Многоклапанный или многоклапанный двигатель — это двигатель , в котором каждый цилиндр имеет более двух клапанов (впускной и выпускной). Многоклапанный двигатель имеет лучшее дыхание, и с большим количеством меньших клапанов (имеющих меньшую массу в движении) может работать на более высоких оборотах в минуту (RPM), чем двухклапанный двигатель, обеспечивая большую мощность . [1] [2]
Конструкция многоклапанного двигателя имеет три, четыре или пять клапанов на цилиндр для достижения улучшенной производительности. В автомобильной технике любому четырехтактному двигателю внутреннего сгорания требуется по крайней мере два клапана на цилиндр: один для впуска воздуха (и часто топлива [3] ), а другой для выпуска отработавших газов. Добавление большего количества клапанов увеличивает площадь клапана и улучшает поток впуска и выпуска отработавших газов, тем самым улучшая сгорание , объемную эффективность и выходную мощность . Многоклапанная геометрия позволяет идеально расположить свечу зажигания в камере сгорания для оптимального распространения пламени. Многоклапанные двигатели, как правило, имеют меньшие клапаны, которые имеют меньшую возвратно-поступательную массу , что может уменьшить износ каждого кулачка и обеспечить большую мощность при более высоких оборотах без опасности поплавка клапана . Некоторые двигатели спроектированы так, чтобы открывать каждый впускной клапан в немного разное время, что увеличивает турбулентность, улучшая смешивание воздуха и топлива на низких оборотах двигателя. Большее количество клапанов также обеспечивает дополнительное охлаждение головки цилиндра. Недостатками многоклапанных двигателей являются увеличение стоимости производства и потенциальное увеличение расхода масла из-за большего количества маслосъемных колпачков. Некоторые многоклапанные двигатели SOHC (например, Mazda B8-ME ) используют один коромысло в форме вилки для привода двух клапанов (обычно выпускных), поэтому для снижения стоимости производства потребуется меньше кулачков. [ необходима цитата ]
Он имеет один большой выпускной клапан и два меньших впускных клапана. Трехклапанная компоновка обеспечивает лучшее дыхание, чем двухклапанная головка, но большой выпускной клапан приводит к ограничению оборотов не выше, чем двухклапанная головка. Стоимость производства для этой конструкции может быть ниже, чем для четырехклапанной конструкции. Трехклапанная конструкция была распространена в конце 1980-х и начале 1990-х годов; а с 2004 года основная компоновка клапанов использовалась в грузовиках Ford F-Series и внедорожниках Ford. Ducati ST3 V-twin имел трехклапанную головку.
Это наиболее распространенный тип многоклапанной головки с двумя выпускными клапанами и двумя аналогичными (или немного большими) впускными клапанами. Такая конструкция обеспечивает аналогичное дыхание по сравнению с трехклапанной головкой, а поскольку небольшие выпускные клапаны обеспечивают высокие обороты, эта конструкция очень подходит для высоких выходных мощностей.
Менее распространена пятиклапанная головка с двумя выпускными клапанами и тремя впускными клапанами. Все пять клапанов имеют одинаковый размер. Такая конструкция обеспечивает превосходное дыхание, и, поскольку каждый клапан небольшой, теоретически возможны высокие обороты и очень высокая выходная мощность. Хотя по сравнению с четырехклапанным двигателем пятиклапанная конструкция должна иметь более высокие максимальные обороты, а три впускных отверстия должны обеспечивать эффективное наполнение цилиндров и высокую турбулентность газа (оба желательных качества), возник вопрос, дает ли пятиклапанная конфигурация экономически эффективное преимущество по сравнению с четырехклапанными конструкциями. Рост прямого впрыска также может усложнить проектирование пятиклапанных головок, поскольку инжектор должен занимать некоторое место на головке. После нескольких лет производства пятиклапанных двигателей Genesis Yamaha с тех пор вернулась к более дешевой четырехклапанной конструкции.
Примерами пятиклапанных двигателей являются различные двигатели 1,8 л 20vT, производимые AUDI AG, более поздние версии Ferrari Dino V8 и 1,6-литровый 20-клапанный двигатель 4A-GE, производимый Toyota совместно с Yamaha.
Для цилиндрического отверстия и клапанов одинакового размера увеличение количества клапанов свыше пяти уменьшает общую площадь клапана. В следующей таблице показаны эффективные площади различных количеств клапанов в пропорции к диаметру цилиндра. Эти проценты основаны на простой геометрии и не учитывают отверстия для свечей зажигания или инжекторов, но эти пустоты обычно располагаются в «мертвом пространстве», недоступном для клапанов. Кроме того, на практике впускные клапаны часто больше выпускных клапанов в головках с четным количеством клапанов на цилиндр:
Турбонаддув и наддув — это технологии, которые также улучшают дыхание двигателя и могут использоваться вместо или вместе с многоклапанными двигателями. То же самое относится к изменяемым 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 производительности двигателя.
Гоночные автомобили Ariès VT 1908 года имели 1,4-литровые одноцилиндровые двигатели с наддувом и четырьмя клапанами на цилиндр с десмодромной системой. (Источник: [1])
Isotta-Fraschini Tipo KM 1910 года выпуска имел рядный 4-цилиндровый двигатель объемом 10,6 л с одним верхним распредвалом и четырьмя клапанами на цилиндр, а также один из первых двигателей с полностью закрытым верхним распределительным механизмом (источник: Isotta Fraschini Tipo KM [1] и [2])
Первым автомобилем в мире с двигателем с двумя верхними распредвалами и четырьмя клапанами на цилиндр был гоночный автомобиль Peugeot L76 Grand Prix 1912 года, разработанный Эрнестом Генри . Его 7,6-литровый моноблочный рядный 4-цилиндровый двигатель с современными полусферическими камерами сгорания выдавал 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 построенный L76 под названием «la Torpille» (торпеда) побил мировой рекорд скорости в 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 4-цилиндровый двигатель с SOHC и три клапана на цилиндр (два впускных, один выпускной). Он выдавал около 100 л. с. (75 кВт; 101 PS) при 2800 об/мин (0,30 л. с. на кубический дюйм) и мог развивать скорость до 99 миль/ч (159 км/ч). Трехклапанная головка позже будет использоваться для некоторых из самых известных автомобилей Bugatti, включая гоночный Type 29 Grand Prix 1922 года и легендарный Type 35 1924 года. Оба типа 29 и 35 имели 100 л. с. (75 кВт) 2-литровый SOHC 24-клапанный NA рядный 8-цилиндровый двигатель, который выдавал 0,82 л. с. (0,61 кВт) на кубический дюйм.
ALFA 40/60 GP был полностью рабочим ранним прототипом гоночного автомобиля, созданным компанией, которая сейчас называется Alfa Romeo . Только один экземпляр был построен в 1914 году, 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 рабочий объем 4,5 литра (4490 куб. см) и выдавал 88 л. с. (66 кВт) при 2950 об. / мин (14,7 кВт/литр), а после модификаций в 1921 году 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, штат Калифорния, США: «Фирма предлагает две модели высокоскоростного двигателя с двумя впускными и выпускными отверстиями» . [5]
Ранними многоклапанными двигателями в конфигурации T-head были двигатели Stutz 1917 года straight-4, White Motor Car Model GL 327 CID Dual Valve Monoblock four и Pierce-Arrow 1919 года straight-6. Стандартные двигатели с плоской головкой того времени были не очень эффективными, и конструкторы пытались улучшить производительность двигателя, используя несколько клапанов. Stutz Motor Company использовала модифицированную T-head с 16 клапанами, двухискровым зажиганием и алюминиевыми поршнями для выработки 80 л. с. (59 кВт) при 2400 об./мин от 360,8 куб. дюймов (5,8 литра) straight-4 (0,22 л. с. на кубический дюйм). Было построено более 2300 таких мощных ранних многоклапанных двигателей. Stutz использовала 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 лошадиные силы, и было построено менее 150 экземпляров, на сегодняшний день известно о существовании только трех из них. В 1919 году Pierce-Arrow представил свой рядный 6-цилиндровый двигатель объемом 524,8 куб. дюймов (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 верхние головки Roof Racing в начале 20-го века. 16-клапанные головки Type A были успешны в подростковом возрасте, Type B был предложен в 1918 году, а 16-клапанный Type C — в 1923 году. Фрэнк Локхарт управлял автомобилем Type C с верхним распредвалом и одержал победу в Индиане в 1926 году. [12] [13]
Bugatti также разработал 1,5-литровый OHV рядный 4 с четырьмя клапанами на цилиндр еще в 1914 году, но не использовал этот двигатель до окончания Первой мировой войны . Он выдавал около 30 л. с. (22,4 кВт) при 2700 об./мин (15,4 кВт/литр или 0,34 л. с./куб. дюйм). В Гран-при Voiturettes 1920 года в Ле-Мане гонщик Эрнест Фридерих финишировал первым на Bugatti Type 13 с 16-клапанным двигателем, показав в среднем 91,96 км/ч. Еще более успешным было полное завоевание Bugatti первых четырех мест в Брешии в 1921 году. В честь этой памятной победы все Bugatti с 16-клапанным двигателем были названы Brescia . С 1920 по 1926 год было построено около 2000 автомобилей.
В 1921 году у Peugeot был автомобиль Grand Prix с тройным верхним распредвалом и 5 клапанами. [14]
Bentley с самого начала использовал многоклапанные двигатели. Bentley 3 Litre , представленный в 1921 году, использовал моноблочный рядный 4-цилиндровый двигатель с алюминиевыми поршнями, двускатными камерами сгорания , двухискровым зажиганием, SOHC и четырьмя клапанами на цилиндр. Он выдавал около 70 л. с. (0,38 л. с. на кубический дюйм). Bentley 4½ Litre 1927 года имел схожую конструкцию двигателя. Гоночная модель NA предлагала 130 л. с. (0,48 л. с. на кубический дюйм), а наддувный 4½ Litre 1929 года (Blower Bentley) достигал 240 л. с. (0,89 л. с. на кубический дюйм). Bentley 6½ Litre 1926 года добавил два цилиндра к моноблочному рядному 4-цилиндровому двигателю. Этот многоклапанный рядный 6-цилиндровый двигатель выдавал 180-200 л. с. (0,45-0,50 л. с. на кубический дюйм). Многоклапанный рядный 6- цилиндровый двигатель Bentley 8 Litre 1930 года выдавал около 220 л. с. (0,45 л. с. на кубический дюйм).
В 1931 году компания Stutz Motor Company представила двигатель объемом 322 куб. дюймов (5,3 литра) с двумя распредвалами, 32 клапанами и рядной 8-цилиндровой конструкцией, мощностью 156 л. с. (116 кВт) при 3900 об/мин, названный DV-32. Двигатель выдавал 0,48 л. с. на кубический дюйм. Было построено около 100 таких многоклапанных двигателей. Компания Stutz также использовала 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 был 419,6 куб. дюймов (6,9 литра) рядный 8-цилиндровый с DOHC, 4 клапанами на цилиндр и нагнетателем. Он достигал 400 л. с. (298,3 кВт) при 5000 об/мин и 0,95 л. с. на кубический дюйм. [17] [18]
Гоночный автомобиль Mercedes-Benz W125 1937 года выпуска использовал наддувный 5,7-литровый рядный 8-цилиндровый двигатель с DOHC и четырьмя клапанами на цилиндр. Двигатель выдавал 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 около 200 миль/ч (322 км/ч).
Двигатель Cosworth DFV F1 1967 года , NA 3,0-литровый V8 мощностью около 400 л. с. (298 кВт; 406 PS) при 9000 об/мин (101,9 кВт/литр), имел четыре клапана 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 Sportscar .
Дебютировав на Гран-при Японии 1968 года в оригинальной 300-сильной (221 кВт; 296 л. с.) 3-литровой версии, двигатель Toyota 7 участвовал в гонках на выносливость как 5,0-литровый (4968 куб. см) нетурбированный V8 с DOHC и 32 клапанами. Он выдавал 600 л. с. (441 кВт; 592 л. с.) при 8000 об/мин (88,8 кВт/литр) и 55,0 кг⋅м (539 Н⋅м; 398 фунт⋅фут) при 6400 об/мин.
Существует много дискуссий о том, какой был первым автомобилем «массового производства», использовавшим двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр. Что касается шестицилиндровых двигателей, и принимая во внимание специальные версии автомобилей массового производства, первым, по-видимому, был Nissan Skyline 1969 года , использовавший шестицилиндровый двигатель Nissan S20 DOHC с четырьмя клапанами. Этот двигатель также устанавливался на гоночную версию Nissan Fairlady Z432.
Что касается четырехцилиндрового двигателя, то первым серийным автомобилем с четырьмя клапанами на цилиндр был британский Ford Escort RS1600 , в этом автомобиле использовался двигатель Cosworth BDA, который представлял собой блок Ford «Kent» с головкой цилиндров Cosworth 16 valve twin cam. Автомобиль стал легендой ралли в 1970-х годах, выиграв множество внутренних и мировых чемпионатов. Другие автомобили, претендующие на звание первых, — это Jensen Healey , выпущенный в 1972 году, в котором использовался 2- литровый рядный 4-цилиндровый двигатель DOHC с ременным приводом мощностью 140 л. с. (54,6 кВт/литр, 1,20 л. с./куб. дюйм). Все они, хотя и производились массово, также выпускались относительно ограниченным тиражом, поэтому утверждается, что первым широкодоступным и недорогим автомобилем массового производства с двигателем с четырьмя клапанами на цилиндр был Triumph Dolomite Sprint 1973 года . Этот Triumph использовал разработанный в компании 16-клапанный двигатель SOHC объемом 1998 куб. см (122 куб. см) с рядным расположением цилиндров, который на момент выпуска выдавал 127 л. с. (47,6 кВт/литр, 1,10 л. с./куб. см).
Chevrolet Cosworth Vega 1975 года выпуска оснащался многоклапанной головкой DOHC, разработанной Cosworth Engineering в Великобритании. Этот рядный 4-цилиндровый двигатель объемом 122 кубических дюйма выдавал 110 л. с. (82 кВт; 112 л. с.) при 5600 об/мин (0,90 л. с./куб. дюйм; 41,0 кВт/литр) и 107 фунт-фут (145 Н·м) 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./куб. дюйм) и BMW M1 1978 года с двигателем BMW M88 (58,7 кВт/литр, 1,29 л. с./куб. дюйм) — 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 выпуска использовал 3,2-литровый оппозитный 6-цилиндровый 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 выдавал внушительные 196,2 кВт/литр. Porsche пришлось отказаться от традиционного воздушного охлаждения, поскольку многоклапанный DOHC затруднял воздушное охлаждение свечей зажигания. Было построено всего два автомобиля.
Ferrari разработала свои двигатели Quattrovalvole (или QV) в 80-х годах. Четыре клапана на цилиндр были добавлены для 308 и Mondial Quattrovalvole 1982 года , вернув мощность к до- FI максимуму 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 использовал коленчатый вал с разделенной плоскостью, а не плоский вал типа Ferrari. Двигатель был разработан Ducati , а не Ferrari, и производился с 1986 по 1991 год. Quattrovalvole также использовался Lancia для их попытки принять участие в чемпионате мира по спортивным автомобилям с LC2 . Двигатель был с двойным турбонаддувом и был уменьшен до 2,65 литра, но выдавал 720 л. с. (537 кВт) в квалификационной комплектации. Двигатель позже был увеличен до 3,0 литров и мощность возросла до 828 л.с. (617 кВт). Ferrari Testarossa 1984 года выпуска имела 4,9-литровый оппозитный 12-цилиндровый двигатель с четырьмя клапанами на цилиндр. Почти 7200 Testarossa были произведены между 1984 и 1991 годами.
В 1985 году Lamborghini выпустила Countach Quattrovalvole , развивавший мощность 455 л. с. (335 кВт; 449 л. с.) с 5,2-литровым (5167 куб. см) двигателем Lamborghini V12 (64,8 кВт/литр).
Mercedes -Benz 190E 2.3-16 с 16-клапанным двигателем дебютировал на Франкфуртском автосалоне в сентябре 1983 года после того, как он установил мировой рекорд в Нардо, Италия, зафиксировав среднюю скорость 154,06 миль/ч (247,94 км/ч) на протяжении 50 000 км (31 000 миль) испытания на выносливость. Двигатель был основан на 2,3-литровом 8-клапанном агрегате мощностью 136 л. с. (101 кВт), уже установленном на сериях 190- и E-класса. Cosworth разработала головку блока цилиндров DOHC из легкого сплава с четырьмя большими клапанами на цилиндр. В дорожной комплектации 190 E 2.3-16 выдавал 49 л. с. (36 кВт) и 41 фут-фунт-сила (55 Н·м) крутящего момента больше, чем базовый одноцилиндровый рядный двигатель 2.3 с верхним распредвалом, на котором он был основан, предлагая 185 л. с. (138 кВт) при 6200 об/мин (59,2 кВт/л) и 174 фунт-фут (236 Н·м) при 4500 об/мин. В 1988 году увеличенный 2,5-литровый двигатель заменил 2,3-литровый. Он предлагал двухклапанные цепи газораспределения для исправления легко рвущихся одинарных цепей на ранних двигателях 2.3 и 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), которые имели переработанный двигатель, позволяющий увеличить предельные обороты и улучшить возможности максимальной мощности. Двигатель Evo II предлагал 235 л. с. (173 кВт; 232 л. с.) от 2463 куб. см (70,2 кВт/литр).
В 1984 году компания Saab представила 16-клапанную головку блока цилиндров для своего 2,0-литрового (1985 куб. см) рядного 4-цилиндрового двигателя и предлагала двигатель с турбонаддувом и без него (65,5 кВт/л и 47,9 кВт/л соответственно) в моделях Saab 900 и Saab 9000 .
2,0-литровый Nissan FJ20 был одним из самых ранних рядных 4-цилиндровых серийных японских двигателей, имевших как конфигурацию DOHC с 16 клапанами (четыре клапана на цилиндр, два впускных, два выпускных), так и электронный впрыск топлива (EFI), когда он был выпущен в октябре 1981 года в шестом поколении Nissan Skyline . Пиковая мощность составляла 148 л. с. (110 кВт) при 6000 об/мин и 133 фунт-фут (180 Н·м) при 4800 об/мин. FJ20 также предлагался с турбонагнетателем, производя 188 л. с. (140 кВт) при 6400 об/мин и 166 фунт-фут (225 Н·м) при 4800 об/мин.
Следуя примеру Nissan, Toyota выпустила двигатель 4A-GE объемом 1,6 литра (1587 куб. см) в 1983 году. Головка блока цилиндров была разработана Yamaha Motor Corporation и производилась на заводе Toyota в Симаяме. Первоначально задуманный как двухклапанный, Toyota и Yamaha изменили 4A-GE на четырехклапанный после года испытаний. Он выдавал 115–140 л. с. (86–104 кВт) при 6600 об/мин (54,2–65,5 кВт/л) и 109 фунт-фут (148 Н·м) при 5800 об/мин. Чтобы компенсировать пониженную скорость воздуха многоклапанного двигателя на низких оборотах, двигатели первого и второго поколений включали впускную систему T-VIS .
В 1986 году Volkswagen представил многоклапанный Golf GTI 16V . 16-клапанный 1,8-литровый рядный 4-цилиндровый двигатель выдавал 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, выпущенным GM после Chevrolet Cosworth Vega . NA Quad 4 достигал 1,08 л. с. (1 кВт; 1 PS) на кубический дюйм (49,1 кВт/литр). [2] [20] Такие двигатели вскоре стали обычным явлением, поскольку японские производители приняли концепцию многоклапанных двигателей.
Honda Civic 1975 года представила 1,5-литровые 12-клапанные рядные 4-цилиндровые двигатели Honda SOHC. Двигатель Nissan SOHC KA24E 1988–1992 годов также имел три клапана на цилиндр (два впускных, один выпускной). Nissan перешел на DOHC после 1992 года для некоторых своих спортивных автомобилей, включая 240SX .
В 1988 году компания Renault выпустила 12-клапанную версию своего 4-цилиндрового двигателя Douvrin объемом 2,0 л SOHC.
Mercedes и Ford выпустили трехклапанные двигатели V6 и V8, Ford заявил об улучшении на 80% всасывания на высоких оборотах без дополнительных затрат на клапанный механизм DOHC . Конструкция Ford использует одну свечу зажигания на цилиндр, расположенную в центре, но конструкция Mercedes использует две свечи зажигания на цилиндр, расположенные на противоположных сторонах, оставляя центр свободным для добавления непосредственного впрыска топлива в цилиндр в будущем.
Citroën XM 1989 года стал первым автомобилем с 3-клапанным дизельным двигателем.
Примерами четырехклапанных двигателей SOHC являются двигатели Honda серии F , двигатели серии D , все двигатели серии J , двигатели серии R , Mazda B8-ME и двигатель Chrysler V6 объемом 3,5 л .
Двигатели V12 многих истребителей Второй мировой войны также использовали конфигурацию SOHC с четырьмя клапанами на каждый цилиндр.
Mercedes-Benz C-Class 1993 года (двигатель OM604) стал первым автомобилем с 4-клапанным дизельным двигателем.
В 1921 году у Peugeot был автомобиль Grand Prix с тройным верхним распредвалом и пятью клапанами. [14]
В апреле 1988 года Audi 200 Turbo Quattro, оснащенный экспериментальным 2,2-литровым турбированным 25-клапанным рядным 5-цилиндровым двигателем мощностью 478 кВт/650 л.с. при 6200 об/мин (217,3 кВт/литр), установил два мировых рекорда скорости в Нардо , Италия: 326,403 км/ч (202,8 миль/ч) на 1000 км (625 миль) и 324,509 км/ч (201,6 миль/ч) на 500 миль. [21] [22]
Компания Mitsubishi была первой, кто выпустил на рынок автомобильный двигатель с пятью клапанами на цилиндр, установив двигатель 3G81 объемом 548 куб. см в своем автомобиле Minica Dangan ZZ kei в 1989 году. [23] [24]
Yamaha разработала пятиклапанную головку цилиндров для 20-клапанных двигателей 4A-GE , произведенных Toyota для использования в некоторых моделях Toyota Corolla в Японии в 1991 году. Yamaha также разработала пятиклапанные двигатели для 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 особенно успешным. Для своих кроссовых мотоциклов YZ250F и YZ450F Yamaha разработала пятиклапанные двигатели.
Bugatti ( EB 110 ), Ferrari ( F355 , 360 и F50 ), Volkswagen - Audi ( Audi Quattro ) - Skoda ( Octavia vRS ) и Toyota ( 4A-GE 20V ) выпускали автомобили с пятиклапанными двигателями.
В 1985 году Maserati создала экспериментальный 2,0-литровый турбированный двигатель V6 с шестью клапанами на цилиндр (три впускных, три выпускных). Он достигал 261 л. с. (195 кВт; 265 PS) при 7200 об/мин (97,5 кВт/литр). [25]
Хотя большинство многоклапанных двигателей имеют верхние распредвалы , либо SOHC, либо DOHC , многоклапанный двигатель может быть конструкцией двигателя с верхним расположением клапанов (OHV). GM представила трехклапанную версию своего поколения IV V8 , в которой для приведения в действие вилочных коромысел используются толкатели , а все двигатели Duramax V8 имеют четыре клапана на цилиндр с толкателями. Более того, Cummins выпускает четырехклапанный рядный шестицилиндровый дизель OHV , Cummins B Series (теперь известный как ISB). Ford также использует толкатели в своем двигателе Power Stroke объемом 6,7 л, используя четыре толкателя, четыре коромысла и четыре клапана на цилиндр. Двигатели Powerstroke объемом 6,0 и 6,4, созданные Navistar, также использовали толкатели с четырехклапанными головками. Многоклапанные системы с толкателями распространены на дизелях, поскольку они должны соответствовать стандартам выбросов, но также обеспечивать больший крутящий момент на низких оборотах. Двигатель Harley-Davidson Milwaukee Eight , представленный в 2016 году, использует четыре клапана на цилиндр, приводимые в действие толкателями, и один распределительный вал в блоке. [26] [27]
Lotus Essex Turbo Esprit 1980 года (с рядным четырехцилиндровым двигателем Type 910 объемом 2,2 литра) стал первым серийным автомобилем, в котором использовался многоклапанный двигатель с турбонаддувом .
Примеры мотоциклов с многоклапанными двигателями:
Одноцилиндровый двигатель Yamaha XT660 когда-то имел пять клапанов на цилиндр, но последующая модернизация сократила количество клапанов до четырех. Одноцилиндровый двигатель Aprilia Pegaso 650 также изначально имел пять клапанов, но в современных моделях их всего четыре. Совместно разработанный одноцилиндровый двигатель BMW F650 всегда имел четыре клапана.
Этторе Бугатти спроектировал несколько многоклапанных авиационных двигателей. 1916 Bugatti U-16 1484.3 cid (24.32 L) SOHC 16-цилиндровый, состоящий из двух параллельных 8-цилиндровых рядов, предлагал 410 bhp (305 kW) при 2000 об/мин (12.5 kW/литр или 0.28 bhp/cid). Каждый цилиндр имел два вертикальных впускных клапана и один вертикальный выпускной клапан, все приводились в действие качающимися рычагами от распределительного вала. Другие передовые авиационные двигатели времен Первой мировой войны , такие как Maybach Mb.IVa 1916 года , развивавший мощность 300 л. с. (224 кВт; 304 л. с.) на высоте, а также Benz Bz.IV 1916 года с алюминиевыми поршнями и Napier Lion 1918 года (450-сильный 24-литровый 12-цилиндровый двигатель DOHC), использовали два впускных клапана и два выпускных клапана.
Спустя долгое время после того, как авиационный двигатель King-Bugatti "U-16" стал их использовать, незадолго до Второй мировой войны авиационная фирма Junkers начала производство самого массового военного авиационного двигателя Третьего рейха (выпущено более 68 000 экземпляров), спроектированного в 1936 году, 35-литрового перевернутого V12 с жидкостным охлаждением Junkers Jumo 211 , в котором использовалась конструкция головки блока цилиндров с тремя клапанами [31], унаследованная от первой конструкции перевернутого V12 Junkers, Junkers Jumo 210 1932 года [32] — она была перенесена в более поздний, более мощный Junkers Jumo 213 1940 года , выпускавшийся до 1945 года, серийные версии которого (подтипы Jumo 213A и -E) сохранили конструкцию головки блока цилиндров с тремя клапанами Jumo 211. [33]
Двигатели V12 многих истребителей Второй мировой войны использовали конфигурацию SOHC с четырьмя клапанами на каждый цилиндр.
Примером современного многоклапанного поршневого двигателя для малой авиации является Austro Engine AE300 . Этот жидкостноохлаждаемый турбированный 2,0-литровый (1991 куб. см) 16-клапанный рядный 4-цилиндровый дизельный двигатель DOHC 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/л). Воздушный винт приводится в действие встроенной коробкой передач (передаточное отношение 1,69:1) с гасителем крутильных колебаний. Общий вес силовой установки составляет 185 кг (408 фунтов).
В 1905 году автопроизводитель Delahaye экспериментировал с морским гоночным двигателем DOHC с шестью клапанами на цилиндр. Этот двигатель Delahaye Titan был огромным 5190 cid (85,0-литровым) с четырьмя цилиндрами, который производил 350 bhp (0,07 bhp/cid). Он позволил моторной лодке Le Dubonnet под управлением Эмиля Дюбонне установить новый мировой рекорд скорости на воде, достигнув 33,80 миль в час (54,40 км/ч) на озере в Жювизи , недалеко от Парижа , Франция . [34]
Примером современных многоклапанных двигателей для небольших лодок является Volvo Penta IPS Series . Эти стационарные дизельные двигатели с джойстиковым управлением и охлаждением морской водой используют 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.) (максимальная эффективность 59,7 кВт/литр для IPS400 3,7-литрового рядного 4-цилиндрового дизеля). Несколько агрегатов можно объединять.
[3]
недавней международной встрече в Цюрихе несколько успешных немецких машин были оснащены новым бензиновым двигателем Junkers 210...
На цилиндр установлено по три клапана, два впускных и один выпускной,
которые приводятся в действие толкателями и коромыслами от одного распределительного вала.
Jumo 213 была трехклапанная головка, но для версии "J" разрабатывалась четырехклапанная головка. Тем не менее, Jumo 213A задокументирован как имеющий превосходные характеристики на большой высоте в тот конкретный момент времени, хотя позже был разработан DB 603 с равными или лучшими характеристиками.