Straight-Four Motor

A Straight-Four Motor (auch als ein bezeichnet inline-viert) ist ein Vierzylinder Kolbenmotor wo Zylinder in einer Linie entlang einer gemeinsamen Kurbelwelle angeordnet sind.

Die überwiegende Mehrheit der Vierzylinder-Motoren von Automobilen verwendet ein direktes Layout mit gerader Four^{[1]: S. 13–16} (mit Ausnahmen der flache Motoren Produziert von Subaru und Porsche)^[2] und das Layout ist auch in Motorrädern und anderen Maschinen sehr häufig. Daher ist der Begriff "Vierzylindermotor" normalerweise ein Synonym für direkte Motoren. Die meisten Beispiele verwenden Flüssigkühlmittel Um die Wärmeakkumulation zu bewältigen, während luftgekühlt Beispiele werden ebenfalls hergestellt.

Zwischen 2005 und 2008 stieg der Anteil neuer Fahrzeuge in den USA mit Vierzylindermotoren von 30% auf 47%.^[3][4] Bis zum Modelljahr 2020 war der Anteil für leichte Fahrzeuge auf 59%gestiegen.^[5]

Entwurf

Ein vier Takt gerade vier Takt-Motor hat immer einen Zylinder auf seinem Stromschlag, im Gegensatz zu Motoren mit weniger Zylinder, in denen zu bestimmten Zeiten kein Stromschlag auftritt. Verglichen mit a V4 Motor oder ein flacher MotorEin Straight-Four-Motor hat nur einen Zylinderkopf, der die Komplexität und die Produktionskosten senkt.

Wenn ein direkter Motor in einem geneigten Winkel installiert ist (statt mit den zylindernen ausgerichteten Zylinder), wird er manchmal als a genannt Slant-Four.

Verschiebung

Benzin-Straight-Four-Motoren, die in modernen Produktionsautos verwendet werden Bentley 4½ Liter.

Dieselmotoren wurden in größeren Verschiebungen hergestellt, z. Europäische und asiatische LKWs mit a zulässiges Gesamtgewicht Zwischen 7,5 und 18 Tonnen verwenden normalerweise Inline-Vierzylinder-Dieselmotoren mit Verschiebungen rund 5 Liter.^{[6][7][8][9][10][11][12]} Größere Verschiebungen finden sich in Lokomotiv-, Meeres- und stationären Motoren.

Vertreibung kann auch sehr klein sein, wie in Kei -Autos verkauft in Japan. Mehrere dieser Motoren hatten vier Zylinder zu einer Zeit, als Vorschriften eine maximale Verschiebung von 550 ccm diktierten; Die maximale Größe liegt derzeit bei 660 ccm.

Primär- und Sekundärbilanz

Straight-Four-Motoren mit der bevorzugten Kurbelwellenkonfiguration haben perfekt Primärbilanz.^{[1]: p. 12} Dies liegt daran, dass sich die Kolben paarweise bewegt und ein Paar Kolben immer gleichzeitig mit dem anderen Paar nach unten bewegt.

Jedoch haben Straight-Four-Motoren eine sekundäres Ungleichgewicht. Dies wird durch die Beschleunigung/Verzögerung der Kolben in der oberen Hälfte der Kurbelwellenrotation verursacht, die größer ist als die der Kolben in der unteren Hälfte der Kurbelwellenrotation (da die Verbindungsstäbe nicht unendlich lang sind). Infolgedessen beschleunigen zwei Kolben immer schneller in eine Richtung, während die anderen beiden langsamer in die andere Richtung beschleunigen, was zu einem sekundären dynamischen Ungleichgewicht führt, das eine Auf- und Ab-Vibration bei zweimaler Geschwindigkeit der Kurbelwelle verursacht. Dieses Ungleichgewicht ist bei allen Kolbenmotoren üblich, aber der Effekt ist besonders stark auf Inline-Four, da sich die beiden Kolben immer zusammen bewegen.

Die Stärke dieses Ungleichgewichts wird durch die Hubkolbenmasse, das Verhältnis der Verbindungsstangenlänge zu Schlaganfall und die Spitzenkolbengeschwindigkeit bestimmt. Daher zeigen kleine Verschiebungsmotoren mit leichten Kolben nur geringe Auswirkungen, und Rennmotoren verwenden lange Verbindungsstäbe. Der Effekt wächst jedoch exponentiell mit Motorgeschwindigkeit (U / min).

Pulsationen in der Stromversorgung

Viertaktmotoren Mit fünf oder mehr Zylindern können mindestens einen Zylinder zu einem bestimmten Zeitpunkt seinen Stromschlag ausführen. Vierzylindermotoren haben jedoch Lücken in der Stromversorgung, da jeder Zylinder seinen Stromschlag abschließt, bevor der nächste Kolben einen neuen Stromschlag startet. Diese pulsierende Leistung von Strom führt zu mehr Vibrationen als Motoren mit mehr als vier Zylinder.

Verwendung von Gleichgewichtswellen

A Gleichgewichtswelle Das System wird manchmal verwendet, um die Vibrationen zu reduzieren, die durch einen geradlinigen Motor erzeugt werden, meistens in Motoren mit größeren Verschiebungen. Das Gleichgewichtswellensystem wurde 1911 erfunden und besteht aus zwei Wellen, die identisch tragen Exzenter Gewichte, die sich in entgegengesetzten Richtungen bei der doppelten Geschwindigkeit der Kurbelwelle drehen.^{[1]: S. 42–44} Dieses System wurde in den 1970er Jahren von Mitsubishi Motors patentiert und seitdem von mehreren anderen Unternehmen unter Lizenz verwendet.^[13][14]

Nicht alle großen Verschiebungslagen-4-Motoren haben jedoch Gleichgewichtswellen verwendet. Beispiele für relativ große Motoren ohne Gleichgewichtswellen sind die 2,4 Liter Citroën DS Motor, 2,6 Liter Austin-Healey 100 Motor, der 3,3 l Ford Modell A (1927) Motor und 2,5 l GM Iron Duke Motor. Sowjet/russisch Gaz Wolga und Uaz Motoren mit Verschiebungen von bis zu 2,9 Litern wurden von den 1950er bis in den 1990er Jahren ohne Gleichgewichtswellen hergestellt. Es handelte sich jedoch um relativ niedrige Motoren, was die Notwendigkeit eines Gleichgewichtswellensystems verringert.^{[1]: S. 40–44}

Nutzung in Produktionsautos

Die meisten in Autos verwendeten modernen Straight-Four-Motoren haben eine Vertreibung von 1,5–2,5 l (92–153 Cu in). Der kleinste Automobilmotor wurde im Jahr 1963–1967 verwendet Honda T360 Kei-Truck und hat eine Vertreibung von 356 ccm (21,7 Cu in), während der größte Massen-Massen-Straight-Four-Auto-Motor der 1999–2019 ist Mitsubishi 4m41 Dieselmotor, die im Mitsubishi Pajero verwendet wurde und eine Vertreibung von 3,2 l (195 Cu in) hat.^[15][16]

Zu den signifikanten Straight-Four-Automotoren gehören:

• 1954–1994 Alfa Romeo Twin Cam Motor: Einer der ersten Massenmotoren.^[17] 1990 wurde es der erste Produktionsmotor mit variable Ventilsteuerung.^[18]
• 1908–1941 Ford Model T Engine: Einer der am häufigsten produzierten Motoren der Welt.
• 1951–2000 BMC A-Serie-Motor: Der erste Motor, der in einem transversalmotorischen Massenproduktionspfus verwendet wird.
• 1966–2000 Fiat Twin Cam Motor: Eine der ersten von 1959 produzierten Twin-Cam-Motoren.
• 1968–1981 Triumph Slant-4 Motor: Ein frühes Multivalve Motor, der die Basis von Saabs ersten turbogeladenen Motoren bildete.
• 2000–2009 Honda F20C Motor: produzierte den höchsten spezifischen Ausgang für a Natürlich abgesaugter Motor seiner Zeit.

Verwendung in Rennwagen

Viele frühe Rennwagen verwendeten gerade-vier-Motoren, aber der Peugeot-Motor, der die gewann 1913 Indianapolis 500 war ein sehr einflussreicher Motor. Entworfen von Ernest Henry, dieser Motor hatte Doppelte Overhead -Nockenwellen (DOHC) mit vier Ventilen pro Zylinder, ein Layout, das bis heute zum Standard für Rennsport-Vier-Motoren wird.^{[19]: S. 14–17}

Unter den von dem Peugeot -Design inspirierten Motoren befand sich das Miller -Motor, der in den 1920er und frühen 1930er Jahren ein erfolgreicher Rennmotor war. Der Miller -Motor entwickelte sich in die Offenhausermotor Dies hatte eine sehr erfolgreiche Überspannung von 1933 bis 1981, darunter fünf Siege in Folge im Indianapolis 500 von 1971 bis 1976.^{[19]: S. 182–185}

Viele Autos, die für das vor dem Zweiten Weltkrieg hergestellt wurden Voiturette Grand Prix Motor Racing Kategorie verwendete Inline-Four-Motordesigns. 1,5 l aufgeladen Motoren fanden ihren Weg in Autos wie die Maserati 4cl und verschiedene Englische Rennfahrzeuge (ERA) Modelle. Diese wurden nach dem Krieg wiederbelebt und bildeten die Grundlage dessen, was später werden sollte Formel EinsObwohl die geraden aufgeladenen Alfettas die frühen Jahre der F1 dominieren würden.

Ein weiterer Motor, der eine wichtige Rolle in der Renngeschichte spielte Ferrari Motor entworfen von Aurelio lampredi. Dieser Motor wurde ursprünglich als 2 l entworfen Formel 2 Motor für den Ferrari 500 Formel Eins im Ferrari 625.^{[19]: S. 78–81, 86–89} Zum Sportwagen Rennen, die Kapazität wurde für den Ferrari 860 Monza auf 3,4 l erhöht.

Das Coventry Höhepunkt Straight-Four Motor war auch ein sehr erfolgreicher Rennmotor, der als 1,5-Liter-Formel-2-Motor das Leben begann. Vergrößert auf 2,0 Liter für die Formel 1 im Jahr 1958, entwickelte es sich zu dem großen 2.495 CC FPF, der die Formel -1 -Meisterschaft in gewann Cooper's Chassis in den Jahren 1959 und 1960.^{[19]: S. 130–133}

In der Formel 1 wurden die 1980er Jahre von den 1.500 ccm Turbosautos dominiert. Das BMW M12/13 Der Motor war für die Ära für den hohen Anstiegsdruck und seine Leistung bemerkenswert. Der Gusseisenblock basierte auf einem Standard -Straßenauto -Block und trug die F1 -Autos von Brabham, Arrows und Benetton an und gewann 1983 die Weltmeisterschaft trimmen.^[20]

Verwendung in Motorrädern

Belgischer Waffenhersteller Fn herstal, was gemacht hatte Motorräder Seit 1901 begann 1905 die ersten Motorräder mit Inline-Vier zu produzieren.^[21] Das Fn vier hatte seinen Motor mit der Kurbelwelle aufrecht montiert Längsschnitt. Andere Hersteller, die dieses Layout verwendeten Pierce, Henderson, As, Cleveland, und indisch in den Vereinigten Staaten, Nimbus in Dänemark, Windhoff in Deutschland und Wilkinson in Großbritannien.^[22]

Das erste 4-Zylinder-Motorrad im gesamten Rahmen war der Rennfahrer von 1939 Gilera 500 RondineEs hatte auch Doppel-Over-Kopf-Nockenwellen, erzwungener Supercharger und war flüssigkeitsgekühlt.^[23] Moderne Inline-Four-Motorradmotoren wurden zuerst bei populärer Honda's SOHC CB750 1969 eingeführt, und andere folgten in den 1970er Jahren. Seitdem ist das Inline-Four zu einer der häufigsten Motorkonfigurationen in Straßenrädern. Außerhalb des Kreuzer Kategorie ist die Inline-Four die häufigste Konfiguration aufgrund ihres relativ hohen Leistungsverhältnisses zu kosten. Alle großen japanischen Motorradhersteller bieten Motorräder mit Inline-4-Motoren an, ebenso wie MV Agusta und BMW. Die früheren Inline-Four-Motorräder von BMW wurden horizontal entlang des Rahmens montiert, aber alle aktuellen Vierzylinder-BMW-Motorräder haben Quermotoren. Das moderne Triumph Das Unternehmen hat Motorräder mit Inline-Four-Motorrädern angeboten, obwohl es zugunsten von zugunsten von Dreifach.

Die 2009 Yamaha R1 Hat einen Inline-Four-Motor, der in Abständen von 180 ° nicht ausbreitet. Stattdessen verwendet es a Crossplane Kurbelwelle, die verhindert, dass die Kolben gleichzeitig die oberste tote Mitte erreichen. Dies führt zu besser Sekundärbilanz, was besonders vorteilhaft im höheren Drehzahlbereich und "ist"Big-Bang Firing Order"Theorie sagt, dass die unregelmäßige Abgabe des Drehmoments an den hinteren Reifen bei Renngeschwindigkeiten das Schieben in den Ecken leichter zu kontrollieren macht.

Inline-4-Motoren werden auch in verwendet Motogp bis zum Suzuki (seit 2015) und Yamaha (seit 2002) Teams. Im 2010, Als die Vier-Takt-Moto2-Klasse eingeführt wurde Honda basierend auf CBR600RR mit einer maximalen Leistung von 150 PS. Beginn 2019, Die Motoren wurden durch a ersetzt Triumph 765 ccm (46,7 cu in) dreifacher Motor.

Siehe auch

• Flacher Motor
• V4 Motor

Verweise

Externe Links

• Medien im Zusammenhang mit Straight-4-Motoren bei Wikimedia Commons