Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Головка цилиндра из четырех клапанов двигателя.
( Двигатель Nissan VQ )

В автомобилестроении клапанная или многоклапанных двигателей является один , где каждый цилиндр имеет более двух клапанов . Многоклапанный двигатель лучше дышит и может работать с более высокими оборотами в минуту (об / мин), чем двухклапанный двигатель, обеспечивая большую мощность . [1] [2]

Обоснование использования нескольких клапанов [ править ]

Конструкция многоклапанного двигателя [ править ]

Конструкция многоклапанного двигателя обычно имеет три, четыре или пять клапанов на цилиндр для достижения улучшенных характеристик. Любой четырехтактный двигатель внутреннего сгорания нуждается как минимум в двух клапанах на цилиндр: один для впуска воздуха (и часто топлива [3] ), а другой - для выпуска продуктов сгорания. Добавление большего количества клапанов увеличивает площадь клапана и улучшает поток впускных и выпускных газов, тем самым улучшая сгорание , объемный КПД и выходную мощность.. Многоклапанная геометрия позволяет идеально расположить свечу зажигания в камере сгорания для оптимального распространения пламени. Многоклапанные двигатели, как правило, имеют клапаны меньшего размера, которые имеют меньшую возвратно-поступательную массу , что может снизить износ каждого выступа кулачка и обеспечить большую мощность при более высоких оборотах без опасности отскока клапана . Некоторые двигатели предназначены для открытия каждого впускного клапана в несколько разное время, что увеличивает турбулентность, улучшая смешивание воздуха и топлива на низких оборотах двигателя. Дополнительные клапаны также обеспечивают дополнительное охлаждение головки блока цилиндров. Недостатками многоклапанных двигателей являются увеличение стоимости производства и возможное увеличение расхода масла из-за большего количества уплотнений штока клапана. Некоторые SOHCВ многоклапанных двигателях (таких как Mazda B8-ME ) используется один коромысел в форме вилки для привода двух клапанов (обычно выпускных клапанов), поэтому для снижения производственных затрат потребуется меньше кулачков. [ необходима цитата ]

  • Трехклапанная ГБЦ

У него один большой выпускной клапан и два впускных клапана меньшего размера. Трехклапанная компоновка позволяет лучше дышать, чем двухклапанная головка, но большой выпускной клапан приводит к ограничению числа оборотов не выше, чем у двухклапанной головки. Стоимость изготовления этой конструкции может быть ниже, чем для конструкции с четырьмя клапанами. Трехклапанная конструкция была распространена в конце 1980-х - начале 1990-х годов; а с 2004 года - главный клапан, используемый в грузовиках Ford F-Series и внедорожниках Ford. Ducati ST3 V-Twin имели головы 3-клапана.

  • Головка блока цилиндров четырехклапанная

Это наиболее распространенный тип многоклапанных головок с двумя выпускными клапанами и двумя аналогичными (или немного большими) впускными клапанами. Эта конструкция обеспечивает такое же дыхание, как и трехклапанная головка, а поскольку небольшие выпускные клапаны допускают высокие обороты, эта конструкция очень подходит для больших выходных мощностей.

  • Пятиклапанная ГБЦ

Реже встречается пятиклапанная головка с двумя выпускными клапанами и тремя впускными клапанами. Все пять клапанов похожи по размеру. Такая конструкция обеспечивает отличное дыхание, и, поскольку каждый клапан небольшой, теоретически доступны высокие обороты и очень большая выходная мощность. Хотя, по сравнению с четырехклапанным двигателем, пятиклапанная конструкция должна иметь более высокие максимальные обороты, а три впускных отверстия должны обеспечивать эффективное наполнение цилиндров и высокую газовую турбулентность (оба желательных качества), ставится под сомнение возможность пятиклапанного двигателя. -клапанная конфигурация дает рентабельную выгоду по сравнению с четырехклапанной конструкцией. Повышение уровня прямого впрыска может также затруднить проектирование пятиклапанных головок, поскольку инжектор должен занимать некоторое пространство на головке. После нескольких лет производства пятиклапанных двигателей Genesis , Yamahaвернулся к более дешевой конструкции с четырьмя клапанами, примерами пятиклапанных двигателей являются различные двигатели 1,8 л 20vT производства AUDI AG, более поздние версии Ferrari Dino V8 и очень редкий двигатель Toyota 1,6 л 4A-GE .

  • Более пяти клапанов

Для клапанов с цилиндрическим отверстием и равными размерами площади увеличение количества клапанов сверх пяти уменьшает общую площадь клапана. В следующей таблице показаны эффективные площади различного количества клапанов в зависимости от диаметра цилиндра. Эти проценты основаны на простой геометрии и не принимают во внимание отверстия для свечей зажигания или форсунок, но эти пустоты обычно располагаются в «мертвом пространстве», недоступном для клапанов. Кроме того, на практике впускные клапаны часто больше выпускных клапанов в головках с четным числом клапанов на цилиндр:

  • 2 = 50%
  • 3 = 64%
  • 4 = 68%
  • 5 = 68%
  • 6 = 66%
  • 7 = 64%
  • 8 = 61%

Альтернативные технологии [ править ]

Вырезанная модель системы изменения фаз газораспределения Subaru i-AVLS на оппозитном двигателе SOHC с 4 клапанами на цилиндр EJ25 на Токийском автосалоне 2007 года.

Турбонаддув и наддув - это технологии, которые также улучшают дыхание двигателя и могут использоваться вместо многоклапанных двигателей или в сочетании с ними. То же самое относится к регулируемым фазам газораспределения и впускным коллекторам с регулируемым объемом двигателя . Поворотные клапаны также обеспечивают улучшенное дыхание двигателя и высокие обороты, но они никогда не были очень успешными. Отверстие головки блока цилиндров , как часть настройки двигателя , также используется для улучшения характеристик двигателя.

Легковые и грузовые автомобили [ править ]

До 1914 г. [ править ]

Первым в мире автомобилем, оснащенным двигателем с двумя верхними распредвалами и четырьмя клапанами на цилиндр, стал гоночный автомобиль Peugeot L76 Grand Prix 1912 года, разработанный Эрнестом Генри . Его 7,6-литровый рядный четырехцилиндровый моноблок с современными полусферическими камерами сгорания выдавал 148 л.с. (19,5 л.с. на литр (0,32 л.с. на кубический дюйм)). В апреле 1913 года на ипподроме Бруклендс в Англии специально построенная L76 под названием «la Torpille» (торпеда) побила мировой рекорд скорости - 170 км / ч. [1] Роберт Пежо также поручил молодому Этторе Бугатти разработать гоночный автомобиль GP для Гран-при 1912 года. Этот Bugatti Type 18 с цепным приводомимел 5-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель с SOHC и тремя клапанами на цилиндр (два впускных, один выпускных). Произведено ок. 100 л.с. (75 кВт; 101 л.с.) при 2800 оборотах в минуту (0,30 л.с. на кубический дюйм) и может достигать 99 миль в час (159 км / ч). Трехклапанная головка позже будет использоваться для некоторых из самых известных автомобилей Bugatti, включая гоночный Type 29 Grand Prix 1922 года и легендарный Type 35 1924 года. И Type 29, и Type 35 имели 2-литровый 24-клапанный SOHC мощностью 100 л.с. NA прямо 8, который производил 0,82 л.с. (1 кВт; 1 л.с.) на кубический дюйм.

Между 1914 и 1945 гг. [ Править ]

ALFA 40/60 GP был полностью работающим прототипом раннего гоночного автомобиля, созданным компанией, которая теперь называется Alfa Romeo . Только один экземпляр был построен в 1914 году, который позже был модифицирован в 1921 году. Эта конструкция Джузеппе Мерози была первым двигателем Alfa Romeo DOHC . У него было четыре клапана на цилиндр, угол поворота клапана 90 градусов и двухискровое зажигание. [4] Двигатель GP имел рабочий объем 4,5 литра (4490 куб. См) и выдавал 88 л.с. (66 кВт) при 2950 оборотах в минуту (14,7 кВт / литр), а после модификаций в 1921 году 102 л.с. (76 кВт) при 3000 оборотах в минуту. Максимальная скорость этого автомобиля составляла 88–93 миль / ч (140–149 км / ч). Только в 1920-х годах эти двигатели DOHC появились на дорожных автомобилях Alfa, таких как Alfa Romeo 6C .

В 1916 году американский автомобильный журнал Automobile Topics описал четырехцилиндровый двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр производства Linthwaite-Hussey Motor Co. из Лос-Анджелеса, Калифорния, США: «Фирма предлагает две модели высокоскоростного двигателя с двойным двигателем. впускные и выпускные трубы ». . [5]

Ранними многоклапанными двигателями в конфигурации с Т-образной головкой были рядные 4-цилиндровые Stutz 1917 года, 4-цилиндровые двигатели White Motor Car Model GL 309 CID Dual Valve Mononblock 4 и 6- цилиндровые двигатели Pierce-Arrow 1919 года выпуска . Стандартные двигатели с плоской головкой того времени были не очень эффективны, и конструкторы пытались улучшить характеристики двигателя, используя несколько клапанов. Компания Stutz Motor Company использовала модифицированную Т-образную головку с 16 клапанами, двухискровым зажиганием и алюминиевыми поршнями для выработки 80 л.с. (59 кВт) при 2400 об / мин из 5,8-литрового рядного 4-цилиндрового двигателя (0,22 л.с. на кубический дюйм). ). Было построено более 2300 таких мощных первых многоклапанных двигателей. Штутц использовал их не только в своем знаменитом Bearcat.спортивный автомобиль, но и в их стандартных туристических автомобилях. [6] [7] [8] Моноблочный двигатель White Motor Car развил 72 лошадиных силы, из них было построено менее 150, на сегодняшний день известно только три. В 1919 году компания Pierce-Arrow представила свой рядный 6-цилиндровый двигатель объемом 524,8 литра (8,6 литра) с 24 клапанами. Двигатель производил 48,6 л.с. (0,09 л.с. на кубический дюйм) и работал очень тихо, что было преимуществом для бутлегеров той эпохи. [9] [10] [11]

Многоклапанные двигатели продолжали оставаться популярными в гоночных и спортивных двигателях. Роберт М. Руф, главный инженер Laurel Motors, разработал свои многоклапанные накладки для гонок на крыше в начале 20 века. 16-клапанные головки типа A были успешными в подростковом возрасте, тип B был предложен в 1918 году, а 16-клапанный тип C - в 1923 году. Фрэнк Локхарт привел автомобиль с верхним расположением распредвала Type C к победе в Индиане в 1926 году. [12] [13]

Еще в 1914 году Bugatti разработала 1,5-литровый OHV рядный четырехцилиндровый двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр, но не использовал этот двигатель до окончания Первой мировой войны . Произведено ок. 30 л.с. (22,4 кВт) при 2700 об / мин (15,4 кВт / л или 0,34 л.с. / куб. В 1920 году на Гран-при Voiturettes в Ле-Мане пилот Эрнест Фридрих финишировал первым на Bugatti Type 13 с 16-клапанным двигателем со средней скоростью 91,96 км / ч. Еще более успешным оказался Bugattis, занявший первые четыре места в Брешии в 1921 году. В честь этой памятной победы все Bugattis с 16-клапанными двигателями были названы Brescia . С 1920 по 1926 год было построено около 2000.

В 1921 году у Peugeot был автомобиль Гран-при с тройным верхним расположением распредвала и 5 клапанами. [14]

Bentley с самого начала использовал многоклапанные двигатели. Bentley 3 литра , введенный в 1921 году, используется моноблочного прямой 4 с алюминиевыми поршнями, камеры сгорания пент-крыши , твин искровым зажиганием, SOHC, и четыре клапана на цилиндр. Произведено ок. 70 л.с. (0,38 л.с. на кубический дюйм). Бентли 4½ литра 1927 года имел аналогичную конструкцию двигателя. Гоночная модель NA предлагала 130 л.с. (0,48 л.с. на кубический дюйм), а 4½ литра 1929 года (Blower Bentley) с турбонаддувом - 240 л.с. (0,89 л.с. на кубический дюйм). Bentley 1926 года выпуска 6½ литра добавил два цилиндра к рядному четырехцилиндровому моноблоку. Этот рядный 6-цилиндровый многоклапанный двигатель предлагал 180-200 л.с. (0,45-0,50 л.с. на кубический дюйм). Bentley 1930 года выпуска 8 литровмультиклапанный рядный 6 выпускаемый ок. 220 л.с. (0,45 л.с. на кубический дюйм).

В 1931 году компания Stutz Motor Company представила 322-цилиндровый (5,3-литровый) двигатель с двойным распределительным валом, 32-клапанный рядный 8-цилиндровый двигатель мощностью 156 л.с. (116 кВт) при 3900 об / мин, получивший название DV-32. Мощность двигателя составляла 0,48 л.с. на кубический дюйм. Было построено около 100 таких многоклапанных двигателей. Штутц также использовал их в своем топовом спортивном автомобиле DV-32 Super Bearcat, который мог развивать скорость до 100 миль в час (160 км / ч). [15] [16]

Двигатель Duesenberg SJ Mormon Meteor 1935 года представлял собой рядный 8-цилиндровый двигатель объемом 419,6 кубических сантиметра (6,9 литра) с DOHC, 4 клапанами на цилиндр и нагнетателем. Он достиг 400 л.с. (298,3 кВт) при 5000 об / мин и 0,95 л.с. на кубический дюйм. [17] [18]

В гоночном автомобиле Mercedes-Benz W125 1937 года использовался рядный 8-цилиндровый двигатель объемом 5,7 литра с наддувом и четырьмя клапанами на цилиндр. Двигатель производил 592–646 л.с. (441,5–475 кВт) при 5800 об / мин и достигал 1,71–1,87 л.с. на кубический дюйм (77,8–85,1 кВт / л). Максимальная скорость W125 была ок. 200 миль / ч (322 км / ч).

После 1945 г. [ править ]

Камера сгорания 3,5-литрового бензинового двигателя V6 с турбонаддувом 2009 года Ford Ecoboost (77,8 кВт / литр) с двумя впускными клапанами (справа), двумя выпускными клапанами (слева), центральной свечой зажигания и непосредственной топливной форсункой (справа).

Двигатель Cosworth DFV F1 1967 года , 3,0-литровый V8, производящий ок. 400 л.с. (298 кВт; 406 л.с.) при 9000 об / мин (101,9 кВт / л), с четырьмя клапанами на цилиндр. В течение многих лет он был доминирующим двигателем в Формуле-1, а также использовался в других категориях, включая CART , Formula 3000 и Sportscar Racing .

Дебютировав на Гран-при Японии 1968 года в оригинальной 3,0-литровой версии мощностью 300 л.с. (221 кВт; 296 л.с.), двигатель Toyota 7 участвовал в гонках на выносливость как 5,0-литровый (4968 куб. . Он производил 600 л.с. (441 кВт; 592 л.с.) при 8000 об / мин (88,8 кВт / литр) и 55,0 кг / м (539 Н · м; 398 фунт-фут) при 6400 об / мин.

Существует много дискуссий о том, какой из автомобилей стал первым серийным автомобилем, в котором использовался двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр. Что касается шестицилиндровых двигателей, то, учитывая специальные версии серийных автомобилей, первым, по-видимому, стал Nissan Skyline 1969 года с шестицилиндровым четырехклапанным двигателем DOHC Nissan S20 . Этот двигатель также устанавливался на гоночную версию Nissan Fairlady Z432. Что касается четырехцилиндрового двигателя, первым серийным автомобилем с четырехклапанным двигателем на цилиндр стал британский Дженсен Хили в 1972 году, который использовал Lotus 907.DOHC с ременным приводом, 16-клапанный 2-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель мощностью 140 л.с. (54,6 кВт / л, 1,20 л.с. / куб. дюйм). Все они, хотя и производятся серийно, также имеют относительно ограниченное производство. Первым широко доступным и недорогим серийным автомобилем с четырехклапанным двигателем на цилиндр стал Triumph Dolomite Sprint 1973 года . Этот Triumph использовал разработанный компанией SOHC 16-клапанный двигатель объемом 1,998 куб. См (122 куб. Дюйм) с рядным четырехцилиндровым двигателем, который при выпуске производил 127 л.с. (47,6 кВт / литр, 1,10 л.с. / куб. Дюйм).

Chevrolet Cosworth Vega 1975 года оснащалась многоклапанной головкой DOHC, разработанной Cosworth Engineering в Великобритании. Этот рядный 4-цилиндровый двигатель объемом 122 кубических дюйма производил 110 л.с. (82 кВт; 112 л.с.) при 5600 оборотах в минуту (0,90 л.с. / куб. Дюйм; 41,0 кВт / л) и 107 фунт-фут (145 Н · м) при 4800 оборотах в минуту. [19]

Fiat 131 Abarth 1976 года (51,6 кВт / литр), Lotus Esprit 1976 года с двигателем Lotus 907 (54,6 кВт / литр, 1,20 л.с. / куб. Дюйм) и BMW M1 1978 года с двигателем BMW M88 (58,7 кВт / л, 1,29 л.с. / куб. все использовали четыре клапана на цилиндр. Двигатель BMW M88 / 3 использовался в BMW M6 35CSi 1983 года и в BMW M5 1985 года .

Гоночный Porsche 935/78 1978 года использовал 3,2-литровый 6- цилиндровый двигатель с турбонаддувом (845 л.с. / 630 кВт при 8 200 об / мин; 784 Нм / 578 фунт-сила-футов при 6600 об / мин). Двигатель с водяным охлаждением имел четыре клапана на цилиндр и производил 196,2 кВт / л. Porsche пришлось отказаться от традиционного воздушного охлаждения, потому что многоклапанный DOHC затруднял воздушное охлаждение свечей зажигания. Всего было построено две машины.

Ferrari разработала свои двигатели Quattrovalvole (или QV) в 80-х годах. Для 308 1982 года и Mondial Quattrovalvole было добавлено четыре клапана на цилиндр , что вернуло мощность до уровня 245 л.с. (183 кВт), который был до FI . Очень необычный Dino Quattrovalvole использовался в Lancia Thema 8.32 1986 года . Он был основан на двигателе 308 QV, но в нем использовался коленчатый вал с разъемной плоскостью, а не плоскость типа Ferrari. Двигатель был сконструирован Ducati, а не Ferrari, и производился с 1986 по 1991 год. Quattrovalvole также использовался Lancia для участия в чемпионате мира по спортивным автомобилям с LC2.. Двигатель был с двойным турбонаддувом и разгонялся до 2,65 литра, но в квалификационной комплектации выдавал 720 л.с. (537 кВт). Позднее объем двигателя был увеличен до 3,0 л, а выходная мощность увеличилась до 828 л.с. (617 кВт). Ferrari Testarossa 1984 года имела 4,9-литровый 12- цилиндровый двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр. С 1984 по 1991 год было произведено почти 7200 Testarossa.

В 1985 году Lamborghini выпустила Countach Quattrovalvole , производивший 455 л.с. (335 кВт; 449 л.с.) с 5,2-литровым (5167 куб.см) двигателем Lamborghini V12 (64,8 кВт / л).

В Mercedes-Benz 190E 2.3-16 с 16-клапанным двигателем дебютирует на Франкфуртском автосалоне в сентябре 1983 года после того, как он установил мировой рекорд в Нардо, Италия, запись комбинированную среднюю скорость 154.06 миль в час (247,94 км / ч) над 50000 км (31000 миль) испытание на выносливость. В основе двигателя лежал 2,3-литровый 8-клапанный агрегат мощностью 136 л.с. (101 кВт), уже устанавливаемый на серию 190 и E-Class. Cosworthразработали литой цилиндр из легкого сплава DOHC с четырьмя большими клапанами на цилиндр. В дорожной комплектации 190 E 2.3-16 выдавал на 49 л.с. (36 кВт) и крутящий момент на 41 фунт-сила (55 Н • м) больше, чем базовый двигатель 2.3 рядных четырехцилиндровых двигателей с одним верхним кулачком, на котором он был основан, предлагая 185 л.с. (138 кВт) при 6200 оборотах в минуту (59,2 кВт / литр) и 174 фунт-фут (236 Нм) при 4500 оборотах в минуту. В 1988 году увеличенный 2,5-литровый двигатель заменил 2,3-литровый. Он предлагал цепи с двумя клапанами газораспределения, чтобы исправить легко защелкивающиеся одиночные цепи на ранних двигателях 2.3, и увеличил пиковую мощность на 17 л.с. (12,5 кВт) с небольшим увеличением крутящего момента. Для омологации были произведены модели Evolution I (1989 г.) и Evolution II (1990 г.) с переработанным двигателем, обеспечивающим более высокий предел числа оборотов и улучшенные возможности максимальной мощности. Двигатель Evo II предлагал 235 л.с. (173 кВт; 232 л.с.) объемом 2463 см3 (70.2 кВт / литр).

Saab представил 16-клапанную головку для своих 2,0-литровых (1985 куб.см) рядных 4-х цилиндров в 1984 году и предлагал двигатель с турбонагнетателем и без него (65,5 кВт / л и 47,9 кВт / л соответственно) для Saab 900 и Saab 9000 .

2,0-литровый Nissan FJ20 был одним из первых рядных японских двигателей с четырьмя серийными двигателями, которые имели как конфигурацию DOHC с 16 клапанами (четыре клапана на цилиндр, два впускных, два выпускных), так и электронный впрыск топлива (EFI) при выпуске в Октябрь 1981 года на Nissan Skyline шестого поколения . Пиковая мощность составляла 148 л.с. (110 кВт) при 6000 об / мин и 133 фунт-фут (180 Н · м) при 4800 об / мин. FJ20 также предлагался с турбонагнетателем, производившим 188 л.с. (140 кВт) при 6400 об / мин и 225 Нм (166 фунт-фут) при 4800 об / мин.

Следуя примеру Nissan, в 1983 году был выпущен 1,6-литровый (1587 куб. См) двигатель Toyota 4A-GE Toyota. Головка блока цилиндров была разработана Yamaha Motor Corporation и изготовлена ​​на заводе Toyota в Симаяме. Первоначально задумывавшиеся как двухклапанные, Toyota и Yamaha заменили 4A-GE на четырехклапанный после года испытаний. Он производил 115-140 л.с. / 86-104 кВт при 6600 об / мин (54,2-65,5 кВт / литр) и 148 Нм / 109 фунтов · фут при 5800 об / мин. Чтобы компенсировать пониженную скорость вращения многоклапанного двигателя на низких оборотах, в двигатели первого поколения была включена функция T-VIS .

В 1986 году Volkswagen представил многоклапанный Golf GTI 16V . 16-клапанный 1,8-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель производил 139 л.с. (102 кВт; 137 л.с.) или 56,7 кВт / л, что почти на 25% больше, чем 45,6 кВт / литр для предыдущего 8-клапанного двигателя Golf GTI.

Семейство многоклапанных двигателей GM Quad 4 дебютировало в начале 1987 года. Quad 4 был первым массовым многоклапанным двигателем, произведенным GM после Chevrolet Cosworth Vega . NA Quad 4 достиг 1,08 л.с. (1 кВт; 1 л.с.) на кубический дюйм (49,1 кВт / л). [2] [20] Такие двигатели вскоре стали обычным явлением, поскольку японские производители приняли концепцию многоклапанных двигателей.

Три клапана [ править ]

Головка цилиндра от 1987 Honda CRX Si показывает SOHC, коромысло, клапанные пружины и другие компоненты. Это мультиклапанная конфигурация с двумя впускными клапанами и одним выпускным клапаном на каждый цилиндр.

Honda Civic 1975 года представила 1,5-литровые 12-клапанные рядные 4-цилиндровые двигатели SOHC. Двигатель Nissan SOHC KA24E 1988–1992 годов также имел по три клапана на цилиндр (два впускных и один выпускной). После 1992 года Nissan модернизировал некоторые спортивные автомобили до DOHC, включая 240SX .

В 1988 году Renault выпустила 12-клапанную версию своего 4-цилиндрового двигателя SOHC Douvrin объемом 2,0 л.

Mercedes и Ford производят трехклапанные двигатели V6 и V8, Ford заявляет об улучшении дыхания на высоких оборотах на 80% без дополнительных затрат на клапанный механизм DOHC . В конструкции Ford используется одна свеча зажигания на цилиндр, расположенный в центре, но в конструкции Mercedes используются две свечи зажигания на цилиндр, расположенные с противоположных сторон, оставляя центр свободным для добавления топливной форсунки прямо в цилиндр в будущем.

Citroën XM 1989 года был первым автомобилем с 3-клапанным дизельным двигателем.

Четыре клапана [ править ]

Nissan SR20VE 2,0-литровая прямая 4-цилиндровая головка с DOHC , система изменения фаз газораспределения Nissan Neo VVL с регулировкой подъема и четыре клапана на цилиндр.
Многоклапанный привод дизельного двигателя Volvo D13A 2005 года выпуска, 12,8-литровый рядный шестицилиндровый двигатель с турбонаддувом (21,1-28,1 кВт / л) с SOHC и четырьмя клапанами на цилиндр, расположенными вокруг центральной форсунки, и моторный тормоз VEB, который управляет обоими выпускными клапанами .

Примеры четырехклапанных двигателей SOHC включают: двигатели Honda F-серии, двигатели D-серии , все двигатели J-серии, двигатели R-серии , Mazda B8-ME, двигатель Chrysler 3,5 л V6 .

В двигателях V12 многих истребителей времен Второй мировой войны также использовалась конфигурация SOHC с четырьмя клапанами на каждый цилиндр.

Mercedes-Benz C-Class 1993 года (двигатель OM604) был первым автомобилем с 4-клапанным дизельным двигателем.

Пять клапанов [ править ]

В 1921 году у Peugeot был автомобиль Гран-при с тройным верхним расположением распредвала и пятью клапанами. [14]

В апреле 1988 года Audi 200 Turbo Quattro, оснащенный экспериментальным 2,2-литровым турбированным 25-клапанным рядным 5-цилиндровым двигателем мощностью 478 кВт / 650 л.с. при 6200 об / мин (217,3 кВт / л), установил два мировых рекорда скорости в Нардо , Италия : 326,403 км. / ч (202,8 миль / ч) на 1000 км (625 миль) и 324,509 км / ч (201,6 миль / ч) на 500 миль. [21] [22]

Mitsubishi была первой, кто выпустил на рынок автомобильный двигатель с пятью клапанами на цилиндр, с двигателем 3G81 объемом 548 куб. См в своем автомобиле Minica Dangan ZZ kei в 1989 году. [23] [24]

Yamaha разработала пятиклапанную головку блока цилиндров для двигателей Toyota 4A-GE 20V 1991 Silvertop и 1995 Blacktop, используемых в некоторых Toyota Corolla . Yamaha также разработала пятиклапанные двигатели Formula One: 1989 OX88 V8, 1991 OX99 V12, 1993 OX10 V10 и 1996 OX11 V10, но ни один из них не был очень успешным. Для своих кроссовых мотоциклов YZ250F и YZ450F компания Yamaha разработала пятиклапанные двигатели.

Bugatti ( EB 110 ), Ferrari ( F355 , 360 и F50 ), Volkswagen - Audi ( Audi Quattro ) - Skoda ( Octavia vRS ) и Toyota ( 4A-GE 20V ) производили автомобили с пятиклапанным двигателем.

Шесть клапанов [ править ]

В 1985 году Maserati изготовила экспериментальный 2,0-литровый двигатель V6 с турбонаддувом с шестью клапанами на цилиндр (три впускных и три выпускных). Он достиг 261 л.с. (195 кВт; 265 л.с.) при 7200 оборотах в минуту (97,5 кВт / л). [25]

Pushrod [ править ]

Хотя большинство многоклапанных двигателей имеют верхние распределительные валы , SOHC или DOHC , многоклапанный двигатель может иметь конструкцию двигателя с верхним расположением клапана (OHV). Chevrolet представила трехклапанную версию своего V8 поколения IV, в которой используются толкатели для приведения в действие вилочных коромысел, а Cummins производит рядный шестицилиндровый дизельный двигатель с четырехклапанным верхним расположением клапанов , Cummins B Series (теперь известный как ISB). Ford также использует толкатели в своем двигателе Power Stroke объемом 6,7 л, используя четыре толкателя, четыре коромысла и четыре клапана на цилиндр. Harley-Davidson Milwaukee EightДвигатель, представленный в 2016 году, использует четыре клапана на цилиндр с приводом от толкателей и один распредвал в блоке. [26] [27]

С турбонаддувом [ править ]

Lotus Essex Turbo Esprit 1980 года (с 2,2-литровым рядным четырехцилиндровым двигателем типа 910 ) был первым серийным автомобилем, в котором использовался многоклапанный двигатель с турбонаддувом .

Мотоциклы [ править ]

Редкий 8-клапанный двигатель мотоцикла Honda NR500 V4 GP 1979 года с овальными поршнями и сдвоенными штоками . Двигатель DOHC объемом 500 куб. См выдавал более 115 л.с. при 19 000 об / мин (170 кВт / л).

Примеры мотоциклов с многоклапанными двигателями:

  • Гоночный автомобиль Peugeot Grand Prix 1914 года, 8-клапанный параллельный двухцилиндровый двигатель объемом 500 куб. См, DOHC (максимальная скорость более 122 км / ч). [28]
  • 1915 г. Индийский бортовой гонщик , 61-цилиндровый (1,0-литровый), 8-клапанный, V-образный двухцилиндровый двигатель. [29]
  • 4-клапанная одноцилиндровая машина Triumph Ricardo 1921 cc OHV, скопированная Rudge-Whitworth с их 4-клапанной одноцилиндровой машиной Rudge Four 350 cc OHV 1924 года и 4-клапанная одноцилиндровая машина Rudge Ulster 1929 cc OHV.
  • 1923 г. - British Anzani 1098cc OHV 8-Valve V-twin, используемый в трехколесных автомобилях Morgan и мотоциклах McEvoy.
  • 1972 год. Honda XL250, четырехклапанный одноцилиндровый двигатель с одинарной крышей SOHC (первый серийный четырехклапанный мотоцикл).
  • 1973 Yamaha TX500 "односкатная крыша" 500cc DOHC с 8-клапанным параллельным двухцилиндровым двигателем (первый серийный мотоцикл DOHC с 4 клапанами на цилиндр) [30]
  • 1977 Honda CB400 SOHC 6-клапанный параллельный твин.
  • 1978 Honda CX500 , 498 куб.см SOHC, верхний распределительный вал с толкателем, 4-клапанный V-образный цилиндр; 1982 CX500 Turbo был первым заводским многоклапанным мотоциклом с турбонаддувом .
  • 1978 Honda CBX1000 , 24-клапанный рядный шестицилиндровый двигатель объемом 1047 куб.см, DOHC, 105 л.с. (78 кВт; 106 л.с.).
  • 1979-1992: Серия Honda NR , гоночные и серийные мотоциклы с 8-клапанными на цилиндр «овально-поршневыми» двигателями V4 (фактически, 32-клапанные V8 с соединенными цилиндрами).
  • Мотоцикл Yamaha FZ750 1985 года с 20-клапанным рядным четырехцилиндровым двигателем Yamaha "Genesis" DOHC .
  • 1991-2010 гг., Параллельные сдвоенные мотоциклы Yamaha TDM и TRX с 5 клапанами на цилиндр
  • 1998-2006 Yamaha YZF-R1 супербайк с переработано (более компактным) двигателем "Genesis" . Модель 2006 года выдавала 180 л.с. (134 кВт; 182 л.с.) при 12500 оборотах в минуту (130,3 кВт / л).

Когда-то у Yamaha XT660 сингл было пять клапанов на цилиндр, но последующая модернизация уменьшила количество клапанов до четырех. Сингл Aprilia Pegaso 650 также начинался с пяти клапанов, но текущие модели имеют только четыре. Совместно разработанный одноместный BMW F650 всегда имел четыре клапана.

Самолет [ править ]

Junkers Jumo 213 в разрезе с трехклапанной конструкцией
1916 Benz Bz.IV 19-литровый рядный шестицилиндровый авиационный двигатель с водяным охлаждением, алюминиевыми поршнями, двойным распределительным валом и четырьмя клапанами на цилиндр развивал мощность 230 л.с. / 170 кВт при 1400 об / мин (9,0 кВт / литр). Прибл. Было произведено 6400 двигателей.
Вид в разрезе авиационного двигателя Packard Merlin 28 V12 1941 года с SOHC и четырьмя клапанами на цилиндр. Этот широко используемый двигатель времен Второй мировой войны с наддувом производил 1390 л.с. (1037 кВт; 1409 л.с.) из 1649 кубических сантиметров (38,5 кВт / литр).

Этторе Бугатти разработал несколько многоклапанных авиационных двигателей. 16-цилиндровый Bugatti U-16 1484.3 cid (24,32 л) SOHC 1916 года , состоящий из двух параллельных рядов по 8 цилиндров, предлагал 410 л.с. (305 кВт) при 2000 об / мин (12,5 кВт / литр или 0,28 л.с. / куб. Каждый цилиндр имел два вертикальных впускных клапана и один вертикальный выпускной клапан, все они приводились в движение рычагами качания от распределительного вала. Другие продвинутые авиационные двигатели времен Первой мировой войны , такие как Maybach Mb.IVa 1916 года, который производил 300 л.с. (224 кВт; 304 л.с.) на высоте, Benz Bz.IV 1916 года с алюминиевыми поршнями и Napier Lion 1918 года (450 л.с. литровый DOHC 12-цилиндровый), использовались два впускных клапана и два выпускных клапана.

Спустя много времени после того, как их использовал авиадвигатель King-Bugatti «U-16», незадолго до Второй мировой войны, авиастроительная компания Junkers начала производство наиболее производимого военного авиационного двигателя Третьего Рейха (произведено более 68000 экземпляров), спроектированных в 1936 г., 35 -litre смещения, перевернутая V12, жидкостное охлаждение Junkers Jumo 211 , который использовал конструкцию из трех клапанов головки блока цилиндров [31] , унаследованный от юнкерсов первый перевернутый дизайн V12, 1932-происхождение Юнкерс Jumo 210 [32] - это был сделан до более позднего, более мощного Junkers Jumo 213 1940 года выпуска, производившегося до 1945 года, серийные версии которого (подтипы Jumo 213A и -E) сохранили трехклапанную конструкцию головки блока цилиндров Jumo 211. [33]

В двигателях V12 многих истребителей времен Второй мировой войны использовалась конфигурация SOHC с четырьмя клапанами на каждый цилиндр.

Примером современного многоклапанного поршневого двигателя для малой авиации является Austro Engine AE300 . Этот 2,0-литровый (1991 куб.см) 16-клапанный рядный четырехцилиндровый дизельный двигатель с жидкостным охлаждением и турбонаддувом DOHC использует систему непосредственного впрыска топлива Common Rail и развивает мощность 168 л.с. (125 кВт; 170 л.с.) при 3880 об / мин (62,0 кВт / л). Пропеллер приводится в движение встроенной коробкой передач (передаточное число 1,69: 1) с гасителем крутильных колебаний. Общий вес силового агрегата составляет 185 кг (408 фунтов).

Лодки [ править ]

В 1905 году производитель автомобилей Делахай экспериментировал с судовым гоночным двигателем DOHC с шестью клапанами на цилиндр. Этот двигатель Delahaye Titan представлял собой массивный четырехцилиндровый двигатель объемом 5190 кубических сантиметров (85,0 литра) и мощностью 350 л.с. (0,07 л.с. / кубический дюйм). Это позволило моторной лодке Le Dubonnet, пилотируемой Эмилем Дюбонне, установить новый мировой рекорд скорости на воде, достигнув 33,80 миль в час (54,40 км / ч) на озере в Жювизи , недалеко от Парижа , Франция . [34]

Примером современных многоклапанных двигателей для малых судов является серия Volvo Penta IPS . В этих бортовых дизельных двигателях с джойстиком и охлаждением морской водой используется комбинированный наддув (турбонагнетатель и нагнетатель, за исключением IPS450) с промежуточным охладителем, впрыском топлива с общей топливной рампой и DOHC с гидравлической 4-клапанной технологией. Мощность карданного вала составляет от 248 до 850 л.с. (от 185 до 634 кВт; от 251 до 862 л.с.) (максимальная эффективность 59,7 кВт / л для 3,7-литрового дизельного двигателя IPS400 с 4-цилиндровым двигателем). Можно комбинировать несколько блоков.

Ссылки [ править ]

[3]

  1. ^ а б Кевин Клеменс. «Эхо прошлого: история и эволюция двухкамерных двигателей (European Car, февраль 2009 г.)» . Архивировано из оригинала на 2013-07-02 . Проверено 23 декабря 2011 .
  2. ^ а б Дэн МакКош. «Auto Tech 88: 4 клапана (Popular Science, май 1988 г., стр. 24, 37-40)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  3. ^ a b В двигателях с непосредственным впрыском, таких как дизельные и более поздние бензиновые двигатели, топливо подается в камеру непосредственно через инжектор, а не через клапан. В карбюраторных двигателях и двигателях с непрямым впрыском топливо смешивается с воздухом за пределами цилиндра, и оба поступают вместе через впускной клапан.
  4. ^ "Дизайнеры Альфа" . velocetoday.com . Проверено 30 декабря 2011 .
  5. ↑ Морт Шульц (январь 1985 г.). Двигатели: век прогресса (Popular Mechanics, январь 1985 г., стр. 95-97, 120, 122) . Проверено 26 декабря 2011 .
  6. ^ Рынок спортивных автомобилей. "Родстер Stutz Series S 1918 года (Sportscarmarket.com, пятница, 31 марта 2000 г.)" . Архивировано из оригинального 16 января 2012 года . Проверено 23 декабря 2011 .
  7. ^ База данных классических автомобилей. "Стандартные характеристики родстера 1918 Stutz серии S (база данных по классическим автомобилям)" . Проверено 23 декабря 2011 .
  8. ^ PaulFreehill. «16-клапанный блок Stutz (видео YouTube.com, 6 мая 2010 г.)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  9. ^ Аукционы RM. «1919 Pierce-Arrow Model 48 с двумя клапанами и четырьмя пассажирами (RM Auctions, Феникс, Аризона, США)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  10. ^ База данных классических автомобилей. «1919 Pierce Arrow 48-B-5 Series Touring Standard Технические характеристики (База данных по классическим автомобилям)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  11. ^ Conceptcarz.com. «Технические характеристики модели 48 Pierce Arrow 1919 года выпуска (Conceptcarz.com)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  12. ^ Северо-западные старинные спидстеры. "Алфавитный указатель и изображения крыши (nwvs.org)" . Проверено 23 декабря 2011 .
  13. ^ Модель T Ford Club Америки. «Роберт М. Руф (MTFCA.com)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  14. ^ a b Рынок спортивных автомобилей. "Peugeot 3-литровый Racer 1921 года (Sportscarmarket.com, 30 июня 1999 г.)" . Архивировано из оригинального 24 -го октября 2011 года . Проверено 27 декабря 2011 .
  15. ^ Дональд Осборн. «В честь оригинальных американских спортивных автомобилей (New York Times, 12 августа 2011 г.)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  16. ^ База данных классических автомобилей. "1932 Stutz CD DV 32 Series Super Bearcat Стандартные спецификации (База данных по классическим автомобилям)" . Проверено 23 декабря 2011 .
  17. ^ Ричард Оуэн. "1935 Duesenberg SJ Mormon Meteor (Supercars.net)" . Проверено 22 декабря 2011 .
  18. ^ Даниэль Воган. «1935 Duesenberg SJ Special Mormon Meteor (Conceptcarz.com, март 2011 г.)» . Проверено 22 декабря 2011 .
  19. ^ Wikimedia Commons. «Реклама Cosworth Vega 1975 года (журнал Motor Trend, 1975)» . Проверено 23 декабря 2011 .
  20. ↑ Майк Аллен (февраль 1988 г.). Quad 4: The Inside Story (Popular Mechanics, февраль 1988 г., стр.62-65) . Проверено 23 декабря 2011 .
  21. ↑ Д. Шерман (январь 1990 г.). Пять клапанов для Audi (Popular Science, январь 1990 г., стр. 35, 37) . Проверено 30 декабря 2011 .
  22. ^ Brunn Racing. «AUDI 200 N6000 - ПРОТОТИП МИРОВОГО РЕКОРДА (Brunnracing.com, декабрь 2011 г.)» . Проверено 30 декабря 2011 .
  23. ^ «Ребенок, который спринт: крошечный двигатель Митсубиси запускается с пятью клапанами». Мир автомобилей Уорда (апрель 1989 г.).
  24. ^ Майкл Ноулинг. «Mighty Minica ZZ-4 (выпуск Autospeed 353, 19 октября 2005 г.)» . Проверено 26 декабря 2011 .
  25. ^ Эрманно Козза и Джордж Липпертс. «Maserati Sei Valvole (страницы Энрико Maserati, 2002–2004)» . Проверено 26 декабря 2011 .
  26. ^ Беннетт, Джей (2016-08-29). "Milwaukee Eight Multi-Valve" . Популярная механика . СЛУШАТЬ ЦИФРОВЫЕ МЕДИА . Дата обращения 16 августа 2017 .
  27. ^ Кук, Марк. "Толкатели HD" . Мотоциклист онлайн . Bonnier Corporation . Дата обращения 16 августа 2017 .
  28. ^ Ив Дж. Хаят и Бернар Сальват. «Peugeot Racers - Часть 1 (Лучший мотоцикл, 26 января 2010 г.)» . Проверено 27 декабря 2011 .
  29. ^ Yesterdays.nl. "Indian 8 Valve Boardtrack Racer 1915 года (видео YouTube.com, 18 марта 2010 г.)" . Проверено 27 декабря 2011 .
  30. ^ «YAMAHA TX500 / 750: ВОПРОС БАЛАНСА» . Tobyfolwick.com . Проверено 23 декабря 2015 .
  31. ^ Немецкое изображение трехклапанной конструкции Jumo 211
  32. ^ "Flight Magazine, 9 сентября 1937" . flightglobal.com . Архив Flightglobal. 9 сентября 1937 г. с. 265 . Проверено 15 марта 2017 года . На недавней международной встрече в Цюрихе несколько успешных немецких машин были оснащены новым бензиновым двигателем Junkers 210 ... Предусмотрено три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, приводимые в действие толкателями и коромыслами от одного распредвала.
  33. ^ Culy Даг (4 апреля 2012). "Двигатель Junkers Jumo 213" . Enginehistory.org . Историческое общество авиационных двигателей. Архивировано из оригинального 21 декабря 2016 года . Проверено 15 марта 2017 года . У Jumo 213 была трехклапанная головка, но для версии «J» разрабатывалась четырехклапанная головка. Однако документально подтверждено, что Jumo 213A обладает превосходными высотными характеристиками в этот конкретный момент времени, хотя DB 603 был позже разработан с такими же или лучшими характеристиками.
  34. ^ Жеральд Guétat (1998-01-10). Классические скоростные катера 1916–1939 годов (Motorbooks International, 1997, стр. 16, ISBN 0-7603-0464-5) . ISBN 9780760304648. Проверено 23 декабря 2011 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Цифровая библиотека кинематических моделей для проектирования (KMODDL) - фильмы и фотографии сотен работающих моделей механических систем в Корнельском университете. Также включает в себя электронную библиотеку классических текстов по машиностроению и проектированию.