Двигун IOE

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Без картки
Ця стаття не має шаблону-картки. Можливо, потрібен шаблон {{Двигун}}. Ви можете допомогти проєкту, додавши його у статтю.
Двигун Yale IOE 1911 року

Двигун впуску над випуском, або «IOE» тобто Inlet over Exhaust, відомий у США як F-Head, — це чотиритактний верхньоклапанний двигун внутрішнього згоряння у якого впуск знаходився у головці блоку, а випускні клапани у самому блоці двигуна. [1]

Двигуни IOE широко використовувалися на перших мотоциклах, спочатку з впускним клапаном, що керувався всмоктуванням двигуна замість клапанного механізму, що активувався кулачком. Коли впускні клапани з всмоктуванням досягли своєї межі зі збільшенням обертів двигуна, виробники модифікували конструкції, додавши механічний клапанний механізм для впускного клапана. Кілька виробників автомобілів, включаючи Willys, Rolls-Royce і Humber, також виготовляли двигуни IOE як для автомобілів, так і для військової техніки. Компанія Rover виробляла рядні чотири- та шестициліндрові двигуни з особливо ефективною версією індукційної системи IOE.

Було виготовлено кілька конструкцій із системою реверсу, вихлоп над входом (EOI), наприклад, квадроцикл Ford 1896 року.

Опис[ред. | ред. код]

У двигуні F-head/IOE впускний колектор і його клапани розташовані в голівці блоку циліндрів над циліндрами та керуються коромислами, які змінюють рух штовхачів, щоб впускні клапани відкривалися вниз у камеру згоряння. Випускний колектор і його клапани розташовані поруч або як частина циліндрів, у блоці. [2]

Випускні клапани розташовані приблизно або точно паралельно поршням; їх обличчя спрямовані вгору, і вони не керуються окремими штовхачами, а контактують із розподільним валом через штовхач або підйомник клапана та інтегрований шток клапана/штоковник. Клапани були зміщені вбік, утворюючи те, що здавалося кишенею, що призвело до використання терміну «кишеньковий клапан» для двигунів IOE. [3]

F-Head двигун поєднує в собі характеристики двигунів із верхнім розташуванням клапанів і двигунів із плоским клапаном, причому впускний клапан працює за допомогою штовхача та коромисла та відкривається вниз, як двигун із верхнім розташуванням клапанів, тоді як випускний клапан зміщений відносно циліндра та відкривається вгору через інтегрований штовхач/стрижень клапана, який безпосередньо приводиться в дію розподільним валом, подібно до клапанів у двигуні з плоскою головкою.

Походження[ред. | ред. код]

Найперші схеми IOE використовували атмосферні впускні клапани, які утримувалися закритими за допомогою слабкої пружини та відкривалися за допомогою різниці тиску, що утворювалася, коли поршень опускався під час впускного ходу. [4] Це добре працювало з низькошвидкісними ранніми двигунами та мало перевагу в тому, що було дуже простим і дешевим, але слабка пружина не могла закрити клапан досить швидко, коли оберти двигуна зростали. Це вимагало міцніших пружин, які, у свою чергу, потребували прямої механічної дії, щоб відкрити, оскільки атмосферний тиск у 15 PSI обмежує загальну силу, доступну від створення різниці тиску, тобто 15 pounds (6,8 kg) пружина є найсильнішою, яку можна використати (з практичних цілей вона повинна бути ще легшою). Коли межі цієї системи були досягнуті, конструкцію було вдосконалено без суттєвих змін у лиття головки шляхом додавання механічної системи для відкриття впускних клапанів і міцніших пружин для їх закриття. [5] В обох випадках випускні клапани знаходилися в блоці і відкривалися контактом з розподільним валом через штовхач або підйомник клапанів і закривалися пружинами. [4]

Переваги та недоліки[ред. | ред. код]

Конструкція IOE дозволяє використовувати клапани більшого розміру, ніж бічний клапан (або L-head) або двигун з верхнім розташуванням клапанів. [2] Його переваги перед бічним клапаном/плоскою головкою також включають компактну камеру згоряння, добре розташовану свічку запалювання та ефект охолодження від завихрення суміші [6] разом із кращим потоком суміші на впуску. Недоліки включають камеру згоряння більш складної форми, ніж у двигуна з верхнім розташуванням клапанів, що впливає на швидкість згоряння та може створити гарячі точки в головці поршня, а також нижнє розташування клапана, що перешкоджає ефективному очищенню. Через додаткові ускладнення, пов’язані з коромислами та штовхачами, його також складніше та дорожче виготовити, ніж двигун із бічними клапанами, а також він фізично більший через те, що коромисла розміщені над головкою циліндра, і для цього потрібен впускний клапан і порти в головці блоку циліндрів, тоді як циліндр двигуна з бічним клапаном є просто закритим циліндром.

Двигуни Rover IOE[ред. | ред. код]

Великим планом два циліндри 3-літрового двигуна Rover IOE. Ви можете побачити камеру згоряння, кутову верхню частину поршня та випускний клапан.

Rover використовував більш вдосконалену форму двигуна IOE. Він був розроблений Джеком Суейном у середині-кінці 1940-х років і вироблявся з 1948 року до початку 1990-х років. [7] На відміну від звичайного IOE з F-head, він мав ефективну камеру згоряння, призначену для гарного згоряння, а не простого виготовлення. [8] Верхня поверхня блоку була оброблена під кутом, а коронки поршнів були розташовані під кутом у вигляді «скатого даху». У ВМТ поршень майже торкався кутового впускного клапана і добре "хлюпав" саму камеру згоряння, зміщену вбік на половину діаметра циліндра. [8] Отримана форма камери згоряння була майже ідеальною напівсферою, хоча вона була перевернута та нахилена порівняно зі звичайною конструкцією "Hemi". [8] Свічка запалювання була встановлена по центру, і це, [6] разом із турбулентністю, створюваною хлюпанням, [8] забезпечувало короткий шлях полум’я. [6] Тонкий газовий шар між поршнем і впускним клапаном був настільки обмеженим, що зменшив ризик детонації на поганому паливі, що є одним із факторів, через який він так довго використовувався на Land Rover. Наприкінці 1940-х і на початку 1950-х років, коли єдиним доступним бензином був низькооктановий бензин, це також дозволило Rover працювати з вищим коефіцієнтом стиснення, ніж багатьом конкурентам із більш звичайними бічними або верхніми клапанами. [7]

Незвичайне розташування камери згоряння з її кутовими клапанами також призвело до незвичайного клапанного механізму. Розподільний вал, встановлений на блоці, керує невеликими клиноподібними рокерами, по одному для кожного клапана. У ранніх моделях розподільний вал діє на просту накладку на коромислі, але на більш пізніх моделях цю накладку замінили роликовим штоком. Випускні коромисла діють безпосередньо на клапани, тоді як впускні коромисла діють на штовхачі, що йдуть до другого набору довших плоских коромисел, що керують впускними клапанами. Двигун Rover, як і багато інших британських конструкцій 1940-х років, був малодіаметричним двигуном з довгим ходом поршня, щоб утримувати рейтинг потужності RAC якомога нижче, таким чином утримуючи дорожній податок якомога нижче. Компонування IOE дозволило Rover використовувати клапани більшого розміру, ніж це було б зазвичай можливо в двигуні з малим діаметром, забезпечуючи краще дихання та кращу продуктивність. [6]

Сімейство двигунів Rover IOE охоплювало чотирирядні (1,6- та 2,0-літрові) та рядні-6-циліндрові (2,1-, 2,2-, 2,3-, 2,4-, 2,6- та 3,0-літрові) двигуни та використовувало більшість пост-моторних двигунів компанії. бойовий асортимент у вигляді моделей P3, P4 і P5. Адаптовані версії двигунів 1.6 і 2.0 IOE також використовувалися в ранніх версіях Land Rover. Потужність коливалася від 50 к.с. (Land Rover 1.6) до 134 к.с. ( P5 3 літри MkII і III). 2.6 6-циліндровий двигун IOE мав особливо довгу кар'єру. Після використання в седанах Rover P4 він був доданий до моделей Land Rover з довгою колісною базою з 1963 року в моделях 2A Forward Control, потім у 1967 році в капотних 109" [9] і залишався додатковим обладнанням до 1980 року, коли його замінили на Rover V8.

Аналогічна головка блоку циліндрів Packard[ред. | ред. код]

Форма камери згоряння як «перевернута напівголовка», разом із кутовим з’єднанням головки циліндрів і похилим дахом поршня, раніше використовувалася в двигуні Packard V12 1930 року, розробленому Ван Ранстом, хоча в цьому випадку клапани обидва були в блоці як бокові клапани, а свічка запалювання була погано розміщена на кінці камери згоряння. [10]

Інші використання[ред. | ред. код]

Мотоцикли: Компонування клапанного механізму IOE широко використовувалося в ранніх американських мотоциклах, в основному на основі французького дизайну Де Діон-Бутона. [11] Компанія Harley-Davidson використовувала двигуни IOE з атмосферними впускними клапанами до 1912 року [12] та з механічними впускними клапанами з 1911 по 1929 рік. [13] Індія використовувала клапанні механізми IOE на всіх своїх чотирициліндрових мотоциклах, крім тих, які були виготовлені в 1936 і 1937 роках [14] [15] Серед інших американських виробників мотоциклів, які використовували двигуни IOE, були Excelsior, Henderson і Ace. [16]
Автомобілі:

Hudson використовував рядний чотирициліндровий двигун IOE у своїй лінійці автомобілів Essex з 1919 по 1923 рр. [17] і рядний шестициліндровий двигун IOE у своїй лінійці автомобілів Hudson з 1927 по 1929 рр. [18]

У Європі в той самий період компанія Humber Limited з Ковентрі, Англія, виробляла повний спектр автомобілів з двигунами IOE, однак наприкінці 1920-х років вони були виведені з виробництва на користь моделей з дешевшими двигунами L-головки, якими користувався Hillman.
Після Другої світової війни Willys і його наступник Kaiser-Jeep використовували варіанти двигуна Willys Hurricane з 1950 по 1971 рік. [19]
У своєму післявоєнному Silver Wraith Rolls-Royce використовував рядний шестициліндровий двигун IOE, спочатку розроблений безпосередньо перед Другою світовою війною. [20] [21] На основі цього двигуна компанія Rolls-Royce створила двигуни серії B для бойових машин британської армії, які вироблялися Rolls-Royce у чотирьох, шести та восьмициліндрових версіях (B40, B60 та B80) (а у випадку B40 використовувався в Austin Champ від Morris Motors) для військової техніки, пожежної техніки та навіть автобусів. Досконаліша розробка легкового автомобіля з коротким ходом двигуна FB60, рядний шестициліндровий двигун IOE з робочим об’ємом 3909 куб.см і виробляє заявлені 175 , використовувався BMC у 4-літровому седані Vanden Plas Princess R. [22] Було виготовлено понад 6000 таких автомобілів.

Випуск над впуском (EOI)[ред. | ред. код]

Деякі двигуни були зроблені зі зворотною конфігурацією, маючи випускний клапан, розташований у головці блоку циліндрів, і впускний клапан у блоці. ABC Skootamota почали виробництво з двигуном такої конфігурації [23] [24], але його замінили на двигун з верхнім розташуванням клапанів до завершення виробництва. [23]

У 1936 і 1937 роках у Indian Four було змінено положення клапанів, з випускним клапаном у головці та впускним клапаном у блоці. Теоретично це покращило випаровування палива, а двигун насправді був потужнішим. Однак нова система сильно нагрівала головку блоку циліндрів. З’єднання випускного клапана вимагало частого регулювання. Конструкція повернулася до початкової конфігурації IOE у 1938 році [14] [15]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. ↑ V.A.W Hillier: Fundamentals of Motor Vehicle Technology, 4th edition, Standly Thornes, Cheltenham 1991, ISBN 9780748705313, p. 39+40
  2. ↑ а б Nunney, M. J. (2007). 1 The reciprocating piston petrol engine. Light and Heavy Vehicle Technology (вид. Fourth). Oxford, UK: Elsevier. с. 48. ISBN 978-0-7506-8037-0. Процитовано 9 січня 2013. The main advantage of this type of layout was that larger inlet valves could be used, but being heavier they also placed limitations on maximum allowable engine speed.
  3. ↑ Girdler, Allan; Hussey, Ron (2003). Chapter 1: 1909 Model 5 - The One That Worked. Harley-Davidson: The American Motorcycle. Motorbooks Classic. MotorBooks International. с. 13–16. ISBN 978-0-7603-1651-1. The exhaust valve was below the intake valve, so the design was called intake over exhaust, or IOE. The valves were off to one side of the cylinder bore, so the same design was called the pocket valve. In a poetic way, the valvetrain forms sort of an F shape, especially later with a pushrod and rocker arm, so the system has been known as the F head.
  4. ↑ а б Wilson, Hugo (1993). Glossary. The Ultimate Motorcycle Book. London: Dorling Kindersley. с. 188. ISBN 0-7513-0043-8. IOE Inlet over exhaust. Valve layout in which the inlet valve is placed directly over the (side) exhaust valve. Common on early engines, a development of atmospheric valve engines.
  5. ↑ Girdler, Allan; Hussey, Ron (2003). Chapter 2: 1909 Model 5D - The First V-Twin. Harley-Davidson: The American Motorcycle. Motorbooks Classic. MotorBooks International. с. 29. ISBN 978-0-7603-1651-1. In 1911 the V-twin went back into production, same general idea except that this time it came with a belt tensioner and with proper cam lobes and rockers and springs for the intake valves.
  6. ↑ а б в г Judge, Arthur W. (1983). Chapter II The Petrol Engine and its Components. Automobile Engines. Motor manuals. Т. 1 (вид. First Indian). New Delhi, India: B. I. Publications. с. 108—110. Процитовано 9 січня 2013.
  7. ↑ а б Bobbit, Malcolm (11 листопада 2002). Rover P4. Dorchester, UK: Veloce Publishing. с. 23, 41—42. ISBN 978-1-903706-57-2. Процитовано 2 січня 2013.
  8. ↑ а б в г Ricardo, Harry R., Sir (1953). The High-Speed Internal Combustion Engine (вид. 4th). Glasgow: Blackie. с. 91—92.
  9. ↑ Taylor, James (2010). Land Rover Series II and IIa Specification Guide. Ramsbury, Wiltshire: The Crowood Press. ISBN 978-1-84797-160-9.
  10. ↑ Ludvigsen, Karl (2005). The V12 Engine. Sparkford, Yeovil: Haynes Publishing. с. 114. ISBN 1-84425-004-0.
  11. ↑ Girdler, Allan (March 1996). Edwards, David (ред.). The Miller Mystery. Cycle World. Hachette Filipacchi Magazines. 35 (3): 54 58. ISSN 0011-4286. This was the design DeDion used in France, which was imported to the US and adapted by Harley and Indian and countless others.
  12. ↑ Rafferty, Tod (2001). Chapter One: The Beginning. Complete Harley Davidson: A Model-by-Model History of the American Motorcycle. MBI Publishing. с. 21. ISBN 0-7603-0326-6.
  13. ↑ . St. Paul, MN USA. ISBN 0-7603-2073-X. {{cite encyclopedia}}: Пропущений або порожній |title= (довідка)
  14. ↑ а б 1936 Indian "Upside-Down" Four. Motorcycle Hall of Fame Museum. American Motorcyclist Association. 2010. Архів оригіналу за 11 January 2011. Процитовано 13 січня 2013. A dual-carb setup, offered in 1937, didn’t help, and by 1938, the “upside-down” Four was discontinued, replaced by a new “rightside-up” design.
  15. ↑ а б Greg, Harrison, ред. (August 1991). Classics: 1937 Indian Model 437. American Motorcyclist. Westerville, Ohio, USA: American Motorcyclist Association. 45 (8): 71. ISSN 0277-9358.
  16. ↑ Wilson, Hugo (1995). The A-Z of Motorcycles. The Encyclopedia of the Motorcycle. London: Dorling Kindersley. с. 11, 58—59, 78. ISBN 0-7513-0206-6.
  17. ↑ Hyde, Charles K. (15 листопада 2009). Five: The Founding of the Hudson Motor Car Company and the Roy D. Chapin Era, 1909—1936. Storied Independent Automakers: Nash, Hudson, and American Motors. Detroit, MI USA: Wayne State University Press. с. 119—121. ISBN 978-0-8143-3446-1. Процитовано 2 січня 2013. The engine was a four-cylinder F-head inline desigh, with overhead intake valves and exhaust valves in the engine block.
  18. ↑ Hyde, Charles K. (15 листопада 2009). Five: The Founding of the Hudson Motor Car Company and the Roy D. Chapin Era, 1909—1936. Storied Independent Automakers: Nash, Hudson, and American Motors. Detroit, MI USA: Wayne State University Press. с. 124—125. ISBN 978-0-8143-3446-1. Процитовано 2 січня 2013. For 1927, Hudson replaced its L-head inline Six (289 CID and 76 brake horsepower) with a new F-head inline Six, also with 289 CID, but generating 92 brake horsepower.
  19. ↑ Allen, Jim (15 жовтня 2007). Chapter 10 GO POWER Engine Performance. Jeep 4x4 Performance Handbook. Motorbooks Workshop Series. Т. 242 (вид. Second). St. Paul, Minnesota, United States: MBI Publishing. с. 193. ISBN 978-0-7603-2687-9. Процитовано 1 січня 2013. 1950–1971 F134 "Hurricane" Four-Cylinder F-head
  20. ↑ Atwell-Wilson Motor Museum - Rolls-Royce Silver Wraith 1. Atwell-Wilson Motor Museum. 2008. Архів оригіналу за 5 лютого 2010. Процитовано 14 січня 2011.
  21. ↑ 113: 1954 Rolls-Royce Silver Wraith 4½-Litre Touring Limousine CLW26. Bonhams.com (Auction catalogue). Bonhams. 21 травня 2007. Процитовано 8 січня 2013. Only the bore and stroke dimensions were shared with the pre-war overhead-valve Wraith engine, the major advantage of this ‘F-head’ layout being its large valves and generous water jacketing around the valve seats.
  22. ↑ Autocar road test 1989 – Vanden Plas Princess 4-litre R 3,909 c.c. Autocar: 406—410. 28 серпня 1964.
  23. ↑ а б Wilson, Hugo (1995). The A-Z of Motorcycles. The Encyclopedia of the Motorcycle. London: Dorling Kindersley. с. 170. ISBN 0-7513-0206-6.
  24. ↑ Wilson, Hugo (1995). The Directory of Motorcycles. The Encyclopedia of the Motorcycle. London: Dorling Kindersley. с. 212. ISBN 0-7513-0206-6.
Ця стаття недостатньо чи зовсім не категоризована, або категорії, до яких вона належить, не існують. Будь ласка, допоможіть додати належні категорії, аби цю статтю можна було категоризувати із суміжними сторінками. (17 січня 2024)
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Двигун_IOE&oldid=41890138