Многоклапанный

Головка блока цилиндров четырехклапанного . Nissan VQ двигателя

Многоклапанный — это двигатель , или многоклапанный двигатель в котором каждый цилиндр имеет более двух клапанов (впускной и выпускной). Многоклапанный двигатель имеет лучшее дыхание, и с большим количеством клапанов меньшего размера (имеющих меньшую массу в движении) может работать при более высоких оборотах в минуту (об/мин), чем двухклапанный двигатель, обеспечивая большую мощность .

Обоснование многоклапанности

Многоклапанная конструкция двигателя

Конструкция многоклапанного двигателя имеет три, четыре или пять клапанов на цилиндр для достижения улучшенных характеристик. В автомобилестроении любому четырехтактному двигателю внутреннего сгорания необходимо как минимум два клапана на цилиндр: один для забора воздуха (а зачастую и топлива). ), а другой для отвода продуктов сгорания. Добавление большего количества клапанов увеличивает площадь клапана и улучшает поток впускных и выхлопных газов, тем самым улучшая сгорание , объемный КПД и выходную мощность . Геометрия нескольких клапанов позволяет свече зажигания идеально располагаться в камере сгорания для оптимального распространения пламени. Многоклапанные двигатели, как правило, имеют меньшие по размеру клапаны с меньшей возвратно-поступательной массой , что может уменьшить износ каждого кулачка кулачка и обеспечить большую мощность при более высоких оборотах без опасности скольжения клапана . Некоторые двигатели сконструированы таким образом, чтобы каждый впускной клапан открывался в несколько разное время, что увеличивает турбулентность, улучшая смешивание воздуха и топлива на низких оборотах двигателя. Большее количество клапанов также обеспечивает дополнительное охлаждение головки блока цилиндров. Недостатками многоклапанных двигателей являются увеличение стоимости изготовления и потенциальное увеличение расхода масла из-за большего количества маслосъемных колпачков. В некоторых SOHC многоклапанных двигателях (например, Mazda B8-ME ) используется один вилочный коромысл для привода двух клапанов (обычно выпускных клапанов), так что потребуется меньше кулачков кулачка для снижения производственных затрат.

• Трехклапанная головка блока цилиндров

Он имеет один большой выпускной клапан и два впускных клапана меньшего размера. Трехклапанная конструкция обеспечивает лучшее дыхание, чем двухклапанная головка, но большой выпускной клапан приводит к тому, что предел числа оборотов не выше, чем у двухклапанной головки. Стоимость изготовления такой конструкции может быть ниже, чем четырехклапанной. Трехклапанная конструкция была распространена в конце 1980-х - начале 1990-х годов; а с 2004 года главный клапан используется в грузовиках Ford F-серии и внедорожниках Ford. У Ducati ST3 V-twin были 3-клапанные головки.

• Четырехклапанная головка блока цилиндров

Это наиболее распространенный тип многоклапанной головки с двумя выпускными клапанами и двумя аналогичными (или немного большего размера) 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 высокой выходной мощности.

• Пятиклапанная головка блока цилиндров

Реже встречается пятиклапанная головка, с двумя выпускными клапанами и тремя впускными. Все пять клапанов одинаковы по размеру. Такая конструкция обеспечивает превосходное дыхание, и, поскольку каждый клапан небольшой, теоретически доступны высокие обороты и очень высокая выходная мощность. Хотя по сравнению с четырехклапанным двигателем пятиклапанный двигатель должен иметь более высокие максимальные обороты в минуту, а три впускных канала должны обеспечивать эффективное заполнение цилиндров и высокую турбулентность газа (обе желательные характеристики), возникает вопрос, является ли пятиклапанный двигатель -клапанная конфигурация дает экономически эффективное преимущество по сравнению с четырехклапанными конструкциями. Развитие системы непосредственного впрыска также может затруднить проектирование пятиклапанных головок, поскольку инжектор должен занимать некоторое пространство на головке. производства пятиклапанных двигателей Genesis После нескольких лет компания Yamaha с тех пор вернулась 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 1,6-литровый 20-клапанный двигатель 4A-GE, изготовленный Toyota в сотрудничестве с Yamaha.

• За пятью клапанами

Для клапанов с цилиндрическим отверстием и равной площадью увеличение количества клапанов более пяти уменьшает общую площадь клапана. В следующей таблице показаны эффективные площади различного количества клапанов в процентах от внутреннего диаметра цилиндра. Эти процентные значения основаны на простой геометрии и не учитывают 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 в головках с четным количеством клапанов на цилиндр:

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

Альтернативные технологии

Subaru в разрезе Модель системы изменения фаз газораспределения i-AVLS с 4 клапанами на цилиндр SOHC на оппозитном двигателе EJ25 на Токийском автосалоне 2007.

Турбонаддув и наддув — это технологии, которые также улучшают дыхание двигателя и могут использоваться вместо многоклапанных двигателей или вместе с ними. То же самое относится к регулируемым фазам газораспределения и впускным коллекторам переменной длины . Поворотные клапаны также обеспечивают улучшенное дыхание двигателя и производительность на высоких оборотах, но они никогда не были очень успешными. Портирование головки блока цилиндров , как часть настройки двигателя , также используется для улучшения его характеристик.

Легковые и грузовые автомобили

До 1914 г.

Гоночные автомобили Ariès VT 1908 года имели одноцилиндровые двигатели с наддувом объемом 1,4 литра и десмодромной системой с четырьмя клапанами на цилиндр. (Источник: [1] )

Isotta-Fraschini Tipo KM 1910 года имел рядный четырехцилиндровый двигатель объемом 10,6 л с одним верхним распределительным валом и четырьмя клапанами на цилиндр, а также один из первых двигателей с полностью закрытым верхнеклапанным механизмом (источник: Isotta Fraschini Tipo KM [1] и [2] )

Первым автомобилем в мире, имевшим двигатель с двумя верхними распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, был гоночный автомобиль Peugeot L76 Grand Prix 1912 года, спроектированный Эрнестом Генри . Его 7,6-литровый моноблочный рядный четырехцилиндровый двигатель с современными полусферическими камерами сгорания производил 148 л.с. (110 кВт) (19,5 л.с./литр (0,32 л.с. на кубический дюйм)). В апреле 1913 года на гоночной трассе Бруклендс в Англии специально построенная L76 под названием «ла Торпиль» (торпеда) побила мировой рекорд скорости - 170 км/ч. Роберт Пежо также поручил молодому Этторе Бугатти разработать гоночный автомобиль GP для Гран-при 1912 года. с цепным приводом Этот Bugatti Type 18 имел 5-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель с SOHC и тремя клапанами на цилиндр (два впускных, один выпускной). Произведено ок. 100 л.с. (75 кВт; 101 л.с.) при 2800 об/мин (0,30 л.с. на кубический дюйм) и мог достигать скорости 99 миль в час (159 км/ч). Трехклапанная головка позже будет использоваться в некоторых самых известных автомобилях Bugatti, в том числе в гонщике Гран-при Type 29 1922 года и легендарном Type 35 1924 года. И Type 29, и Type 35 имели 2-литровый двигатель мощностью 100 л.с. (75 кВт). 24-клапанный рядный 8-цилиндровый двигатель SOHC NA мощностью 0,82 л.с. (0,61 кВт) на кубический дюйм.

Между 1914 и 1945 годами

ALFA 40/60 GP представлял собой полноценный прототип раннего гоночного автомобиля, созданный компанией, которая теперь называется Alfa Romeo . В 1914 году был построен только один экземпляр, который позже был модифицирован в 1921 году. Эта конструкция Джузеппе Мерози была первым двигателем Alfa Romeo DOHC . Он имел четыре клапана на цилиндр, угол наклона клапанов 90 градусов и двухискровое зажигание. Двигатель GP имел объём 4,5 литра (4490 куб.см) и выдавал 88 л.с. (66 кВт) при 2950 об/мин (14,7 кВт/л), а после доработок 1921 года — 102 л.с. (76 кВт) при 3000 об/мин. Максимальная скорость этого автомобиля составляла 88–93 миль в час (140–149 км/ч). Лишь в 1920-х годах двигатели DOHC появились на дорожных автомобилях Alfa, таких как Alfa Romeo 6C .

В 1916 году американский автомобильный журнал Automobile Topics описал четырехцилиндровый автомобильный двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр, изготовленный компанией Linthwaite-Hussey Motor Co. из Лос-Анджелеса, Калифорния, США: «Фирма предлагает две модели высокоскоростных двигателей с двойным двигателем. впускные и выпускные устройства». .

Ранними многоклапанными двигателями с Т-образной конфигурацией были рядные четырехцилиндровые двигатели Stutz 1917 года , четырехклапанные моноблочные двигатели White Motor Car Model GL 327 CID с двумя клапанами и Pierce-Arrow рядные шестицилиндровые двигатели 1919 года. 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 производства 80 л.с. (59 кВт) при 2400 об/мин от рядного четырехцилиндрового двигателя объемом 360,8 куб.д (5,8 л) (0,22 л.с. на кубический дюйм). ). Было построено более 2300 таких мощных первых многоклапанных двигателей. Штутц использовал их не только в своем знаменитом спортивном автомобиле Bearcat, но и в своих стандартных туристических автомобилях. Моноблочный двигатель White Motor Car развивал мощность 72 лошадиных силы, было построено менее 150 лошадиных сил, из которых сегодня известно только три. В 1919 году компания Pierce-Arrow представила рядный шестицилиндровый двигатель объемом 524,8 куб.см (8,6 литра) с 24 клапанами. Двигатель выдавал 48,6 л.с. (0,09 л.с. на кубический дюйм) и работал очень тихо, что было преимуществом для бутлегеров той эпохи.

Многоклапанные двигатели продолжали пользоваться популярностью в гоночных и спортивных двигателях. Роберт М. Руф, главный инженер Laurel Motors, спроектировал свою многоклапанную систему Roof Racing Overheads в начале 20 века. 16-клапанные головки типа A пользовались успехом у подростков, тип B был предложен в 1918 году, а 16-клапанный тип C - в 1923 году. Фрэнк Локхарт привел автомобиль с верхним расположением распредвала типа C к победе в Индиане в 1926 году.

Еще в 1914 году Bugatti разработала 1,5-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель с верхним расположением клапанов и четырьмя клапанами на цилиндр, но не использовала этот двигатель до окончания Первой мировой войны . Произведено ок. 30 л.с. (22,4 кВт) при 2700 об/мин (15,4 кВт/литр или 0,34 л.с./цид). В Гран-при Voiturettes в Ле-Мане 1920 года гонщик Эрнест Фридрих финишировал первым на Bugatti Type 13 с 16-клапанным двигателем со средней скоростью 91,96 км/ч. Еще более успешным было завоевание Бугатти первых четырех мест в Брешии в 1921 году. В честь этой памятной победы все Бугатти с 16-клапанными двигателями были названы Брешией . С 1920 по 1926 год было построено около 2000 штук.

В 1921 году у Peugeot был 5-клапанный автомобиль Гран-при с тремя верхними распредвалами.

Bentley с самого начала использовал многоклапанные двигатели. В Bentley 3 Liter , представленном в 1921 году, использовался моноблочный рядный четырехцилиндровый двигатель с алюминиевыми поршнями, камерами сгорания с односкатной крышей , двойным искровым зажиганием, SOHC и четырьмя клапанами на цилиндр. Произведено ок. 70 л.с. (0,38 л.с. на кубический дюйм). 1927 года Bentley 4½ Liter имел аналогичную конструкцию двигателя. Гоночная модель NA имела мощность 130 л.с. (0,48 л.с. на кубический дюйм), а 4½-литровый двигатель с наддувом 1929 года (Blower Bentley) достигал 240 л.с. (0,89 л.с. на кубический дюйм). 1926 года Bentley 6½ Liter добавил два цилиндра к моноблочному рядному четырехцилиндровому двигателю. Этот многоклапанный рядный шестицилиндровый двигатель имел мощность 180–200 л.с. (0,45–0,50 л.с. на кубический дюйм). Bentley 1930 года выпуска 8-литровый рядный шестиклапанный двигатель производился ок. 220 л.с. (0,45 л.с. на кубический дюйм).

В 1931 году компания Stutz Motor Company представила 322-кубовый (5,3-литровый) 32-клапанный рядный 8-цилиндровый двигатель с двойным распредвалом и мощностью 156 л.с. (116 кВт) при 3900 об/мин, получивший название DV-32. Двигатель имел мощность 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).

SJ Mormon Meteor 1935 года Двигатель Duesenberg представлял собой рядный восьмицилиндровый двигатель объемом 419,6 куб.см (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.

1937 года В гоночном автомобиле Mercedes-Benz W125 использовался 5,7-литровый рядный восьмицилиндровый двигатель с наддувом, DOHC 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/литр). Максимальная скорость W125 составляла ок. 200 миль в час (322 км/ч).

После 1945 г.

Камера сгорания 3,5-литрового бензинового двигателя V6 с турбонаддувом Ford Ecoboost 2009 года выпуска (77,8 кВт/литр): два впускных клапана (справа), два выпускных клапана (слева), центральная свеча зажигания и непосредственный впрыск топлива (справа).

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

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.см) двигатель V8 без турбонаддува с DOHC и 32-клапанным двигателем. . Он производил 600 л.с. (441 кВт; 592 л.с.) при 8000 об/мин (88,8 кВт/литр) и 55,0 кгм (539 Нм; 398 фунт-фут) при 6400 об/мин.

Существует много дискуссий о том, какой автомобиль был первым серийным автомобилем, в котором использовался двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр. Что касается шестицилиндровых двигателей, а также специальных версий серийных автомобилей, первым, по-видимому, был Nissan Skyline Nissan S20 1969 года, в котором использовался шестицилиндровый четырехклапанный двигатель DOHC. Этот двигатель также устанавливался на гоночную версию Nissan Fairlady Z432.

Что касается четырехцилиндрового двигателя, то первым серийным автомобилем, в котором использовался двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр, был британский Ford Escort RS1600 . В этом автомобиле использовался двигатель Cosworth BDA, который представлял собой блок Ford Kent с Cosworth. 16-клапанной двухраспредваловой головкой блока цилиндров . В 1970-х годах автомобиль стал легендой ралли, выиграв множество внутренних чемпионатов и чемпионатов мира. Другими автомобилями, претендующими на первое место, являются Jensen Healey , выпущенный в 1972 году, в котором использовался 16-клапанный 2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель Lotus 907 с ременным приводом DOHC мощностью 140 л.с. (54,6 кВт/литр, 1,20 л.с./цид). Все они, хотя и производятся серийно, также производятся относительно ограниченно, поэтому утверждается, что первым широко доступным и популярным по цене автомобилем массового производства с двигателем с четырьмя клапанами на цилиндр был Triumph Dolomite Sprint 1973 года . В этом Triumph использовался 16-клапанный рядный четырехцилиндровый двигатель SOHC объемом 1998 куб.см (122 куб.см) собственной разработки, который на момент выпуска производил 127 л.с. (47,6 кВт/литр, 1,10 л.с./цид).

1975 года Chevrolet Cosworth Vega имел многоклапанную головку DOHC, разработанную Cosworth Engineering в Великобритании. Этот рядный четырехцилиндровый двигатель объемом 122 кубических дюйма производил 110 л.с. (82 кВт; 112 л.с.) при 5600 об/мин (0,90 л.с./цид; 41,0 кВт/литр) и 107 фунт-футов (145 Нм) при 4800 об/мин.

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

1978 года Гоночный Porsche 935/78 использовал 3,2-литровый оппозитный шестицилиндровый двигатель с двойным турбонаддувом (845 л.с./630 кВт при 8200 об/мин; 784 Нм/578 фут-фунтов при 6600 об/мин). Двигатель с водяным охлаждением имел четыре клапана на цилиндр и имел мощность 196,2 кВт/литр. Porsche пришлось отказаться от традиционного воздушного охлаждения, поскольку многоклапанный DOHC затруднял воздушное охлаждение свечей зажигания. Всего было построено две машины.

Компания Ferrari разработала двигатели Quattrovalvole (или QV) в 80-х годах. 1982 года было добавлено четыре клапана на цилиндр Для моделей 308 и Mondial Quattrovalvole , что вернуло мощность до максимума, существовавшего до FI, в 245 л.с. (183 кВт). 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 плоский коленчатый вал, как у Ferrari. Двигатель был построен Ducati , а не Ferrari, и производился с 1986 по 1991 год. Quattrovalvole также использовался Lancia в их попытке выиграть чемпионат мира по спортивным автомобилям на LC2 . Двигатель был с двойным турбонаддувом и объемом 2,65 литра, но в квалификационной комплектации выдавал 720 л.с. (537 кВт). Позже объем двигателя был увеличен до 3,0 л, а мощность увеличена до 828 л.с. (617 кВт). 1984 года Ferrari Testarossa имела 4,9-литровый оппозитный 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 мощностью 455 л.с. (335 кВт; 449 л.с.) от 5,2-литрового (5167 куб.см) двигателя Lamborghini V12 (64,8 кВт/литр).

Mercedes -Benz 190E 2.3-16 с 16-клапанным двигателем дебютировал на автосалоне во Франкфурте в сентябре 1983 года после того, как в Нардо, Италия, установил мировой рекорд, зафиксировав среднюю скорость 154,06 миль в час (247,94 км/ч) на дистанции 50 000 км/ч. испытание на выносливость км (31 000 миль). В основе двигателя лежит 2,3-литровый 8-клапанный агрегат мощностью 136 л.с. (101 кВт), уже установленный на сериях 190 и E-класса. Компания Cosworth разработала литой головку блока цилиндров из легкого сплава DOHC с четырьмя большими клапанами на цилиндр. В дорожной комплектации двигатель 190 E 2.3-16 выдавал 49 л.с. (36 кВт) и 41 фут-фунт-силу (55 Н•м) крутящего момента больше, чем базовый рядный 4-цилиндровый двигатель 2.3 с одним верхним распредвалом, на котором он был основан, мощностью 185 л.с. (138 кВт) при 6200 об/мин (59,2 кВт/литр) и 174 фунт-фут (236 Нм) при 4500 об/мин. В 1988 году на смену 2,3-литровому мотору пришел увеличенный 2,5-литровый двигатель. Он предлагал двойные цепи газораспределения для фиксации легко защелкивающихся одинарных цепей на ранних двигателях 2.3, а также увеличивал пиковую мощность на 17 л.с. (12,5 кВт) с небольшим увеличением крутящего момента. Для омологации были выпущены модели Evolution I (1989) и Evolution II (1990) с модернизированным двигателем, обеспечивающим более высокий предел оборотов и улучшенные характеристики максимальной мощности. Двигатель Evo II имел мощность 235 л.с. (173 кВт; 232 л.с.) при объеме 2463 куб.см (70,2 кВт/литр).

Saab представила 16-клапанную головку для своего 2,0-литрового (1985 куб.см) рядного четырехцилиндрового двигателя в 1984 году и предложила двигатель с турбонагнетателем и без него (65,5 кВт/литр и 47,9 кВт/литр соответственно) для Saab 900 и Saab 9000 .

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

Следуя примеру Nissan, Toyota выпустила 1,6-литровый (1587 куб.см) двигатель 4A-GE в 1983 году. Головка блока цилиндров была разработана Yamaha Motor Corporation и производилась на заводе Toyota в Симаяме. Первоначально задуманная как двухклапанная конструкция, Toyota и Yamaha после года испытаний изменили 4A-GE на четырехклапанную. Он производил 115–140 л.с. (86–104 кВт) при 6600 об/мин (54,2–65,5 кВт/литр) и 109 фунт-фут (148 Нм) при 5800 об/мин. Чтобы компенсировать пониженную скорость воздуха многоклапанного двигателя на низких оборотах, двигатели первого и второго поколений включали систему впуска T-VIS .

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

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

Три клапана

Головка блока цилиндров 1987 года Honda CRX Si выпуска с SOHC, коромыслами, клапанными пружинами и другими компонентами. Это многоклапанная конфигурация с двумя впускными и одним выпускным клапаном на каждый цилиндр.

1975 года Honda Civic представила 1,5-литровые 12-клапанные рядные 4-цилиндровые двигатели SOHC. Двигатель Nissan SOHC KA24E 1988–1992 годов также имел три клапана на цилиндр (два впускных и один выпускной). После 1992 года компания Nissan перешла на DOHC для некоторых своих спортивных автомобилей, включая 240SX .

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

Mercedes и Ford произвели трехклапанные двигатели V6 и V8, при этом Ford заявил, что качество дыхания на высоких оборотах улучшилось на 80% без дополнительных затрат на клапанный механизм DOHC . В конструкции Ford используется одна свеча зажигания на цилиндр, расположенная в центре, а в конструкции Mercedes используются две свечи зажигания на цилиндр, расположенные на противоположных сторонах, что оставляет центр свободным для добавления топливной форсунки с прямой подачей топлива в цилиндр позже.

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

Четыре клапана

Nissan SR20VE 2,0-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель с DOHC Nissan Neo VVL , системой изменения фаз газораспределения с контролем подъема и четырьмя клапанами на цилиндр.

Многоклапанный ряд грузового 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, а также моторный тормоз VEB, который управляет обоими выпускными клапанами. .

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

Двигатели V12 многих времен Второй мировой войны истребителей также использовали конфигурацию SOHC с четырьмя клапанами на каждый цилиндр.

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

Пять клапанов

В 1921 году у Peugeot был пятиклапанный автомобиль с тремя верхними распредвалами.

В апреле 1988 года Audi 200 Turbo Quattro с экспериментальным 2,2-литровым 25-клапанным рядным пятицилиндровым двигателем с турбонаддувом и 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 в час) на 1000 км (625 миль) и 324,509 км/ч (201,6 миль в час) на 500 миль.

Компания Mitsubishi первой выпустила на рынок автомобильный двигатель с пятью клапанами на цилиндр: двигатель 3G81 объемом 548 куб.см в своем Minica Dangan ZZ кей-каре в 1989 году.

Yamaha разработала пятиклапанную головку блока цилиндров для 20-клапанных двигателей 4A-GE производства Toyota для использования в некоторых моделях Toyota Corolla в Японии в 1991 году. Yamaha также разработала пятиклапанные двигатели Формулы-1: OX88 V8 1989 года, OX99 V12 1991 года. , OX10 V10 1993 года и OX11 V10 1996 года, но ни один из них не был очень успешный. Для своих мотоциклов для мотокросса 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 ) — все они производили автомобили с пятиклапанным двигателем.

Шесть клапанов

В 1985 году компания Maserati создала экспериментальный 2,0-литровый двигатель V6 с турбонаддувом и шестью клапанами на цилиндр (три впускных, три выпускных). Он достиг 261 л.с. (195 кВт; 265 л.с.) при 7200 об/мин (97,5 кВт/литр).

Толкатель

Хотя большинство многоклапанных двигателей имеют верхние распределительные валы , SOHC или DOHC , многоклапанный двигатель может иметь конструкцию с верхним расположением клапанов с толкателем (OHV). GM представила трехклапанную версию своего двигателя V8 поколения IV, в которой для приведения в действие раздвоенных коромыслов используются толкатели , а все двигатели Duramax V8 имеют по четыре клапана на цилиндр с толкателями. Кроме того, Cummins производит четырехклапанный рядный шестицилиндровый дизельный двигатель с верхним расположением клапанов Cummins B Series (теперь известный как ISB). Ford также использует толкатели в своем 6,7-литровом двигателе Power Stroke. двигатель с четырьмя толкателями, четырьмя коромыслами и четырьмя клапанами на цилиндр. В двигателях Powerstroke 6.0 и 6.4 производства Navistar также использовались толкатели с четырехклапанными головками. Многоклапанные системы с толкателем широко распространены на дизелях, поскольку они должны соответствовать стандартам выбросов, но также обеспечивать больший крутящий момент на низких оборотах. В двигателе Harley-Davidson Milwaukee Eight , представленном в 2016 году, используются четыре клапана на цилиндр с приводом от толкателей и один распределительный вал в блоке.

с турбонаддувом

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

Мотоциклы

Редкая 8-клапанная конструкция мотоциклетного двигателя Honda NR500 V4 GP 1979 года выпуска с овальными поршнями и двойными поршневыми шатунами. Двигатель DOHC объемом 500 куб.см развивал мощность более 115 л.с. при 19 000 об/мин (170 кВт/литр).

Примеры мотоциклов с многоклапанными двигателями включают:

• 1914 года , 500-кубовый 8-клапанный параллельный двухцилиндровый двигатель DOHC (максимальная скорость более 122 км/ч). при Peugeot Гонщик Гран-
• 1915 года Индийский гоночный трек , 61-цилиндровый (1,0-литровый) 8-клапанный V-образный двухцилиндровый двигатель с верхним расположением клапанов.
• 499 куб.см с верхним расположением клапаном 1921 года Triumph Ricardo Одноцилиндровый двигатель , скопированный компанией Rudge-Whitworth с их Four 4-клапанным одноцилиндровым двигателем Rudge Rudge Ulster объемом 500 куб.см с верхним расположением клапанов 1929 года. объемом 350 куб.см 1924 года и 4-клапанным одноцилиндровым двигателем
• 1098 куб.см Британский Anzani, , 8-клапанный V-образный твин с верхним расположением клапанов, использовался в трехколесных автомобилях Morgan и McEvoy. мотоциклах
• 1972 год. Honda XL250 с 4-клапанным одноцилиндровым двигателем SOHC с «двустворчатой ​​крышей» (первый серийный 4-клапанный мотоцикл).
• 1973 Yamaha TX500 с двухъярусной крышей, 500 куб. См, 8-клапанный параллельный двухцилиндровый двигатель DOHC (первый серийный мотоцикл с 4-клапанным двигателем DOHC на каждый цилиндр)
• SOHC 1977 года выпуска, Honda CB400 6-клапанный, параллельный твин.
• 1978 года Honda CX500 , двигатель SOHC объемом 498 куб.см, верхнеклапанный двигатель с толкателем, V-образный двухцилиндровый двигатель с 4 клапанами на цилиндр; 1982 CX500 Turbo стал первым заводским многоклапанным мотоциклом с турбонаддувом .
• 1978 года выпуска Honda CBX1000 , 24-клапанный рядный 6-цилиндровый двигатель DOHC объемом 1047 куб.см (105 л.с. (78 кВт; 106 л.с.)).
• 1979–1992: серия Honda NR , гоночные и серийные мотоциклы с на каждый цилиндр (фактически 32-клапанные двигатели V8 с соединенными друг с другом цилиндрами). 8-клапанными двигателями V4 с овальными поршнями
• 1985 года выпуска Мотоцикл Yamaha FZ750 с 20-клапанным рядным 4-цилиндровым двигателем Yamaha "Genesis" DOHC .
• двигателями 1991-2010 гг. Мотоциклы Yamaha TDM и TRX с параллельными сдвоенными , с 5 клапанами на цилиндр.
• 1998–2006 Yamaha YZF-R1 Супербайк с модернизированным (более компактным) двигателем Genesis . Модель 2006 года развивала мощность 180 л.с. (134 кВт; 182 л.с.) при 12 500 об/мин (130,3 кВт/литр).

Сингл Yamaha XT660 когда-то имел пять клапанов на цилиндр, но последующая модернизация уменьшила количество клапанов до четырех. Сингл Aprilia Pegaso 650 также начинался с пяти клапанов, но в современных моделях их только четыре. Совместно разработанный сингл BMW F650 всегда имел четыре клапана.

Самолет

Разрез Junkers Jumo 213 с трехклапанной конструкцией.

1916 год. Benz Bz.IV 19-литровый рядный 6-цилиндровый авиационный двигатель с водяным охлаждением, алюминиевыми поршнями, двойным распределительным валом и четырьмя клапанами на цилиндр достигал мощности 230 л.с./170 кВт при 1400 об/мин (9,0 кВт/литр). Прибл. Было выпущено 6400 двигателей.

Вид в разрезе авиационного двигателя Packard Merlin 28 V12 1941 года выпуска с изображением SOHC и четырьмя клапанами на цилиндр. Этот широко используемый двигатель с наддувом времен Второй мировой войны производил 1390 л.с. (1037 кВт; 1409 л.с.) из 1649 куб.д. (38,5 кВт/литр).

Этторе Бугатти сконструировал несколько многоклапанных авиационных двигателей. объемом 1484,3 куб.см (24,32 л) SOHC 1916 года 16-цилиндровый двигатель Bugatti U-16 , состоящий из двух параллельных 8-цилиндровых рядов, имел мощность 410 л.с. (305 кВт) при 2000 об/мин (12,5 кВт/литр или 0,28 л.с./цид). Каждый цилиндр имел два вертикальных впускных клапана и один вертикальный выпускной клапан, приводимые в движение качающимися рычагами от распределительного вала. Другие передовые 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 (24-сильный двигатель мощностью 450 л.с.). литровый 12-цилиндровый DOHC), использовались два впускных и два выпускных клапана.

Спустя много времени после того, как их использовал авиационный двигатель King-Bugatti «U-16», незадолго до Второй мировой войны, авиационная фирма Юнкерс начала производство самого массового военного авиационного двигателя Третьего рейха (произведено более 68 000 штук), двигателя 35, разработанного в 1936 году. Двигатель объемом 1 литр, перевернутый двигатель V12 с жидкостным охлаждением Junkers Jumo 211 , в котором использовалась трехклапанная конструкция головки блока цилиндров. унаследованный от первого двигателя Junkers с перевернутым двигателем V12, Junkers Jumo 210 1932 года выпуска. - это было перенесено в более поздний, более мощный Junkers Jumo 213 1940 года выпуска , выпускавшийся до 1945 года, серийные версии которого (подтипы Jumo 213A и -E) сохранили трехклапанную конструкцию головки блока цилиндров Jumo 211.

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

Примером современного многоклапанного поршневого двигателя для малой авиации является Austro Engine AE300 . двигатель DOHC с жидкостным охлаждением и турбонаддувом Этот 2,0-литровый (1991 куб.см) 16-клапанный рядный 4-цилиндровый дизельный использует непосредственный впрыск топлива Common Rail и развивает мощность 168 л.с. (125 кВт; 170 л.с.) при 3880 об/мин (62,0 кВт/литр). Пропеллер приводится в движение встроенным редуктором (передаточное число 1,69:1) с гасителем крутильных колебаний. Общий вес силового агрегата составляет 185 кг (408 фунтов).

Лодки

В 1905 году автомобилестроитель Делаэ экспериментировал с морским гоночным двигателем DOHC с шестью клапанами на цилиндр. Двигатель Delahaye Titan представлял собой массивный четырехцилиндровый двигатель объемом 5190 куб.см (85,0 л) и мощностью 350 л.с. (0,07 л.с./цид). Это позволило моторной лодке Le Dubonnet , пилотируемой Эмилем Дюбонне, установить новый мировой рекорд скорости на воде, достигнув скорости 33,80 миль в час (54,40 км/ч) на озере Жювизи , недалеко от Парижа , Франция .

Примером современных многоклапанных двигателей для небольших судов является серия Volvo Penta IPS . В этих внутренних дизельных двигателях с джойстиковым управлением и охлаждением забортной водой используется комбинированный наддув (турбо и нагнетатель, за исключением IPS450) с промежуточным охладителем, впрыском топлива Common Rail и DOHC с гидравлической 4-клапанной технологией. Мощность карданного вала варьируется от 248 до 850 л.с. (от 185 до 634 кВт; от 251 до 862 л.с.) (максимальный КПД 59,7 кВт/литр для 3,7-литрового рядного четырехцилиндрового дизельного двигателя IPS400). Несколько единиц могут быть объединены.

Внешние ссылки

• 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 механическому проектированию и машиностроению.