플랫 포 엔진

Flat-four engine
2007 ULPower UL260i 항공기 엔진

수평으로 반대되는 4기통 엔진으로도 알려진 4기통 엔진은 실린더 뱅크 2개가 공통 크랭크축의 반대편에 놓여 있는 4기통형 4기통 피스톤 엔진이다.플랫포 엔진의 가장 일반적인 유형은 권투선수 4엔진이며, 각각의 반대되는 피스톤 쌍이 동시에 안과 밖으로 움직인다.

4번 권투 엔진은 1차 엔진과 2차 엔진의 균형이 완벽하지만, 2개의 실린더 헤드는 인라인 4번 엔진보다 설계가 더 비싸다는 것을 의미한다.1897년부터 자동차에 4개의 엔진이 사용되어 왔으며, 특히 폭스바겐과 스바루에 의해 사용되었다.그것들은 또한 때때로 오토바이와 항공기에서도 자주 사용되었다.세스나와 파이퍼는 세계에서 가장 흔한 민간 항공기인 세스나 172와 파이퍼 체로키에 리커밍과 콘티넨탈에서 생산된 4개의 엔진을 사용한다.

디자인

복서-4 애니메이션

대부분의 플랫 포 엔진은 각 쌍의 상대 피스톤이 안과 밖으로 동시에 움직이도록 설계되어 있는데, 이를 "복싱 선수" 구성(일부 복싱 선수가 시합 전에 장갑을 함께 펀칭하는 것 같은 것)이라고 한다.따라서 "flat-4"와 "boxer-4"라는 용어는 종종 동의어로 사용된다.

복서-4 레이아웃의 장점은 완벽한 2차 진동(최소 진동으로 발생), 낮은 무게 중심, 짧은 엔진 길이 등이다.또한 이 레이아웃은 공기 흐름이 4개의 실린더에 고르게 분포되어 효율적인 공기 냉각에 도움이 된다.항공기에서는 중수 냉각 시스템을 운반할 필요가 없다.

복서 4 엔진(인라인 4 엔진과 비교)의 단점은 추가 폭, 1개 대신 2개의 실린더 헤드를 갖는 것과 관련된 비용 증가, 그리고 균일한 간격의 배기 펄스를 달성하는 데 필요한 긴 배기 매니폴드 등이다.[1]이러한 요인 때문에 평면 4 엔진보다 인라인 4 엔진이 더 많이 사용되며, V6 엔진은 더 큰 변위가 필요한 곳에 자주 사용된다.

엔진 밸런스

권투선수 4 엔진에서 발생하는 동등한 힘과 반대되는 힘은 완벽한 이차 균형을 이룬다(인라인 4 엔진에서 발생하는 불균형한 수직 힘과 달리).따라서 복서 4 엔진은 이차 진동을 줄이기 위해 밸런스축이 필요하지 않기 때문에 2.0 L(122 cu in) 이상의 변위에 더 적합하다.

실제로 권투 엔진의 각 실린더는 크랭크축을 따라 크랭크축의 크랭크핀 사이의 거리로 인해 반대쪽 쌍과 약간 상쇄된다.이 간격띄우기 거리는 각 실린더 쌍에서 동일한 힘과 반대방향의 힘이 흔들리는 커플을 생성한다는 것을 의미한다.[2]: 27 그 결과 발생하는 진동은 보통 밸런스축이 필요할 정도로 높지 않다.

4기통 이하의 모든 4행정 엔진에 따라 출력 스트로크가 겹치지 않으면 플라이휠에 토크가 맥동 전달되어 크랭크축 축을 따라 비틀림 진동이 발생한다.[3]필요한 경우 고조파 댐퍼를 사용하여 이 진동을 최소화할 수 있다.

배기 다지관

권투선수 4 엔진의 일반적인 발화 순서는 실린더의 좌측 뱅크에 차례로 점화되고, 실린더의 우측 뱅크(또는 그 반대)에 이어 점화 간격이 180도로 균일하게 유지되는 것이다.전통적으로 각 뱅크의 두 실린더에서 나오는 배기가스가 합쳐져 그 결과 불균일한 배기가스 펄스가 특징적인 "플랫 포 버블" 배기음을 발생시켰다.

다른 일반적인 배기 구성(2000년대 중반 이후 Subaru에서 사용)은 배기 펄스를 최적화하기 위해 360도의 점화 간격 오프셋으로 실린더를 페어링하는 것이다.[4][5][6]이 구성은 실린더를 반대편 뱅크에 페어링하기 위해 긴 배기 다지관이 필요하며 배기음이 덜 뚜렷하게 나타난다.

자동차에 사용

1900–1935

1904년 윌슨-필처 수냉식 엔진

1900년, 벤츠의 1897년 「콘트라」의 플랫-트윈 엔진을 기반으로 벤츠&씨이에 의해 최초의 플랫 포 엔진이 생산되었다.[citation needed]이 엔진은 벤츠 경주용 자동차에 사용되었고, 20 hp(15 kW)를 생산했으며, 배수량은 5.4 L(330 cu in)이며, 게오르크 디흘이 설계했다.

런던 회사 윌슨-필쳐는 1901년에 첫 번째 자동차를 출시했는데, 이 차는 4단 엔진으로 구동되었다.이 엔진은 섀시에 종방향으로 장착하여 수냉식, 9 hp(7 kW)의 배기량을 가지며 2.4 L(146 cu in)의 배기량을 가졌다.그날따라 유난히 보어와 스트로크가 같았고, 각각 95mm(3.7인치)가 되었다.

1902년 버컴 자동차는 16마력의 정격인 4개의 실린더 엔진을 장착했다.Herbert H. Buffum은 1903년부터 1907년까지 매사추세츠 주 애빙턴에서 버봄이라고 불리는 아메리칸 자동차를 생산했다.[7]

이전에 플랫-트윈 엔진을 생산했던 1926년형 타트라 30은 이 체코의 첫 번째 모델이었다.타트라는 1920년대와 1930년대에 걸쳐 다양한 평면 4 엔진 모델을 생산했다.

1936–1999

1952년 조웨트 목성 수냉식 엔진
1955년 포르쉐 550 스파이더 공냉식 엔진

1936년형 Tatra T97은 뒤쪽에 결속되고 공랭식 평면 4 백본 섀시 레이아웃(폴크스바겐 비틀이 사용하는 later)을 개척했으며, 동시에 오스트리아에서 온 Steyr 50이 리어 휠 구동으로 전방 권투선수 4엔진을 스포팅하여 왔다.또한 1936년에 영국 회사인 Jowett은 자사의 모델 범위를 플랫-트윈 엔진에서 플랫-4 엔진으로 확대했다.Jowette Flat 4 엔진의 생산은 Jowett Javelin Saloon과 Jowett 목성 스포츠 모델이 생산을 종료한 1954년까지 계속되었다.

가장 오래 생산된 플랫포 엔진은 폴크스바겐 공냉식 엔진으로, 1938년부터 2006년까지 생산되었으며, 후미엔진인 1938–2006 폴크스바겐 비틀과 1950–90 폴크스바겐 트랜스포터에서 가장 많이 사용되었다.[8]이 공냉식 엔진은 포르쉐에 의해 설계되었으며 1948-1965 포르쉐 356, 1953-1956 포르쉐 550, 1965-1969 포르쉐 912, 1969–1976 포르쉐 914에도 사용되었다.1982년 배기가스 배출 규정을 준수하기 위해 폭스바겐 트랜스포터(T3)에 폴크스바겐 와서박스라는 수냉판이 도입되었다.

1960년대와 1970년대에 여러 제조업체가 공랭식 시트로엥 플랫포엔진, 수랭식 알파 로미오 플랫포엔진, 수랭식 란시아 플랫포엔진, 수냉식 스바루 EA엔진 등 플랫포엔진을 생산했다.

이 기간 동안 설계되었지만 연속 생산에서 빛을 보지 못한 두 개의 중요한 엔진은 원래 모리스 마이너로 예정되었던 1947년 알렉 이시가니스의 모리스 800cc 사이드 밸브 엔진과 1966년 클로드 힐의 퍼거슨 2.2L SOHC 엔진이었다.

2000-현재

2012-현재의 스바루 FA 수냉식 엔진

2000년까지 대부분의 제조업체들은 플랫 4 엔진을 인라인 4 엔진으로 교체했다.주목할 만한 예외는 스바루인데, 최근 플랫 4 엔진을 반복한 수냉식 스바루 EJ 엔진은 스바루 WRX 스포츠 세단과 월드 랠리 카에서 터보차지 형태로 출시되었다.스바루의 4륜 구동 채택은 이 엔진의 짧은 길이가 4륜 구동 구성 요소를 섀시에 장착하는 데 도움이 되기 때문에 플랫 4 엔진을 유지하는 요인이 되었다.[9]인라인 4엔진보다 비싸지만 플랫 4엔진은 스바루가 2륜 구동으로 추가 비용을 거의 들이지 않고 4륜 구동 차량을 만들 수 있도록 했다.[9]

2012년, 토요타 86("Subaru BRZ" 및 "Scion FR-S"라고도 함) 후륜 구동 스포츠 쿠페에 자연 흡기 버전의 스바루 FA 엔진이 사용되었다.[10]이 엔진은 수냉식이며 가솔린 직분사, 147 kW(197 hp), 배기량 2.0 L(122 cu in)이다.

2016년형 포르쉐 박스스터/케이맨(982) 중형 스포츠카는 1970년대 중반 이후 처음으로 자연 흡기식 6단 엔진에서 터보차지형 4단 엔진으로 크기를 줄였다.이 엔진은 2.0–2.5 L(122–153 cu in)의 교체로 생산되며, 최대 365 hp(272 kW)까지 생산된다.[11]몇몇 평론가들은 박스스터/케이맨이 자극적이지 않은 엔진 소리를 비판하였다.[12][13][14]

오토바이에서 사용

참고 항목:모터사이클 엔진
혼다 GL1000

4기통 엔진이 장착된 대부분의 모터사이클은 인라인 4 엔진 배치를 사용하지만, 샤프트 구동 모터사이클에는 여러 개의 4기통 엔진이 사용되어 왔다.

항공기에서 사용

ULPower UL260i 항공기 엔진

경항공기는 일반적으로 리커밍 엔진, 컨티넨탈 모터스, 프랭클린 엔진 컴퍼니 등의 제조사로부터 최대 6.4 L(390 cu in)의 변위를 가진 평면 4 엔진을 사용한다.

무선 제어 항공기의 경우, 40–50 cc(2.4–3.1 cu)의 변위를 가진 플랫 4 엔진은 O.S. 엔진과 같은 회사에서 생산한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Nunney, M. J. (2007). Light and Heavy Vehicle Technology. Butterworth-Heinemann. p. 13. ISBN 978-0-7506-8037-0.
  2. ^ Wilson, Hugo (1995). "The A–Z of Motorcycles". The Encyclopedia of the Motorcycle. London, UK: Dorling Kindersley. ISBN 0-7513-0206-6.
  3. ^ 톰슨.진동 이론과 응용. 페이지 190.왕복 힘의 역학.1965년 미국 프렌티스 홀 주식회사.
  4. ^ 레거시 배기 가스 일본어 발표:
  5. ^ 포레스터 배기 가스 일본어 발표:
  6. ^ 임프레자 배기가스 일본어 발표:
  7. ^ "The Buffum Automobile". Farber and Associates.
  8. ^ "The engine that Benz built still survives". www.theglobeandmail.com. Retrieved 1 September 2019.
  9. ^ a b Stepler, Richard (September 1994). "Preview Drive: Three Ways to Get a Grip". Popular Science. 245 (3): 44. Retrieved 2011-10-23.
  10. ^ Bonk, Aaron (2013-02-07) (2013-02-07). "How Boxer Engines Work, And Why You Should Care About Subaru's New FA20". Archived from the original on 2014-02-27. Retrieved 8 January 2014.
  11. ^ "Performance: The new 718 Boxster". Porsche. 2016. Retrieved 2016-11-01.
  12. ^ "2019 Porsche 718 Cayman". www.caranddriver.com. 14 May 2019. Retrieved 1 September 2019.
  13. ^ "Porsche 718 Cayman review – The entry-level Porsche punches above its weight". www.evo.co.uk. Retrieved 1 September 2019.
  14. ^ "2017 Porsche 718 Cayman First Drive Review: Performance Trumps Sound". www.motortrend.com. Retrieved 1 September 2019.
  15. ^ Julian Marsh (2000-06-10). "BFG and MF motorcycles". Citroenet.org.uk. Retrieved 2011-12-06.
  16. ^ Julian Marsh. "GS & GSA boxer engine". Citroenet.org.uk. Retrieved 2011-12-06.