Прямо-сдвоенный двигатель

редактировать
Двигатель мотоцикла Sanglas Rovena 1964 года (построенный Hispano Villiers) 1997 Suzuki GS500 двигатель мотоцикла

Прямой образный двигатель, также известный как встроенные-близнецы, вертикальный-двойник, или параллельно-твин представляет собой двухцилиндровый поршневой двигатель, где два цилиндра расположен в линии вдоль общий коленчатый вал.

Прямые двухместные двигатели в основном используются в мотоциклах; другие виды использования включают автомобили, морские суда, снегоходы, водные мотоциклы, вездеходы, тракторы и сверхлегкие самолеты.

Для прямолинейных спаренных двигателей использовались различные конфигурации коленчатого вала, наиболее распространенными из которых являются 360 градусов, 180 градусов и 270 градусов.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Терминология
  • 2 Дизайн
    • 2.1 Угол поворота коленчатого вала
    • 2.2 Коренные подшипники
  • 3 Использование в мотоциклах
    • 3.1 История
    • 3.2 Модели с поперечным расположением двигателя
    • 3.3 Модели с продольным расположением двигателя
  • 4 Использование в автомобилях
  • 5 Использование на морских судах
  • 6 Другое использование
  • 7 См. Также
  • 8 ссылки

Терминология

Прямо-сдвоенная компоновка также упоминается как «параллельная-двойная», «вертикальная-двойная» и «линейная-двойная». Некоторые из этих терминов изначально имели определенные значения, относящиеся к углу коленчатого вала или ориентации двигателя, однако они также часто используются как взаимозаменяемые.

В Соединенном Королевстве термин «параллельный сдвоенный двигатель» традиционно используется для двигателей с углом поворота коленчатого вала 360 градусов, поскольку два поршня расположены в одном направлении (т. Е. Параллельно друг другу). «Вертикальный-твин» использовался для описания двигателей с углом поворота коленчатого вала 180 градусов, который заставляет поршни двигаться в противоположных направлениях. Термины «прямой твин» и «рядный твин» использовались в более общем смысле для любого угла поворота коленчатого вала.

Для мотоциклов термин «рядный сдвоенный двигатель» иногда относился либо к продольной ориентации двигателя (т. Е. С коленчатым валом на одной линии с шасси), либо к U-образному двигателю ( тандемный сдвоенный двигатель), где цилиндры расположены продольно в шасси (хотя два коленчатые валы реально ориентированы поперечно).

Дизайн

По сравнению с V-образными двухцилиндровыми двигателями и двухцилиндровыми двигателями, прямые двухцилиндровые двигатели более компактны, имеют более простую конструкцию и дешевле в производстве. Двигатели с прямым сдвоенным двигателем могут быть подвержены вибрации либо из-за неравномерного интервала включения, присутствующего в кривошипно-шатунных двигателях на 180 °, либо из-за большой массы не встречного возвратно-поступательного движения в двигателях с кривошипом на 360 °. Рядные близнецы также больше страдают от реакций крутящего момента и вибрации.

Угол поворота коленчатого вала

Анимация с разными углами поворота коленчатого вала

Наиболее распространенные конфигурации коленчатого вала для прямолинейных спаренных двигателей - это 360 градусов, 180 градусов и 270 градусов.

360 градусов

В двигателе с коленчатым валом, повернутым на 360 градусов, оба поршня движутся вверх и вниз одновременно. Однако интервал зажигания смещен между цилиндрами, причем один цилиндр работает во время первого оборота коленчатого вала, а затем другой цилиндр при следующем вращении. В 360-градусных двигателях может использоваться одна система зажигания для обоих цилиндров с использованием отработанной системы искры.

Несовершенный первичный баланс соответствует одноцилиндровому двигателю эквивалентной возвратно-поступательной массы. Ранние двигатели пытались уменьшить вибрацию с помощью противовесов на коленчатом валу, однако более поздние методы также включали балансирные валы и отдельный утяжеленный шатун. По сравнению с одноцилиндровым двигателем более частый интервал зажигания (360 градусов по сравнению с 720 градусами) приводит к более плавным ходовым характеристикам, несмотря на подобный динамический дисбаланс.

С 1930-х годов в большинстве британских четырехтактных прямолинейных сдвоенных мотоциклетных двигателей использовался коленчатый вал на 360 градусов, так как это позволяло избежать неравномерной пульсации впуска, характерной для других конфигураций, тем самым устраняя необходимость в сдвоенных карбюраторах. В 1960-х годах, хотя японские мотоциклы в основном использовали коленчатый вал 180 градусов для двигателей объемом от 250 до 500 куб.см, различные двигатели меньшего и большего размера продолжали использовать коленчатый вал на 360 градусов. Вибрация была менее важной проблемой для небольших двигателей, таких как 1965 Honda CB92 и 1979 Honda CM185. В более крупных двигателях, таких как Yamaha XS 650 1969 года и Yamaha TX750 1972 года, часто использовались балансирные валы для уменьшения вибрации. В более поздних двигателях Honda CB250N / CB400N 1978-1984 годов также использовался коленчатый вал с углом поворота 360 градусов. Мотоциклы BMW F с параллельным сдвоенным двигателем 2008 года также используют коленчатые валы на 360 градусов, с третьим «рудиментарным» шатуном (действующим как противовес) и ограничением числа оборотов 9000 об / мин для уменьшения вибраций.

180 градусов

В двигателе с коленчатым валом, повернутым на 180 градусов, один поршень поднимается, а другой опускается. В четырехтактном двигателе интервал зажигания неравномерен: второй цилиндр работает на 180 градусов после первого, за которым следует зазор в 540 градусов, пока первый цилиндр не сработает снова. Неравномерный интервал зажигания вызывает вибрацию и приводит к "неровной" подаче мощности. Для двигателя 180 ° также требуется отдельная система зажигания для каждого цилиндра.

Идеальный первичный баланс возможен с прямым сдвоенным двигателем на 180 градусов, однако конструкция создает качающуюся пару, которая требует использования уравновешивающего вала для уменьшения вибрации. Прямой двухцилиндровый двигатель 180 градусов имеет вторичный дисбаланс (аналогичный рядному четырехцилиндровому двигателю), однако меньшая возвратно-поступательная масса означает, что это часто не требует лечения.

Двигатель с коленчатым валом 180 ° страдает меньшими насосными потерями, чем двухцилиндровый двигатель на 360 °, потому что смещение картера относительно не изменяется при перемещении поршней.

В 1960-х годах японские производители мотоциклов отдавали предпочтение использованию коленчатых валов с углом поворота 180 градусов, поскольку повышенная плавность хода позволяла повысить скорость вращения и, следовательно, более высокую выходную мощность. Например, двигатель Honda CB450 1966 года с коленчатым валом 180 градусов имеет такую ​​же выходную мощность, что и современные британские двигатели с коленчатым валом на 360 градусов, несмотря на меньший рабочий объем - 450 куб. См по сравнению с 650 куб. И Yamaha TX500 1973 года, и Suzuki GS400 1977 года имели коленчатый вал 180 градусов и балансирный вал. С 1993 года большинство двигателей Honda с прямыми сдвоенными двигателями для мотоциклов используют коленчатый вал 180 градусов.

Двухтактные двигатели обычно используют коленчатый вал 180 градусов, так как это приводит к двум равномерно распределенным рабочим ходам на оборот. Основная частота колебаний вдвое больше, чем эквивалентный одноцилиндровый двигатель, однако уменьшается вдвое амплитуда. Двухтактные двигатели, которые не используют коленчатый вал на 180 градусов, включают Yankee 1972 года и военную версию Jawa 350 1964 года, в обоих из которых вместо этого используются коленчатые валы на 360 градусов.

270 градусов

В двигателе с коленчатым валом на 270 градусов один поршень следует на три четверти оборота за другим. Это приводит к неравномерному интервалу зажигания, когда второй цилиндр стреляет на 270 градусов после первого, за которым следует зазор в 450 градусов, пока первый цилиндр не сработает снова. Это та же картина, что и у 90-градусного V-образного двигателя, и в результате обе конфигурации имеют схожий «пульсирующий» звук выхлопа. Поршни в прямом двухцилиндровом двигателе на 270 градусов никогда не бывают неподвижными одновременно (как в двухцилиндровом двигателе на 90 градусов), тем самым уменьшая чистый обмен импульсом между кривошипом и поршнями во время полного вращения.

Несовершенный первичный баланс создается в прямом двухцилиндровом двигателе на 270 градусов из-за комбинации свободной силы и качающейся пары; для компенсации этого часто используется балансирный вал. Вторичный баланс двигателя на 270 градусов идеален, однако конфигурация действительно приводит к неуравновешенной качающейся паре.

Первые серийные 270-градусные двухцилиндровые мотоциклетные двигатели были установлены на Yamaha TRX850 и Yamaha TDM 1996 года. Более поздние примеры включают Triumph Thunderbird 2009 года, Norton Commando 961 2010 года, серию Honda NC700 2012 года, Yamaha MT-07 2014 года, Triumph Thruxton 1200 2016 года и Royal Enfield Interceptor 650 2018 года.

Основные подшипники

В двухцилиндровых двигателях с прямым приводом каждый цилиндр имеет отдельный шатун, в отличие от двигателей с V-образным сдвигом, в которых для обоих шатунов может использоваться общий шатун. Большинство старинных британских прямолинейных двухцилиндровых мотоциклетных двигателей (таких как Triumph, BSA, Norton и Royal Enfield) имели два основных подшипника. Начиная с конца 1950-х годов, большинство прямолинейных сдвоенных двигателей Honda имели четыре основных подшипника. Последующие прямые двухдвигательные двигатели имели четыре, а иногда и три основных подшипника.

Использование в мотоциклах

История

1938-1966 Triumph Speed ​​Twin 1973–1975 Двухтактный мотоцикл Yamaha RD350

Первый в мире серийный мотоцикл 1894 года Hildebrand amp; Wolfmüller использовал рядный двухцилиндровый двигатель. Цилиндры лежали плоско и обращены вперед, а поршни соединялись непосредственно с задним колесом с помощью шатуна локомотивного типа. В 1903 году Werner Motocyclette стал второй серийной моделью мотоцикла, в которой использовался рядный двухцилиндровый двигатель с вертикальными цилиндрами. Двигатель Вернера использует чугунные цилиндры со встроенными головками, боковыми клапанами и имеет рабочий объем 500 куб.

Triumph Speed ​​Twin 1938 года был успешным мотоциклом с прямым сдвоенным двигателем, который также привел к тому, что рядные двигатели стали более широко использоваться другими брендами. Двигатель был разработан Эдвардом Тернером и Вэлом Пейджем и первоначально использовался в тягаче с коляской Triumph 6/1 1933 года (который выиграл серебряную медаль International Six Days Trial и 1933 Maudes Trophy ). Во время разработки двигателя было обнаружено, что угол поворота коленчатого вала 360 градусов лучше подходит для использования одного карбюратора, чем угол поворота коленчатого вала 180 градусов.

Следуя тенденции, созданной Triumph Speed ​​Twin, наиболее распространенной конструкцией, используемой британскими производителями мотоциклов до середины 1970-х годов, был четырехтактный прямой двухцилиндровый двигатель с коленчатым валом на 360 градусов. Производителями, производившими эти мотоциклы, были BSA, Norton, Triumph, Ariel, Matchless и AJS. Прямолинейные двигатели также производились итальянскими и немецкими производителями, а также американским производителем Indian.

В 1949 году AJS E-90 Porcupine выиграл чемпионат мира Гран-при 500  1949 года, став первым и единственным мотоциклом с прямым двойным двигателем, выигравшим чемпионат. Этот двигатель - один из немногих четырехтактных двигателей с прямым двойным расположением цилиндров, ориентированных не вертикально, а горизонтально.

С 2000-х годов BMW и несколько японских производителей продолжали выпускать рядные двухцилиндровые двигатели, в основном для моделей среднего веса. Некоторые большие скутеры также использовали прямые сдвоенные двигатели, такие как Yamaha TMAX 2001 года и Honda Silver Wing 2001 года. Прямо-сдвоенные двигатели также используются в мотокроссе с коляской.

Модели с поперечным расположением двигателя

1973 Norton Commando Interstate

Многие большие британские мотоциклы с 1945 по 1960 годы использовали прямо-сдвоенный поперечный двигатель (то есть ориентированный коленчатым валом перпендикулярно раме), такие как Triumph Bonneville и Norton Commando. Эта компоновка хорошо подходит для воздушного охлаждения, поскольку оба цилиндра получают равный воздушный поток, а выхлоп может выходить в хорошо охлаждаемом месте в передней части каждого цилиндра. Минимально возможная длина колесной базы определяется шириной двигателя.

Конструкция с прямым сдвоенным двигателем с поперечным расположением двигателя была в значительной степени заменена двигателями с V-образным сдвоенным двигателем, однако конструкция с прямым сдвоенным двигателем имеет преимущество, заключающееся в более простой упаковке вспомогательного оборудования (такого как воздушный фильтр, карбюратор и компоненты системы зажигания), что также улучшает доступ. вспомогательному оборудованию для обслуживания / ремонта. Прямолинейный двухцилиндровый двигатель с коленчатым валом на 270 градусов может иметь такой же звук и ощущение, что и V-образный двухцилиндровый двигатель с неравномерным порядком зажигания.

Модели с продольным расположением двигателя

1951 Солнечный Луч S8

Мотоциклы с прямым сдвоенным двигателем и продольным двигателем встречаются реже, однако примеры включают в себя моноблок Dresch 1930-1938 годов и Sunbeam S7 и S8 1949-1956 годов.

Такая ориентация двигателя позволяет использовать мотоцикл столь же узким, как одноцилиндровый двигатель, что снижает аэродинамическое сопротивление, особенно для гонок на мотоциклах. Однако основным недостатком двигателей с воздушным охлаждением является то, что задний цилиндр нагревается сильнее, чем передний.

Использование в автомобилях

Продольный прямой двухмоторный двигатель в задней части Fiat 500

Хотя двухцилиндровые двигатели довольно редко встречаются в автомобилях, прямая двухцилиндровая компоновка со временем использовалась для нескольких автомобильных двигателей.

Первый известный прямой двухцилиндровый двигатель был вариантом двигателя Phoenix компании Daimler Motors, представленного в 1895 году; эти двигатели использовались в автомобилях Panhard в том году. Еще одним ранним автомобилем с прямым двухмоторным двигателем был Decauville Voiturelle 1898 года, в котором использовалась пара цилиндров, взятая из модели de Dion, установленная в носовой части и корме и расположенная под сиденьем.

Прямо-сдвоенные двигатели использовались в различных небольших автомобилях, таких как Fiat 500 1957 года, Subaru 360 1958 года, NSU Prinz 1958 года, Mitsubishi Minica 1962 года, Honda N360 1967 года, Honda Z600 1970 года, Fiat 126 1972 года, ВАЗ Ока 1988 года, Dacia Lăstun 1988 года., и 1980 Daihatsu Cuore.

Бензиновые двухцилиндровые двигатели, которые в настоящее время используются в серийных автомобилях, включают Tata Nano и двигатель Fiat TwinAir (используются в различных моделях Fiat, Lancia и Alfa Romeo). В число производимых в настоящее время дизельных двигателей с прямым сдвоенным двигателем входит двигатель Piaggio Porter.

Использование на морских судах

Судовой двигатель Easthope, около 1960 г.

Двигатели с прямым сдвоенным двигателем часто использовались в качестве бортовых двигателей, подвесных двигателей и двигателей для струйных насосов.

В начале 20-го века британские рыболовные суда с багровым вооружением, такие как Morecambe Bay Prawners Lancashire Nobbys, иногда оснащались бортовыми двигателями, такими как Lister или 3,0-литровый бензин-парафиновый двигатель Kelvin E2.

С 1950-х годов производители подвесных моторов остановились на использовании базовой конструкции рядных двигателей, когда цилиндры располагались друг над другом, а коленчатый вал приводил в движение карданный вал. Suzuki 15 исходящее двигатель был введен в 1989 году.

Другое использование

Авиационный двигатель Rotax 503

Другие применения включают тракторы (например, различные модели John Deere до 1960 года), снегоходы, гидроциклы и вездеходы. Варианты конструкции включают двухтактный, четырехтактный, бензиновый, дизельный, воздушное охлаждение, водяное охлаждение, естественное всасывание и турбонаддув.

В сверхлегких самолетах, одноместных автожирах и небольших самодельных самолетах также использовались прямые сдвоенные двигатели, часто с двигателями, изначально разработанными для снегоходов, таких как Hirth 2704 и Cuyuna 430-D. Специально разработанные двигатели для сверхлегких самолетов включают Rotax 503 и Rotax 582. Прямо-сдвоенные двигатели иногда также используются в крупномасштабных радиоуправляемых самолетах.

Смотрите также

использованная литература

Последняя правка сделана 2023-03-21 08:46:47
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте