Головка блока цилиндров с обратным потоком
 | Эта статья в значительной степени или полностью опирается на один источник . ( май 2024 г. ) |
В двигателестроении с обратным или неперекрестным головка блока цилиндров потоком — это головка блока цилиндров, в которой впускные и выпускные каналы расположены на одной стороне двигателя. Можно считать, что газы входят в головку блока цилиндров, а затем меняют направление и выходят из головки. В этом отличие от конструкции головки блока цилиндров с перекрестным потоком .
Преимущества
[ редактировать ]Основное преимущество головки блока цилиндров с обратным потоком заключается в том, что как входящий впускной газ, так и выходящий выхлопной газ вызывают тенденцию к завихрению в камере сгорания в одном направлении . [ 1 ] В головке с поперечным потоком входящие и выхлопные газы способствуют завихрению в противоположных направлениях, так что во время перекрытия завихрение меняет направление. Постоянное завихрение во время перекрытия, которое приводит к созданию головки блока цилиндров с обратным потоком, способствует лучшему смешиванию и, следовательно, лучшей очистке отходящих газов. Тот факт, что впускной заряд должен изменить направление перед выходом из выхлопа, снижает вероятность того, что свежая смесь выйдет из выхлопа до смешивания во время перекрытия. В целом это повышает объемную эффективность и снижает выбросы.
В карбюраторных двигателях плохо распыленное топливо снижает эффективность и мощность на низких оборотах (на более высоких оборотах большая скорость воздуха удерживает смесь во взвешенном состоянии). Впускной коллектор головки блока цилиндров с обратным потоком может быть соединен с выхлопной системой с помощью стояка тепла для передачи дополнительного тепла, улучшает реакцию на низких оборотах и выбросы что в результате .
Затраты на серийные двигатели можно снизить, если отлить впускной и выпускной коллекторы как единое целое. Это также передает дополнительное тепло на вход, устраняя необходимость в нагреве коллектора и других связанных устройствах. Такой двигатель в целом проще и имеет улучшенный холодный запуск.
Недостатки
[ редактировать ]Обычно считается, что конструкция с обратным потоком уступает конструкции с поперечным потоком с точки зрения конечного инженерного потенциала по двум причинам. Во-первых, пространство ограничено, когда впускные и выпускные отверстия расположены на одной линии с одной стороны головки, что означает уменьшение площади отверстий по сравнению с головкой с перекрестным потоком. В основном это влияет на подачу мощности на высоких оборотах, ограничивая поток воздуха. Во-вторых, поскольку впускной и выпускной коллекторы находятся на одной стороне двигателя и в непосредственной близости, впускной коллектор и карбюратор (если применимо) нагреваются выхлопными газами. Этот нагрев снижает плотность входного заряда и, следовательно, объемный КПД двигателя. с искровым зажиганием В бензиновом двигателе тепло также увеличивает вероятность преждевременного зажигания или детонации , что ограничивает допустимую степень сжатия, снижая как мощность , так и эффективность .
Решения
[ редактировать ]Инженеры нашли ряд решений первой проблемы, таких как размещение портов в шахматном порядке, разместив впускные каналы на более высоком уровне, чем выпускные. Таким образом, можно использовать порты большего размера, оставляя при этом достаточно места для фланцев и крепежных элементов . Это приводит к проблеме, связанной с тем, что выхлопные каналы имеют меньший радиус поворота. Эта проблема несколько компенсируется более крупным портом. Еще одним популярным решением, используемым в 6-цилиндровых двигателях BMC A-Series и Holden, является сиамский порт. В этой конфигурации один большой порт питает два соседних цилиндра . Увеличение площади достигается за счет эффективного удаления материала между двумя соседними портами. Это решение способствует перехвату заряда, когда один цилиндр «забирает» заряд из порта, оставляя следующий с меньшим количеством смеси. Это происходит потому, что два цилиндра, которые используют общий порт, не находятся на одинаковом расстоянии друг от друга с точки зрения порядка зажигания . Например, у Leyland Mini с порядком срабатывания 1-3-4-2 впускные отверстия 1 и 2 расположены сиамско, а впускные отверстия 3 и 4 - сиамски. Сначала номер 3 высасывает смесь из порта, затем для номера 4 остается меньше. Пока номера 1 и 2 всасывают, порт снова заполняется смесью, и процесс повторяется, в цилиндрах номер 1 и 4 всегда не хватает смеси. Также сиамский порт может производить как акустические, так и инерционные Настройка набегающего воздуха менее эффективна из-за неравномерности импульса. Следует иметь в виду, что порты большего размера необходимы только при более высоких оборотах, а порты меньшего размера желательны при низких оборотах для улучшения скорости воздуха. Из-за захвата заряда и более низких скоростей воздуха большие сиамские порты больше подходят для гоночных двигателей с высокими оборотами.
Проблему нагрева можно свести к минимуму, расположив порты по высоте и используя термостойкие обертки и покрытия на выпускном коллекторе до такой степени, что это будет представлять собой незначительную проблему. Тепло также можно использовать как преимущество.
Принудительная индукция
[ редактировать ]При принудительной индукции использовании большой поток через порт не так важен, как при использовании двигателя без наддува. Это означает, что обычно меньший поток напора с обратным потоком является меньшим недостатком. На заре турбонаддува головка обратного потока позволяла компрессора выходному отверстию турбокомпрессора подавать воздух непосредственно во впускной коллектор с продувочным или продувочным карбюратором и без промежуточного охладителя . Это позволило использовать более короткий впускной патрубок, что уменьшило турбо-задержку и снизило ограничение потока. Современные конфигурации с турбонаддувом, использующие промежуточные охладители и систему впрыска топлива , сложнее подключить к насадке с обратным потоком, и они идеально подходят для насадки с поперечным потоком, где турбонаддув находится на стороне выхлопа двигателя, заряд проходит через промежуточный охладитель перед двигатель и во впускной коллектор с другой стороны.
Краткое описание использования
[ редактировать ]Головка обратного потока идеально подходила для серийного карбюраторного двигателя благодаря своим характеристикам на низких оборотах и простоте изготовления. Конструкцию можно было модифицировать для повышения производительности путем портирования (в частности, сиамского) и изоляции впускного коллектора от выпускного коллектора. Конфигурация также идеально подходит для карбюраторного турбонаддува без промежуточного охлаждения. Однако появление системы впрыска топлива и электронного зажигания сделало большинство преимуществ противоточной головки ненужными в современном двигателе, и в результате конструкция потеряла свою популярность. Головка обратного потока по-прежнему пользуется некоторой популярностью среди энтузиастов, включая поклонников Leyland Mini, Chrysler Slant-6 , Holden и Ford Inline 6 . Фактически, некоторые австралийские энтузиасты Ford считают, что головка обратного потока 250 2V превосходит Honda. разработанную [ нужна ссылка ] перекрёстная головка, пришедшая на смену.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Райт, Гас (2022). Основы дизельных двигателей средней и большой мощности (2-е изд.). Берлингтон, Массачусетс: Jones & Bartlett Learning (опубликовано 30 сентября 2021 г.). п. 270. ИСБН 978-1-284-15091-9 .