Motor plat-patru - Flat-four engine
Un motor plat cu patru , cunoscut și sub numele de motor orizontal opus cu patru , este un motor cu patru cilindri cu piston, cu două bănci de cilindri situate pe părțile opuse ale unui arborele cotit comun. Cel mai comun tip de motor plat cu patru este motorul boxer-patru , fiecare pereche de cilindri opuși se deplasează în interior și în exterior în același timp.
Un motor boxer-four are un echilibru primar și secundar perfect, cu toate acestea, cele două capete de cilindri înseamnă că designul este mai scump de produs decât un motor cu patru linii. Motoarele Boxer-patru au fost utilizate în mașini din 1897, în special de Volkswagen și Subaru. De asemenea, au fost folosite ocazional la motociclete și frecvent la avioane. Cessna și Piper folosesc patru motoare plate de la Lycoming și Continental în cele mai comune avioane civile din lume - Cessna 172 și Piper Cherokee .
Proiecta
Cele mai multe motoare plate-patru sunt concepute astfel încât fiecare pereche de pistoane opuse să se deplaseze în interior și în exterior în același timp, ceea ce este cunoscut sub numele de configurație „boxer” (oarecum ca concurenții de box care își pun pumnii împreună înainte de luptă). Prin urmare, termenii „patru-plat” și „boxer-patru” sunt adesea folosiți sinonim.
Avantajele aspectului boxer-four sunt vibrațiile secundare perfecte (rezultând vibrații minime), un centru de greutate redus și o lungime scurtă a motorului. Aspectul se pretează, de asemenea, la o răcire eficientă a aerului , fluxul de aer fiind distribuit uniform pe cei patru cilindri. În aeronave, acest lucru evită necesitatea de a transporta sisteme de răcire cu apă grea.
Dezavantajele motoarelor boxer-patru (în comparație cu motoarele cu patru linii) sunt lățimea lor suplimentară, costurile crescute asociate cu a avea două capete de cilindri în loc de unul și colectorul lung de evacuare necesar pentru a obține impulsuri de evacuare distanțate uniform. Datorită acestor factori, motoarele cu patru linii sunt mai frecvent utilizate decât cele cu patru plat, iar motoarele V6 sunt adesea utilizate acolo unde sunt necesare deplasări mai mari.
Echilibrul motorului
Forțele egale și opuse generate într-un motor boxer-patru au ca rezultat un echilibru secundar perfect (spre deosebire de forțele verticale neechilibrate produse de motoarele în linie-patru). Prin urmare, motoarele Boxer-patru sunt mai potrivite pentru deplasările de peste 2,0 L (122 cu în), deoarece nu necesită arbori de echilibru pentru a reduce vibrațiile secundare.
În practică, fiecare cilindru dintr-un motor boxer este ușor decalat față de perechea sa opusă datorită distanței dintre manivele de -a lungul arborelui cotit. Această distanță de deplasare înseamnă că forțele egale și opuse de la fiecare pereche de cilindri produc un cuplu oscilant . Vibrația rezultată nu este de obicei suficient de mare pentru a necesita arbori de echilibru.
Conform tuturor motoarelor în patru timpi cu patru cilindri sau mai puțin, lipsa suprapunerii în cursele de putere are ca rezultat o livrare pulsantă a cuplului către volant , provocând o vibrație de torsiune de-a lungul axei arborelui cotit. Dacă este necesar, această vibrație poate fi redusă la minimum folosind un amortizor armonic .
Colector de evacuare
Ordinea de tragere tipică pentru un motor boxer-patru este ca malul stâng al cilindrilor să se aprindă unul după altul, urmat de malul drept al cilindrilor (sau invers), cu intervalul de tragere uniform distanțat la 180 de grade. În mod tradițional, gazele de eșapament de la cei doi cilindri de pe fiecare mal au fost îmbinate, cu impulsurile de evacuare rezultate inegale care au provocat un sunet de evacuare caracteristic „plăcuțe-patru burble”.
Cealaltă configurație obișnuită de eșapament (cum ar fi cea utilizată de Subaru de la mijlocul anilor 2000) este de a împerechea cilindrii cu un interval de ardere decalat de 360 de grade, pentru a optimiza impulsurile de eșapament . Această configurație necesită colectoare de evacuare lungi, pentru a împerechea cilindrii de pe maluri opuse și are ca rezultat un sunet de evacuare mai puțin distinctiv.
Utilizare în automobile
1900–1935
În 1900, primul motor plat-patru a fost produs de Benz & Cie , pe baza motorului plat "twin" din 1897 al lui Benz. Acest motor a fost utilizat în mașinile de curse Benz, a produs 20 CP (15 kW), a avut o cilindree de 5,4 L (330 cu în) și a fost proiectat de Georg Diehl.
Compania londoneză Wilson-Pilcher a lansat prima sa mașină în 1901, care era alimentată de un motor plat cu patru. Acest motor a fost montat longitudinal în șasiu, răcit cu apă, a produs 9 CP (7 kW) și a avut o cilindree de 2,4 L (146 cu in). Neobișnuit pentru ziua sa, alezajul și cursa au fost egale, fiecare având 95 mm (3,7 in).
În 1902, automobilul Buffum a fost echipat cu motoare opuse cu patru cilindri, cu o putere de 16 cai putere. Herbert H. Buffum a produs un automobil american numit Buffum în Abington, Massachusetts, din 1903 până în 1907.
După ce a produs anterior motoare twin-plate, Tatra 30 din 1926 a fost primul model al companiei cehe propulsat de un motor flat-four. Tatra a produs diferite modele cu patru motoare plate prin anii 1920 și 1930.
1936-1999
Tatra T97 din 1936 a fost pionierul schemei șase a coloanei vertebrale cu motor spate, răcit cu aer (utilizat ulterior de Volkswagen Beetle) și, în același timp, deși nu are legătură, a venit Steyr 50 din Austria, purtând un boxer frontal 4 motor cu tracțiune spate. De asemenea, în 1936, compania engleză Jowett și-a extins gama de modele de la motoare plate-twin pentru a include și motoare flat-four. Producția de motoare Jowett flat-four a continuat până în 1954, când berlina Jowett Javelin și modelele sportive Jowett Jupiter au încheiat producția.
Cel mai lung motor cu patru platuri de producție este motorul Volkswagen răcit cu aer , care a fost produs din 1938 până în 2006 și a fost cel mai cunoscut în Volkswagen Beetle cu motor spate 1938–2006 și Volkswagen Transporter 1950–1990 . Acest motor răcit cu aer a fost proiectat de Porsche și a fost folosit și în Porsche 356 din 1948–1965 , 1953–1956 Porsche 550 , 1965–1969 Porsche 912 și 1969–1976 Porsche 914 . În 1982, pentru a respecta reglementările privind emisiile de eșapament, o versiune răcită cu apă numită Volkswagen Wasserboxer a fost introdusă în Volkswagen Transporter (T3)
În anii 1960 și 1970, mai mulți producători au produs motoare cu patru platuri, inclusiv motorul plat cu patru răciri cu aer Citroën , motorul cu patru plat Alfa Romeo răcit cu apă, motorul Lancia cu patru platuri răcit cu apă și motorul Subaru răcit cu apă. Motorul EA .
Două motoare importante proiectate în această perioadă, dar care nu au văzut niciodată lumina zilei în producția de serie, au fost motorul Morris de 800cc cu supapă laterală de la Alec Issigonis în 1947 destinat inițial pentru Morris Minor și motorul Ferguson de 2,2 litri SOHC de Claude Hill în 1966 ca parte a proiectului de cercetare a vehiculelor R5.
2000 – prezent
.jpg)
Până în anul 2000, majoritatea producătorilor înlocuiseră motoarele plate cu patru motoare cu patru linii. O excepție notabilă este Subaru, cu cea mai recentă iterație a motorului său plat-patru, motorul Subaru EJ răcit cu apă fiind disponibil sub formă turbo în berlina sport Subaru WRX și omologul său World Rally Car . Adoptarea de către Subaru a tracțiunii integrale a fost un factor în păstrarea motorului plat, deoarece lungimea mai mică a acestui motor ajută la montarea componentelor tracțiunii integrale în șasiu. Deși este mai scump decât un motor cu patru linii, motorul cu patru platuri permite Subaru să construiască un vehicul cu tracțiune integrală la un cost suplimentar redus din tracțiunea cu două roți.
În 2012, o versiune aspirată natural a motorului Subaru FA a fost utilizată la Toyota 86 (denumită și „Subaru BRZ” și „Scion FR-S”) coupe sport cu tracțiune spate. Acest motor este răcit cu apă, are injecție directă pe benzină , produce 147 kW (197 CP) și are o cilindree de 2,0 L (122 cu în)
Mașinile sport cu motor mediu Porsche Boxster / Cayman (982) din 2016 au fost reduse de la un motor plat cu șase aspirații naturale la un motor cu patru platuri turbo, primul Porsche patru plat de la mijlocul anilor 1970. Acest motor este produs în cilindri de 2,0-2,5 L (122-153 cu în) și produce până la 365 CP (272 kW). Mai mulți recenzori au criticat Boxster / Cayman pentru un sunet neinspirat al motorului.
Utilizare la motociclete
Majoritatea motocicletelor cu motoare cu patru cilindri folosesc un aspect cu patru linii, cu toate acestea, mai multe motoare cu patru platuri au fost utilizate în motocicletele cu acționare pe arbore :
- 1938–1939 Zündapp K800 (răcit cu aer)
- 1974–1987 Honda Gold Wing (răcit cu lichid)
- 1955–1956 Wooler 500cc (răcit cu aer)
- 1981–1982 BFG 1300 (în limba franceză) , folosind motorul Citroën plat-patru, răcit cu aer. Aproximativ 450 au fost construite, un sfert dintre acestea fiind achiziționate de poliția franceză.
Utilizare în aeronave
Avioanele ușoare folosesc în mod obișnuit motoare plate cu patru cilindri cu deplasări de până la 6,4 L (390 cu în) de la producători precum Lycoming Engines , Continental Motors și Franklin Engine Company .
Pentru aeronavele controlate radio , motoarele cu patru cilindri cu cilindri de 40-50 cm3 (2.4-3,1 cu in) sunt produse de companii precum OS Engines .