Двигатель IOE - IOE engine

Двигатель Yale IOE с 1911 г.

В впуск / впуск через выпуск, или двигатель "IOE", известный в США как F-голова, это четырехтактный двигатель внутреннего сгорания чей клапанный механизм состоит из OHV вход клапаны в головке блока цилиндров и выхлопе боковые клапаны внутри блока двигателя.[1]

Двигатели IOE широко использовались в начале мотоциклы, первоначально с впускным клапаном, работающим на всасывании двигателя вместо кулачкового клапана. Когда впускные клапаны с приводом от всасывания достигли своих пределов по мере увеличения частоты вращения двигателя, производители изменили конструкцию, добавив механический клапанный механизм для впускного клапана. Несколько производителей автомобилей, в том числе Виллис, Rolls-Royce и Humber также производил двигатели IOE как для автомобилей, так и для военной техники. Ровер производит рядные четырех- и шестицилиндровые двигатели с особенно эффективной версией системы впуска IOE.

Было изготовлено несколько конструкций с обратной системой выпуска через впускное отверстие (EOI), например, Квадрицикл Ford 1896 г.

Описание

В двигателе F-head / IOE впускной коллектор и его клапаны расположены в крышка цилиндра над цилиндрами и приводятся в действие коромыслами, которые реверсируют движение толкатели так, чтобы впускные клапаны открывались вниз в камеру сгорания. Выпускной коллектор и его клапаны расположены рядом или как часть цилиндров, в блоке.[2] Выхлопные клапаны расположены примерно или точно параллельно поршням; их лица направлены вверх, и они управляются не отдельными толкателями, а контактом с распредвал через толкатель или толкатель клапана и встроенный шток клапана / толкатель.[нужна цитата ] Клапаны были смещены в одну сторону, образуя нечто вроде кармана, что привело к тому, что термин «карманный клапан» стал использоваться для двигателей IOE.[3] Двигатель с F-образной головкой сочетает в себе черты обоих верхний клапан и плоская голова В двигателях такого типа впускной клапан работает через толкатель и коромысло и открывается вниз, как двигатель с верхним расположением клапанов, в то время как выпускной клапан смещен от цилиндра и открывается вверх через встроенный толкатель / шток клапана, непосредственно приводимый в действие распределительным валом, как и клапаны в двигателе с плоской головкой.

Источник

Самые ранние схемы IOE использовали атмосферные впускные клапаны, которые удерживались закрытыми с помощью слабой пружины и открывались перепадом давления, создаваемым, когда поршень опускался на входной ход.[4] Это хорошо работало с низкоскоростными ранними двигателями и имело то преимущество, что было очень простым и дешевым, но слабая пружина не могла закрыть клапан достаточно быстро при увеличении скорости двигателя. Для этого требовались более прочные пружины, которые, в свою очередь, требовали прямого механического воздействия для открытия, поскольку атмосферное давление в 15 фунтов на квадратный дюйм ограничивает общую силу, доступную от создания перепада давления, а это означает, что пружина 15 фунтов (6,8 кг) является самой прочной из возможных. (для практических целей он должен быть еще легче). Когда пределы этой системы были достигнуты, конструкция была улучшена без существенных изменений в отливке головки за счет добавления механической системы для открытия впускных клапанов и более сильных пружин для их закрытия.[5] В обоих случаях выпускные клапаны находились в блоке и открывались при контакте с распределительным валом через толкатель или толкатель клапана и закрывались пружинами.[4]

Преимущества и недостатки

Конструкция IOE позволяет использовать клапаны большего размера, чем боковой клапан (или L-образная головка) или верхний клапан двигатель.[2] Его преимущества перед боковым клапаном / плоской головкой также включают компактную камеру сгорания, удачно расположенную свечу зажигания и охлаждающий эффект от завихрения смеси,[6] наряду с улучшенным расходом всасываемой смеси.[нужна цитата ] К недостаткам можно отнести камеру сгорания более сложной формы, чем у двигателя с верхним расположением клапана, что влияет на скорость сгорания и может создавать горячие точки в головке поршня, а также неправильное расположение клапана, что препятствует эффективной продувке. Из-за дополнительных сложностей, связанных с коромыслами и толкателями, он также сложнее и дороже в изготовлении, чем двигатель с боковым клапаном, а также физически больше из-за того, что коромысла размещаются над головкой блока цилиндров, и для него требуется впускной клапан и портов в головке цилиндров, в то время как цилиндр двигателя с боковыми клапанами представляет собой просто цилиндр с закрытым концом.

Двигатели Rover IOE

Крупным планом - два цилиндра в 3-литровом двигателе Rover IOE. Вы можете увидеть камеру сгорания, расположенную под углом верхнюю часть поршня и выпускной клапан.

Ровер использовал более продвинутую форму движка IOE. Он был разработан Джеком Суэйном в середине-конце 1940-х годов и производился с 1948 до начала 1990-х годов.[7] В отличие от обычного IOE с F-головкой, у этого была эффективная камера сгорания, предназначенная для хорошего сгорания, а не для простого изготовления.[8] Верхняя поверхность блока была обработана под углом, а головки поршней были наклонены в виде «скатной крыши», чтобы соответствовать. В ВМТ поршень почти коснулся расположенного под углом впускного клапана и обеспечил хорошую работу.хлюпать 'к самой камере сгорания, смещенной в сторону на половину диаметра цилиндра.[8] Полученная в результате форма камеры сгорания представляла собой почти идеальную полусферу, хотя и перевернутую и наклоненную от обычного "полуголовый " дизайн.[8] Свеча зажигания была установлена ​​по центру, и это,[6] вместе с турбулентностью, создаваемой сжатием,[8] обеспечивал короткий путь пламени.[6] Тонкость газового слоя между поршнем и впускным клапаном была настолько ограничена, чтобы снизить риск детонации при использовании некачественного топлива, что является одним из факторов, благодаря которому он работал с Land Rover так долго.[нужна цитата ] В конце 1940-х - начале 1950-х годов, когда количество бензина было низким. октан 'бассейн' бензин это также позволило Rover работать с более высокой степенью сжатия, чем у многих конкурентов, с более обычным сторона- или конструкции верхнего клапана.[7]

Необычное расположение камеры сгорания с расположенными под углом клапанами также привело к необычному распределению клапанов. Распределительный вал, установленный на блоке, управляет небольшими клиновидными коромыслами, по одному на каждый клапан. В ранних моделях распределительный вал воздействует на простую накладку на коромысле, но в более поздних моделях эта колодка была заменена роликовым толкателем. Выхлопные коромысла воздействуют непосредственно на клапаны, в то время как впускные коромысла действуют на толкатели, идущие ко второму набору более длинных плоских коромысел, управляющих впускными клапанами. Двигатель Rover, как и многие британские образцы 1940-х годов и более ранние, был малокалиберным и длинноходным (под квадратом ) двигатель, чтобы сохранить RAC налоговый рейтинг лошадиных сил как можно ниже, таким образом сохраняя дорожный налог на минимальном уровне.[нужна цитата ] Компоновка IOE позволила Rover использовать клапаны большего размера, чем это обычно возможно в двигателе с малым диаметром цилиндра, что обеспечивало лучшее дыхание и лучшую производительность.[6]

Семейство двигателей Rover IOE включает прямо-4 (1,6- и 2,0-литровый) и прямо-6 (2,1-, 2,2-, 2,3-, 2,4-, 2,6 и 3,0-литровых) двигателей и приводили в действие большую часть послевоенного модельного ряда компании в виде P3, P4 и P5 модели. Адаптированные версии двигателей 1.6 и 2.0 IOE также использовались в ранних версиях Land Rover. Выходная мощность варьировалась от 50 л.с. (Land Rover 1.6) до 134 л.с. (P5 3 литра MkII и III). 6-цилиндровый двигатель IOE 2.6 имел особенно долгую карьеру. После использования в Ровере P4 седанов он был добавлен к моделям Land Rover с длинной колесной базой с 1963 года в моделях 2A Forward Control, затем в 1967 году в моделях с капотом 109 дюймов,[9] и оставался дополнительным оборудованием до 1980 года, когда он был заменен на Ровер V8.

Аналогичная головка блока цилиндров Packard

Форма камеры сгорания в виде «перевернутой полуголовки», наряду с угловым шарниром головки блока цилиндров и скатной головкой поршня, использовалась ранее в 1930 году. Ван Ранст -проектированный Packard Двигатель V12, хотя в этом случае клапаны были как в блоке как боковые, так и свеча зажигания был неудачно размещен на конце камеры сгорания.[10]

Другие пользователи

Мотоциклы

Схема клапанного механизма IOE широко использовалась в ранних американских мотоциклах, в основном на основе французской разработки Де Дион-Бутон.[11] Харли-Девидсон использовали двигатели IOE с атмосферными впускными клапанами до 1912 года,[12] и с впускными клапанами с механическим приводом с 1911 по 1929 год.[13] Индийский использовали клапанные механизмы IOE на всех своих четырехцилиндровых велосипедах, кроме построенных в 1936 и 1937 годах.[14][15] Другие американские производители мотоциклов, которые использовали двигатели IOE, включали Эксельсиор, Хендерсон, и Туз.[16]

Автомобили

Hudson использовал рядный четырехцилиндровый двигатель IOE в своей линейке автомобилей Essex с 1919 по 1923 год.[17] и рядный шестицилиндровый двигатель IOE в линейке автомобилей Hudson с 1927 по 1929 год.[18]

В Европе в тот же период Humber Limited из Ковентри, Англия произвела полный спектр автомобилей с двигателями IOE, однако в конце 1920-х годов они были прекращены в пользу моделей с более дешевыми двигателями с L-образной головкой. Hillman

Сообщение WW2 Виллис, и его преемник Кайзер-Джип, использованные варианты Двигатель Willys Hurricane с 1950 по 1971 гг.[19]

Rolls-Royce использовали рядный шестицилиндровый двигатель IOE, первоначально разработанный непосредственно перед Второй мировой войной в их послевоенных Серебряный призрак.[20][21] От этого двигателя Rolls-Royce заимствовал двигатели серии B для боевых машин британской армии, которые производились Rolls-Royce в четырех-, шести- и восьмицилиндровых версиях (B40, B60 и B80) (а в случае с B40, использовавшимся в Остин Чемп от Morris Motors) для военной техники, пожарной техники и даже автобусов. Более совершенная разработка легковых автомобилей с более коротким ходом поршня - двигатель FB60, рядный шестицилиндровый двигатель IOE с рабочим объемом 3909 куб. См и объемом заявленных 175, использовался BMC в Vanden Plas Princess 4-литровый R седан.[22] Изготовлено более 6000 таких автомобилей.[нужна цитата ]

Выхлоп за впуском (EOI)

Некоторые двигатели были выполнены с обратной конфигурацией, с выпускным клапаном в головке блока цилиндров и впускным клапаном в блоке. В ABC Skootamota начал производство с двигателем этой конфигурации,[23][24] но перед окончанием производства он был заменен на двигатель с верхним расположением клапанов.[23]

В 1936 и 1937 годах у индийской четверки было поменяно положение клапанов: выпускной клапан был в головке, а впускной - в блоке. Теоретически это улучшило бы испарение топлива, и на самом деле двигатель был более мощным. Однако новая система сильно разогревала ГБЦ. Тяга выпускного клапана требовала частой регулировки. В 1938 году конструкция была возвращена к первоначальной конфигурации IOE.[14][15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ V.A.W Хиллер: Основы автомобильной техники, 4-е издание, Standly Thornes, Cheltenham 1991, ISBN  9780748705313, п. 39 + 40
  2. ^ а б Нанни, М. Дж. (2007) [1988]. «1 поршневой бензиновый двигатель». Технология легких и тяжелых транспортных средств (Четвертое изд.). Оксфорд, Великобритания: Эльзевир. п. 48. ISBN  978-0-7506-8037-0. Получено 2013-01-09. Основным преимуществом такого типа компоновки было то, что можно было использовать впускные клапаны большего размера, но, будучи более тяжелыми, они также накладывали ограничения на максимально допустимые обороты двигателя.
  3. ^ Гирдлер, Аллан; Хасси, Рон (2003). «Глава 1: Модель 5 1909 года - Тот, который работал». Harley-Davidson: американский мотоцикл. Мотоциклы Классика. Фотографии Рона Хасси. MotorBooks International. С. 13–16. ISBN  978-0-7603-1651-1. Выпускной клапан находился ниже впускного клапана, поэтому эта конструкция получила название «впуск по выпуску» или IOE. Клапаны находились с одной стороны от отверстия цилиндра, поэтому такая же конструкция была названа карманным клапаном. В поэтическом смысле клапанный механизм имеет форму буквы F, особенно позже с толкателем и коромыслом, поэтому система была известна как головка F.
  4. ^ а б Уилсон, Хьюго (1993). «Глоссарий». Лучшая книга о мотоциклах. Фотография Дэйва Кинга. Лондон: Дорлинг Киндерсли. п. 188. ISBN  0-7513-0043-8. IOE Впуск над выпуском. Расположение клапана, при котором впускной клапан расположен непосредственно над (боковым) выпускным клапаном. Распространенный на ранних двигателях, развитие двигателей с атмосферным клапаном.
  5. ^ Гирдлер, Аллан; Хасси, Рон (2003). "Глава 2: Модель 5D 1909 года - Первый V-образный двухцилиндровый двигатель". Harley-Davidson: американский мотоцикл. Мотоциклы Классика. Фотографии Рона Хасси. MotorBooks International. п. 29. ISBN  978-0-7603-1651-1. В 1911 году V-образный двухцилиндровый двигатель вернулся в производство, и его общая идея была той же, за исключением того, что на этот раз он был оснащен натяжителем ремня и соответствующими кулачками, коромыслами и пружинами для впускных клапанов.
  6. ^ а б c d Судья, Артур В. (1983) [1972]. «Глава II Бензиновый двигатель и его компоненты». Автомобильные двигатели. Руководства по моторам. 1 (Первое индийское изд.). Нью-Дели, Индия: Б. I. Публикации. стр. 108–110. Получено 2013-01-09.
  7. ^ а б Боббит, Малкольм (2002-11-11) [1994]. Ровер P4. Дорчестер, Великобритания: Veloce Publishing. С. 23, 41–42. ISBN  978-1-903706-57-2. Получено 2013-01-02.
  8. ^ а б c d Рикардо, Гарри Р., сэр (1953). Высокоскоростной двигатель внутреннего сгорания (4-е изд.). Глазго: Блэки. С. 91–92.
  9. ^ Тейлор, Джеймс (2010). Руководство по техническим характеристикам Land Rover Series II и IIa. Рэмсбери, Уилтшир: The Crowood Press. ISBN  978-1-84797-160-9.
  10. ^ Людвигсен, Карл (2005). Двигатель V12. Спаркфорд, Йовил: Haynes Publishing. п. 114. ISBN  1-84425-004-0.
  11. ^ Гирдлер, Аллан (март 1996 г.). Эдвардс, Дэвид (ред.). «Тайна Миллера». Велосипедный мир. Журналы Hachette Filipacchi. 35 (3): 54 58. ISSN  0011-4286. Это был дизайн, который DeDion использовал во Франции, который был импортирован в США и адаптирован Harley, Indian и многими другими.
  12. ^ Рафферти, Тод (2001). «Глава первая: Начало». Завершите Harley Davidson: модель за моделью американского мотоцикла. MBI Publishing. п. 21. ISBN  0-7603-0326-6.
  13. ^ Хатфилд, Джерри (2004-10-23) [2002]. "Эра Плоскоголовых". В Дарвине Холмстроме (ред.). Век Harley-Davidson. Сент-Пол, Миннесота, США: MotorBooks International. п. 56. ISBN  0-7603-2073-X. Получено 2013-01-02. В сезоне 1930 года компания Harley-Davidson заменила последний из двигателей с F-образной головкой на 1200-кубовый (74 кубических дюйма) с плоской головкой.
  14. ^ а б "Индийская" 1936 г. "Перевернутая" четверка ". Музей Зала славы мотоциклов. Американская ассоциация мотоциклистов. 2010. Архивировано с оригинал 11 января 2011 г.. Получено 13 января 2013. Установка с двумя карбюраторами, предложенная в 1937 году, не помогла, и к 1938 году «перевернутая» четверка была снята с производства и заменена новой «правой стороной вверх».
  15. ^ а б Грег, Харрисон, изд. (Август 1991 г.). "Классика: Индийская модель 437 1937 года". Американский мотоциклист. Вестервилль, Огайо, США: Американская ассоциация мотоциклистов. 45 (8): 71. ISSN  0277-9358.
  16. ^ Уилсон, Хьюго (1995). "Мотоциклы от А до Я". Энциклопедия мотоциклов. Лондон: Дорлинг Киндерсли. С. 11, 58–59, 78. ISBN  0-7513-0206-6.
  17. ^ Хайд, Чарльз К. (15 ноября 2009 г.). «Пять: основание компании Hudson Motor Car Company и эпоха Роя Д. Чапина, 1909-1936 гг.». Известные независимые автопроизводители: Nash, Hudson и American Motors. Детройт, Мичиган, США: Издательство государственного университета Уэйна. С. 119–121. ISBN  978-0-8143-3446-1. Получено 2013-01-02. Двигатель представлял собой рядный четырехцилиндровый двигатель с F-образной головкой, с верхними впускными и выпускными клапанами в блоке цилиндров.
  18. ^ Хайд, Чарльз К. (15 ноября 2009 г.). "Пять: основание компании Hudson Motor Car Company и эпоха Роя Д. Чапина, 1909-1936 гг.". Известные независимые автопроизводители: Nash, Hudson и American Motors. Детройт, Мичиган, США: Издательство государственного университета Уэйна. С. 124–125. ISBN  978-0-8143-3446-1. Получено 2013-01-02. В 1927 году Hudson заменил свою рядную шестерку с L-образной головкой (289 CID и 76 тормозных лошадиных сил) на новую рядную шестерку с F-головкой, также с 289 CID, но генерирующую 92 тормозных лошадиных силы.
  19. ^ Аллен, Джим (2007-10-15) [2007]. "Глава 10 Характеристики двигателя GO POWER". Руководство по характеристикам Jeep 4x4. Серия "Мотоциклы". 242 (Второе изд.). Сент-Пол, Миннесота, США: MBI Publishing. п. 193. ISBN  978-0-7603-2687-9. Получено 2013-01-01. 1950–1971 F134 "Ураган", четырехцилиндровый, F-образный
  20. ^ "Моторный музей Этвелла-Уилсона - Rolls-Royce Silver Wraith 1". Моторный музей Атвелла-Уилсона. 2008. Архивировано с оригинал на 2010-02-05. Получено 2011-01-14.
  21. ^ "113: 1954 Rolls-Royce Silver Wraith 4½-литровый туристический лимузин CLW26". Bonhams.com (Аукционный каталог). Bonhams. 2007-05-21. Получено 2013-01-08. У довоенного двигателя Wraith с верхним расположением клапанов были общие размеры только диаметра ствола и хода, причем основным преимуществом этой конструкции с F-образной головкой были большие клапаны и большая водяная рубашка вокруг седел клапанов.
  22. ^ «Дорожные испытания Autocar 1989 - Vanden Plas Princess, 4-литровый двигатель, 3909 долларов США». Autocar: 406–410. 28 августа 1964 г.
  23. ^ а б Уилсон, Хьюго (1995). "Мотоциклы от А до Я". Энциклопедия мотоциклов. Лондон: Дорлинг Киндерсли. п.170. ISBN  0-7513-0206-6.
  24. ^ Уилсон, Хьюго (1995). "Справочник мотоциклов". Энциклопедия мотоциклов. Лондон: Дорлинг Киндерсли. п.212. ISBN  0-7513-0206-6.