В автомобилестроении многоклапанный или многоклапанный двигатель — это двигатель, в каждом цилиндре которого имеется более двух клапанов . Многоклапанный двигатель имеет лучшее дыхание и может работать при более высоких оборотах в минуту (об/мин), чем двухклапанный двигатель, обеспечивая большую мощность . [1] [2]
Конструкция многоклапанного двигателя имеет три, четыре или пять клапанов на цилиндр для достижения улучшенных характеристик. Любому четырехтактному двигателю внутреннего сгорания необходимо как минимум два клапана на цилиндр: один для забора воздуха (а часто и топлива [3] ), а другой — для выпуска 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 клапаны меньшего размера, которые имеют меньшую возвратно-поступательную массу , что может уменьшить износ каждого кулачка кулачка и обеспечить большую мощность при более высоких оборотах без опасности отскока 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 многоклапанных двигателях SOHC (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. [ нужна цитата ]
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.
Это наиболее распространенный тип многоклапанной головки с двумя выпускными клапанами и двумя такими же (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.
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 пятиклапанная конструкция должна 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. После нескольких лет производства пятиклапанных двигателей Genesis 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.
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:
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.
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 распредвалами 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. на 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. [1] Роберт Пежо также поручил молодому Этторе Бугатти разработать гоночный автомобиль GP для Гран-при 1912 года. Этот Bugatti Type 18 с цепным приводом 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 из самых известных автомобилей Bugatti, включая гонщик Гран-при Type 29 1922 года и легендарный Type 35 1924 года. И Type 29, и Type 35 имели 2-литровый двигатель мощностью 100 л.с. (75 кВт). 24-клапанный двигатель SOHC NA, рядный 8-цилиндровый двигатель мощностью 0,82 л.с. (0,61 кВт) на кубический дюйм.
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. [4] Двигатель GP имел объём 4,5 литра (4490 куб.см) и производил 88 л.с. (66 кВт) при 2950 об/мин (14,7 кВт/литр), а после модификаций 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». . [5]
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 рядные шестицилиндровые двигатели Pierce-Arrow 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, чтобы производить 80 л.с. (59 кВт) при 2400 об/мин от рядного четырехцилиндрового двигателя объемом 360,8 куб.см (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. [6] [7] [8] 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. [9] [10] [11]
Многоклапанные двигатели продолжали пользоваться популярностью в гоночных и спортивных двигателях. Роберт М. Руф, главный инженер Laurel Motors, спроектировал свои многоклапанные двигатели 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 Брешиа . С 1920 по 1926 год было построено около 2000 штук.
В 1921 году у Peugeot был 5-клапанный автомобиль Гран-при с тройным верхним распредвалом .
Bentley с самого начала использовал многоклапанные двигатели. В 3-литровом Bentley , 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). Bentley 4½ литра 1927 года 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). Bentley 6½ Liter 1926 года 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). 8-литровый рядный шестиклапанный двигатель Bentley 1930 года выпуска 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). [15] [16]
Двигатель Duesenberg SJ Mormon Meteor 1935 года 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. [17] [18]
В гоночном автомобиле Mercedes-Benz W125 1937 года 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).
Двигатель Cosworth DFV F1 1967 года , 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, DOHC и 32 клапана. . 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 из автомобилей 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 1969 года, в котором использовался шестицилиндровый четырехклапанный двигатель Nissan S20 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 16-клапанной двухраспредваловой головкой блока цилиндров Cosworth . . В 1970-х годах автомобиль стал легендой ралли, выиграв множество внутренних чемпионатов и чемпионатов мира. Другие автомобили, претендующие на звание первого, - это 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).
Chevrolet Cosworth Vega 1975 года 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. [19]
Fiat 131 Abarth 1976 года (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 .
Гоночный Porsche 935/78 1978 года 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. Для моделей 308 и Mondial Quattrovalvole 1982 года было добавлено четыре клапана на цилиндр , что вернуло мощность до максимума, который был 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). Ferrari Testarossa 1984 года 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, он 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 двигатель 2.3 с верхним распредвалом, рядный 4-цилиндровый двигатель, на котором он был основан, и выдавал 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 двигателю 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). Октябрь 1981 года, Nissan Skyline шестого поколения . 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 произведена 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). [2] [20] Такие двигатели вскоре стали обычным явлением, поскольку японские производители приняли концепцию нескольких клапанов.
Honda Civic 1975 года 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, причем 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.
Citroën XM 1989 года был первым автомобилем с 3-клапанным дизельным двигателем.
Примеры четырехклапанных двигателей SOHC включают двигатели Honda F-серии , двигатели D-серии , все двигатели J-серии , двигатели R-серии , Mazda B8-ME и двигатель Chrysler 3,5 л V6 .
Двигатели V12 многих истребителей времен Второй мировой войны также использовали конфигурацию SOHC с четырьмя клапанами на каждый цилиндр.
Mercedes-Benz C-Class 1993 года (двигатель OM604) был первым автомобилем с 4-клапанным дизельным двигателем.
В 1921 году у Peugeot был автомобиль Гран-при с тройным верхним распредвалом и пятью клапанами.
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. [21] [22]
Компания Mitsubishi была первой, кто выпустил на рынок автомобильный двигатель с пятью клапанами на цилиндр, с двигателем 3G81 объемом 548 куб.см в своем кей-каре Minica Dangan ZZ в 1989 году. [23] [24]
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 имел большого успеха. 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.
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). [25]
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 двигателе Power Stroke объемом 6,7 л с четырьмя толкателями, четырьмя рокерами 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, используется четыре клапана на цилиндр с приводом от толкателей и один распределительный вал в блоке. [26] [27]
Lotus Essex Turbo Esprit 1980 года (с 2,2-литровым рядным четырехцилиндровым двигателем типа 910 ) был первым серийным автомобилем, в котором использовался многоклапанный двигатель с турбонаддувом .
Примеры мотоциклов с многоклапанными двигателями включают:
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.
Этторе Бугатти сконструировал несколько многоклапанных авиационных двигателей. 16- цилиндровый двигатель Bugatti U-16 объемом 1484,3 куб.см (24,32 л) SOHC 1916 года, 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. -литровый двигатель Junkers Jumo 211 с перевернутым двигателем V12 и жидкостным охлаждением , в котором использовалась трехклапанная конструкция головки блока цилиндров [31] , унаследованная от первого двигателя Junkers с перевернутым двигателем V12, Junkers Jumo 210 1932 года выпуска [32] - такой перевозился вплоть до более позднего, более мощного Junkers Jumo 213 1940 года выпуска , выпускавшегося до 1945 года, серийные версии которого (подтипы Jumo 213A и -E) сохранили трехклапанную конструкцию головки блока цилиндров Jumo 211. [33]
В двигателях V12 многих истребителей времен Второй мировой войны использовалась конфигурация SOHC с четырьмя клапанами на каждый цилиндр.
Примером современного многоклапанного поршневого двигателя для малой авиации является Austro Engine AE300 . Этот 2,0-литровый (1991 куб.см) 16-клапанный рядный 4-цилиндровый дизельный двигатель DOHC с жидкостным охлаждением и турбонаддувом использует систему непосредственного впрыска 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).
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 . [34]
Примером современных многоклапанных двигателей для небольших судов является серия Volvo Penta IPS . В этих бортовых 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.
[3]
На недавней международной встрече в Цюрихе несколько успешных немецких машин были оснащены новым бензиновым двигателем Junkers 210.
На цилиндр предусмотрено три клапана, два впускных и один выпускной,
приводимые в действие толкателями и коромыслами от одного распределительного вала.
Jumo 213 имел трехклапанную головку, но для версии «J» разрабатывалась четырехклапанная головка.
Однако документально подтверждено, что Jumo 213A сам по себе обладал превосходными характеристиками на больших высотах на тот конкретный момент времени, хотя DB 603 был позже разработан с такими же или лучшими характеристиками.