Семейство двигателей Ferrari flat-12 представляет собой серию бензиновых двигателей Ferrari flat-12 DOHC, выпускавшихся Ferrari с 1964 по 1996 год. Первый гоночный двигатель Ferrari flat-12, Tipo 207 , разработанный Мауро Форгьери , был представлен в автомобиле Ferrari 1512 F1 в 1964 году. Позднее гоночные двигатели flat-12 использовались в гоночных автомобилях Ferrari Formula One и спортивных гоночных автомобилях с 1968 по 1980 год, включая 212 E Montagna , серии 312 B , 312 PB и серии 312 T. Дорожные двигатели flat-12 были представлены с 365 GT4 BB и выпускались в различных версиях до окончания производства F512M в 1996 году.
Двигатели Ferrari flat-12 имеют два ряда по 6 цилиндров, ориентированных на 180 градусов друг относительно друга в горизонтально-оппозитной или «плоской» компоновке . Эта компоновка была впервые использована в двигателе Ferrari инженером Мауро Форгьери в гоночном автомобиле Ferrari 1512 Formula One 1964 года, который был первым автомобилем flat-12 любого типа, участвовавшим в гонках. [1] : 6 Ранее Ferrari производила только двигатели с V-образной или прямой компоновкой цилиндров. Двигатель flat-12 изначально был разработан для использования в гоночных автомобилях Ferrari, поскольку форма двигателя привела к более низкому центру тяжести, что улучшило различные динамические характеристики управляемости. В более поздних автомобилях 312 B и 312 T F1 низкая высота flat-12 была аэродинамически выгодна, так как позволяла дополнительному потоку воздуха достигать заднего спойлера . [2]
Все двигатели Ferrari flat-12 имеют конструкцию коленчатого вала , в которой каждая пара противолежащих шатунов использует один и тот же шатунный палец, черта, общая с более ранними двигателями Ferrari V12. Это отличает эту конструкцию двигателя от оппозитного двигателя . По словам конструктора двигателя Форгьери:
«Пожалуйста, не называйте его оппозитным. Технически правильно будет сказать, что этот двигатель — 12-цилиндровый, или имеет 12 цилиндров с головками под углом 180°. Разница между этим двигателем и настоящим «боксером» заключается в том, что в двигателе Ferrari соответствующие шатуны каждого ряда соединены на одной и той же шатунной шейке, поэтому два поршня движутся в одном направлении, тогда как в настоящем оппозитном двигателе (например, в двигателе Porsche с оппозитной шестеркой) поршни движутся в противоположных направлениях».
- Мауро Форгьери, цитата Реджиани и Блюмела в книге «Двигатели Ferrari».
Для двигателей Ferrari flat-12 широко используются три названия: «flat-12», «180° V12» и «boxer». «Flat» не определяет конструкцию коленчатого вала и, следовательно, может относиться как к двигателю без оппозитного типа, как у Ferrari, так и к настоящему оппозитному двигателю, как у Porsche flat-6 . В качестве альтернативы некоторые источники предпочитают называть двигатели Ferrari flat-12 «180° V12», имея в виду конструкцию коленчатого вала, полученную от V12, и угол между рядами цилиндров в 180°. [3] : 60 [4] : 8 Другие источники называют их двигателями «boxer». Несмотря на техническую неточность «boxer», этот термин широко используется как в прессе [1] , так и в официальных публикациях Ferrari, включая заводские спецификации 312 B F1 [5] и рекламные проспекты для дорожного автомобиля BB 512. [4] : 195
Первой конструкцией плоского 12-цилиндрового двигателя Ferrari был 1,5-литровый Tipo 207 , использовавшийся в болиде Формулы-1 Ferrari 1512 1964-65 годов (также известный как 512 F1). [6] Двигатель плоского 12-цилиндрового Tipo 207 был разработан Мауро Форгьери и имел рабочий объем 1489,63 куб. см (90,903 куб. дюйма) с диаметром цилиндра и ходом поршня 56,0 мм × 50,4 мм (2,20 дюйма × 1,98 дюйма) и степенью сжатия 9,8:1. Картер был отлит из алюминиевого сплава. Коленчатый вал вращался в семи коренных подшипниках. Четыре верхних распределительных вала с шестеренчатым приводом приводили в действие один впускной и один выпускной клапан на цилиндр. Система зажигания использовала два распределителя (с цепным приводом от шестерен ГРМ) и одну свечу зажигания на цилиндр. Вспомогательные компоненты, такие как генератор переменного тока , топливный насос и инжекторные насосы, были размещены сверху двигателя. Первая версия двигателя Tipo 207 , представленная прессе на пресс-конференции Ferrari в декабре 1963 года, была оснащена системой непрямого впрыска топлива, произведенной Lucas . Она была заменена на полную систему впрыска и зажигания Bosch перед дебютом автомобиля в соревнованиях в 1964 году. В 1965 году двигатель был переработан с новой конструкцией головки блока цилиндров и измененными инжекторными трубами. [1] : 8–13
Двигатель развивал мощность 220 л. с. (162 кВт; 217 л. с.) при 12 000 об/мин [7] по сравнению с 210 л. с. (154 кВт; 207 л. с.) при 11 000 об/мин двигателя V8 158. Такая выходная мощность делала его одним из самых мощных современных 1,5-литровых двигателей Формулы-1, возможно, превзойденным RA271 V12 от Honda. [8] Однако кривая крутящего момента двигателя была недостаточно широкой, чтобы обеспечить значительное преимущество перед другими автомобилями, и к концу сезона 1965 года 1512 не был конкурентоспособным. [1] : 13
Двухлитровый двигатель Tipo 232 flat-12 был разработан для гоночного автомобиля Ferrari Sport 2000 1968 года (позже названного 212 E Montagna ) . Двигатель был разработан инженером Ferrari Стефано Якопони на основе более раннего Tipo 207 flat-12, разработанного Forghieri. Общий объем этого двигателя составлял 1990,08 куб. см (121,442 куб. дюйма), диаметр цилиндра и ход поршня составляли 65 мм x 50 мм, а степень сжатия составляла 11:1. [9] [10] Картер был изготовлен из алюминиевого сплава с чугунными гильзами цилиндров. Хотя рабочий объем был увеличен по сравнению с Tipo 207 , Tipo 232 был более компактным. Он имел четыре основных подшипника (вместо семи, используемых в более раннем двигателе), угол между впускными и выпускными клапанами в 27° был уже, а вспомогательные компоненты зажигания/впрыска топлива были установлены ниже. Как и Tipo 207 , двигатель использовал четыре верхних распределительных вала с шестеренчатым приводом, но теперь управлял двумя впускными и двумя выпускными клапанами на цилиндр. Топливо подавалось системой непрямого впрыска Lucas. Была установлена транзисторная система зажигания Magneti Marelli , использующая одну свечу зажигания на цилиндр. [1] : 14, 18, 169
При первой установке на Sport 2000 двигатель выдавал 290 л. с. (220 кВт) при 11 500 об/мин. Позже, в течение гоночного сезона 1969 года, двигатель был дополнительно усовершенствован, и степень сжатия увеличилась до 11,3:1. и мог выдавать 315–320 л. с. (235–239 кВт) для коротких рывков и 295 л. с. (220 кВт) постоянно. Двигатель был специализирован для коротких трасс чемпионата Европы по подъему на холм (где он был чрезвычайно успешен в 1969 году) и не был предназначен для гонок на выносливость, хотя были включены достаточные системы водяного и масляного охлаждения, чтобы предотвратить частые переборки двигателя. [1] : 14, 18, 169
Tipo 001 был 3-литровым 12-цилиндровым двигателем, использовавшимся в автомобилях Формулы-1 312 B и гоночных спортивных автомобилях 312 PB в период с 1970 по 1974 год. Разработанный Мауро Форгьери, этот двигатель предназначался для замены устаревшего Colombo V12, использовавшегося в гоночных спортивных автомобилях 312 F1 и 312 P. Tipo 001 был первым двигателем Ferrari F1, финансируемым Fiat , после того как Fiat приобрел 50% акций компании в 1969 году . Реструктуризация гоночной программы Fiat и дополнительное финансирование привели к тому, что Форгьери создал новый отдельный отдел исследований и разработок, где были разработаны автомобиль 312 B F1 и двигатель Tipo 001 . При проектировании Tipo 001 Форгери находился под сильным влиянием двигателя Cosworth DFV V8 , особенно в том, как было оптимизировано движение масла внутри картера для снижения потерь при перекачке масла, а также в конструкции камеры сгорания. [11] : 139–144 [2] [12]
Общий объем двигателя составлял 2991 куб. см (182,5 куб. дюймов), диаметр цилиндра и ход поршня 78,5 мм x 51,5 мм, степень сжатия 11,8:1. Более поздние версии, используемые в 312 B2 и B3, имели диаметр цилиндра и ход поршня 80 мм x 49,6 мм, степень сжатия 11,5:1. Картер из алюминиевого сплава (с чугунными гильзами) был изготовлен из двух частей с вертикальным разъемом в центре корпуса. Для снижения веса использовались титановые шатуны с дробеструйной обработкой . Цельный обработанный коленчатый вал вращался в четырех коренных подшипниках и был соединен с маховиком с помощью резиновой муфты (разработанной Pirelli ), которая уменьшала нагрузку на коленчатый вал, предотвращая поломку. Как и в предыдущем Tipo 232 , четыре верхних распредвала приводились в действие шестернями и управляли двумя впускными и двумя выпускными клапанами на цилиндр. Угол между клапанами был дополнительно уменьшен до 20°. Были установлены непрямой впрыск топлива Lucas и транзисторное зажигание Marelli с одной свечой зажигания. Общая высота двигателя была уменьшена по сравнению с более ранним двигателем Tipo 207 F1, и двигатель был всего на 15 кг (33 фунта) тяжелее, чем конкурирующий двигатель Cosworth DFV V8, несмотря на наличие 4 дополнительных цилиндров и больших габаритных размеров. [1] : 20, 22, 170–173 [2]
Ferrari первоначально сообщала, что Tipo 001 выдавал мощность 455 л. с. (339 кВт) при 11 500 об/мин, что превышало мощность как более раннего 312 V12, так и DFV почти на 20 л. с. (15 кВт). [1] : 22 К концу сезона Формулы-1 1970 года дальнейшие разработки увеличили мощность Tipo 001 до 480 л. с. (360 кВт) при 12 600 об/мин. [2] В своей окончательной версии в 1974 году в 312 B3 двигатель выдавал 485 л. с. (362 кВт) при 12 500 об/мин. [1] : 173
Наряду с использованием двигателя в автомобилях 312 B F1, расстроенная версия Tipo 001 использовалась в 1971-1973 годах в гоночных спортивных автомобилях 312 PB. Эта версия изначально выдавала 440 л. с. (330 кВт) при 10 800 об/мин, увеличившись в 1973 году до 470 л. с. (350 кВт) при 11 500 об/мин. [13]
3-литровый двигатель Tipo 015 flat-12 использовался в серии Ferrari 312 T автомобилей Формулы-1 между 1975 и 1980 годами. Он был в значительной степени заимствован из Tipo 001 , но был адаптирован для установки новой поперечной коробки передач 312 T. Общий объем двигателя составлял 2991 куб. см (182,5 куб. дюйма) с диаметром цилиндра и ходом поршня 80 мм x 49,6 мм и степенью сжатия 11,5:1. [1] : 175 Конструкция двигателя постоянно совершенствовалась в течение лет соревнований, включая более широкое использование легких магниевых и титановых компонентов и усовершенствования головок цилиндров, камер сгорания и впускных каналов. [3] : 60–62 Первые двигатели 312 T выдавали приблизительно 500 л. с. (370 кВт) при 12 200 об/мин. Эта мощность увеличилась до 510 л. с. (380 кВт) при 12 200 об/мин в 312 T3 1978 года и, наконец, до 515 л. с. (384 кВт) при 12 300 об/мин в 312 T4 1979 года. [1] : 175–178
На смену Tipo 015 пришел турбированный V6 Tipo 021 в 126C 1980 года . Tipo 015 был последним атмосферным двигателем Ferrari до 1989 года.
Ferrari представила дорожный оппозитный 12-цилиндровый двигатель с 365 GT4 BB 1973 года . Этот двигатель был доработан для использования в моделях 512 BB, 512 BBi, Testarossa, 512TR и F512M, оставаясь в производстве до 1996 года.
Двигатель Tipo F102A был первой конфигурацией с 12-цилиндровым оппозитным двигателем, установленной на дорожном автомобиле Ferrari, 365 GT4 BB 1973-1976 годов. [14] Проектирование и разработка нового двигателя курировались инженерами Ferrari Джулиано де Анджелисом и Анджело Беллеи. [14] Двигатель F102A был создан на основе двигателя Tipo 001 Formula One [15] : 127, а также более ранних двигателей Ferrari Colombo V12 . Рабочий объем двигателя, диаметр цилиндра и ход поршня, шатуны и поршни были такими же, как у двигателя Tipo 251 60° V12 Colombo, установленного на 365 GTB/4 Daytona , который он заменил. [16] : 21 F102A имел два клапана на цилиндр и два верхних распредвала на ряд, хотя теперь они приводились в действие ремнем, а не цепью, как на более ранних 12-цилиндровых двигателях Ferrari. Ременной привод был выбран для снижения шума, повышения надежности и снижения затрат на производство и обслуживание. [16] : 25 Двигатель оснащен двумя блоками из двух трехдросселейных карбюраторов Weber 40IF3C и электронной системой зажигания Magneti Marelli «Dinoplex» [17] . [18] В отличие от Tipo 251 и Tipo 001 , свечи зажигания входят в камеру сгорания сверху, а не с боков. [16] : 32 Блок и головки цилиндров были изготовлены из легкого сплава Sillumin , с поршнями из легкого сплава Borgo, чугунными гильзами цилиндров с усадкой и коленчатым валом из кованой стали с крестообразной плоскостью . [15] : 128 Как было стандартной практикой Ferrari, коленчатый вал был изготовлен из цельной стальной заготовки, которая была состарена перед обработкой для повышения структурной устойчивости. [16] : 22 Двигатель смазывался с помощью мокрого картера емкостью 12 литров (13 кварты США) и двух масляных фильтров. [15] : 127, 131
По словам де Анджелиса и Беллея, первый прототип двигателя F102 A выдавал 380 л. с. (280 кВт) при 7100 об/мин и разгонял прототип до 302 км/ч (188 миль/ч) во время испытаний. [16] В некоторых рекламных материалах Ferrari указывается эта цифра в 380 л. с., в то время как в других сообщается, что производственная версия двигателя F102 A выдавала 360 л. с. при 7500 об/мин и 311 фут-фунт крутящего момента при 4500 об/мин. [19] Цифры, указанные в других заводских и пресс-релизах, различаются, при этом в руководстве пользователя указано 344 л. с. (253 кВт; 339 л. с.) при 7200 об/мин. [20]
В 1976 году Ferrari выпустила обновленную версию BB, BB 512. Этот автомобиль был оснащен двигателем Tipo F102B flat-12, созданным на основе предыдущего F102A, но увеличенным до 4942 куб. см. Диаметр цилиндра и ход поршня теперь составляли 82 мм x 78 мм, а степень сжатия была увеличена до 9,2:1. [21] Также были изменены фазы газораспределения. [4] : 43
Ferrari изначально заявляла о пиковой выходной мощности в 360 л. с. (270 кВт) при 6800 об/мин и крутящем моменте 331 фунт-фут (449 Н·м). Более поздние публикации Ferrari пересмотрели это значение до 340 л. с. (250 кВт). [4] : 43 Несмотря на потерю пиковой мощности, более плоская кривая крутящего момента 4,9-литрового двигателя обеспечивала более плавную и удобную подачу мощности. Двигатель большего объема также позволил Ferrari соответствовать более строгим нормам по загрязнению и шуму без потери производительности. [16] [19] [4] Теперь использовалась система смазки с сухим картером для предотвращения проблем с масляным голоданием и скачками, которые усугублялись более высокими силами на поворотах, создаваемыми более широкими шинами BB 512. [4] : 43
Двигатель F102B также использовался в гоночных автомобилях 512 BB LM . В автомобилях серии 1 двигатели были модифицированы новыми поршнями, распредвалами и карбюраторами, что привело к выходной мощности около 400 л. с. (300 кВт). Автомобили серии 2 также имели механическую систему впрыска топлива Lucas, питаемую двойными топливными насосами Turolla. В таком виде двигатель выдавал около 475–480 л. с. (354–358 кВт) [4] : 85, 87
В 1981 году BB 512 был заменен на BB 512i, оснащенный двигателем Tipo F110A . Этот двигатель был основан на F102B, но теперь был оснащен впрыском топлива Bosch K-Jetronic . Он имел те же размеры и общую мощность, что и F102B. Система впрыска топлива позволила Ferrari соответствовать более строгим нормам выбросов. Общая выходная мощность теперь составляла 340 л. с. (250 кВт) при 6000 об/мин. Электронная система зажигания Dinoplex теперь имела встроенный ограничитель оборотов, который активировался при 6600 об/мин. [4] : 55–56
Testarossa был представлен в 1984 году, заменив BB 512i. Он был оснащен двигателем Tipo F113A . Этот двигатель был первым дорожным двигателем Ferrari с 12-цилиндровыми оппозитными цилиндрами и четырьмя клапанами на цилиндр. Выходная мощность составляла 390 л. с. (287 кВт; 385 л. с.), что делало его самым мощным двигателем, установленным на серийном спортивном автомобиле на момент его запуска. Диаметр цилиндра, ход поршня и объем 4942 куб. см были идентичны предыдущему двигателю F110A. [22] F113A был оснащен электронной системой зажигания Marelli Microplex MED120 и впрыском топлива Bosch K-Jetronic. Экспортные версии для США, Канады и Японии имели каталитический нейтрализатор и впрыск топлива KE-Jetronic. Европейские версии получили эти функции в 1986 году, и обновленный двигатель был известен как F113B. [23]
512 TR 1991 года был оснащен двигателем Tipo F113D . Это была модернизированная версия F113A в Testarossa, сохранившая тот же рабочий объем 4,9 л. Изменения были внесены в портирование, с переработанными впускными коллекторами и более крупными клапанами, обеспечивающими более эффективный впуск смеси топлива и воздуха, в то время как система впрыска топлива и зажигания была заменена на комбинированную систему Bosch Motronic M2.7 . [24] Двигатель был дополнительно улучшен новыми поршнями с мелкой юбкой и измененной конструкцией коленчатого вала. Этот двигатель выдавал 422 л. с. (315 кВт) при 6750 об/мин и 362 фунт-фут (491 Н·м) при 5500 об/мин. [15] : 188–191
Для F512M 1994 года двигатель был дополнительно модернизирован и обозначен как Tipo F113G . Этот двигатель имел облегченный коленчатый вал , шатуны из титанового сплава , новые поршни и выхлопную систему с низким противодавлением из нержавеющей стали. [25] Степень сжатия увеличилась до 10,4:1. F113G выдавал 434 л. с. (324 кВт) при 6750 об/мин. [15] : 196
Производство 12-цилиндровых двигателей было прекращено с выходом модели F512M, ее заменила модель 550 Maranello с передним расположением двигателя , оснащенная новым двигателем F133 V12 с углом развала цилиндров 65° . [15] : 196
В конце 1960-х годов компания Franklin Engine Company обратилась к Ferrari с заказом на двигатель, который можно было бы установить на небольшой двухмоторный самолет. Мауро Форгьери начал адаптировать конструкцию плоского 12-цилиндрового двигателя для этой цели, поскольку эта конфигурация подходила для крыла. Однако проект был быстро отменен, когда Franklin вступила в конкурсное производство . Конструкторская работа Форгьери над авиационным двигателем была включена в гоночный плоский 12-цилиндровый двигатель Tipo 001 1970 года. [2] [12] [5] [11] : 141
