Krzywka w bloku - Cam-in-block

Układ rozrządu w bloku rozrządu w silnikach tłokowych to taki, w którym wałek rozrządu jest umieszczony w bloku cylindrów , zwykle obok i nieco powyżej wału korbowego w prostym silniku lub bezpośrednio nad wałem korbowym w V silnika widlastym . Kontrastuje to z konstrukcją górnego wałka rozrządu (OHC), która umieszcza wałki rozrządu w głowicy cylindrów i napędza zawory bezpośrednio lub przez krótkie wahacze.

Umieszczanie wałka rozrządu wewnątrz bloku silnika ma długą historię w zastosowaniu w silnikach z zaworem w bloku, w konfiguracjach prostych i V, przy czym głowica płaska Forda jest wzorem tego typu. Silniki górnozaworowe z popychaczem z krzywką w bloku były od dawna stosowane w prostych silnikach Chevroleta i Buicka od lat 30. XX wieku do połowy lat 50. XX wieku oraz w różnych podobnych silnikach sześciocylindrowych, aż do szerokiego zastosowania konfiguracji V6 w latach 80. XX wieku.

Istnieją trzy główne konstrukcje typu krzywka w bloku:

  • L-head, znany również jako L-block , flathead lub sidevalve
  • F-głowa
  • I-head, znany również jako zawór górny (OHV)

L-głowa

Główny artykuł: silnik Flathead
Silnik z głowicą L z burzliwą głowicą Ricardo

L główka ( płaskiego ) odnosi się do popychacza valvetrain konfigurację, w której zawory są umieszczone w bloku silnika obok tłoka . Projekt był powszechny we wczesnych projektach silników, ale od tego czasu wyszedł z użycia.

Generalnie silniki z głowicą L wykorzystują małą komorę po jednej stronie cylindra do przenoszenia zaworów. Ma to wiele zalet, przede wszystkim dzięki temu, że głowica cylindra jest znacznie prostsza. Oznacza to również, że zawór może być obsługiwany przez popychanie go bezpośrednio w górę, w przeciwieństwie do konieczności mechanicznego rozmieszczenia zaworów w dół. Może to również prowadzić do nieco łatwiejszego chłodzenia, ponieważ zawory i pręty robocze znajdują się poza cylindrem, co upraszcza konstrukcję płaszcza chłodzącego (ale patrz poniżej). Linia wlotów wzdłuż boku silnika prowadzi do nazwy L-head, ponieważ cylindry mają kształt odwróconego L. Ta konfiguracja jest również znana jako sidevalve , ponieważ zawory znajdują się z boku cylindrów.

Z drugiej strony silnik z głowicą L wymaga również, aby przepływ powietrza wykonał obrót o co najmniej 90 °, aby wejść do cylindra, co czyni go mniej wydajnym; potocznie mówi się, że taki silnik ma słabsze „oddychanie”. Oddychanie nie było szczególnie podkreślane w poprzednich samochodach produkcyjnych, ponieważ silniki nie mogły pracować długo i niezawodnie przy dużych prędkościach z powodu innych czynników. Był to niewielki problem, biorąc pod uwagę korzyści wynikające z prostoty.

Chociaż silniki rzędowe 4- i 6-cylindrowe z głowicą L były często używane w samochodach, ciągnikach itp., najbardziej znanym silnikiem samochodowym z głowicą L jest Ford V-8 z początku XX wieku , który ma oba zestawy zaworów (dolotowy i wydechowy). ) znajdujące się po wewnętrznej stronie „Vee”, i które są obsługiwane przez pojedynczy wałek rozrządu znajdujący się nad wałem korbowym. Spaliny podążają długą ścieżką, aby opuścić silnik. To praktycznie gwarantuje, że silnik będzie potrzebował niezwykle dużej chłodnicy płynu chłodzącego, aby uniknąć przegrzania podczas długotrwałej intensywnej eksploatacji. Konstrukcja z płaską głowicą w silniku V, z układem wlotu powietrza/paliwa oraz wszystkimi zaworami wydechowymi i wlotowymi wewnątrz „V” wymaga, aby spaliny przechodziły między cylindrami na zewnątrz V do układu wydechowego. Ciepło spalin jest w ten sposób przekazywane do płynu chłodzącego (wychodząc z silnika między cylindrami). W modelu Ford V-8 z płaską głowicą, produkowanym w latach 1932-1952, środkowy otwór wylotowy na zewnątrz bloku wypuszcza gazy z dwóch cylindrów, pogłębiając problem z wysoką temperaturą. Ten problem „bardzo gorący w środku” sprawia, że ​​ten konkretny silnik jest podatny na naprężenia związane z ciepłem i pęknięcia w bloku cylindrów. W linii gazy spalinowe opuszczają blok bardziej bezpośrednio i nie przechodzą między cylindrami, a ich konstrukcja jest bardziej stabilna pod względem temperatury. Za każdym razem, gdy w głowicy cylindrów znajdują się otwory wylotowe i zawory, odprowadzane ciepło ma znacznie mniej czasu na podgrzanie płynu chłodzącego, a takie silniki są trwalsze w warunkach dużego obciążenia, a silnik podobnej wielkości będzie wymagał mniejszej pojemności chłodnicy płynu chłodzącego niż silnik V-8 z płaską głowicą.

Ze względu na problemy z ogrzewaniem i wydajnością, silniki z głowicą L dość szybko wyszły z zastosowań o dużej mocy, takich jak silniki lotnicze , przed I wojną światową . Żyli przez jakiś czas w świecie motoryzacji i zostały wykorzystane w II wojny światowej Jeep , na przykład. Głowice L nie są już używane w silnikach samochodowych , chociaż nadal są powszechnie używane w zastosowaniach małych silników w kosiarkach i generatorach. Ze względu na konstrukcję zatrzymującą ciepło, wielkość zaworów i stopień sprężania są ograniczone (zawór/komora spalania znajduje się z dala od górnej części tłoka, zwykle tworząc większą przestrzeń spalania – niższy stopień sprężania), co z kolei zmniejsza dostępną moc i ekonomia. Nie wszystkie głowice typu L są silnikami krzywkowymi w bloku; lokalizacja wałka rozrządu różni się w tym układzie.

T-głowa

Główny artykuł: silnik T-head
Silnik krzyżowy z głowicą T

Silniki z głowicą T mają przepływ krzyżowy , z zaworami wydechowymi po przeciwnej stronie zaworów wlotowych. Pojedynczego cylindra silnika T głowica musi tylko jeden wałek rozrządu; wielocylindrowe głowice T potrzebują dwóch.

I-głowa

Główny artykuł: Silnik popychacza

Konstrukcja I-head to taka, w której zawory wejściowe i wyjściowe oraz porty są zawarte w głowicy cylindrów . Został opracowany przez szkocko-amerykańskiego Davida Dunbara Buicka . Zastosowano w nim zawory uruchamiane popychaczem równoległe do tłoków i jest nadal używany w niektórych konstrukcjach (zwłaszcza w kilku silnikach produkowanych przez General Motors i Chrysler ).

Ma kilka zalet w porównaniu z głowicami L i F, ale najbardziej zauważalną jest fakt, że ładunek wlotowy i spaliny mają bardziej bezpośrednią drogę do i z komór spalania, zwiększając moc, poprawiając efektywność paliwową i redukując szkodliwe spaliny emisje.

F-głowa

Główny artykuł: silnik F-Head

Układ głowicy F (nie mylić z głowicą płaską) można traktować jako kombinację głowicy typu L i głowicy typu I: kolektor dolotowy i jego zawory znajdują się na szczycie cylindrów (w głowicy cylindrów, jak w I -głowica) i są obsługiwane przez popychacze, ale kolektor wydechowy i jego zawory znajdują się obok cylindrów (w bloku, jak w konstrukcji z głowicą L). Zawory wydechowe są z grubsza lub dokładnie równoległe do tłoków; ich powierzchnie są skierowane do góry i nie są obsługiwane przez popychacze, ale przez bezpośredni kontakt z popychaczem stykającym się z wałkiem rozrządu. Wykonano również odwrotną odmianę głowicy F z bocznym wlotem i wydechem głowicy - konwersja górnego zaworu wydechowego Ford V8 na silniki z płaską głowicą miała zmniejszyć problemy z przegrzewaniem się pod obciążeniem w eksploatacji komercyjnej. Rodzina 4-cylindrowych silników motocyklowych Indian/Henderson wykorzystywała oba projekty – ponownie uwzględniono projekt górnego układu wydechowego.

Była to droższa konstrukcja silnika. Jego przewagi nad konkurencyjnymi silnikami z głowicą L obejmowały większą moc dzięki wyższej kompresji, lepszy przepływ mieszanki dolotowej, mniejszą podatność na pingowanie i większą niezawodność dzięki chłodzeniu zaworu wydechowego i sprężyny (oraz posiadanie o połowę mniejszej liczby popychaczy w OHV silnik). Mając tylko jeden zawór w głowicy i jeden w bloku, można zastosować większe zawory niż w silniku OHV, aby zrównoważyć słabszy przepływ powietrza z bocznego zaworu wydechowego.

Przez lata z tego układu korzystały brytyjskie firmy motoryzacyjne Rolls-Royce i Rover . W latach 1927-1929 amerykańska firma Hudson również używała 6-cylindrowego silnika tej formy, ale tego silnika nie należy mylić ze zwycięskimi Hudsonami z lat 50. XX wieku. Ostatnim ważnym zastosowaniem był silnik Willys Hurricane , używany w cywilnych Jeepach w latach 50. i 60. XX wieku. Został zastąpiony przez projekt I-head.

Zobacz też

Zewnętrzne linki