Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Компоненты клапанного механизма двигателя OHV
"OHV" перенаправляется сюда. OHV может также относиться к внедорожнику .

Верхним расположением клапанов ( OHV ) двигатель представляет собой поршневой двигатель которого клапаны расположены в головке блока цилиндров над камерой сгорания. Это контрастирует с более ранними двигателями с плоской головкой , где клапаны располагались ниже камеры сгорания в блоке двигателя.

Распределительный вал в традиционном двигателе с верхним расположением клапанов расположен в блоке цилиндров. Движение распределительного вала передается с помощью толкателей и коромысел для управления клапанами в верхней части двигателя.

Верхним распредвалом (OHC) двигатель также имеет накладные клапаны; однако, чтобы избежать путаницы, двигатели с верхним расположением клапанов, в которых используются толкатели, часто называют «двигателями с толкателями». Некоторые ранние двигатели с « впуском по выпуску » использовали гибридную конструкцию, сочетающую элементы как боковых, так и верхних клапанов. [1]

История [ править ]

1894 г. - прототип дизельного двигателя с верхним расположением клапанов.
Патент 1904 года на двигатель с верхним расположением клапанов Buick.

Предшественники [ править ]

Первые двигатели внутреннего сгорания были основаны на паровых двигателях и поэтому использовали золотниковые клапаны . [2] Так было и с первым двигателем Отто , который впервые был успешно запущен в 1876 году. Поскольку двигатели внутреннего сгорания начали развиваться отдельно от паровых двигателей, тарельчатые клапаны становились все более распространенными, и большинство двигателей до 1950-х годов использовали боковой клапан. (плоский) дизайн. [3]

Начиная с Daimler Reitwagen 1885 года , несколько автомобилей и мотоциклов использовали впускные клапаны, расположенные в головке блока цилиндров, однако эти клапаны были с вакуумным приводом («атмосферным»), а не с распределительным валом, как в типичных двигателях OHV. Выпускной клапан (ы) приводился в действие распределительным валом, но находился в блоке двигателя, как и в двигателях с боковым клапаном.

В прототипе дизельного двигателя 1894 года использовались верхние тарельчатые клапаны, приводимые в действие распределительным валом, толкателями и коромыслами [4] [5], поэтому он стал одним из первых двигателей OHV. В 1896 году Уильям Ф. Дэвис получил патент США 563 140 на двигатель с верхним расположением клапанов с жидкой охлаждающей жидкостью, используемой для охлаждения головки блока цилиндров. [6] [7], но работающей модели построено не было.

Серийные двигатели OHV [ править ]

В 1898 году производитель велосипедов Уолтер Лоренцо Марр в Соединенных Штатах построил прототип моторизованного трехколесного велосипеда с одноцилиндровым двигателем с верхним расположением клапанов. [8] Марр был нанят компанией Buick (тогда называвшейся Buick Auto-Vim and Power Company ) с 1899–1902 годов, где конструкция двигателя с верхним расположением клапанов была доработана. [9] В этом двигателе использовались коромысла, приводимые в действие толкателями, которые, в свою очередь, открывали клапаны параллельно поршням. Марр вернулся в Buick в 1904 году (построив небольшое количество автомобилей Marr Auto-Car).(с первым известным двигателем, в котором использовалась конструкция верхнего распредвала), в том же году, когда Buick получила патент на конструкцию двигателя с верхним расположением клапана. В 1904 году первый в мире производство OHV двигатель был выпущен в Buick Model B . Двигатель имел плоско-сдвоенную конструкцию с двумя клапанами на цилиндр. Этот двигатель оказался очень успешным для Buick: в 1905 году компания продала 750 таких автомобилей.

Несколько других производителей начали производить двигатели с верхним расположением клапанов, например, вертикальный 4-цилиндровый двигатель братьев Райт 1906–1912 гг . [10] [11] Однако двигатели с боковым расположением клапанов оставались обычным явлением до конца 1940-х годов, когда их начали постепенно выводить из эксплуатации для двигателей OHV.

Двигатели с верхним кулачком [ править ]

Первый двигатель с верхним распределительным валом (OHC) датируется 1902 годом [12], однако использование этой конструкции в течение многих десятилетий в основном ограничивалось высокопроизводительными автомобилями. Двигатели OHC постепенно стали более распространенными с 1950-х по 1990-е годы, и к началу 21-го века в большинстве автомобильных двигателей (за исключением некоторых североамериканских двигателей V8) использовалась конструкция OHC.

В 1994 году на автогонке Indianapolis 500 Team Penske участвовала в автомобиле с двигателем Mercedes-Benz 500I, изготовленным по индивидуальному заказу . Из-за лазейки в правилах двигателю с толкателем было разрешено использовать больший рабочий объем и более высокое давление наддува, что значительно увеличило его выходную мощность по сравнению с двигателями OHC, используемыми другими командами. Команда Penske квалифицировалась с поул-позицией и выиграла гонку с большим отрывом.

В начале 21 века несколько двигателей V8 с толкателем от General Motors и Chrysler использовали переменный рабочий объем для снижения расхода топлива и выбросов выхлопных газов. В 2008 году на Dodge Viper (четвертое поколение) был представлен первый серийный двигатель с толкателем, в котором используется система изменения фаз газораспределения . [13]

Дизайн [ править ]

Двигатель V8 (со снятым впускным коллектором) с распредвалом, толкателями и коромыслами

Двигатели OHV имеют несколько преимуществ по сравнению с двигателями OHC:

  • Меньшая общая упаковка : конструкция двигателя с верхним расположением клапанов типа « кулачок в блоке» приводит к меньшим общим размерам по сравнению с эквивалентным двигателем с верхним расположением клапанов. [14]
  • Использование одной и той же отливки головки блока цилиндров для обоих рядов цилиндров: двигатель с верхним распределительным валом требует, чтобы головки цилиндров были (более или менее) зеркальным отображением друг друга из-за системы привода распределительного вала (например, ремня / цепи ГРМ) в передней части каждого блока. ряд цилиндров. В двигателе OHV можно использовать одну и ту же отливку головки блока цилиндров для обоих блоков, просто перевернув ее для второго ряда. [ необходима цитата ]
  • Более простая система привода распределительного вала : двигатели OHV имеют менее сложную систему привода распределительного вала по сравнению с двигателями OHC . [14] Большинство двигателей OHC приводят в движение распределительный вал или распределительные валы с помощью зубчатого ремня , цепи или нескольких цепей. Эти системы требуют использования натяжителей , что добавляет сложности. В отличие от этого, в двигателе с верхним расположением клапанов распределительный вал расположен рядом с коленчатым валом, который может приводиться в движение более короткой цепью или даже прямым зубчатым соединением. Однако это несколько сводится на нет более сложным клапанным механизмом, требующим толкателей.
  • Более простая система смазки : требования к смазке для головок цилиндров OHV намного меньше из-за отсутствия распределительного вала и соответствующих подшипников для смазки. Головки OHV нуждаются в смазке только для коромысел на конце толкателя, цапфе и конце коромысла. Эта смазка обычно обеспечивается через сами толкатели, а не через специальную систему смазки в головке. Снижение требований к смазке также может означать, что используется масляный насос меньшей мощности с меньшей производительностью.

По сравнению с двигателями OHC, двигатели OHV имеют следующие недостатки:

  • Ограниченные обороты двигателя : хотя двигатели с верхним расположением клапанов имеют более простые системы привода распределительного вала, в клапанном агрегате имеется большее количество движущихся частей (т. Е. Толкателей, толкателей и коромысел). Инерция этих частей клапанного механизма делает двигатели OHV более восприимчивыми к смещению клапана на высоких оборотах двигателя (RPM). [1]
  • Ограничения на количество и расположение клапанов : двигатели с верхним расположением клапанов часто имеют четыре клапана на цилиндр [15], тогда как двигатель с верхним расположением клапанов редко имеет более двух клапанов на цилиндр. В двигателях OHV размер и форма впускных каналов, а также положение клапанов ограничиваются толкателями и необходимостью их размещения в отливке головки.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Ницца, Карим (2000-12-13). "HowStuffWorks" Конфигурации распределительного вала " " . Auto.howstuffworks.com. Архивировано из оригинала на 2016-02-02 . Проверено 7 сентября 2011 .
  2. ^ "Часть I: V-образные двигатели" . www.topspeed.com . Проверено 13 декабря 2019 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  3. ^ "Автомобильная история: любопытный двигатель F-Head" . www.curbsideclassic.com . Архивировано из оригинала 17 декабря 2019 года . Проверено 17 декабря 2019 .
  4. ^ Дизель, Рудольф (1913). Die Entstehung des Dieselmotors . Берлин: Springer. п. 17. ISBN 978-3-642-64940-0.
  5. ^ Дизель, Рудольф (1893). Theorie und Konstruktion eines rationellen Wärmemotors zum Ersatz der Dampfmaschinen und der heute bekannten Verbrennungsmotoren . Берлин: Springer Berlin Heidelberg. С. 5, 62. ISBN 978-3-642-64949-3.
  6. ^ "Патент США 563140" . Архивировано 28 августа 2017 года . Проверено 7 июня 2017 .
  7. ^ «Патентные изображения» . pdfpiw.uspto.gov . Архивировано из оригинального 28 августа 2017 года . Проверено 8 мая 2018 .
  8. ^ Каймс, Беверли Рэй ; Кокс, Джеймс Х. (2007). Уолтер Л. Марр, удивительный инженер компании Buick . Бостон: Racemaker Press. п. 14.
  9. ^ "Buick, Полная история", третье изд., 1987, Терри П. Данэм и Лоуренс Гастин.
  10. ^ Хоббс, Леонард С. Двигатели братьев Райт и их конструкция. Вашингтон, округ Колумбия: Smithsonian Institution Press, 1971, стр. 61, 63.
  11. ^ "Двигатели Райта" . Архивировано из оригинального 28 апреля 2016 года.
  12. ^ Георгано, GN (1982) [1968]. «Модслей» . В Георгано, GN (ред.). Новая энциклопедия автомобилей с 1885 года по настоящее время (Третье изд.). Нью-Йорк: EP Dutton. п. 407 . ISBN 0-525-93254-2. LCCN  81-71857 .
  13. ^ "Международная автомобильная инженерия в Интернете: информационный бюллетень по технологиям трансмиссии" . Sae.org. Архивировано из оригинала на 2011-08-05 . Проверено 7 сентября 2011 .
  14. ^ a b Вебстер, Ларри (май 2004 г.). "Двигатель толкателя, наконец, получает должное" . Автомобиль и водитель . Архивировано 26 августа 2014 года . Проверено 31 декабря 2014 года .
  15. ^ "В чем разница между двигателями OHV, OHC, SOHC и DOHC?" . www.samarins.com . Проверено 19 декабря 2019 .