Нижнеклапанный двигатель плюсы и минусы: Нижнеклапанный двигатель, его плюсы и минусы

Нижнеклапанный двигатель, его плюсы и минусы

Как известно сердцем любого механизма является его двигатель, поэтому от его выбора зависит качество и долговечность роботы машины. А чтобы грамотно подобрать эту неотъемлемую часть любого механизма, нужно хорошо разобраться в этом вопросе.

В нынешнее время существует довольно большое количество разновидностей двигателей. В основном квалификация двигателей происходит по следующей схеме:

  1. В соответствии с расположением распределительного вала.
  2. В соответствии с расположением клапанов.

Дальше двигатели принято распределять на целые ряды подтипов. Но важно перед этим разобраться именно со второй позицией, ведь от нее в большей степени зависит насколько мощным и выносливым будет двигатель. В соответствии с расположением клапанов, двигатели бывают нижнеклапанные, верхнеклапанные и соответственно со смешанным расположением клапанов.

Особенности роботы нижнеклапанного двигателя

Большинство двигателей работают по схеме ДВЗ (двигатель внутреннего сгорания), для этого необходимыми элементами есть клапаны и распределительный вал, с помощью которых синхронизируется робота выброса и заброса топлива, воздуха и использованных газов. Поэтому так важно место клапанов в работе двигателя. Нижнеклапанный двигатель характеризуется расположением распределителя и клапанов в блоке, рядом с цилиндрами. Также в одном блоке с ними располагается и привод.

Преимущества нижнеклапанного двигателя

Данное расположение многие считают наиболее выгодным, ведь оно имеет достаточно долгий перечень плюсов. Именно эта конструкция обеспечивает низкую шумность. Также, благодаря такому расположению данная модель установки клапанов считается самой безопасной, ведь при ней практически исключается возможность касания между клапанами и поршнем, что часто происходит при неправильном расположении распределительного вала.

При роботе нижнеклапанного двигателя, при установленных параллельно гидравлических толкателях, единственный шум, который слышен – это шум обтекающего вентилятор воздуха. Также одним из главных плюсов вышеназванного типа двигателей есть тот, что при правильной их эксплуатации практически сводиться к нулю возможность перегрева, что также увеличивает безопасность двигателю.

Хорошую службу сослужили нижнеклапанные двигатели во времена, когда поршни нуждались в регулярной чистке от нагара, ведь они в отличии от других типов двигателей является самыми доступными, ведь сам клапан представлен обычной алюминиевой, или чугунной пластинкой.

Минусы в роботе нижнеклапанного двигателя

Но как известно, прогресс не стоит на месте. Идеал недосягаем, но все же человек во всем стремится к совершенству, а в автомобилях главным критерием идеальности есть скорость. В этой постановке вопроса и проявляется главный недостаток машин с нижнеклапанным двигателем. Ведь при данном расположении двигателя из-за извилистого пути, который должна пройти бензовоздушная смесь значительно замедляется процесс наполнения цилиндров. Двигатель при этом становится неэкономичным и тихоходным. Также показатели двигателя отстают по вине нижнеклапанного мотора, имеющего сложную форму, что затрудняет процесс обработки мотора. При этом и появляется злосчастная шероховатость замедляющая роботу мотора.

При всех плюсах, существенным недостатком есть то, что при подобной компоновке механизма газораспределения затруднен доступ к толкателям клапанов. В некоторых случаях данного расположения мотора корректировка клапанного мотора вообще не была предусмотрена.

Также среди перечисленных минусов следует обозначить и то, что при нижнеклапанном двигателе машина более всего склонна к детонации. Обуславливается это с одной стороны вытянутой формой камеры сгорания, а с другой те, что такой вид двигателя не позволяет увеличить степень сжатия, с помощью которой и повышается удельная мощность.

Обобщенная характеристика нижнеклапанного двигателя

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод о том, что в изначально нижнеклапанный двигатель в автомобилестроении занимал приоритетные перед другими видами двигателей позиции. После 1950-х, когда автомобилестроение получило новый виток развития и в широком обиходе начало появляться топливо с высокими октановыми числами, нижнеклапанные двигатели потеряли свою популярность, уступая в скорости машинам с другими видами двигателей. На сегодняшнее время стало очевидным, сослужив в свое время хорошую службу, сегодня место нижнеклапанным двигателям в музее, или гаражах коллекционеров.

Нижнеклапанный… дизель?! : tim_o_fay — LiveJournal

Всем здрасьте!
Как заскорузлый ретроград и враг всяких «автоматически удорожающих» приспособлений я имею желание маленько потроллить
тех моих читателей, которые имеют счастье отличать цикл Отто от Дизеля, Рэнкина от Стирлинга и даже Аткинсона от Миллера.

Пояснение: автор не является профессиональным мотористом, но автор есмь системотехник-самоучка, то есть
приучился смотреть на проблему в комплексе, а не изучать глубоко отдельные аспекты, подобно тем слепцам из
притчи про слона.

Для начала ролик, в котором мой ровесник (1965 года) дизелёк Ruston 1WB весело качает воду:

[Кому стало интересно — прошу под спойлер]
Да, одна из родовых болезней ГРМ с нижним расположением клапанов — очень трудно получить высокую степень сжатия.
Ибо делаем больше клапана — растёт объём камеры сгорания и падает та самая СС.
Делаем клапана меньше диаметром — ужимается сечение каналов газообмена, соответственно падает мощность.
Можно ещё сделать двигатель очень длинноходным — получим увеличение нагрузки на детали КШМ и в лучшем случае рост
механических потерь. И вес совсем уже неприлично вырастет.
Из известных мне классических SV (sidevalve) двигателей самый «зажатый» — это D-motor LF26 с геометрической СС 8:1 и
объёмом 2,7 литра. Несмотря на внушительный объём установочная масса движка без учёта жидкости и батарейки, но с генератором и стартёром составляет всего 58 кг! Очень и очень недурно.

Но это же не дизель!
Угу. Для работы на тяжёлом топливе его надо зверски наддуть (атмосферы 2 минимум).
Или ставить свечу накаливания — получится недурной полудизель.

Где нижнеклапанный дизель, трах-тибидох!? — возопит выведенный из себя велеречивостью автора читатель.

Ща будет 🙂

Одноклапанный и нижнеклапанный дизель от фирмы Averican Diesel!

Оно же схематично и с пояснениями:

Ну и вид сверху схематично:

Кроме American Diesel одноклапанными конструкциями тогда баловались многие, даже авиамоторы были с одним клапаном,
правда почему-то с верхним.
Естественно с внутренним смесеобразованием, дабы не раскидывать топливо мимо цилиндров.
С дизелем Packard DR-980 в 1931 году самолётик Bellanca CH-300 Pacemaker продержался в воздухе без дозаправки 84 часа
33 минуты. Рекорд был побит только в 1986 году «Вояджером» Берта Рутана. Имеется ввиду рекорд продолжительности,
а не дальности полёта.

Плюшки у этой конструкции следующие:
1. Деталей ГРМ вдвое меньше.
2. Клапану работается легче, его воздухом на впуске охлаждает, а не только выхлопом жарит.
3. Можно устроить нижнеклапанный дизель 🙂

Минусы одноклапанников:
1. Прикрутить к нему глушитель с трудом ещё можно, а вот турбину уже нет.
2. Приводной нагнетатель тоже не поставишь.
3. Ну не в тренде это нынче! Сейчас в моде миниатюрные истеричные жужжалки, а не почтенные надёжные низкооборотные
моторы.

А как с малого объёма мощу снять? Правильно! 4 клапана на цилиндр, верхние распредвалы (инерцию снизить, обороты задрать) и турбонаддув вкрячить.
Получаем аццки перефорсированные капризные моторчики, что и требуется произвредителю.
Главное чтоб гарантийный срок отбегали, а там чем раньше подохнут — тем лучше.

(автор ностальгически рыдает, вспоминая гениальный тойотовский дизель 1HZ, один из последних настоящих моторов)

Что радует: в России нашлась умная голова и налог берут с мощности, а не с объёма. Спасибо тебе, неизвестный чиновник!

Одно из преимуществ «плоскоголовых» (flathead) движков — малое лобовое сечение даже при оппозитной или звездообразной
компоновке.
Но кому оно надо? Только в малой авиации, однако товарищи авиастроители будут и дальше покупать импортные движки по
негуманным ценам, поскольку отбить затраты на разработку и производственную оснастку при наших объёмах строительства
мелких летательных аппаратов нереально.

Эх, недурно смотрелся бы нижнеодноклапанный дизель на мотодельте или двух-трёхместном самолётике!
Особенно если задавить в разработчиках гнусную гидру перфекционизма, которая вездессуща и многогадяща еси.
Присутствует тварь практически в любой отечественной конструкторской деятельности, а уж если изобретатель затесался…
Насмотрелся я в своё время на такое. И не только насмотрелся, но и наборолся.
Теперь очень хорошо понимаю, почему некоторых товарищей с излишне буйной фантазией в своё время к стенке прислонили.

Да, скоро будут ещё истории про поршневые моторы не совсем обычных конструкций.

Плюсы и минусы различных типов двигателей

Наиболее распространенные типы двигателей — четырехцилиндровый, оппозитный четырехцилиндровый, рядный шестицилиндровый, V6 и V8 — имеют свои плюсы и минусы. Вот все, что вам нужно знать, в одном удобном руководстве…

Напомнить позже

Что обеспечивает большую мощность: 4,0-литровый двигатель V6 или 4,0-литровый двигатель V8? Ответ не так прост. При обсуждении различных двигателей компоновка не является самым большим фактором, влияющим на его мощность. Приложив немного изобретательности (и денег), четырехцилиндровый двигатель может выдавать такую ​​же мощность, как и V12. Так что же заставляет производителей выбирать разные компоновки двигателей? Вот преимущества и недостатки каждого макета.

1. Четырехцилиндровый рядный четырехцилиндровый двигатель

Начнем с одного из самых распространенных двигателей — рядного четырехцилиндрового. Есть причина, по которой это распространено, в основном потому, что это так просто: один ряд цилиндров, одна головка цилиндров и один клапанный механизм. Вот все, что вам нужно знать:

Преимущества:

  • Рядный четырехцилиндровый двигатель небольшого размера и компактен, что означает, что он легко поместится практически в любом моторном отсеке.
  • Он также легкий, а благодаря одному выпускному коллектору его вес еще больше снижен.
  • Только с одной головкой цилиндров меньше движущихся частей, чем в двигателях с несколькими блоками цилиндров. Это означает, что теряется меньше энергии, что снижает вероятность неисправностей.
  • Первичные силы уравновешены, потому что два внешних поршня движутся в направлении, противоположном направлению двух внутренних поршней (см. рисунок выше).
  • Четырехцилиндровые двигатели просты в обслуживании; головка блока цилиндров является самой высокой точкой, что упрощает работу со свечами зажигания и доступ к клапанному механизму.
  • Четырехцилиндровые двигатели требуют более низких производственных затрат.

Недостатки:

  • Второстепенные силы не сбалансированы, что в конечном итоге ограничивает размер двигателя.
  • Рядные четверки редко превышают от 2,5 до 3,0 литров.
  • Для более крупных четырехцилиндровых двигателей часто требуются балансировочные валы для устранения вибрации, вызванной вторичным дисбалансом.
  • Высокий центр тяжести по сравнению с некоторыми компоновками (h5).
  • Не такая жесткая, как некоторые компоновки (V6, V8).

Вот краткое видео с объяснением четырехцилиндрового двигателя:

2. Горизонтально-оппозитный

С точки зрения производительности не так много вариантов, столь же привлекательных, как двигатель с горизонтально расположенными цилиндрами. Оппозитная четверка не так распространена, как другие двигатели в этом списке, но с инженерной точки зрения это логичный выбор для вашего гоночного автомобиля.

Преимущества:

  • Первичные и вторичные силы хорошо сбалансированы. Это плавный двигатель.
  • Это позволяет уменьшить нагрузку на коленчатый вал, что приводит к меньшим потерям мощности из-за инерции вращения.
  • Низкий центр тяжести обеспечивает лучшую управляемость.

Недостатки:

  • Размер упаковки: это очень широкие двигатели.

    • Плоские двигатели

  • когда-то использовались в Формуле-1 из-за их преимуществ в производительности, но из-за своей ширины они препятствовали воздушному потоку и больше не используются.
  • Сложность — две головки блока цилиндров/клапанные механизмы.
  • Пара качаний (плоскостной дисбаланс) из-за смещения поршней, позволяющего шатунам соединиться с коленчатым валом.
  • Техническое обслуживание может быть затруднено, если упаковка плотная.

3. Рядная шестерка

Объект любви инженера, рядная шестерка — результат добавления двух дополнительных цилиндров к рядному четырехцилиндровому двигателю. BMW любит их, и это компоновка одного из самых известных готовых к наддуву двигателей, 2JZ. Так что же такого особенного в рядной шестерке?

Преимущества:

  • Рядная шестерка изначально сбалансирована.
  • Компоновка в сочетании с порядком запуска обеспечивает самый плавный двигатель.
  • V12 и Flat-12 — это следующий шаг в дальнейшем снижении вибрации, поскольку они представляют собой два двигателя I6, подобранных вместе.
  • Низкая стоимость производства — единый блок цилиндров со всеми цилиндрами в одной ориентации.
  • Простой дизайн, с ним легко работать, как и с I4.

Недостатки:

  • Упаковка может быть затруднена из-за длины.
  • Не подходит для переднеприводных автомобилей.
  • Высокий центр тяжести (по сравнению с оппозитными двигателями).
  • Меньшая жесткость, чем у V-образных двигателей, поскольку он длинный и узкий.

Вот краткое видео с объяснением рядной шестерки:

4.

V6

Теперь разрежьте рядную шестерку пополам и соедините два ряда цилиндров с общим кривошипом. V6 — это обычная компоновка, когда задействовано шесть свечей зажигания. Это также текущая компоновка двигателей Формулы-1. Зачем это использовать?

Преимущества:

  • Они компактны и могут легко использоваться как для автомобилей с передним, так и с задним приводом.
  • Обеспечивает больший рабочий объем, чем четырехцилиндровые двигатели, что обычно означает большую мощность.
  • Жесткая конструкция.
  • Формула-1 решила использовать двигатели V6 вместо двигателей I4 в сезоне 2014 года, потому что они хотели использовать двигатель в качестве нагруженного элемента автомобиля.

Недостатки:

  • Две головки блока цилиндров означают дополнительную стоимость, сложность и вес.
  • Дополнительная инерция вращения и трение (больше движущихся частей).
  • Высокий центр тяжести по сравнению с плоскими двигателями.
  • Стоимость часто выше встроенной.
  • Вторичный дисбаланс требует дополнительной нагрузки на коленчатый вал.
  • Два выпускных коллектора означают дополнительный вес.

5. V8

Когда вы добавляете по цилиндру к каждому ряду V6, вы получаете икону как в американских маслкарах, так и в европейской экзотике — V8. Он может издавать утонченный визг или дрожащее бормотание. Так что же делает этот макет таким популярным выбором?

Преимущества:

  • Размер упаковки (короткий).
  • Хороший баланс, в зависимости от типа коленчатого вала и порядка зажигания (плоский против поперечного).
  • Жесткая конструкция.
  • Позволяет использовать большой рабочий объем.

Недостатки:

  • Как и V6, вес двигателя V8 может быть большим.
  • Дополнительная инерция вращения и трение (больше движущихся частей).
  • Стоимость и сложность будут выше.
  • Более высокий центр тяжести по сравнению с оппозитными двигателями.
  • Масса двигателя обычно увеличивается.
  • Большая упаковка, как правило, только для автомобилей с задним/полноприводным приводом.

Сообщите нам ниже, какой тип двигателя вы используете в настоящее время и что вам в нем нравится или не нравится.

Их преимущества и недостатки — ORVA Monarch Writers

Автор: Джейкоб Хэмптон

 

https://mechanical-engg.com/gallery/image/1537-engine-exploded-view/

Если бы когда-либо существовал идеально универсальный клапанный механизм для достижения максимальной мощности и экономии топлива при одновременном сокращении вредных выбросов , установка с двумя верхними распределительными валами (DOHC) и четырьмя клапанами является лучшей. Он обеспечивает широкий диапазон мощности для высокопроизводительных автомобилей, более низкие потери на трение для снижения выбросов и невероятный поток воздуха для максимальной экономии топлива. Но DOHC также является очень сложным типом клапанного механизма, требующим длинного и сложного привода от коленчатого вала (большая центральная «волнистая палка» в нижней части двигателя, которая соединена с его поршнями) к каждому меньшему распределительному валу (которые выглядят как крошечные, неровные палочки) в головке блока цилиндров двигателя. До того, как этот клапанный механизм был запущен в массовое производство после топливного кризиса 19-го70-х годов и растущие стандарты экономии автопарка 1980-х и 90-х годов, гораздо более простые клапанные механизмы, такие как системы с толкателем и верхним расположением клапанов (OHV), были нормой, особенно в Америке. Несмотря на свои проблемы, определенные преимущества OHV по сравнению с DOHC позволяют использовать его сегодня в пикапах, маслкарах и некоторых спортивных/суперкарах.

Например, OHV настолько прост в проектировании, что время, необходимое для его улучшения до уровня производительности маслкара, займет примерно столько же времени, сколько и стандартная установка DOHC. В «Automation: The Car Company Tycoon Game» карбюраторный двигатель OHV 90-градусный чугунный V8 с улучшенным верхним концом до качества +5 или даже +8 «требует примерно 30-40 месяцев для разработки, если даже это» (Camshaft Software). Это примерно столько же времени, которое потребуется для разработки четырехклапанного двигателя V8 с двойным верхним распредвалом качества +0 и сопоставимых характеристик. Это не учитывает то, что производители (особенно американские) хорошо знакомы с OHV, что позволило бы спроектировать этот простой клапанный механизм еще быстрее. Обычно более низкие пределы оборотов двигателей Pushrod означают, что они менее нагружены, чем эквивалентные DOHC для сопоставимой мощности, что делает их намного более надежными.

Поскольку в двигателях с верхним расположением распределительного вала распределительный вал находится в блоке (большой металлический кусок, составляющий большую часть двигателя и определяющий его форму и количество цилиндров), а не в головке(ах) (меньшие металлические блоки, в которых размещается клапаны), их часто намного проще обслуживать и модифицировать, чем двигатели DOHC. Нет необходимости возиться, пытаясь отрегулировать фазы газораспределения, когда требуется обслуживание головок, и даже если это необходимо, будет только один распределительный вал вместо двух или четырех, с которыми можно возиться. Цепь или ремень ГРМ (устройство, которое приводит распределительный вал в движение от коленчатого вала) намного короче на двигателе с верхним расположением клапанов, особенно в V-образных двигателях, где распределительный вал находится в ложбине между головками. Это означает, что интервалы замены ремня ГРМ или цепи двигателя с верхним расположением клапанов занимают гораздо больше времени, чем для эквивалентного двигателя с верхним расположением распредвала, и может не потребоваться замена устройства синхронизации классического американского автомобиля до того, как весь двигатель этого автомобиля потребует капитального ремонта.

Эти чудо-толкатели также намного компактнее любого другого типа двигателя, особенно V-образных двигателей с двойным распредвалом, которые обычно требуют гораздо большей ширины и высоты, чтобы очистить их огромные головы. Двигатели с верхним расположением клапанов позволили американским автомобилям постепенно становиться длиннее, ниже и шире после войны, даже несмотря на то, что объем их двигателей V8 вырос до более чем семи литров, поскольку в основном весь клапанный механизм располагался намного ниже, чем у DOHC. Это позволяет сделать капот автомобиля с двигателем с толкателем намного короче, чем у типичного эквивалента DOHC, что улучшает аэродинамику и часто делает автомобиль намного лучше в глазах покупателей.

Однако у двигателей с верхним расположением клапанов тоже есть свои проблемы. Например, они, как правило, гораздо менее эффективны, поскольку их воздушный поток (насколько хорошо воздушно-топливная смесь поступает в цилиндры и выходит из них) серьезно затруднен из-за возможности иметь только два клапана на цилиндр. Это означает, что они не могут очищать загрязняющие вещества из сгоревшего топлива так, как это может делать двигатель DOHC, что приводит к более высоким выбросам. В этих двигателях также наблюдается зависание клапанов (точка, когда клапанный механизм больше не может поддерживать обороты поршня и коленчатого вала) намного раньше, чем в двигателях любого другого типа, поскольку их тяжелые компоненты клапанного механизма часто не могут двигаться достаточно быстро, чтобы успевать за оборотами двигателя.