Motor IOE - IOE engine

Motor Yale IOE od roku 1911

The sání / sání nad výfukemnebo „IOE“ motor, v USA známý jako F-hlava, je čtyřtaktní spalovací motor jehož valvetrain skládá se z OHV přívod ventily uvnitř hlavy válců a výfuku boční ventily uvnitř bloku motoru.[1]

IOE motory byly široce používány na počátku motocykly, zpočátku s přívodním ventilem ovládaným sáním motoru namísto vačkovým ventilem. Když sací sací ventily dosáhly svých limitů se zvyšujícími se otáčkami motoru, výrobci upravili konstrukci přidáním mechanického valvetrain pro sací ventil. Několik výrobců automobilů, včetně Willys, Rolls Royce a Humber také vyrobil motory IOE pro osobní i vojenská vozidla. Rover vyráběny řadové čtyřválcové a šestiválcové motory s obzvláště účinnou verzí indukčního systému IOE.

Bylo vyrobeno několik konstrukcí s reverzním systémem, výfukem přes přívod (EOI), například Ford Quadricycle z roku 1896.

Popis

V motoru F-head / IOE je sací potrubí a jeho ventily jsou umístěny v hlava válce nad válci a jsou ovládány vahadly, která mění směr pohybu táhla tak, aby sací ventily otevíraly dolů do spalovací komory. Sběrné výfukové potrubí a jeho ventily jsou umístěny vedle nebo jako součást válců v bloku.[2] Výfukové ventily jsou buď zhruba, nebo přesně rovnoběžné s písty; jejich tváře směřují nahoru a nejsou ovládány samostatnými táhly, ale kontaktem s a vačková hřídel přes zdvihátko ventilu nebo zdvihátko ventilu a integrovaný dřík / táhlo ventilu.[Citace je zapotřebí ] Ventily byly odsazeny na jednu stranu a vytvořily něco, co vypadalo jako kapsa, což vedlo k tomu, že pro motory IOE se používal termín „kapesní ventil“.[3] Motor s hlavou F kombinuje vlastnosti obou zpětný ventil a plochá hlava typu motorů, vstupní ventil pracuje přes tlačnou tyč a vahadlo a otevírá se dolů jako motor zpětného ventilu, zatímco výfukový ventil je přesazen od válce a otevírá se nahoru pomocí integrovaného táhla / dříku ventilu přímo ovládaného vačkovým hřídelem, podobně jako ventily v plochém motoru.

Původ

Nejčasnější uspořádání IOE používalo atmosférické sací ventily, které se držely zavřené se slabou pružinou a byly otevřeny tlakovým rozdílem vytvořeným při poklesu pístu na zdvih zdvihu.[4] To fungovalo dobře s nízkými otáčkami předčasných motorů a mělo to tu výhodu, že bylo velmi jednoduché a levné, ale slabá pružina nedokázala dostatečně rychle zavřít ventil, protože se zvyšovaly otáčky motoru. To vyžadovalo silnější pružiny, které zase vyžadovaly přímé mechanické působení k otevření, protože atmosférický tlak 15 PSI omezuje celkovou dostupnou sílu při vytváření tlakového rozdílu, což znamená, že pružina 15 liber (6,8 kg) je nejsilnější, kterou lze použít (z praktických důvodů by to muselo být stále lehčí). Když bylo dosaženo mezí tohoto systému, byla vylepšena konstrukce bez podstatných změn odlévání hlavy přidáním mechanického systému pro otevření sacích ventilů a silnějších pružin pro jejich uzavření.[5] V obou případech byly výfukové ventily v bloku a byly otevřeny kontaktem s vačkovým hřídelem přes zdvihátko nebo zdvihátko ventilu a uzavřeny pružinami.[4]

Výhody a nevýhody

Konstrukce IOE umožňuje použití větších ventilů než boční ventil (nebo L-hlava) nebo zpětný ventil motor.[2] Mezi jeho výhody oproti bočním ventilům / plochým hlavám patří také kompaktní spalovací komora, dobře umístěná zapalovací svíčka a chladicí účinek víření směsi,[6] spolu s lepším průtokem směsi.[Citace je zapotřebí ] Mezi nevýhody patří spalovací komora složitějšího tvaru než u motoru s ventily nad hlavou, která ovlivňuje rychlosti spalování a může vytvářet horká místa v hlavě pístu a nižší umístění ventilu, což brání účinnému úklidu. Kvůli dalším komplikacím vahadel a tlačných tyčí je také výroba složitější a nákladnější než u motoru sidevalve a také fyzicky větší díky umístění vahadel nad hlavou válců a vyžaduje vstupní ventil a porty v hlavě válců, zatímco válec bočního motoru je jednoduše uzavřený válec.

Motory Rover IOE

Detailní záběr na dva válce ve 3litrovém motoru Rover IOE. Je vidět spalovací komora, šikmá horní část pístu a výfukový ventil.

Rover používá pokročilejší formu motoru IOE. To bylo navrhl Jack Swaine v polovině pozdní 1940 a byl ve výrobě od roku 1948 do počátku 1990.[7] Na rozdíl od konvenčního F-head IOE, to mělo efektivní spalovací komoru navrženou pro dobré spalování, spíše než pro jednoduchou výrobu.[8] Horní povrch bloku byl obroben pod určitým úhlem, přičemž korunky pístů byly nakloněny v „šikmé střeše“, aby odpovídaly. U TDC se píst téměř dotýkal šikmého sacího ventilu a poskytoval dobré výsledky 'rozmáčknout 'do samotné spalovací komory, odsazeno do strany o polovinu průměru válce.[8] Výsledný tvar spalovací komory byl téměř ideální polokouli, i když obrácenou a nakloněnou od obvyklého “poloviční hlava " design.[8] Zapalovací svíčka byla namontována centrálně a toto,[6] společně s turbulencí generovanou rozmachem,[8] za předpokladu krátké dráhy plamene.[6] Tenkost plynové vrstvy mezi pístem a sacím ventilem byla tak omezená, aby se snížilo riziko detonace špatného paliva, což je jeden faktor, který ji udržel v provozu s Land Rover tak dlouho.[Citace je zapotřebí ] Během pozdních čtyřicátých a počátku padesátých let, kdy byl dostupný jediný benzín oktan „bazénový“ benzín také umožnilo Roverovi běžet vyšší kompresní poměry než mnoho konkurentů s obvyklejšími strana- nebo konstrukce zpětného ventilu.[7]

Neobvyklé uspořádání spalovací komory s úhlovými ventily také vedlo k neobvyklému ventilovému rozvodu. Bloková vačková hřídel ovládá malé vahadla ve tvaru klínu, pro každý ventil jedno. V časných modelech působí vačkový hřídel na jednoduchou podložku na kolébce, ale u pozdějších modelů byla tato podložka nahrazena válečkovým kladítkem. Vahadla výfuku působí přímo na ventily, zatímco vahadla vtoku působí na táhla běžící až k druhé sadě delších plochých vahadel ovládajících sací ventily. Motor Rover, stejně jako mnoho 40. let a dřívější britské konstrukce, byl malý otvor, dlouhý zdvih (podtržítko ) motor k udržení RAC hodnocení daňového výkonu na co nejnižší úrovni, čímž se udržuje silniční daň na co nejnižší úrovni.[Citace je zapotřebí ] Uspořádání IOE umožnilo společnosti Rover používat větší ventily, než by bylo obvykle možné u motoru s malým vrtáním, což umožnilo lepší dýchání a lepší výkon.[6]

Zahrnovala se řada motorů Rover IOE rovně-4 (1,6- a 2,0 litru) a rovný-6 (2,1-, 2,2-, 2,3-, 2,4-, 2,6- a 3,0 litru) motory a poháněl většinu poválečného sortimentu společnosti v podobě P3, P4 a P5 modely. Upravené verze motorů 1,6 a 2,0 IOE byly použity také v rané verzi modelu Land Rover. Výkony se pohybovaly od 50 k (Land Rover 1.6) do 134 k (P5 3 litry MkII a III). Obzvláště dlouhou kariéru měl šestiválcový motor 2,6 IOE. Poté, co byl použit v Rover P4 sedan byl přidán k modelům Land Rover s dlouhým rozvorem od roku 1963 u modelů 2A Forward Control, poté v roce 1967 u kapotovaných 109 ",[9] a zůstal volitelnou výbavou až do roku 1980, kdy byl nahrazen Rover V8.

Podobná hlava válce Packard

Tvar spalovací komory jako „obrácená polohlava“, spolu s úhlovým kloubem hlavy válce a korunami pístu se šikmou střechou, byl dříve používán v roce 1930 Van Ranst - navrženo Packard Motor V12, i když v tomto případě byly ventily v bloku oba jako boční ventily a zapalovací svíčka byl špatně umístěn na konci spalovací komory.[10]

Ostatní uživatelé

Motocykly

Uspořádání valvetrain IOE bylo hojně používáno v časných amerických motocyklech, hlavně na základě francouzského designu od De Dion-Bouton.[11] Harley-Davidson používané motory IOE s atmosférickými sacími ventily do roku 1912,[12] a s mechanicky poháněnými sacími ventily v letech 1911 až 1929.[13] indický používali valvetrainy IOE na všech svých čtyřválcových kolech kromě těch, které byly vyrobeny v letech 1936 a 1937.[14][15] Zahrnuti jsou i další američtí výrobci motocyklů, kteří používali motory IOE Excelsior, Henderson, a Eso.[16]

Auta

Hudson V letech 1919 až 1923 používal řadový čtyřválec IOE ve své řadě automobilů Essex[17] a motor IOE s šestistupňovou přímočarou v řadě automobilů Hudson v letech 1927 až 1929.[18]

V Evropě ve stejném období vyráběla společnost Humber Limited z Coventry v Anglii celou řadu automobilů využívajících motory IOE, které však byly na konci dvacátých let vyřazeny ve prospěch modelů využívajících levnější motory s hlavou L sdílené s Hillman

Post WW2 Willys a jeho nástupce Kaiser-Jeep, použité varianty Willys Hurricane motor od roku 1950 do roku 1971.[19]

Rolls Royce používali poválečný šestiválcový motor IOE původně navržený bezprostředně před druhou světovou válkou Stříbrný přízrak.[20][21] Z tohoto motoru Rolls-Royce odvodil motory řady B pro bojová vozidla britské armády, které byly vyráběny ve čtyř, šesti a osmi válcových verzích (B40, B60 a B80) Rolls-Royce (a v případě B40 používaných v Austin Champ od společnosti Morris Motors) pro vojenská vozidla, požární zařízení a dokonce i autobusy. Pokročilejší vývoj osobních automobilů s kratším zdvihem, motor FB60, šestiválcový motor IOE s objemem 3909 cm3 a produkující nárokovaný 175, byl používán společností BMC v Vanden Plas Princess 4 litry R. limuzína.[22] Bylo vyrobeno přes 6000 těchto vozů.[Citace je zapotřebí ]

Výfuk nad sáním (EOI)

Některé motory byly vyrobeny s reverzní konfigurací, které mají výfukový ventil v hlavě válců a sací ventil v bloku. The ABC Skootamota zahájila výrobu s motorem této konfigurace,[23][24] ale to bylo změněno na motor zpětného ventilu před ukončením výroby.[23]

V letech 1936 a 1937 měla indická čtyřka obrácené polohy ventilů, přičemž výfukový ventil byl v hlavě a sací ventil v bloku. Teoreticky by to zlepšilo odpařování paliva a motor byl ve skutečnosti výkonnější. Nový systém však velmi zahřál hlavu válců. Táhlo výfukového ventilu vyžadovalo časté seřizování. Návrh byl vrácen do původní konfigurace IOE v roce 1938.[14][15]

Viz také

Reference

  1. ^ V.A.W Hillier: Základy technologie motorových vozidel, 4. vydání, Standly Thornes, Cheltenham 1991, ISBN  9780748705313, str. 39 + 40
  2. ^ A b Nunney, M. J. (2007) [1988]. „1 Benzinový motor s vratným pístem“. Technologie lehkých a těžkých vozidel (Čtvrté vydání). Oxford, Velká Británie: Elsevier. p. 48. ISBN  978-0-7506-8037-0. Citováno 2013-01-09. Hlavní výhodou tohoto typu uspořádání bylo, že lze použít větší sací ventily, ale protože byly těžší, omezovaly také maximální povolené otáčky motoru.
  3. ^ Girdler, Allan; Hussey, Ron (2003). „Kapitola 1: 1909 Model 5 - Ten, který fungoval“. Harley-Davidson: The American Motorcycle. Motorbooks Classic. Fotografie Rona Husseyho. MotorBooks International. str. 13–16. ISBN  978-0-7603-1651-1. Výfukový ventil byl pod sacím ventilem, takže konstrukce byla nazývána sání nad výfukem nebo IOE. Ventily byly vypnuté na jedné straně otvoru válce, takže stejný design byl nazýván kapesním ventilem. Poetickým způsobem tvoří valvetrain jakýsi tvar F, zejména později s tlačnou tyčí a vahadlem, takže systém byl znám jako F hlava.
  4. ^ A b Wilson, Hugo (1993). "Glosář". The Ultimate Motorcycle Book. Fotografie Davea Kinga. Londýn: Dorling Kindersley. p. 188. ISBN  0-7513-0043-8. IOE Vstup přes výfuk. Uspořádání ventilů, ve kterých je sací ventil umístěn přímo nad (boční) výfukový ventil. Obyčejný na časných motorech, vývoj atmosférických motorů ventilů.
  5. ^ Girdler, Allan; Hussey, Ron (2003). „Kapitola 2: 1909 Model 5D - první V-Twin“. Harley-Davidson: The American Motorcycle. Motorbooks Classic. Fotografie Rona Husseyho. MotorBooks International. p. 29. ISBN  978-0-7603-1651-1. V roce 1911 se V-twin vrátil do výroby, stejná obecná myšlenka kromě toho, že tentokrát byl dodáván s napínákem pásu a se správnými vačkovými laloky a vahadly a pružinami pro sací ventily.
  6. ^ A b C d Soudce, Arthur W. (1983) [1972]. „Kapitola II Benzinový motor a jeho součásti“. Automobilové motory. Manuály k motoru. 1 (First Indian ed.). Nové Dillí, Indie: Publikace B.I. 108–110. Citováno 2013-01-09.
  7. ^ A b Bobbit, Malcolm (11. 11. 2002) [1994]. Rover P4. Dorchester, UK: Veloce Publishing. 23, 41–42. ISBN  978-1-903706-57-2. Citováno 2013-01-02.
  8. ^ A b C d Ricardo, Harry R., pane (1953). Vysokorychlostní spalovací motor (4. vydání). Glasgow: Blackie. str. 91–92.
  9. ^ Taylor, James (2010). Průvodce specifikacemi Land Rover Series II a IIa. Ramsbury, Wiltshire: The Crowood Press. ISBN  978-1-84797-160-9.
  10. ^ Ludvigsen, Karl (2005). Motor V12. Sparkford, Yeovil: Haynes Publishing. p. 114. ISBN  1-84425-004-0.
  11. ^ Girdler, Allan (březen 1996). Edwards, David (ed.). „The Miller Mystery“. Cyklický svět. Časopisy Hachette Filipacchi. 35 (3): 54 58. ISSN  0011-4286. Jednalo se o design používaný společností DeDion ve Francii, který byl dovezen do USA a upraven Harleyem a Indem a bezpočtem dalších.
  12. ^ Rafferty, Tod (2001). „Kapitola jedna: Začátek“. Kompletní Harley Davidson: Historie amerického motocyklu po jednotlivých modelech. MBI Publishing. p. 21. ISBN  0-7603-0326-6.
  13. ^ Hatfield, Jerry (2004-10-23) [2002]. „Flathead Era“. V Darwin Holmstrom (ed.). Harley-Davidson století. St. Paul, MN USA: MotorBooks International. p. 56. ISBN  0-7603-2073-X. Citováno 2013-01-02. Pro sezónu 1930 nahradil Harley-Davidson poslední z motorů s hlavou F plochým designem o objemu 1200 ccm (74 kubických palců).
  14. ^ A b „Indián“ z roku 1936 „vzhůru nohama„ čtyřka “. Síň slávy motocyklů. Americká asociace motocyklistů. 2010. Archivovány od originál dne 11. ledna 2011. Citováno 13. ledna 2013. Nastavení dual-carb, nabízené v roce 1937, nepomohlo a do roku 1938 byla „vzhůru nohama“ Four přerušena a nahrazena novým designem „rightide-up“.
  15. ^ A b Greg, Harrison, ed. (Srpen 1991). „Classics: 1937 Indian Model 437“. Americký motocyklista. Westerville, Ohio, USA: Americká asociace motocyklistů. 45 (8): 71. ISSN  0277-9358.
  16. ^ Wilson, Hugo (1995). „A-Z motocyklů“. Encyklopedie motocyklu. Londýn: Dorling Kindersley. str. 11, 58–59, 78. ISBN  0-7513-0206-6.
  17. ^ Hyde, Charles K. (2009-11-15). „Five: The Founding of the Hudson Motor Car Company and the Roy D. Chapin Era, 1909—1936“. Známí nezávislí výrobci automobilů: Nash, Hudson a American Motors. Detroit, MI USA: Wayne State University Press. str. 119–121. ISBN  978-0-8143-3446-1. Citováno 2013-01-02. Motor byl čtyřválcový řadový deskový motor s F-hlavou, s hlavními sacími ventily a výfukovými ventily v bloku motoru.
  18. ^ Hyde, Charles K. (2009-11-15). „Five: The Founding of the Hudson Motor Car Company and the Roy D. Chapin Era, 1909—1936“. Známí nezávislí výrobci automobilů: Nash, Hudson a American Motors. Detroit, MI USA: Wayne State University Press. str. 124–125. ISBN  978-0-8143-3446-1. Citováno 2013-01-02. Pro rok 1927 nahradil Hudson svůj inline šestistupňový šestistupňový L (289 CID a 76 brzdných koňských sil) novým inline šestistupňovým šestistupňovým F, rovněž s 289 CID, ale generující 92 brzdných koňských sil.
  19. ^ Allen, Jim (2007-10-15) [2007]. „Kapitola 10 Výkon motoru GO POWER“. Příručka výkonu Jeep 4x4. Motorbooks Workshop Series. 242 (Druhé vydání.). St. Paul, Minnesota, USA: MBI Publishing. p. 193. ISBN  978-0-7603-2687-9. Citováno 2013-01-01. 1950–1971 F134 „Hurricane“ čtyřválcová F-hlava
  20. ^ „Atwell-Wilson Motor Museum - Rolls-Royce Silver Wraith 1“. Atwell-Wilson Motor Museum. 2008. Archivovány od originál dne 2010-02-05. Citováno 2011-01-14.
  21. ^ „113: 1954 Rolls-Royce Silver Wraith 4½ litr Touring Limousine CLW26“. Bonhams.com (Aukční katalog). Bonhams. 2007-05-21. Citováno 2013-01-08. S předválečným motorem s hlavními ventily Wraith byly sdíleny pouze rozměry vrtání a zdvihu, hlavní výhodou tohoto uspořádání „hlavy F“ byly jeho velké ventily a velkorysý vodní plášť kolem sedel ventilů.
  22. ^ „Silniční test Autocar 1989 - Vanden Plas Princess 4-litrový R 3 909 c.c.“. Autocar: 406–410. 28. srpna 1964.
  23. ^ A b Wilson, Hugo (1995). „A-Z motocyklů“. Encyklopedie motocyklu. Londýn: Dorling Kindersley. p.170. ISBN  0-7513-0206-6.
  24. ^ Wilson, Hugo (1995). "Adresář motocyklů". Encyklopedie motocyklu. Londýn: Dorling Kindersley. p.212. ISBN  0-7513-0206-6.