В технологии двигателей головка цилиндров с обратным потоком или без перекрестного потока — это та, которая размещает впускные и выпускные отверстия на одной стороне двигателя. Можно считать, что газы входят в головку цилиндров, а затем меняют направление, чтобы выйти из головки. Это отличается от конструкции головки цилиндров с перекрестным потоком .
Главное преимущество головки цилиндра с обратным потоком заключается в том, что как входящий впускной заряд, так и выходящий выхлопной газ вызывают тенденцию к завихрению в одном и том же направлении в камере сгорания . [1] В головке с поперечным потоком впускные и выхлопные газы способствуют завихрению в противоположных направлениях, так что во время перекрытия завихрение меняет направление. Постоянное завихрение во время перекрытия, которое приводит к головке цилиндра с обратным потоком, способствует лучшему смешиванию, следовательно, лучшей продувке конечного газа. Тот факт, что впускной заряд должен изменить направление перед выходом из выхлопной трубы, снижает вероятность того, что свежая смесь выйдет из выхлопной трубы 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 высоких оборотах большая скорость воздуха удерживает смесь во взвешенном состоянии). Впускной коллектор головки цилиндров с обратным потоком может быть соединен с выпускным коллектором с помощью теплоотвода для передачи дополнительного тепла, что улучшает отклик на низких оборотах и, как следствие, выбросы .
Расходы можно снизить в двигателях серийного производства, отливая впускной и выпускной коллекторы как единое целое. Это также передает дополнительное тепло на впуск, устраняя необходимость в подогреве коллектора и других связанных с этим устройствах. Такой двигатель в целом проще и имеет улучшенный холодный запуск.
Конструкция с обратным потоком обычно считается уступающей конструкции с поперечным потоком с точки зрения конечного инженерного потенциала по двум причинам. Во-первых, существует ограниченное пространство, когда впускные и выпускные отверстия расположены в линию на одной стороне головки, что означает уменьшение площади отверстия по сравнению с головкой с поперечным потоком. Это в основном 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 впускного заряда и, следовательно, объемную эффективность двигателя. В бензиновом двигателе с искровым зажиганием тепло также увеличивает вероятность предварительного зажигания или детонации , что ограничивает допустимую степень сжатия, снижая как мощность , так и эффективность .
Инженеры нашли ряд решений первой проблемы, например, разнесение портов путем размещения впускных портов на более высоком уровне, чем выпускных. Таким образом, можно использовать более крупные порты, оставляя при этом достаточно места для фланцев и крепежей . Это влечет за собой проблему, заключающуюся в том, что выпускные порты имеют меньший радиус поворота. Эта проблема несколько компенсируется большим портом. Другое популярное решение, используемое в двигателях BMC A-Series и Holden с 6 цилиндрами, — это сиамский порт. В этой конфигурации один большой порт питает 2 соседних цилиндра . Увеличение площади достигается за счет эффективного удаления материала между 2 соседними портами. Это решение способствует отъему заряда, когда один цилиндр «отнимает» заряд у порта, оставляя следующий с меньшим количеством смеси. Это происходит из-за того, что 2 цилиндра, которые делят порт, неравномерно расположены с точки зрения порядка зажигания . Например, Leyland Mini с его порядком зажигания 1-3-4-2 имеет сиамские входы 1 и 2, а также сиамские входы 3 и 4. Сначала номер 3 высасывает смесь из порта, затем остается меньше для номера 4. Пока номера 1 и 2 всасывают, порт снова заполняется смесью, и процесс повторяется, оставляя цилиндры номеров 1 и 4 всегда с недостатком смеси. Также сиамский порт может сделать как акустическую, так и инерционную настройку набегающего потока воздуха менее эффективной из-за нерегулярного импульса. Следует иметь в виду, что большие порты необходимы только при более высоких оборотах, а маленькие порты желательны при низких оборотах для улучшения скорости воздуха. Из-за потери заряда и более низких скоростей воздуха большие сиамские порты больше подходят для гоночных двигателей с высокими оборотами.
Проблему нагрева можно минимизировать, разместив порты по высоте и используя теплозащитные покрытия и обертки на выпускном коллекторе до такой степени, что это будет представлять незначительную проблему. Тепло также можно использовать в качестве преимущества.
При использовании принудительной индукции большой поток через порт не так важен, как при естественном наддуве двигателя. Это означает, что в целом худший поток головки с обратным потоком является меньшим недостатком. На заре турбонаддува головка с обратным потоком позволяла выходу компрессора турбокомпрессора дуть непосредственно во впускной коллектор с помощью карбюратора с продувкой или протяжкой и без промежуточного охладителя . Это позволяло использовать более короткий впускной трубопровод, что уменьшало турбо-задержку и снижало ограничение потока. Современные конфигурации с турбонаддувом, использующие промежуточные охладители и впрыск топлива , сложнее подключать к головке с обратным потоком и идеально подходят для головки с поперечным потоком, где турбо находится на стороне выхлопа двигателя, заряд проходит через промежуточный охладитель перед двигателем и во впускной коллектор с другой стороны.
Головка с обратным потоком идеально подходила для серийного карбюраторного двигателя из-за его производительности на низких оборотах и простоты изготовления. Конструкция могла быть модифицирована для повышения производительности путем портирования (в частности, сиамского) и изоляции впускного коллектора от выпускного коллектора. Конфигурация также идеально подходит для карбюраторного неинтеркулерного турбонаддува. Однако появление впрыска топлива и электронного зажигания сделало большинство преимуществ головки с обратным потоком излишними в современном двигателе, и в результате конструкция утратила свою популярность. Головка с обратным потоком 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 с обратным потоком 250 2V превосходит разработанную Honda [ нужна цитата ] перекрестную головку, которая ее заменила.