Двигатель с двумя рядами цилиндров — это двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с цилиндрами, расположенными по разные стороны коленчатого вала. Наиболее распространенным типом двигателя с двумя рядами цилиндров является двигатель с двумя рядами цилиндров , в котором оба поршня одновременно движутся внутрь и наружу.
Конструкция двухцилиндрового оппозитного двигателя была запатентована Карлом Бенцем в 1896 году, а первый серийный двухцилиндровый оппозитный двигатель был использован в автомобиле Lanchester Phaeton мощностью 8 л. с. , выпущенном в 1900 году. С тех пор двухцилиндровый оппозитный двигатель использовался и в нескольких других автомобилях, однако более распространенным его применением являются мотоциклы; в ранних моделях цилиндры располагались на одной линии с рамой, однако в более поздних моделях цилиндры располагались перпендикулярно раме, что обеспечивало равномерное охлаждение обоих цилиндров.
Двухцилиндровые двигатели также применялись в ряде самолетов вплоть до 1930-х годов и в различных стационарных установках с 1930-х по 1960-е годы.
Австралийский производитель газонокосилок Victa также выпускал толкаемые газонокосилки с плоским двухцилиндровым двигателем с августа 1975 по 1980 год, получившие название «Twin 500», а позже «Supreme». Эти двигатели производились в Канаде. Они пользуются большим спросом, поскольку были произведены лишь в небольших количествах, скорее всего, из-за проблем с зажиганием и топливом в ранних моделях. В Supreme (более поздняя модель) все эти проблемы были устранены с помощью поршня с куполом сзади, смесителей картера и усовершенствованной системы зажигания [ требуется ссылка ] .
Большинство двухцилиндровых двигателей используют конфигурацию оппозитного типа для коленчатого вала и поэтому называются двигателями «оппозитный-двойной». В двухцилиндровом двигателе 180° коленчатый вал перемещает поршни в фазе друг с другом, поэтому силы, создаваемые одним поршнем, компенсируются другим, что приводит к превосходному первичному балансу. Равномерно распределенный порядок зажигания также способствует снижению вибрации. Однако равные и противоположные силы в двухцилиндровом двигателе оппозитного типа создают качающуюся пару из -за смещения расстояния между поршнями вдоль коленчатого вала. [1] : 27
Обычно используемая система зажигания — это холостая искра , [2] которая представляет собой простую систему зажигания, использующую двухконтурную катушку, которая зажигает обе свечи зажигания на каждом обороте (т. е. как во время такта сжатия, так и во время такта выпуска). Эта система не имеет распределителя и требует только один прерыватель контакта и катушку для двигателя. [3]
Конфигурация boxer-twin может вызывать повышение давления в картере во время каждого внутреннего хода поршня и снижение давления во время каждого внешнего хода поршня, поскольку оба поршня движутся внутрь или наружу одновременно. Этот эффект накачки картера (также встречающийся в одноцилиндровых двигателях и двигателях с параллельным расположением цилиндров на 360°) обычно устраняется с помощью сапуна картера. [4]
Двигатель Citroën 2CV boxer-twin использовал этот насосный эффект для поддержания частичного вакуума внутри картера, чтобы уменьшить утечки масла при неисправности сальника. Это достигалось с помощью одностороннего клапана (кожаная или резиновая заслонка над отверстием в картере), чтобы воздух выходил из картера, но не попадал в него. [5]
.jpg/1280px-Citroen_A-series_2CV_602cc_Engine_(18770871302).jpg)
Начало плоско-двухцилиндровому двигателю было положено в 1896 году, когда Карл Бенц получил патент на конструкцию. Год спустя его компания Benz & Cie представила первый плоско-двухцилиндровый двигатель, конструкцию оппозитника, названную «контра-двигателем». [6]
В 1900 году компания Lanchester Engine Company начала производство Lanchester 8 hp Phaeton , в котором использовался двухцилиндровый плоский двигатель. [7] [8] Этот двигатель имел необычную конструкцию из двух вращающихся в противоположных направлениях коленчатых валов, при этом каждый поршень был прикреплен к своему коленчатому валу толстым шатуном. [7] Каждый поршень также был соединен с другим коленчатым валом двумя более тонкими шатунами, заставляя два поршня двигаться по одной оси. [7] [8] Он также имел реакцию крутящего момента одного коленчатого вала, которая отменяла реакцию крутящего момента другого, отменяя реакцию крутящего момента в двигателе. [7] Lanchester использовал эту конструкцию двигателя до 1904 года. [8]
Другие ранние примеры использования оппозитных двухцилиндровых двигателей: Ford Model A 1903–04 годов , Ford Model C 1904–1905 годов, Ford Model F 1905–1906 годов . [9] [10] : 38–44 и несколько моделей Jowett Cars с 1910 по 1937 год. [11] [12] : 188–189
Citroën 2CV , выпускавшийся с 1948 по 1990 год, был одним из первых автомобилей с передним приводом, в котором использовался оппозитный двигатель. 2CV был оснащен двухцилиндровым оппозитным двигателем с воздушным охлаждением. Также в 1948 году был выпущен Panhard Dyna X с передним приводом и двухцилиндровым оппозитным двигателем с воздушным охлаждением. Другими автомобилями после Второй мировой войны, в которых использовались двухцилиндровые оппозитные двигатели, были фургон Jowett Bradford 1945-1954 годов , [12] : 373 , DAF Daffodil 1961-1976 годов , Toyota Publica 1961-1978 годов, спортивный автомобиль Toyota Sports 800 1965-1969 годов и несколько переднеприводных моделей от Citroën и Panhard . Несколько автомобилей с задним расположением двигателя также выпускались с двухцилиндровыми двигателями boxer-twin, изначально разработанными для мотоциклов, например, Puch 500 1957-1975 годов , BMW 600 1957-1959 годов и BMW 700 1959-1965 годов . Бразильский производитель Gurgel Motores использовал разработанный им двухцилиндровый двигатель boxer-twin с водяным охлаждением (двигатель Enertron) и четырехцилиндровый двигатель boxer-twin с воздушным охлаждением Volkswagen в нескольких моделях с 1988 по 1994 год.
Двигатель Toyota U — двухцилиндровый оппозитный двигатель с воздушным охлаждением, выпускавшийся с 1961 по 1976 год. Впервые представленный в малолитражном автомобиле Toyota Publica , двигатель U также использовался в малолитражном коммерческом автомобиле Toyota MiniAce и спортивном автомобиле Toyota Sports 800 .
Преимущества использования оппозитного двухцилиндрового двигателя, установленного с коленчатым валом, работающим перпендикулярно раме (следовательно, цилиндры находятся на одной линии с рамой), заключаются в низком центре тяжести [13] и в том, что для передачи крутящего момента на заднее колесо можно использовать ременную или цепную систему привода. [13] [14] Однако недостатками являются неравномерное распределение тепла (передний цилиндр охлаждается сильнее, чем задний) [13] [14] и часто требуется более длинная колесная база из-за длины двигателя. [13]
Первый двухцилиндровый двигатель для мотоцикла с плоскими цилиндрами был построен в 1905 году компанией Light Motors Company в Соединенном Королевстве. Первоначально названный Fée (переименованный в Fairy вскоре после его появления), [15] он был разработан как «система велосипедного двигателя», которая передавала мощность на шкив на заднем колесе через цепь. [16] Производство Fairy было передано Douglas Engineering Company , одному из поставщиков Light Motors, когда компания Light Motors закрылась в 1907 году. [1] : 218–219 Позже, в 1907 году, Douglas изменил трансмиссию с конструкции цепи и шкива на систему ременного привода, приводимую в действие непосредственно двигателем. [17] Более поздние разработки мотоцикла Douglas были сделаны с цилиндрами, расположенными на одной линии с рамой, вплоть до Второй мировой войны. [1] : 51
Другие ранние мотоциклы с оппозитным двухцилиндровым двигателем имели похожую компоновку: цилиндры располагались вдоль рамы, а коленчатый вал, следовательно, располагался поперек рамы. [ необходима ссылка ]
В 1914 году главный поставщик задних ступичных коробок передач Sturmey-Archer представил 3-ступенчатую коробку передач с промежуточным валом и встроенным кик-стартером, [18] что создавало проблему для мотоциклов с поперечно установленными плоскими двухцилиндровыми двигателями. Эту коробку передач можно было относительно легко разместить позади одноцилиндрового или V-образного двухцилиндрового двигателя, однако такое расположение привело бы к чрезмерно длинной колесной базе для плоскоцилиндровых двухцилиндровых двигателей. Решения этой проблемы включали использование промежуточного вала под двигателем (как это использовалось в Douglas Fairy), [19] или коробки передач, расположенной над двигателем, [13] [20] хотя в некоторых случаях цилиндры были достаточно короткими, чтобы использовать коробку передач в традиционном месте позади двигателя. [21]
В 1916 году большинство мотоциклов с плоскими двухцилиндровыми двигателями все еще использовали поперечно установленный двигатель. Европейские модели в то время включали Bradbury 3,5 л. с. (2,6 кВт), Brough HB , Douglas 2,75 л. с. (2,05 кВт) и 4 л. с. (3,0 кВт), Humber 3,5 л. с. и 6 л. с. (4,5 кВт), Matchless 6 л. с., Montgomery 6 л. с., Williamson Flat Twin 8 л. с. (6,0 кВт) и Bayerische Flugzeugwerke Helios (предшественник первого мотоцикла BMW). Модели, произведенные в Соединенных Штатах, включали Indian Model O и Harley-Davidson Model W. [ 22] [14] [1] : 26 [23]
Главное преимущество установки оппозитного двухцилиндрового двигателя с коленчатым валом на одной линии с рамой (следовательно, цилиндры расположены в раме по бокам) заключается в том, что двигатель с воздушным охлаждением получает одинаковое количество охлаждения для каждого цилиндра. [1] : 26–27 [13] Harley -Davidson XA , в котором использовался оппозитный двухцилиндровый двигатель с цилиндрами поперек рамы, поддерживал температуру масла на 100 °F (56 °C) ниже, чем Harley-Davidson WLA с V-образным двухцилиндровым двигателем с цилиндрами на одной линии с рамой. [24] Побочным преимуществом является то, что цилиндры обеспечивают защиту водителя в случае столкновения или падения, а также сохраняют ноги в тепле в холодную погоду. [13] [1] : 27 Недостатками являются то, что двигатель нельзя установить так близко к земле (иначе цилиндры могут царапать землю во время поворотов) [25] и что это подвергает цилиндры и крышки клапанов опасности повреждения при столкновении. [13] [1] : 27
Продольное крепление также означает, что реакция крутящего момента будет скручивать мотоцикл в одну сторону (например, при резком ускорении/замедлении или при открытии дроссельной заслонки на нейтральной передаче) вместо смещения баланса веса между передними и задними колесами. Однако многие современные мотоциклы уменьшают этот эффект, вращая маховики или генераторы в противоположном направлении относительно коленчатого вала. [26] [27]
Одним из первых мотоциклов с продольно установленным оппозитным двухцилиндровым двигателем был ABC 1916 года , построенный в Великобритании. [22] Для размещения цепного привода ABC использовал конический привод на коробке передач, чтобы изменять направление привода на девяносто градусов. [1] : 10 Первый мотоцикл BMW, BMW R 32 1923 года , был еще одним ранним примером продольно установленного оппозитного двухцилиндрового двигателя, хотя в этом случае мощность передавалась на заднее колесо через карданный привод. [1] : 26
Со временем продольная установка стала более распространенной для двухцилиндровых двигателей. У BMW долгая история мотоциклов с двухцилиндровыми двигателями, [1] : 26–32 [28], как и у Урал (Россия) и Днепр (Украина).
В 1902 году моноплан Пирса (который позже стал одним из первых самолетов, совершивших полет) был оснащен двухцилиндровым двигателем, построенным на ферме изобретателем-любителем. [29] [30] [31] Этот двигатель использовал необычную конструкцию с одним общим шатуном и поршнями двойного действия. [32] [33] В 1908 году французская компания Dutheil-Chalmers начала производство двухцилиндровых авиационных двигателей, в которых использовались два вращающихся в противоположных направлениях коленчатых вала. [34] [35] Двигатель Dutheil-Chlamers использовался в экспериментальном самолете 1907 года Santos-Dumont Demoiselle No. 20 , а более поздние версии этого самолета производились с двухцилиндровыми двигателями от Darracq и Clément-Bayard .
Большинство поршневых самолетов использовали более двух цилиндров, однако другие двухцилиндровые плоские авиационные двигатели 1920-х и 1930-х годов включают американские Aeronca E-107 и Aeronca E-113 , британский Bristol Cherub и чехословацкий Praga B2 . HKS 700E — двухцилиндровый плоский двигатель с масляным охлаждением для сверхлегких самолетов, который в настоящее время [ когда? ] находится в производстве. [36]
В более крупных самолетах двухцилиндровые двигатели использовались во вспомогательных силовых установках (ВСУ). Известный пример был создан компанией ABC Motors в 1920-х и 1930-х годах. [37] Во время Второй мировой войны немецкая фирма Riedel спроектировала и изготовила двухтактный двухцилиндровый двигатель в качестве стартера для реактивных двигателей Junkers Jumo 004, BMW 003 и Heinkel HeS 011 [38] [39]
Двухцилиндровые оппозитные двигатели Maytag «Model 72» , выпускавшиеся с 1937 года до некоторого времени между 1952 и 1960 годами, использовались в различных целях, включая стиральные машины. [40] [41] [42] [43] [44]
Электрогенераторы, использующие двухцилиндровые двигатели, строились компанией Norman Engineering Company с 1932 по 1968 год, а также компанией Douglas во время Второй мировой войны. [45] Enfield Industrial Engines (часть Royal Enfield ) производила двухцилиндровые двухтактные бензиновые двигатели во время Второй мировой войны, которые использовались для генераторов и других военных целей. После 1945 года Enfield производила двухцилиндровые дизельные двигатели, которые применялись в сельском хозяйстве и на морских судах. Coventry Victor представила дизельную версию своего существующего двухцилиндрового бензинового двигателя объемом 688 куб. см в 1932 году и продолжила производить двухцилиндровые дизельные и бензиновые двигатели для различных промышленных и морских целей в 1950-х годах. [46] : 111
Двухтактные плоские двухцилиндровые двигатели часто использовались в качестве подвесных моторов для лодок, [ когда? ], поскольку они были более плавными, чем одноцилиндровые двигатели. В 1940-х годах их в значительной степени заменили двухтактные двигатели с прямым расположением цилиндров, которые было легче запускать, и которые больше не имели чрезмерного количества вибрации. [47]
Один кривошип располагался над другим, и каждый поршень имел три шатуна — два легких внешних и один более тяжелый в центре. Легкие шатуны шли к одному кривошипу, тяжелые шатуны — к другому, и два вала вращались в противоположных направлениях.
и у ранних Douglas, у Model O двигатель был размещен в раме, а цилиндры были обращены вперед и назад, а не торчали в стороны...
создании Sport Twin компания Harley взяла пример с Douglas, расположив цилиндры на одной линии с рамой.
большие охлаждающие ребра торчали прямо на ветру, как сообщается, поддерживая температуру масла XA на 100 градусов ниже, чем у стандартного Harley 45.
Однако это создает некоторые проблемы для продольного развития мотоцикла, поскольку цилиндры оппозитного типа должны быть расположены высоко от земли, чтобы защитить их от соскабливания земли при наклоне в поворотах.[ постоянная мертвая ссылка ]
Хотя у Valkyrie также продольный коленчатый вал, эта крутящая реакция была устранена за счет того, что некоторые компоненты, такие как генератор переменного тока, вращаются в противоположном направлении относительно двигателя.
размещению остальных внутренних частей двигателя так, чтобы они вращались в противоположном направлении относительно коленчатого вала, их силы компенсируются без необходимости прибегать к весу, сложности и трению, связанным с двумя коленчатыми валами.
Оба лектора обсуждали требования к вспомогательному двигателю для подачи служебной мощности. Это известный британский пример, ABC flat twin.
Процедура запуска следующая: пусковой двигатель подзаряжается путем замыкания электрического переключателя подкачки, затем включаются зажигание турбореактивного двигателя и зажигание и электростартер
двигателя Riedel
(этот двигатель также можно запустить вручную, потянув за трос). После того, как агрегат Riedel достигнет скорости около 300 об/мин, он автоматически включает вал компрессора турбореактивного двигателя. Приблизительно при 800 об/мин пускового двигателя включается пусковой топливный насос, а при 1200 об/мин включается основное (J-2) топливо. Стартерный двигатель остается включенным до тех пор, пока турбореактивный двигатель не достигнет 2000 об/мин, после чего стартерный двигатель и подача пускового топлива выключаются, турбореактивный двигатель быстро разгоняется до номинальной скорости 9500 об/мин на топливе J-2.
Twin, или 72, как его обычно называли, использовался в основном как источник питания для стиральных машин Maytag. Даже в начале 30-х годов некоторые марки стиральных машин имели ручное управление; таким образом, готовый источник питания, такой как twin, оказал большое влияние на рабочие привычки американцев.
Часто оснащаемые ножным кик-стартером, двигатели Maytag выпускались как в одноцилиндровом, так и в оппозитном исполнении.
