В мае 1966 года в Турине министр автомобильной промышленности СССР Александр Тарасов и президент Fiat Витторио Валетта подписали протокол «О сотрудничестве в области разработки конструкции автомобиля, проекта автомобильного завода и его строительства в СССР», в результате которого и началось строительство предприятия в Тольятти. Кроме технического проекта самого автозавода, советская сторона в рамках заключенного контракта получила и полную документацию на две модели Fiat.
Однако всесторонние испытания Fiat 124 тут же показали, что он требует модернизации с учетом дорожных и климатических условий СССР, которые заметно отличались от западноевропейских.
Кроме того, внимательно изучив конструкцию автомобиля, некоторые советские специалисты довольно скептично отнеслись к его отдельным решениям.
Так, Fiat 124 оснащался достаточно архаичным двигателем с нижним расположением распределительного вала и штанговым приводом клапанов, хотя в Турине в то время уже вовсю «обкатывались» куда более прогрессивные по конструкции моторы – с двумя верхними распредвалами и ременным приводом газораспределительного механизма.
На фото: шасси Fiat-124 
Нижневальный двигатель и задние дисковые тормоза – наиболее заметные технические отличия Fiat 124 от «копейки»
 |
 |
| В момент переговоров с советской делегацией опытные образцы двухраспредвальных моторов Fiat уже проходили испытания |
Наши инженеры своими глазами наблюдали на испытательных стендах опытные образцы таких двигателей, да и в моторной линейке новейшей разработки Fiat под индексом 125 вариант с верхним расположением распредвала уже был предусмотрен.
Более того, к тому моменту, когда в СССР активно занимались доработкой Fiat 124 применительно к советским условиям, фиатовские конструкторы уже начали работу над новым верхневальным мотором объемом 1,2 литра, но еще не успели довести его до уровня серийного изделия.
Именно поэтому итальянцы хотели поставить в Советский Союз оборудование для выпуска давно «обкатанного» двигателя прежней конструкции — с нижним расположением распредвала.
 |
 |
| На фото: двухвальный мотор Fiat 125 |
Fiat-125 – редкое сочетание архаичной рессорной подвески сзади и двух распределительных валов в головке блока цилиндров!
 |
|
| Даже в середине шестидесятых годов компоновка OHV двигателя Fiat 124 вызывала вопросы у советской стороны |
Нижневальный мотор устанавливался на различные модификации Fiat 124
На обычном рядном четырехцилиндровом карбюраторном двигателем рабочим объемом 1 197 см³ и мощностью 60 л.с. ФИАТ впервые в своей практике применил литой чугунный коленчатый вал на пяти опорах… Однако установленный сбоку внизу кулачковый вал представляется некоторым анахронизмом.
На тот момент Fiat еще не выпускал серийно ни одного двигателя со схемой OHC, на которой настаивали советские специалисты.
Поэтому представители фирмы даже обсуждали с нашими инженерами возможность перехода на новый мотор через три года — уже после запуска первенца Волжского автозавода в серийное производство.
Однако такой вариант не устроил «вазовцев», поскольку чрезмерно усложнил бы и без того не самый простой процесс адаптации и запуска в серийное производство чужой машины. Не будем забывать, что доработка конструкции Fiat 124 шла одновременно со строительством самого завода!
Противостояние
Не соглашаясь на требования, выдвинутые советской стороной по конструкции мотора, итальянцы административным путём пытались оказать давление на «несогласных» членов советской делегации, которые должны были подписать соглашение.
Ведь «советский» экземпляр завизировали не все наши представители — главный конструктор завода МЗМА Александр Фёдорович Андронов так и не поставил свою подпись под протоколом.
На него под влиянием итальянских специалистов пытались психологически «воздействовать» присутствовавшие в составе делегации чиновники родного Минавтопрома, но… не получилось.
| Главный конструктор МЗМА Александр Фёдорович Андронов | Советская делегация осматривает шасси Fiat-124. Андронов (на фото справа) не соглашается на нижневальный двигатель |
Профессор Андронов выдвигал подобные требования отнюдь не просто так: в конце 1964 года на Московском автозаводе занялись созданием мотора М-412 новой конструкции. Как нетрудно догадаться, он отличался от «фиатовского» мотора именно теми конструктивными решениями, которые столь упорно и отстаивал главный конструктор МЗМА.
Ведь к моменту, когда Андронов принимал участие в переговорах по Fiat 124, первые образцы «четыреста двенадцатых» двигателей с верхним распределительным валом уже были изготовлены и продемонстрировали на испытаниях отличные результаты.
Этим как раз и объяснялось категорическое нежелание советского практика согласиться с устаревшей компоновкой OHV для новой машины, которой предстояла длинная конвейерная жизнь.
Таким образом, не достигнув консенсуса, обе стороны договорились о последующей встрече для уточнения формулировок и урегулирования спорных вопросов.
Вскоре советские специалисты получили письмо, подписанное президентом Fiat профессором Валеттой, в котором итальянская сторона подробно аргументировала свой отказ от внесения изменений в конструкцию двигателя будущего ВАЗ-2101.
Кроме верхнего расположения распределительного вала, Андронов настаивал и на других радикальных нововведениях — в частности, изготовлении блока цилиндров из алюминиевого сплава, а также установке так называемых «мокрых» гильз.
В конце июля 1966-го произошла смена руководства Fiat: пост Валетты занял Джанни Аньелли, являвшийся внуком основателя итальянской марки. Именно поэтому Генеральное соглашение о сотрудничестве СССР и Fiat в августе 1966 года с итальянской стороны подписал именно Аньелли, а не Валетта.
В дальнейшем стороны все же пришли к «общему решению», пойдя на компромисс: советские специалисты согласились на чугунный блок без гильз, по-прежнему отстаивая верхнее расположение распределительного вала и наличие водяных каналов системы охлаждения между цилиндрами.
Интересно, что уже в июньском номере журнала За Рулем за 1968 год сообщалось о верхнем расположении распределительного вала, но в описании также фигурировали гильзы в блоке, которых на серийных моторах не было. Хотя… есть и малоизвестный факт: в начале семидесятых годов на ВАЗе все же изготовили партию двигателей с гильзованным блоком, однако впоследствии от этой идеи окончательно отказались.
Конструкторы приняли верхнеклапанную схему с расположением распределительного вала на головке цилиндров. Кулачки действуют на клапаны через небольшие рычаги (без толкателей и штанг).
В верхней части цилиндров запрессованы короткие гильзы-вставки из антикоррозионного чугуна.
- Фактически, речь шла о создании нового двигателя — точнее, быстрой реализации той самой перспективной разработки Fiat, которую наши специалисты видели в Италии.
- Рабочий объем при этом остался неизменным (1 198 см³), однако геометрия мотора существенно изменилась, ведь диаметр цилиндров увеличили с 73 до 76 мм, а ход поршня при этом уменьшили с 71,5 мм до 66 мм.
Наша взяла: ключевым отличием советской машины от итальянского исходника стал двигатель с верхним распределительным валом
Такой приём позволил в дальнейшем конструкторам при неизменном межцентровом расстоянии цилиндров в 95 мм «поиграться» с ходом поршня и диаметром цилиндров, изменяя рабочий объем двигателя — сначала до 1,5 л (двигатель 2103), затем до 1,3 (21011) и даже до 1,6 л (2106).
Причем как «базовый» двигатель объемом 1,2 литра, так и более мощную «полторашку» для ВАЗ-2103 предоставили итальянцы.
Работа по этим моторам, как и по общей конструкции модернизированных версий Fiat 124R и Fiat 124S, велась итальянской инженерной группой под руководством Данте Джакозы в период 1967-1969 годов.
Любопытно, что Fiat даже был готов предоставить двухраспредвальный 90-сильный двигатель Fiat-125 для «люксовой» модификации седана под индексом 2103, однако в целях унификации на ВАЗе от него отказались в пользу мотора с одним распредвалом, но увеличенным до 1,5 литра рабочим объемом.
Почему же советские специалисты так настаивали на верхнем расположении распределительного вала? Такая конструкция была заметно компактнее и проще, поскольку в ней не было «лишних» штанг, и кулачки распредвала воздействовали через рычаги прямо на клапаны. Вдобавок «верхневальный» мотор теоретически был более «крутильным», то есть, он легче набирал обороты, что подтвердилось на практике при сравнении «москвичевских» двигателей М-408 и М-412.
Последующие испытания опытных образцов верхневального варианта показали, что «короткоходный» двигатель советской машины на практике оказался более тяговитым и приёмистым, чем итальянский исходник.
Кроме того, с учетом отечественных реалий автомобиль оснастили храповиком и предусмотрели в бампере отверстие под «кривой» стартер – пусковую рукоятку.
Правда, высокооборотистый двигатель Жигулей завести с её помощью было невозможно, а предполагалось, что в сильный мороз водитель лишь прокрутит предварительно вручную коленчатый вал для того, чтобы в дальнейшем запустить мотор с помощью стартера.
К середине 1969 года конструкция двигателя (как и автомобиля в целом) уже была согласована окончательно. Таким образом, отечественный автомобиль в числе восьми сотен других отличий от Fiat 124 получил и другой двигатель.
Мотор Жигулей получил не только новую конструкцию, но и другую геометрию
Удивительная настойчивость советской стороны заставляет задуматься над тем, а было ли это решение правильным? С одной стороны, да, ведь подавляющее большинство мировых автопроизводителей (включая Fiat!) вскоре перешло именно на схему OHC, отказавшись от компоновки OHV с нижним расположением распределительного вала и штанговым приводом клапанов, к которому на машинах гольф-класса впоследствии никто не вернулся. К тому же со временем на спортивных версиях советским мотористам удалось «выжать» из жигулёвского двигателя внушительные 160-170 л.с., которые вряд ли были бы достижимы на фиатовском моторе старой конструкции.
Распределительный вал в головке цилиндров применяют на своих автомобилях еще не все заводы. Помимо автомобиля ВАЗ такое же передовое конструктивное решение среди представителей «избранной десятки» встречается лишь на ФИАТе-128 и «Датсуне.
Но не обошлось и без ложки дёгтя: подобное нововведение в сочетании с не самым удачным подбором технологий и материалов привело к тому, что ресурс распределительного вала вплоть до начала восьмидесятых годов стал ахиллесовой пятой Жигулей.
Ведь зачастую на советском моторном масле кулачки распредвала изнашивались уже через 70-80 тысяч километров, что требовало замены этой детали газораспределительного механизма.
И это при том, что на Москвичах и других советских автомобилях распредвалы служили столько же, сколько и сам двигатель… Неудивительно, что жигулёвский распредвал вскоре стал супердефицитной деталью, которую было практически невозможно ни приобрести в магазине, ни даже «достать» по знакомству. Доходило до того, что злоумышленники… воровали распределительные валы прямо на стоянках, «по-быстрому» вскрывая головку блока цилиндров припаркованных Жигулей!
- Со временем в Тольятти внесли изменения в технологию изготовления и обработки деталей, благодаря чему в начале восьмидесятых годов ресурс распредвала стал равен официальному моторесурсу всего двигателя (125 000 км).
- Впрочем, полвека спустя нельзя отрицать не только смелость, но и дальновидность советских специалистов, которые не желали приобретать пусть и зарубежную, но уже не самую прогрессивную конструкцию.
Опрос
Стоило ли советским специалистам настаивать на переходе на верхневальную компоновку двигателя?
Газораспределительный механизм — DRIVE2
Газораспределительный механизм (ГРМ) — механизм своевременного распределения впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.
Осуществляется путём перекрытия и открытия поршнями продувочных окон цилиндров в двухтактных двигателях, либо открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (в четырехтактных двигателях), имеющих привод от распределительного вала (распредвала) и кулачкового механизма.
Распредвал имеет жёсткую синхронизацию вращения с коленвалом, реализованную с помощью шестерёнчатой, зубчаторемённой или цепной передачи.
- Как правило, на высокофорсированных двигателях обрыв или проскальзывание ремня или цепи ГРМ приводит к выходу двигателя из строя.
- Типология ГРМ
- По расположению распределительного вала выделяют двигатели:
- * С распредвалом, расположенным в блоке цилиндров (Cam-in-Block);* С распредвалом, расположенным в головке цилиндров (Cam-in-Head).
- Эти два типа разделяются на целый ряд подтипов в зависимости от расположения и конфигурации клапанов
- Двигатели с распредвалом в блоке цилиндров
Нижнеклапанный двигатель (англ. «L-Head», «Flathead», SV, «Side-Valve») — двигатель, у которого распредвал расположен в блоке и клапана расположены также в блоке, в ряд сбоку от цилиндров, тарелками вверх. Привод непосредственно от расположенного под ними распредвала.
Плюсы схемы — малая шумность, простота изготовления. Минусы — из-за сложного пути бензовоздушной смеси значительно ухудшается наполнение цилиндров, как следствие — достигается ощутимо меньшая мощность по сравнению с остальными конфигурациями. Кроме того, долгий путь выхлопных газов может способствовать перегреву двигателей, работающих в тяжёлых условиях.
Вплоть до 1950-х годов, благодаря своей простоте и дешевизне двигатели с таким ГРМ были наиболее распространены на легковых (кроме спортивных) и грузовых автомобилях.
В 1950-х годах стали массово внедрять верхнеклапанные двигатели, лишённые присущих нижнеклапанной схеме недостатков. На грузовых автомобилях эта схема использовалась намного дольше, например, грузовик ГАЗ-52 выпускался до 1990-х годов.
Интересно, что за рубежом также были примеры долгоживущих нижнеклапанных двигателей.
Разновидностью схемы были имевшие некоторое распространение до Второй мировой войны двигатели с типом ГРМ, называемым «T-Head» (русский аналог отсутствует). У них впускные клапана находились с одной стороны блока цилиндров, а выпускные — с другой.
Соответственно, распределительных валов так же было два. Цель такой конструкции — устранить эффект перегрева впускных клапанов.
Дело в том, что низкооктановый бензин, доступный в начале XX века, отличался высокой склонностью к детонации, что делало применение этой схемы в какой-то мере выгодным — более холодная бензовоздушная смесь имеет несколько более высокое октановое число (на этом же принципе работал впрыск воды в цилиндры, охлаждавшей рабочую смесь — конструкция, также относительно распространённая в те годы). Таким двигателем, в числе прочих, оснащались первые модели «Руссо-Балта».
Двигатель получался громоздким, дорогим, поэтому схема не получила особого распространения.
Со смешанным расположением клапанов
Так же встречается обозначение — «F-Head». У такого двигателя обычно впускные клапана находятся в головке блока, как у верхнеклапанного мотора, и приводятся в действие при помощи штанг-толкателей, а выпускные — в блоке, как у нижнеклапанного двигателя. Распредвал был один и был расположен в блоке, как у обычного нижнеклапанного мотора.
Эта схема обладает тем преимуществом, что её мощность ощутимо выше, чем у «чистого» нижнеклапанного. Как правило, такие двигатели переделывались из нижнеклапанных.
Подобные «полуверхнеклапанные» переделки существовали и в СССР — это были спортивные двигатели на базе агрегатов автомобилей «Москвич», «Победа» и «ЗиМ». Выигрыш в мощности, в сочетании с иными мерами форсировки, был значительным — до 20…40 л.с., при исходной мощности самих указанных двигателей в соответственно 35, 50 и 90 л.с.
За рубежом, такие двигатели широко применялись фирмами Rolls-Royce и Rover благодаря их высокой надёжности как по сравнению с нижнеклапанными (из-за хорошего охлаждения верхних клапанов), так и по сравнению с ранними верхнеклапанными двигателями (из-за вдвое меньшего числа штанг-толкателей).
С появлением «настоящих» верхнеклапанных двигателей, эта схема почти полностью вышла из употребления. Тем не менее, последний такой двигатель был выпущен фирмой Willys в 1970-х годах.
Верхнеклапанные (тип OHV)
У этих двигателей клапана расположены в головке цилиндров, а распредвал — в блоке (англоязычное обозначение — OHV, — «OverHead Valve», также встречается I-Head, или «Pushrod», то есть, «с толкателями»). Привод клапанов — штангами-толкателями через коромысла. Изобретена Дэйвидом Данбаром Бьюиком (David Dunbar Buick) в самом начале XX века.
Плюс такой схемы — относительно простая конструкция, в частности, как правило используется простой и надёжный привод распределительного вала шестернями, что исключает саму возможность таких неисправностей, как разрыв ремня ГРМ или «перескакивание» цепи в механизме с цепным приводом.
Кроме того, двигатели с ГРМ типа OHV ощутимо более компактны по сравнению с верхневальными, так как у них отсутствует расположенный сверху в головке блока вал; для рядных двигателей это в особенности касается габарита по высоте, а для V-образных — и высоты, и габаритной ширины.Механизм привода клапанов в случае схемы OHV получается самым длинным по сравнению с остальными вариантами.
Минус — очень большая инерционность такого механизма газораспределения, что сильно ограничивает максимальные обороты коленчатого вала двигателя и, следовательно, мощность.
Кроме того, такая схема в большинстве случаев не даёт использовать больше двух клапанов на цилиндр, усложняет проектирование впускных и выпускных окон в головке цилиндров с высокоэффективной конфигурацией.
Двигатели этой схемы, как правило, низкооборотные и относительно тихоходные, но с гибкой моментной характеристикой. Если не используются гидравлические толкатели, такой двигатель будет одним из наиболее шумных по сравнению с остальными схемами.
В СССР первым массовым верхнеклапанным мотором стал двигатель «Волги» ГАЗ-21. Из отечественных, такой механизм газораспределения имели такие автомобили, как «Волга» (все карбюраторные модели), «Москвич» всех моделей от —407 до —408 включительно, все грузовики с двигателями конфигурации V8.
В мировой практике, такие двигатели были широко распространены с 1950-х по 1970-е годы, а в настоящее время производятся практически только в США, где налог взымается не с рабочего объёма, а только с мощности автомобиля, что даёт немалое преимущество малофорсированным, относительно тихоходным и маломощным для своего литража, но имеющим большой рабочий объём и, соответственно, крутящий момент двигателям с ГРМ типа OHV.
Кроме того, иногда такие двигатели используются на недорогих современных автомобилях из-за своей дешевизны, а также компактности.
Например, Ford Ka первого поколения (на конвейере с 1996 года) до 2002 года использовал инжектированную версию двигателя Ford Kent разработки конца пятидесятых годов с ГРМ типа OHV, имеющую компактные, по современным стандартам, размеры, что позволило уместить двигатель в небольшом моторном отсеке Ka.
Схема OHV популярна на малооборотистых двигателей для газонокосилок, бензиновых электростанций, мотоблоков. Современные тракторные двигатели также имеют указанную схему.
- Двигатели с распредвалом в головке цилиндровOHC
- Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке (Overhead Camshaft; так же, SOHC — Single OverHead Camshaft). В зависимости от конкретной конфигурации привода клапанов, выделяют двигатели с:
- * Приводом клапанов коромыслами (Москвич-412, старые модели BMW, Honda) — клапана расположены по бокам от распредвала (обычно, V-образно), приводятся в движение насаженными на общую ось коромыслами, одни концы которых толкаются кулачками вала, а другие приводит в движение стержни клапанов;
- * Приводом клапанов рычагами (ВАЗ-2101, −06, …) — распредвал над расположенными в ряд клапанами, приводит их посредством рычагов, опирающихся на шаровую опору, толкая их кулачками примерно посередине; минус — повышенная шумность, высокие нагрузки в месте контакта кулачков вала и рычагов, сложная регулировка клапанного зазора.
- ГРМ с приводом клапанов толкателями.
- * Приводом клапанов толкателями (ВАЗ-2108, многие высокооборотные двигатели) — очень простой механизм с минимальной инерцией деталей, в котором распредвал расположен прямо над клапанами, расположенными тарелками вниз, и приводит их в движение через цилиндрические толкатели; минус — меньшая эластичность характеристики двигателя, сложная регулировка клапанного зазора.
Cхема OHC была наиболее распространена во вторую половину шестидесятых — восьмидесятые годы. Целый ряд двигателей такой схемы выпускается и в наше время, преимущественно для недорогих автомобилей (скажем, ряд двигателей Renault Logan).
- DOHC
- Двигатель с двумя распредвалами в головке цилиндров (Double Overhead Camshaft).
- При этом существуют две серьёзно различающиеся разновидности этого механизма, отличающиеся количеством клапанов.
- DOHC с двумя клапанами на цилиндр
Эта схема является усложнённой разновидностью обычной OHC. В головке цилиндров расположены два распредвала, один из которых приводит впускные клапана, второй — выпускные.
Эта схема применялась в 1960-х — 1970-х годах на высокопотенциальных двигателях таких автомобилей, как Fiat 125, Jaguar, Alfa Romeo, а так же опытном двигателе гоночных автомобилей Москвич-412Р, Москвич-Г4.
В настоящее время не применяется, так что применительно к ней это название следует считать устаревшим.
https://www.youtube.com/watch?v=M-brVK-DJ_c
Схема позволяет значительно увеличить количество оборотов коленчатого вала без вредных последствий для ГРМ за счёт уменьшения его инерции, следовательно, увеличить мощность, снимаемую с двигателя. Например, мощность спортивной модификации двигателя «Москвича-412» составляла более 100 л.с.
DOHC с четырьмя клапанами на цилиндрDOHC-Zylinderkopf-Schnitt.jpg
Два распредвала, каждый из которых приводит свой ряд клапанов. Как правило, один распредвал толкает два впускных клапана, другой — два выпускных.
Фактически, двухрядный вариант схемы OHC с в два раза большим количеством распредвалов и клапанов, однако могут осуществляться и иные схемы с общим количеством клапанов на цилиндр от 3 до 6. Привод клапанов, как правило, толкателями.
Схема даёт большое преимущество по мощностной отдаче. Применяется на большей части современных автомобилей.
Даже если двигатель имеет более одной головки блока цилиндров, и следовательно более двух распредвалов в итоге, он всё равно относится к схеме DOHC.[править] Десмодромная схема газораспределения
В такой схеме газораспределения используются два распределительных вала (либо один с кулачками сложной формы). Один перемещает клапана вниз, второй — вверх. Пружины отсутствуют.
Такой двигатель может раскручиваться до очень большого количества оборотов без вредных последствий, в то время, как обычный двигатель схемы OHC при частоте обращения коленвала порядка 9000 оборотов в минуту неминуемо выйдет из строя, так как скорости срабатывания клапанных пружин не будет хватать для того, чтобы отвести клапана из-под удара поршня до его прихода в верхнюю мёртвую точку («зависание» клапанов).
Десмодромный механизм имеет много деталей, изготовленных с прецизионной точностью. Он очень трудоёмок и дорог в изготовлении. Этот механизм применялся на ряде гоночных автомобилей, например, Mercedes-Benz W196, O.S.C.A. Barchetta и Mercedes-Benz 300 SLR, а ныне — на мотоциклах Ducati.
ГРМ с изменяемыми фазами газораспределения
В настоящее время на рынке присутствуют различные двигатели с системами сдвига фаз газораспределения.
* VTEC — технология фирмы Honda. Регулировка заключается в использовании двух кулачков для регулируемого клапана. Изменение фаз происходит ступенчато, в зависимости от оборотов коленвала.* VVT-i — технология фирмы Toyota. Регулировка производится поворотом распределительного вала относительно его приводной звёздочки.
MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system) — система изменения фаз газораспределения с электронным управлением, разработанная Mitsubishi Motors[1]. Впервые представлена в двигателе 4G92 (англ.), под названием Mitsubishi Innovative Valve timing and lift Electronic Control.
Применение MIVEC позволило увеличить мощность двигателя со 145 л.с. (при 7000 об.) до 175 л.с. (при 7500 об.). Первым автомобилем с использованием этой системы стал Mitsubishi Mirage в кузове хэтчбек.
В настоящее время широко применяется в двигателях Mitsubishi от компактных моделей и до Lancer Evolution.
* Vanos, Double Vanos, Bi-Vanos — технология фирмы BMW. Плавная регулировка производится за счет бесступенчатого поворота распределительных валов относительно оси вращения. Изменение фаз производится во всем диапазоне оборотов двигателя в соответствии с условиями движения.
- Прочие системы газораспределения
- Гильзовая система газораспределенияГазораспределение на Bristol Perseus
- Впервые разработана американским инженером Чарльзом Найтом (Charles Yale Knight), часто по его фамилии называется «системой Найта», хотя Найт разработал лишь один из типов гильзового газораспределения — со скользящими гильзами.
Применялась на дорогих легковых автомобилях — в первую очередь нужно отметить целую серию моделей SS («San-Soupape», фр. «без клапанов») французской фирмы Panhard et Levassor и автомобили фирмы Avions Voisin с двигателями Найта, а также такие модели, как Willys-Knight и Mercedes-Knight. Полный список автомобилей с двигателями Найта включает такие марки и модели, как:
- * Brewster;* Columbia;* Daimler;* Falcon-Knight (1927—1929);* Mercedes-Benz;* Minerva;* Moline-Knight (1914—1919);* Panhard et Levassor;* Peugeot and Mors;* R&V Knight (1920—1924);* Silent-Knight (1905—1907);* Stoddard-Dayton;* Stearns-Knight (1911—1929);* Avions Voisin (1919—1938);
- * Willys-Knight (1915—1933);
Также, гильзовое газораспределение находило применение на авиадвигателях, в частности, на британских авиационных двигателях разработки тридцатых годов, таких, как Bristol Perseus, Bristol Pegasus, Bristol Hercules. Аналогичные конструкции широко применялись и на паровых двигателях.
Принцип действия — открытие/закрытие окон в стенках цилиндра скользящими гильзами (sleeve valves).
На британских авиадвигателях применялась не система Найта, а система МакКаллума, в которой гильзы не скользили вдоль цилиндра, а вращались относительно него, что было проще в реализации.
Также существовало небольшое число двигателей, имевших окна не сбоку цилиндра, а в самой головке блока, то есть более близких к традиционной системе с тарельчатыми клапанами.
Главное преимущество — полная бесшумность. Кроме того, — долговечность и улучшение наполнения цилиндров бензовоздушной смесью за счёт большого размера и меньшего сопротивления окон в гильзах по сравнению с каналами клапанов, особенно в нижнеклапанных двигателях.
Основные недостатки — сложность и высокий расход масла.
Преимущества этой системы были особенно заметны по сравнению с нижнеклапанными автомобильными двигателями первой половины XX века, после появления гидрокомпенсаторов клапанного зазора и верхне расположенных клапанов, они практически исчезли. Тем не менее, в настоящее время ряд исследователей считает, что возможен возврат к системе Найта или иному виду гильзового газораспредления в двигателях будущего.
У каждого производителя двигателей данная технология имеет своё название.Alfa Romeo — Double continuous variable valve timing. CVVT используется на впуске и выпуске.BMW — VANOS/ Double VANOS. Впервые была применена в 1992 году для BMW 3-й и 5-й серий.
PSA Peugeot Citroën — Continuous variable valve timing (CVVT)Chrysler — dual Variable Valve Timing (dual VVT).Daihatsu — Dynamic variable valve timing (DVVT)Ford — Twin Independent Variable Camshaft Timing (Ti-VCT)General Motors — Continuous variable valve timing (CVVT)Honda — i-VTEC= VTEC.
Впервые была применена в 1990 году на автомобилях Civic и CRXHyundai — Continuous variable valve timing (CVVT) — дебютировала в двигателе 2.
0 L Beta I4 в 2005 в автомобиле «Elantra» и «Kia Spectra», также была применена в новом двигателе (Alpha II DOHC) в 2006 для автомобилей «AccentVerna», «Tiburon» и «Kia cee’d», с 2011 года в Hyundai Solaris (двигатель Gamma DOHC).
MG Rover — Variable Valve Control (VVC)Mitsubishi — Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control (MIVEC). Впервые применена в 1992 году в двигателе 4G92.Nissan — Continuous Variable Valve Timing Control System (CVTCS).Toyota — Variable Valve Timing with intelligence (VVT-i), Variable Valve Timing with Lift and Intelligence (VVTL-i).Volvo — Continuous variable valve timing (CVVT)
Информация взята — www.motopingvinus.ru/foru…iewtopic.php?f=119&t=1002
Верхнеклапанный двигатель
Перейти к навигации Перейти к поиску Компоненты клапанного механизма двигателя OHV
Верхним расположением клапанов ( OHV ) двигатель представляет собой поршневой двигатель которого клапаны расположены в головке блока цилиндров над камерой сгорания. Это контрастирует с более ранними двигателями с плоской головкой , где клапаны располагались ниже камеры сгорания в блоке двигателя.
Распределительный вал в традиционном двигателе с верхним расположением клапанов расположен в блоке цилиндров. Движение распределительного вала передается с помощью толкателей и коромысел для управления клапанами в верхней части двигателя.
Верхним распредвалом (OHC) двигатель также имеет накладные клапаны; однако, чтобы избежать путаницы, двигатели с верхним расположением клапанов, в которых используются толкатели, часто называют «двигателями с толкателями». Некоторые ранние двигатели с « впуском по выпуску » использовали гибридную конструкцию, сочетающую элементы как боковых, так и верхних клапанов. [1]
История [ править ]
1894 г. — прототип дизельного двигателя с верхним расположением клапанов. Патент 1904 года на двигатель с верхним расположением клапанов Buick.
Предшественники [ править ]
Первые двигатели внутреннего сгорания были основаны на паровых двигателях и поэтому использовали золотниковые клапаны . [2] Так было и с первым двигателем Отто , который впервые был успешно запущен в 1876 году.
Поскольку двигатели внутреннего сгорания начали развиваться отдельно от паровых двигателей, тарельчатые клапаны становились все более распространенными, и большинство двигателей до 1950-х годов использовали боковой клапан.
(плоский) дизайн. [3]
Начиная с Daimler Reitwagen 1885 года , несколько автомобилей и мотоциклов использовали впускные клапаны, расположенные в головке блока цилиндров, однако эти клапаны были с вакуумным приводом («атмосферным»), а не с распределительным валом, как в типичных двигателях OHV. Выпускной клапан (ы) приводился в действие распределительным валом, но находился в блоке двигателя, как и в двигателях с боковым клапаном.
В прототипе дизельного двигателя 1894 года использовались верхние тарельчатые клапаны, приводимые в действие распределительным валом, толкателями и коромыслами [4] [5], поэтому он стал одним из первых двигателей OHV.
В 1896 году Уильям Ф. Дэвис получил патент США 563 140 на двигатель с верхним расположением клапанов с жидкой охлаждающей жидкостью, используемой для охлаждения головки блока цилиндров.
[6] [7], но работающей модели построено не было.
Серийные двигатели OHV [ править ]
В 1898 году производитель велосипедов Уолтер Лоренцо Марр в Соединенных Штатах построил прототип моторизованного трехколесного велосипеда с одноцилиндровым двигателем с верхним расположением клапанов.
[8] Марр был нанят компанией Buick (тогда называвшейся Buick Auto-Vim and Power Company ) с 1899–1902 годов, где конструкция двигателя с верхним расположением клапанов была доработана. [9] В этом двигателе использовались коромысла, приводимые в действие толкателями, которые, в свою очередь, открывали клапаны параллельно поршням.
Марр вернулся в Buick в 1904 году (построив небольшое количество автомобилей Marr Auto-Car).(с первым известным двигателем, в котором использовалась конструкция верхнего распредвала), в том же году, когда Buick получила патент на конструкцию двигателя с верхним расположением клапана.
В 1904 году первый в мире производство OHV двигатель был выпущен в Buick Model B . Двигатель имел плоско-сдвоенную конструкцию с двумя клапанами на цилиндр. Этот двигатель оказался очень успешным для Buick: в 1905 году компания продала 750 таких автомобилей.
Несколько других производителей начали производить двигатели с верхним расположением клапанов, например, вертикальный 4-цилиндровый двигатель братьев Райт 1906–1912 гг . [10] [11] Однако двигатели с боковым расположением клапанов оставались обычным явлением до конца 1940-х годов, когда их начали постепенно выводить из эксплуатации для двигателей OHV.
Двигатели с верхним кулачком [ править ]
Первый двигатель с верхним распределительным валом (OHC) датируется 1902 годом [12], однако использование этой конструкции в течение многих десятилетий в основном ограничивалось высокопроизводительными автомобилями.
Двигатели OHC постепенно стали более распространенными с 1950-х по 1990-е годы, и к началу 21-го века в большинстве автомобильных двигателей (за исключением некоторых североамериканских двигателей V8) использовалась конструкция OHC.
В 1994 году на автогонке Indianapolis 500 Team Penske участвовала в автомобиле с двигателем Mercedes-Benz 500I, изготовленным по индивидуальному заказу .
Из-за лазейки в правилах двигателю с толкателем было разрешено использовать больший рабочий объем и более высокое давление наддува, что значительно увеличило его выходную мощность по сравнению с двигателями OHC, используемыми другими командами.
Команда Penske квалифицировалась с поул-позицией и выиграла гонку с большим отрывом.
В начале 21 века несколько двигателей V8 с толкателем от General Motors и Chrysler использовали переменный рабочий объем для снижения расхода топлива и выбросов выхлопных газов. В 2008 году на Dodge Viper (четвертое поколение) был представлен первый серийный двигатель с толкателем, в котором используется система изменения фаз газораспределения . [13]
Дизайн [ править ]
Двигатель V8 (со снятым впускным коллектором) с распредвалом, толкателями и коромыслами
Двигатели OHV имеют несколько преимуществ по сравнению с двигателями OHC:
- Меньшая общая упаковка : конструкция двигателя с верхним расположением клапанов типа « кулачок в блоке» приводит к меньшим общим размерам по сравнению с эквивалентным двигателем с верхним расположением клапанов. [14]
- Использование одной и той же отливки головки блока цилиндров для обоих рядов цилиндров: двигатель с верхним распределительным валом требует, чтобы головки цилиндров были (более или менее) зеркальным отображением друг друга из-за системы привода распределительного вала (например, ремня / цепи ГРМ) в передней части каждого блока. ряд цилиндров. В двигателе OHV можно использовать одну и ту же отливку головки блока цилиндров для обоих блоков, просто перевернув ее для второго ряда. [ необходима цитата ]
- Более простая система привода распределительного вала : двигатели OHV имеют менее сложную систему привода распределительного вала по сравнению с двигателями OHC . [14] Большинство двигателей OHC приводят в движение распределительный вал или распределительные валы с помощью зубчатого ремня , цепи или нескольких цепей. Эти системы требуют использования натяжителей , что добавляет сложности. В отличие от этого, в двигателе с верхним расположением клапанов распределительный вал расположен рядом с коленчатым валом, который может приводиться в движение более короткой цепью или даже прямым зубчатым соединением. Однако это несколько сводится на нет более сложным клапанным механизмом, требующим толкателей.
- Более простая система смазки : требования к смазке для головок цилиндров OHV намного меньше из-за отсутствия распределительного вала и соответствующих подшипников для смазки. Головки OHV нуждаются в смазке только для коромысел на конце толкателя, цапфе и конце коромысла. Эта смазка обычно обеспечивается через сами толкатели, а не через специальную систему смазки в головке. Снижение требований к смазке также может означать, что используется масляный насос меньшей мощности с меньшей производительностью.
По сравнению с двигателями OHC, двигатели OHV имеют следующие недостатки:
- Ограниченные обороты двигателя : хотя двигатели с верхним расположением клапанов имеют более простые системы привода распределительного вала, в клапанном агрегате имеется большее количество движущихся частей (т. Е. Толкателей, толкателей и коромысел). Инерция этих частей клапанного механизма делает двигатели OHV более восприимчивыми к смещению клапана на высоких оборотах двигателя (RPM). [1]
- Ограничения на количество и расположение клапанов : двигатели с верхним расположением клапанов часто имеют четыре клапана на цилиндр [15], тогда как двигатель с верхним расположением клапанов редко имеет более двух клапанов на цилиндр. В двигателях OHV размер и форма впускных каналов, а также положение клапанов ограничиваются толкателями и необходимостью их размещения в отливке головки.
Ссылки [ править ]
- ^ a b Ницца, Карим (2000-12-13). «HowStuffWorks» Конфигурации распределительного вала » » . Auto.howstuffworks.com. Архивировано из оригинала на 2016-02-02 . Проверено 7 сентября 2011 .
- ^ «Часть I: V-образные двигатели» . www.topspeed.com . Проверено 13 декабря 2019 .[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Автомобильная история: любопытный двигатель F-Head» . www.curbsideclassic.com . Архивировано из оригинала 17 декабря 2019 года . Проверено 17 декабря 2019 .
- ^ Дизель, Рудольф (1913). Die Entstehung des Dieselmotors . Берлин: Springer. п. 17. ISBN 978-3-642-64940-0.
- ^ Дизель, Рудольф (1893). Theorie und Konstruktion eines rationellen Wärmemotors zum Ersatz der Dampfmaschinen und der heute bekannten Verbrennungsmotoren . Берлин: Springer Berlin Heidelberg. С. 5, 62. ISBN 978-3-642-64949-3.
- ^ «Патент США 563140» . Архивировано 28 августа 2017 года . Проверено 7 июня 2017 .
- ^ «Патентные изображения» . pdfpiw.uspto.gov . Архивировано из оригинального 28 августа 2017 года . Проверено 8 мая 2018 .
- ^ Каймс, Беверли Рэй ; Кокс, Джеймс Х. (2007). Уолтер Л. Марр, удивительный инженер компании Buick . Бостон: Racemaker Press. п. 14.
- ^ «Buick, Полная история», третье изд., 1987, Терри П. Данэм и Лоуренс Гастин.
- ^ Хоббс, Леонард С. Двигатели братьев Райт и их конструкция. Вашингтон, округ Колумбия: Smithsonian Institution Press, 1971, стр. 61, 63.
- ^ «Двигатели Райта» . Архивировано из оригинального 28 апреля 2016 года.
- ^ Георгано, GN (1982) [1968]. «Модслей» . В Георгано, GN (ред.). Новая энциклопедия автомобилей с 1885 года по настоящее время (Третье изд.). Нью-Йорк: EP Dutton. п. 407 . ISBN 0-525-93254-2. LCCN 81-71857 .
- ^ «Международная автомобильная инженерия в Интернете: информационный бюллетень по технологиям трансмиссии» . Sae.org. Архивировано из оригинала на 2011-08-05 . Проверено 7 сентября 2011 .
- ^ a b Вебстер, Ларри (май 2004 г.). «Двигатель толкателя, наконец, получает должное» . Автомобиль и водитель . Архивировано 26 августа 2014 года . Проверено 31 декабря 2014 года .
- ^ «В чем разница между двигателями OHV, OHC, SOHC и DOHC?» . www.samarins.com . Проверено 19 декабря 2019 .
Загрузка...
