (1958- 1965) и Татра 11 (1923-1927).
История [ править ]
Первый плоский двигатель изготовил в 1897 году немецкий инженер Карл Бенц . [5] [10] Вызывается Kontra двигатель, он был боксером-образный дизайн. Ранние применения плоских двигателей в автомобилях включают 1900 Lanchester 8-сильный Phaeton Boxer-Twin, 1901 Wilson-Pilcher- boxer-four [11], 1904 Wilson-Pilcher 18/24 HP boxer-six и Ford Model A 1903 года. Ford Model C 1904 года и Ford Model F 1905 года . [12]
В 1938 году был выпущен Volkswagen Beetle (тогда называвшийся «KdF-Wagen») с четырехцилиндровым двигателем, установленным сзади. Этот двигатель с воздушным охлаждением Volkswagen производился в течение многих лет, а также использовался в Volkswagen Type 2 (Transporter, Kombi или Microbus), спортивном автомобиле Volkswagen Karmann Ghia и компактном автомобиле Volkswagen Type 3 . Версия с водяным охлаждением, известная как Wasserboxer , была представлена в 1982 году и в конечном итоге заменила версии с воздушным охлаждением.
Большинство спортивных автомобилей на протяжении всей истории Porsche оснащалось плоскими двигателями, начиная с его первого автомобиля; Porsche 356 1948-1965 годов использовал оппозитный четырехцилиндровый двигатель с воздушным охлаждением. Также с оппозитными четырьмя двигателями использовались Porsche 914 1969-1976 годов, Porsche 912 1965-1969 годов и Porsche Boxster / Cayman (982) по настоящее время 2016 года . Порше 911 не используются исключительно боксер-шесть двигателей от его введения в 1964 году до настоящего времени . В 1997 году Porsche 911 перешел с воздушного охлаждения на водяное.
Плоские восьмицилиндровые двигатели Porsche использовались в различных гоночных автомобилях на протяжении 1960-х годов, таких как автомобиль Porsche 804 Formula One 1962 года и спортивный автомобиль Porsche 908 1968-1971 годов . Двенадцатицилиндровый двигатель также производился компанией Porsche для спортивного автомобиля Porsche 917 1969–1973 годов .
Chevrolet использовала горизонтально-оппозитный 6-цилиндровый двигатель с воздушным охлаждением в своей линейке Corvair на протяжении всего производственного цикла с 1960 по 1969 год в различных приложениях и номинальной мощности, включая одно из первых применений турбокомпрессора в серийных автомобилях.
Двигатель Subaru EA был представлен в 1966 году и положил начало линейке двигателей Subaru типа «оппозитная четверка», которые производятся по сей день. [13] Большинство моделей Subaru оснащены четырехцилиндровым двигателем без наддува или с турбонаддувом. В печатной рекламе купе Subaru GL 1973 года двигатель упоминался как «квадрозонтальный» [14] . Компания также производила двигатели с шестицилиндровым двигателем в 1988–1996 и 2001–2019 годах. [15] В 2008 году двигатель Subaru EE стал первым в мире дизельным оппозитным двигателем для легковых автомобилей. Этот двигатель представляет собой оппозитную четверку с турбонаддувом и системой впрыска Common Rail. [4] [16] [17] [18]
В 1970-х годах Ferrari использовала плоско-двенадцатидвигатели для различных автомобилей Формулы 1. Дорожный автомобиль с плоским двенадцатидиапазонным двигателем (с использованием 180-градусной конфигурации V12) использовался для Ferrari Berlinetta Boxer 1973-1984 годов , Ferrari Testarossa 1984-1996 годов и их производных. [19]
Toyota использует обозначение Toyota 4U-GSE для оппозитного четырехцилиндрового двигателя в версиях близнецов Toyota 86 / Subaru BRZ под маркой Toyota , хотя двигатель на самом деле разработан и построен компанией Subaru как двигатель Subaru FA20 . [3]
См. Также [ править ]
- Двигатель H
- V двигатель
- W двигатель
- X двигатель
- Радиальный двигатель
- История двигателя внутреннего сгорания
Ссылки [ править ]
- ^ "Физика: Углы цилиндров двигателя" . www.caranddriver.com . 14 октября 2019 . Дата обращения 18 октября 2019 .
- ^ a b "Производительность автомобиля Subaru" . Австралия: Субару . Дата обращения 1 июля 2020 .
- ^ a b c Бонк, Аарон (7 февраля 2013 г.). «Как работают боксерские двигатели» . Журнал Super Street . Источник Interlink Media . Проверено 21 декабря 2013 года .
- ^ a b c Хэнлон, Майк (7 февраля 2001 г.). «Первый в мире оппозитный турбодизель» . Гизмаг . Проверено 20 декабря 2013 года .
- ^ a b c Инглиш, Боб (29 апреля 2010 г.). «Двигатель, который построил Бенц, все еще жив» . Глобус и почта . Канада . Проверено 19 декабря 2013 года .
- ^ Шимезак, Паскаль. «Дебют де ля легенда» . Сага GoldWing (на французском). Fédération des GoldWing Club de France. Архивировано из оригинального 19 декабря 2013 года . Проверено 20 декабря 2013 года .
- ^ «Двигатель будущего». Мотоцикл . Iliffe & Sons Ltd .: 283, 5 октября 1916 г.
- ^ Nunney 1988 , стр. 12-13.
- ^ Nunney, MJ (1988). Технология легких и тяжелых транспортных средств . Оксфорд, Великобритания: Профессиональное издательство Heinemann. п. 12. ISBN 0 434 91473 8. Дата обращения 8 мая 2015 .
- ^ Ходзич, Muamer (27 марта 2008). «Мерседес-наследие: четырехцилиндровые двигатели от Mercedes-Benz» . Блог . BenzInsider . Проверено 20 декабря 2013 года .
- ^ "Бензиновые автомобили Wilson-Pilcher". Автомоторный журнал . 16 апреля 1904 г.
- ^ Kimes, Беверли (1996). Стандартный каталог американских автомобилей 1805-1942 гг . Публикации Краузе. п. 572. ISBN. 0-87341-428-4.
- ^ «Отличная инженерия, установленная в Subaru 1000» . Философия SUBARU . Fuji Heavy Industries Ltd. 10 августа 2012 . Проверено 20 декабря 2013 года .
Источник: журнал Subaru - дополнительный выпуск Subaru 1000 (выпущен 20 мая 1966 г.)
- ^ "» Винтажная реклама Subaru (1973 Subaru GL Coupe) » . Scoobyblog.com . Проверено 18 сентября 2010 года .
- ^ "Flat-6 Club: 1993 Subaru Impreza w / Legacy 6-Cyl" . www.dailyturismo.com . Проверено 21 сентября 2019 года .
- ^ "Greencarcongress" . Объявление Legacy Diesel . Проверено 23 января 2008 года .
- ^ Харвуд, Эллисон (январь 2008 г.). "2008 Subaru Turbodiesel Boxer - Первая поездка" . Журнал MotorTrend . Источник Interlink Media . Проверено 20 декабря 2013 года .
- ^ «Настоящая инженерная революция» . SUBARU BOXER DIESEL . Fuji Heavy Industries Ltd. Архивировано из оригинала на 1 марта 2014 года . Проверено 20 декабря 2013 года .
- ^ "Flat-12 двигатель" . Ferrari.com . Ferrari SpA Архивировано из оригинала 25 декабря 2013 года . Проверено 21 декабря 2013 года .
