Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Hemi Engine" перенаправляется сюда. Для двигателя Chrysler см двигатель Chrysler Hemi .
«Хеми» перенаправляется сюда. О префиксе «hemi-» см. Префикс .
Головка полусферической камеры сгорания

Полусферическая камера сгорания представляет собой тип камеры сгорания в возвратно - поступательное движение двигателя внутреннего сгорания с куполообразной головки блока цилиндров в приблизительной форме полусферы . Двигатель с полусферической камерой этого типа известен как двигатель Hemi .

История [ править ]

Секционный двигатель мотоцикла с полусферической головкой

Полусферические камеры сгорания были введены в некоторые из самых ранних автомобильных двигателей вскоре после того, как была впервые продемонстрирована жизнеспособность двигателя внутреннего сгорания. Их название отражает куполообразную головку блока цилиндров и верхнюю часть поршня , охватывающее пространство , которое аппроксимирует половину сферы ( геми- + -сферы + -ical ), хотя на практике фактического замкнутого пространство , как правило , меньше , чем наполовину.

Полусферические головки цилиндров использовались по крайней мере с 1901 года; [1] они использовались бельгийским автомобилестроителем Pipe в 1905 году [2] и гонщиком Fiat 130 HP Grand Prix 1907 года . [3] Автомобиль Peugeot Grand Prix 1912 года и автомобиль Alfa Romeo Grand Prix 1914 года имели четырехклапанные двигатели, а Даймлер и Райли в то время также использовали полусферические камеры сгорания. Начиная с 1912 года Штутц использовал четырехклапанные двигатели, [4] концептуально предвосхищая современные автомобильные двигатели. Другие примеры включают BMWдизайн двойного толкателя (принят Bristol Cars ), то Peugeot 403 , то двигатель Toyota T и Toyota V двигатель (первый двигатель V8 Тойота), Миллер гоночные двигатели и двигатель Jaguar XK . [5]

Технология и реализация [ править ]

Полусферическая головка («полуголовка») дает эффективную камеру сгорания с минимальными потерями тепла на головку и позволяет использовать два больших клапана . Однако полукруглая головка обычно допускает не более двух клапанов на цилиндр из-за сложности размещения клапанного механизма для четырех клапанов под углами отклонения, и эти большие клапаны обязательно тяжелее, чем в многоклапанном двигателе с аналогичной площадью клапана. , а также обычно требует большего подъема клапана. Впускной и выпускной клапаны расположены на противоположных сторонах камеры и требуют конструкции головки с поперечным потоком . Поскольку камера сгорания представляет собой фактически полусферу, поршень с плоским верхом дает более низкую степень сжатия, если не используется камера меньшего размера.

Существенные проблемы при коммерциализации двигателей, использующих полусферические камеры, были связаны с конструкцией привода клапана и тем, как сделать его эффективным, действенным и надежным при приемлемой стоимости. [ необходима цитата ] На эту сложность ссылались в начале разработки Chrysler своего двигателя Hemi 1950-х годов: в рекламе компании головка упоминалась как головка Double Rocker . [2]

Преимущества и недостатки [ править ]

Хотя конструкция с клиновидной головкой обеспечивает упрощенное приведение в действие клапана, обычно это достигается путем размещения клапанов бок о бок внутри камеры с параллельными осями штока. Это может ограничить поток впуска и выпуска в камеру и из нее за счет ограничения диаметров головок клапанов до общего диаметра, не превышающего внутренний диаметр цилиндра в двухклапанной конструкции на цилиндр. В полусферической камере с расширенным углом штока клапана это ограничение увеличивается на угол, в результате чего общий диаметр клапана может превышать размер отверстия в конфигурации верхнего клапана . См. Другой метод в движке IOE .

Кроме того, расширенный угол клапана вызывает наклон плоскости седла клапана, обеспечивая более прямой путь потока для впуска и выпуска в / из порта, выходящего из головки блока цилиндров. Инженеры выяснили, что, хотя увеличение размера клапана с более прямым отверстием выгодно для увеличения максимальной мощности при высоких оборотах, оно снижает скорость всасываемого потока, не обеспечивая наилучшего процесса сгорания для выбросов, эффективности или мощности в нормальном диапазоне оборотов.

Куполообразные поршни обычно используются для поддержания более высокой степени механического сжатия, что приводит к увеличению расстояния распространения пламени, что также отрицательно сказывается на эффективном сгорании, если только количество свечей зажигания на цилиндр не увеличивается.

Температура пламени очень высока, что приводит к чрезмерному выбросу NOx, что может потребовать рециркуляции выхлопных газов и других мер по снижению выбросов в соответствии с современными стандартами. К другим недостаткам полусферической камеры относятся повышенная стоимость производства и большой относительный вес (по словам инженеров Chrysler [6], на 25% тяжелее, чем у сопоставимой клиновой головки [6] ). Они вытеснили полуголову из моды в современную эпоху, пока не был модернизирован Chrysler в 2003 году, который оказался популярным.


В разрезе SOHC показана конструкция с поперечным потоком,
полусферическая форма камеры,
центральное положение верхнего кулачка
с боковыми опорами для валов коромысел.


Для двигателя Hemi требуются детали
большей сложности и большего количества.
Верхние фотографии системы двойных коромысел
для пары головок Hemi
и сложного поршневого литья.
Ниже приведены фотографии сопоставимых деталей для
пары клиновых головок.


Здесь очевиден главный недостаток полуфабриката -
большие размеры литья по сравнению с общим объемом двигателя.
Расширенные клапаны, необходимые для поперечной головки,
требуют более широкого литья, что требует больших отсеков двигателя.
Инженеры стремятся уменьшить и уменьшить
размеры транспортных средств и двигателей, на которых они установлены.

Используйте [ редактировать ]

Альфа Ромео [ править ]

Alfa Romeo на протяжении многих лет производит успешные двигатели с полукруглой головкой. Пожалуй, одним из их самых любимых примеров является оригинальный 2,5-литровый двигатель V6 Джузеппе Буссо , который некоторые называют одним из лучших и наиболее характерных по звучанию серийных двигателей (даже в его последних 24-вольтовых формах) всех времен. [7] Частично эта похвала, вероятно, связана с тем, что полусферические головки на оригинальном 2-клапанном двигателе позволили получить почти полностью прямой выпускной канал, что привело к менее разбавленному или мутному звуку двигателя, что позволило Alfa Romeo использовать более тихие стандартные выхлопы без значительных потерь. их отчетливого и любимого гоночного шума двигателя.

Астон Мартин [ править ]

Астон Мартин V8

Знаменитый двигатель Aston Martin DOHC (4 кулачка) V8 использовал полусферическую камеру с конца 1960-х до конца 1980-х годов. Каждый кулачок управлял одним набором клапанов, либо группой впускных клапанов, либо группой выпускных клапанов. Aston Martin V8 5,3 л (5340 куб.см / 325 в 3 ) получают 315 л.с. (235 кВт).

Крайслер [ править ]

Основная статья: двигатель Chrysler Hemi

Возможно, наиболее известным сторонником конструкции полусферической камеры является корпорация Chrysler . Компания Chrysler стала идентифицироваться в первую очередь по товарному знаку «Hemi», а затем широко использовала его в своих рекламных кампаниях, начиная с 1960-х годов. Компания Chrysler произвела три поколения таких двигателей: первое (двигатель Chrysler FirePower ) в 1950-х годах, второе ( 426 Hemi ), разработанное для NASCAR.в 1964 году и производился до начала 1970-х, и, наконец, «новый HEMI» в начале 2000-х. В настоящее время Chrysler производит 5 вариантов двигателя Hemi: 5,7 л, который, в зависимости от конфигурации, развивает мощность от 360 до 395 лошадиных сил и крутящий момент 390-407 фунт-фут (529-552 Н * м), 6,4 л (также известный как 392 кубических дюйма), что составляет 485 лошадиных сил и 475 фунт-футов (644 Нм) крутящего момента, 6,1 л, что составляет 425 лошадиных сил и 425 фунт-футов (576 Нм) крутящего момента, 6,2 л с наддувом ( широко известный как Hellcat), который развивает 707 лошадиных сил и 650 фунт-футов (881 Нм) крутящего момента, и совсем недавно еще один двигатель с наддувом 6,2 л, который выдает 797-840 лошадиных сил и 707-770 фунтов * фут (958-1043 Н *). м) крутящего момента, с версией 797 л.с. / 707 фунт * фут, найденной в Hellcat Redeye, и версией 840 л.с. / 770 фунт * фут, найденной в Demon.

Chrysler также выпустил Hemi 6 в Австралии с неполной полусферической камерой, но самый мощный двигатель объемом 4,3 л и объемом 265 кубических дюймов выдавал 302 л.с. (225 кВт). Они получили 215120 л.с. 245160 л.с. 265 (стандарт) 203 л.с.

Форд [ править ]

Головки Ardun для Ford Flathead были, пожалуй, первым применением полусферической головки на легкодоступном американском двигателе V8 . [8] Впервые предложенные в 1947 году в качестве продукта на вторичном рынке, эти головки превратили плоскую головку Ford в верхние клапаны, работающие в полусферической камере. Зоры Ar kus- Dun Тов, который позже работал в GM и был главной движущей силой развития Chevrolet Corvette , и его брата Юры, были «AR» «DUN» из «Ardun».

Ford произвел двигатель с двумя верхними распредвалами (по одному на головку) и полусферическими камерами в середине 1960-х годов. Двигатель объемом 425 кубических дюймов, принадлежавший к семейству двигателей Ford FE , был известен как «427 SOHC »; он был также известен как Cammer . Это был набор полукруглых головок SOHC, которые прикручивались к блоку двигателя Ford FE . Двигатель 1964 года был разработан за 90 дней интенсивных инженерных усилий [9] для использования в гонках. 427 SOHC использовал блок двигателя с боковой смазкой, слегка измененный, чтобы решить проблему отсутствия кулачка в блоке среди других проблем OHC . [9]Из-за их уровней мощности и того факта, что Chrysler показал Биллу Франсу, что DOHC 426 Hemi находится в разработке, он был запрещен в гонках NASCAR , хотя и разрешен в некоторых классах дрэг-рейсинга. После запрета NASCAR Ford продолжал производить SOHC, продавая его без рецепта гонщикам и другим лицам [10], которые использовали его для питания многих A / FX Mustang с измененной колесной базой и драгстеров Top Fuel с наддувом . Конни Калитта , Пит Робинсон и «Снейк» Прюдомм использовали двигатель в своих гоночных автомобилях Top Fuel. В 1967 году «Охотник за головами» с двигателем SOHC Конни Калитта завоевал награды Top Fuel на зимних соревнованиях AHRA, NHRA и NASCAR, став единственным обладателем «тройной короны» в истории дрэг-рейсинга. [11]Результаты дня на динамометре показали, что SOHC Hemi производит почти 700 л.с. (522 кВт) в ящике (100 л.с. на литр). [12] Верхние кулачки означали, что он не был таким ограниченным, как Chrysler Hemis с их толкателями и тяжелыми и сложными механизмами клапанов. [13]

Более поздние конструкции двигателей Ford с полусферическими камерами включали Calliope , в котором использовались два кулачка в блоке, расположенные один над другим, для управления 3 клапанами на полусферическую камеру. [14] Толкатели, приводящие в действие клапаны от верхнего распредвала, были почти горизонтальными. В 1968 году Ford представил совершенно новое семейство двигателей, получившее название 385-й серии . Головки этого двигателя использовали модифицированную форму полусферической камеры под названием Semi-Hemi . [15]

В 1970-х годах Ford разработал и произвел малоблочный двигатель с полусферическими головками, чтобы решить растущие опасения по поводу экономии топлива. К сожалению, даже с опережающей свое время системой прямого впрыска топлива , питающей стратифицированную камеру заряда [16] [17] , выбросы Hemi не могли быть достаточно чистыми для соответствия нормативным требованиям. Это плюс стоимость систем приведения в действие клапана, а также стоимость насоса высокого давления, необходимого для подачи топлива непосредственно в камеру, а также системы ременного привода гильмера , необходимой для привода насоса, делали дальнейшую разработку бессмысленной в то время. Большинство 4-цилиндровых Ford 1980-х использовали двигатель Ford CVH., CVH означает «Составной клапан, полусферический (головка)».

Рядный 6-цилиндровый полуголовок Jaguar
Головка Lotus «большая вентиль» с полусферическими камерами.

Ягуар [ править ]

Начиная с 1949 года, компания Jaguar использовала эту головную конструкцию в легендарных двигателях XK , которые устанавливали на автомобили, от выигравшего в Ле-Мане D-Type до XJ6. [18]

Lancia [ править ]

Двигатель Lancia В4 и двигатель V6 , Лянча оба использовали полусферические камеры сгорания.

Лотос [ править ]

Lotus использует полусферические камеры в некоторых своих двигателях (см. Фото справа). Относительно большие клапаны, возможные в такой камере, позволяли большим объемам топливовоздушной смеси быстро входить и выходить из камеры; не всегда полностью сгорает.

Mercedes Benz [ править ]

Полусферические камеры были особенностью двигателя M102, представленного в 1980 году, который вместе с конструкцией поперечно-поточной головки способствовал большей эффективности по сравнению с двигателем M115, который он заменил. [19]

MG [ править ]

Завод MG в Абингдон-он-Темзе произвел вариант толкателя MGA 1600 MkI MG MGA с двойным кулачком.Линия с 1958 по 1960 год. Оригинальный чугунный блок с толкателем 1588 куб.см был увенчан литой алюминиевой головкой цилиндров с двумя распредвалами, которая включала по одному впускному и выпускному клапанам на каждый цилиндр. Эта конфигурация обеспечила возможность циркуляции поперечного потока в камере сгорания, что позволило улучшить дыхание (объемный КПД), а также использовать увеличенные клапаны и куполообразные поршни. Ранние версии оказались хрупкими на улице и во время соревнований из-за преждевременного воспламенения (детонации) и потери масла, что привело к снижению степени сжатия с 9,1. до 8,3 с переделанными поршнями. Это было успешное обновление, но продажи упали настолько быстро, что компания остановила производство Twin Cam и использовала подходящие шасси для некоторых моделей MGA с толкателями, известных как модели MGA 1600 MkI и MkII DeLuxe.

Mitsubishi [ править ]

Mitsubishi произвела несколько двигателей Hemi, включая «Орион» , «Астрон» и «Сатурн» .

Порше [ править ]

6-цилиндровые оппозитные головки двигателя Porsche с полукамерой

Порше сделал широкое применение гой-головки двигателей , в том числе с воздушным охлаждением плоских 6 двигателя в Porsche 911 моделей с 1963 по 1999 году 1973 2,7 л версия генерируется 56 л.с. на безнаддувной литр перемещение поршня . [20]

Toyota [ править ]

Toyota Motor Corporation «s V семейство двигателей были продольно установлен V8 двигатель дизайн. Они использовались с 1960-х по 1990-е годы. Двигатель семейства V использовался в престижной Toyota Century . Toyota работала с Yamaha над созданием первого в Японии блочного двигателя из полностью алюминиевого сплава. Семейство V часто называют Toyota HEMI, поскольку двигатель имеет такую ​​же конструкцию головки блока цилиндров, как и у Chrysler Hemi, хотя конструкция большей части двигателя полностью отличается.

Двигатель V 2.6L впервые был использован в Crown Eight с 1964 по 1967 год как часть модельного ряда Crown второго поколения . После этого на смену Crown Eight пришла престижная Toyota Century .

Двигатели 3V, 4V и 5V использовались в Toyota Century до 1997 года, когда он был полностью переработан и получил 5,0-литровый двигатель 1GZ-FE V12 .

Двигатели серии V, как и некоторые двигатели Toyota Motor Corporation (например, 2T-C , 2M , 4M и т. Д.) В то время имели полусферическую камеру сгорания. Свечи зажигания располагались вверху камеры сгорания.

Эволюция дизайна в современных двигателях [ править ]

Современная (2007 г.) неактивная камера сгорания Hemi
Камера сгорания текущего производства Chrysler "Hemi"

В современную эпоху выбросов полукамера начала исчезать из-за постоянного развития. Полусферическая камера сгорания - самая простая и легкая конструкция. Более ста лет он служил базовой конструкцией двигателей внутреннего сгорания, на основе которой возникло множество других усовершенствований и инженерных разработок. [ необходима цитата ] По мере того, как инженерия, связанная с новыми двигателями, улучшалась и развивалась, настоящая полусферическая камера трансформировалась и превратилась в более сложные и сложные конструкции, которые предназначены для извлечения большей мощности с меньшими выбросами при любом данном событии сгорания.

Многие современные двигатели используют активные камеры сгорания, предназначенные для переворачивания и завихрения топливно-воздушной смеси внутри камеры для наиболее эффективного сгорания. [21] Эти активные камеры обычно выглядят как фасоль или две слитые небольшие области «полушария», окруженные плоскими областями гашения над поршнями. [22]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Curtis Boat & Woodworking Co. Двигатель Hemi 1901 года производства компании Truscott Launch and Engine Company, Сент-Джозеф, штат Мичиган. Разработан изобретателем Хеми, Элли Рэй Велч, Chelsea Manufacturing Company, Челси, Мичиган. CurtisBoat.com. 2009-09-25. URL: http://www.curtisboat.com/hemi_prototype.html . Дата обращения: 25 сентября 2009 г. (Архивировано WebCite по адресу https://www.webcitation.org/5k4B8p3aw )
  2. ^ а б «История происхождения американского Хеми» . Webcitation.org. Архивировано из оригинального 12 октября 2007 года . Проверено 30 июня 2010 .
  3. ^ "Fiat 130 л.с." . ddavid.com . Проверено 28 октября 2012 года .
  4. ^ Katzell, Raymond A. (1996). Великолепный штутц . Штутц-клуб. ISBN 0-9654709-0-3.
  5. ^ "Миллер 91" . ddavid.com . Проверено 8 января 2008 .
  6. ^ Мюллер, Майк (2006). Американские лошадиные силы: 100 лет великим автомобильным двигателям . MBI Publishing. с. 112, 113. ISBN 978-0-7603-2327-4.
  7. ^ EVO Magazine август 2011 страница 77
  8. ^ Мюллер, Майк (2006). Американские лошадиные силы: 100 лет великим автомобильным двигателям . MBI Publishing. п. 42. ISBN 978-0-7603-2327-4.
  9. ^ a b "" 63 Galaxie Lightweight "" , журнал Mustangs and Fords , август 2005 г.
  10. ^ "История Ford 427 SOHC" . Webcitation.org. Архивировано из оригинального 26 марта 2008 года . Проверено 30 июня 2010 .
  11. ^ Стив Маньянте | "Внутри гнезда болотной крысы", журнал Street Rodder Premium | Том 2 Номер 2 Зима 2011 | стр. 52
  12. ^ Фламманг, Джеймс М., изд. (2005). Muscle Car Chronicle . Publications International. п. 168. ISBN 9781412712019.
  13. ^ Генат, Роберт (2007). Хеми: Совершенный американский двигатель V-8 . MBI Publishing. п. 14. ISBN 978-0-7603-2747-0.
  14. ^ "Форд" Каллиопа "Автомобильный двигатель V-8, 1968" . Генри Форд . Проверено 23 октября 2019 года .
  15. ^ Фламманг, Джеймс М., изд. (2005). Muscle Car Chronicle . Publications International. п. 214. ISBN 9781412712019.
  16. ^ "Тотальная революция в Детройте" , журнал TIME , 19 марта 1979 г.
  17. ^ "Будет ли бензин с прямым впрыском, наконец, сделать это?" , Чаба Чере , Автомобиль и водитель , июнь 2004 г.
  18. ^ "История Jaguar DOHC" . Webcitation.org. Архивировано из оригинала на 6 февраля 2008 года . Проверено 30 июня 2010 .
  19. ^ Лонг, Брайан (2015). Серия Mercedes-Benz W123: все модели с 1976 по 1986 год . Издательство Велос. п. 114. ISBN 978-1-8458-4792-0.
  20. ^ "Технические характеристики Porsche 911" . Webcitation.org. Архивировано из оригинала на 2008-01-31 . Проверено 30 июня 2010 .
  21. ^ Генат, Роберт (2007). Хеми: Совершенный американский двигатель V-8 . MBI Publishing. п. 13. ISBN 978-0-7603-2747-0.
  22. ^ "Погасить падение и водоворот" . Webcitation.org. Архивировано из оригинала на 5 мая 2010 года . Проверено 30 июня 2010 .