Многоклапанные двигатели: история и развитие

Введение

Тип автомобильного двигателя

В автомобилестроении многоклапанный двигатель – это двигатель, в котором каждый цилиндр имеет более двух клапанов. Многоклапанный двигатель обеспечивает лучший газообмен и может работать на более высоких оборотах в минуту (RPM), чем двухклапанный, выдавая большую мощность.

Конструкция многоклапанного двигателя

Многоклапанный двигатель имеет три, четыре или пять клапанов на цилиндр для повышения производительности. Любой четырехтактный двигатель внутреннего сгорания нуждается как минимум в двух клапанах на цилиндр: один для впуска воздуха (и часто топлива). Двигатель GP имел объем 4,5 литра (4490 куб. см) и развивал мощность 2950 об/мин (14,7 кВт/л), а после модификаций в 1921 году – 3000 об/мин. Максимальная скорость этого автомобиля составляла 140–149 км/ч. Только в 1920-х годах двигатели DOHC стали устанавливаться на дорожные автомобили Alfa, такие как Alfa Romeo 6C. В 1916 году американский автомобильный журнал Automobile Topics описал четырехцилиндровый, четырехклапанный автомобильный двигатель, изготовленный компанией Linthwaite Hussey Motor Co. из Лос-Анджелеса, Калифорния, США: «Компания предлагает две модели высокоскоростного двигателя с двойными впускными и выпускными каналами». Ранние многоклапанные двигатели с конфигурацией T-образной головки блока цилиндров включали Stutz 1917 года с рядным двигателем на 4 цилиндра, White Motor Car Model GL 327 CID Dual Valve Monoblock с четырьмя цилиндрами и двигатели Pierce Arrow 1919 года с рядным двигателем на 6 цилиндров. Стандартные двигатели с плоской головкой блока цилиндров того времени были не очень эффективными, и конструкторы пытались улучшить производительность двигателя, используя несколько клапанов. Компания Stutz Motor Company использовала модифицированную T-образную головку с 16 клапанами, двойным зажиганием и алюминиевыми поршнями для достижения мощности 80 л.с. (59 кВт) при 2400 об/мин от рядного двигателя на 4 цилиндра объемом 360,8 куб. дюйма (5,8 литра) (0,22 л.с. на кубический дюйм). Было построено более 2300 таких мощных ранних многоклапанных двигателей. Stutz использовал их не только в своем знаменитом спортивном автомобиле Bearcat, но и в своих стандартных туристических автомобилях. Моноблочный двигатель White Motor Car развивал 72 лошадиные силы, и было построено менее 150 экземпляров, из которых сегодня известно только три. В 1919 году Pierce Arrow представил свой рядный двигатель на 6 цилиндров объемом 524,8 куб. дюйма (8,6 литра) с 24 клапанами. Двигатель развивал мощность 48,6 л.с. (0,09 л.с. на кубический дюйм) и работал очень тихо, что было преимуществом для контрабандистов той эпохи. Многоклапанные двигатели продолжали пользоваться популярностью в гоночных и спортивных двигателях. Роберт М. Руф, главный инженер Laurel Motors, разработал свои многоклапанные головки блока цилиндров Roof Racing Overheads в начале 20-го века. Тип A с 16 клапанами был успешен в 1910-х годах, тип B был предложен в 1918 году, а тип C с 16 клапанами – в 1923 году. Фрэнк Локхарт выиграл гонку в Индиане в 1926 году на автомобиле с верхним расположением распредвала типа C. Bugatti также разработал рядный двигатель на 4 цилиндра с четырьмя клапанами на цилиндр объемом 1,5 литра еще в 1914 году, но не использовал этот двигатель до окончания Первой мировой войны. Он развивал мощность около 30 л.с. (22,4 кВт) при 2700 об/мин (15,4 кВт/л или 0,34 л.с./куб. дюйм). В 1920 году на Гран-при Voiturettes в Ле-Мане гонщик Эрнест Фридерих финишировал первым на Bugatti Type 13 с 16-клапанным двигателем, со средней скоростью 91,96 км/ч. Еще более успешным был полный разгром Bugatti, занявшей первые четыре места в Брешиа в 1921 году. В честь этой памятной победы все Bugatti с 16-клапанными двигателями были названы Brescia. С 1920 по 1926 год было построено около 2000 автомобилей. Peugeot имел трехвальный верхний распредвал с 5 клапанами на цилиндр в своем гоночном автомобиле Гран-при 1921 года. Bentley использовал многоклапанные двигатели с самого начала. Bentley 3 Litre, представленный в 1921 году, использовал моноблочный рядный двигатель на 4 цилиндра с алюминиевыми поршнями, камерами сгорания с затяжной крышей, двойным зажиганием, верхним расположением распредвала (SOHC) и четырьмя клапанами на цилиндр. Он развивал мощность около 70 л.с. (0,38 л.с. на кубический дюйм). Bentley 4½ Litre 1927 года имел аналогичную конструкцию двигателя. Гонная модель NA предлагала 130 л.с. (0,48 л.с. на кубический дюйм), а наддувный 4½ Litre (Blower Bentley) 1929 года достиг 240 л.с. (0,89 л.с. на кубический дюйм). Bentley 6½ Litre 1926 года добавил два цилиндра к моноблочному рядному двигателю на 4 цилиндра. Этот многоклапанный рядный двигатель на 6 цилиндров предлагал мощность 180–200 л.с. (0,45–0,50 л.с. на кубический дюйм). Bentley 8 Litre 1930 года с многоклапанным рядным двигателем на 6 цилиндров развивал мощность около 220 л.с. (0,45 л.с. на кубический дюйм). В 1931 году Stutz Motor Company представила рядный двигатель на 8 цилиндров объемом 322 куб. дюйма (5,3 литра) с двумя распредвалами, 32 клапанами и мощностью 156 л.с. (116 кВт) при 3900 об/мин, получивший название DV 32. Двигатель предлагал 0,48 л.с. на кубический дюйм. Было построено около 100 таких многоклапанных двигателей. Stutz также использовал их в своем лучшем спортивном автомобиле DV 32 Super Bearcat, который мог достигать скорости 160 км/ч. Двигатель Duesenberg SJ Mormon Meteor 1935 года был рядным двигателем на 8 цилиндров объемом 419,6 куб. дюйма (6,9 литра) с двумя верхними распредвалами (DOHC), 4 клапанами на цилиндр и нагнетателем. Он развивал мощность 400 л.с. (298,3 кВт) при 5000 об/мин и 0,95 л.с. на кубический дюйм. В гоночном автомобиле Mercedes Benz W125 1937 года использовался наддувный рядный двигатель на 8 цилиндров объемом 5,7 литра с двумя верхними распредвалами (DOHC) и четырьмя клапанами на цилиндр. Двигатель развивал мощность 592–646 л.с. (441,5–475 кВт) при 5800 об/мин и достигал 1,71–1,87 л.с. на кубический дюйм (77,8–85,1 кВт/л). Максимальная скорость W125 составляла около 322 км/ч.

A multi valve engine design has three, four, or five valves per cylinder to achieve improved performance. Any four stroke internal combustion engine needs at least two valves per cylinder: one for intake of air (and often fuel The GP engine had a displacement of 4.5 liter (4490 cc) and produced at 2950 rpm (14.7 kW/liter), and after modifications in 1921 at 3000 rpm. The top speed of this car was 88 93 mph (140–149 km/h). It wasn't until the 1920s when these DOHC engines came to Alfa road cars like the Alfa Romeo 6C. In 1916 US automotive magazine Automobile Topics described a four cylinder, four valve per cylinder car engine made by Linthwaite Hussey Motor Co. of Los Angeles, CA, USA: "Firm offers two models of high speed motor with twin intakes and exhausts.". Early multi valve engines in T head configuration were the 1917 Stutz straight 4, White Motor Car Model GL 327 CID Dual Valve Mononblock four, and 1919 Pierce Arrow straight 6 engines. The standard flathead engines of that day were not very efficient and designers tried to improve engine performance by using multiple valves. The Stutz Motor Company used a modified T head with 16 valves, twin spark ignition and aluminium pistons to produce 80 bhp (59 kW) at 2400 rpm from a 360.8 cid (5.8 liter) straight 4 (0.22 bhp per cubic inch). Over 2300 of these powerful early multi valve engines were built. Stutz not only used them in their famous Bearcat sportscar but in their standard touring cars as well. The mono block White Motor Car engine developed 72 horsepower and less than 150 were built, only three are known to exist today. In 1919 Pierce Arrow introduced its 524.8 cid (8.6 liter) straight 6 with 24 valves. The engine produced 48.6 bhp (0.09 bhp per cubic inch) and ran very quietly, which was an asset to the bootleggers of that era. Multi valve engines continued to be popular in racing and sports engines. Robert M. Roof, the chief engineer for Laurel Motors, designed his multi valve Roof Racing Overheads early in the 20th century. Type A 16 valve heads were successful in the teens, Type B was offered in 1918 and Type C 16 valve in 1923. Frank Lockhart drove a Type C overhead cam car to victory in Indiana in 1926. Bugatti also had developed a 1.5 liter OHV straight 4 with four valves per cylinder as far back as 1914 but did not use this engine until after World War I. It produced appr. 30 bhp (22.4 kW) at 2700 rpm (15.4 kW/liter or 0.34 bhp/cid). In the 1920 Voiturettes Grand Prix at Le Mans driver Ernest Friderich finished first in a Bugatti Type 13 with the 16 valve engine, averaging 91.96 km/h. Even more successful was Bugattis clean sweep of the first four places at Brescia in 1921. In honour of this memorable victory all 16 valve engined Bugattis were dubbed Brescia. From 1920 through 1926 about 2000 were built. Peugeot had a triple overhead cam 5 valve Grand Prix car in 1921. Bentley used multi valve engines from the beginning. The Bentley 3 Litre, introduced in 1921, used a monobloc straight 4 with aluminium pistons, pent roof combustion chambers, twin spark ignition, SOHC, and four valves per cylinder. It produced appr. 70 bhp (0.38 bhp per cubic inch). The 1927 Bentley 4½ Litre was of similar engine design. The NA racing model offered 130 bhp (0.48 bhp per cubic inch) and the 1929 supercharged 4½ Litre (Blower Bentley) reached 240 bhp (0.89 bhp per cubic inch). The 1926 Bentley 6½ Litre added two cylinders to the monobloc straight 4. This multi valve straight 6 offered 180 200 bhp (0.45 0.50 bhp per cubic inch). The 1930 Bentley 8 Litre multi valve straight 6 produced appr. 220 bhp (0.45 bhp per cubic inch). In 1931 the Stutz Motor Company introduced a 322 cid (5.3 liter) dual camshaft 32 valve straight 8 with 156 bhp (116 kW) at 3900 rpm, called DV 32. The engine offered 0.48 bhp per cubic inch. About 100 of these multi valve engines were built. Stutz also used them in their top of the line sportscar, the DV 32 Super Bearcat that could reach 100 mph (160 km/h). The 1935 Duesenberg SJ Mormon Meteor's engine was a 419.6 cid (6.9 liter) straight 8 with DOHC, 4 valves per cylinder and a supercharger. It achieved 400 bhp (298.3 kW) at 5,000 rpm and 0.95 bhp per cubic inch. The 1937 Mercedes Benz W125 racing car used a supercharged 5.7 liter straight 8 with DOHC and four valves per cylinder. The engine produced 592 646 bhp (441.5 475 kW) at 5800 rpm and achieved 1.71 1.87 bhp per cubic inch (77.8 85.1 kW/liter). The W125 top speed was appr. 200 mph (322 km/h).

После 1945 года

Двигатель Cosworth DFV F1 1967 года, атмосферный 3.0-литровый V8, развивавший около 9 000 об/мин (101,9 кВт/л), имел четыре клапана на цилиндр. На протяжении многих лет он был доминирующим двигателем в Формуле-1, а также использовался в других категориях, включая CART, Формулу-3000 и гонки спортивных автомобилей. Дебютировав на Гран-при Японии 1968 года в оригинальной 3.0-литровой версии, двигатель Toyota 7 участвовал в гонках на выносливость в качестве 5.0-литрового (4968 куб. см) V8 без турбонаддува, с DOHC и 32 клапанами. Он развивал мощность при 8000 об/мин (88,8 кВт/л) и при 6400 об/мин. Существует множество споров о том, какой автомобиль стал первым серийным автомобилем с двигателем, имеющим четыре клапана на цилиндр. Для шестицилиндровых двигателей, и учитывая специальные версии серийных автомобилей, первым, по-видимому, был Nissan Skyline 1969 года, использующий шестицилиндровый двигатель Nissan S20 DOHC с четырьмя клапанами. Этот двигатель также устанавливался на гоночную версию Nissan Fairlady Z432. Для четырехцилиндрового двигателя, первым серийным автомобилем с двигателем, имеющим четыре клапана на цилиндр, был британский Ford Escort RS1600, который использовал двигатель Cosworth BDA, представлявший собой блок Ford "Kent" с 16-клапанной головкой блока цилиндров Cosworth с двумя распредвалами. Автомобиль стал легендой ралли в 1970-х годах, выиграв множество национальных и чемпионатов мира. Другими автомобилями, претендующими на первенство, являются Jensen Healey, выпущенный в 1972 году, который использовал Lotus 907 с ременным приводом DOHC, 16-клапанный 2-литровый рядный 4, развивающий 140 л.с. (54,6 кВт/л, 1,20 л.с./куб. см). Все эти автомобили, хотя и серийные, имели относительно ограниченный тираж, поэтому утверждается, что первым широко доступным и недорогим серийным автомобилем с двигателем, имеющим четыре клапана на цилиндр, был Triumph Dolomite Sprint 1973 года. В Triumph использовался разработанный собственными силами двигатель SOHC с 16 клапанами, объемом 1998 куб. см (122 куб. дюйма), который развивал 127 л.с. (47,6 кВт/л, 1,10 л.с./куб. см) при выпуске. Chevrolet Cosworth Vega 1975 года был оснащен многоклапанной головкой блока цилиндров DOHC, разработанной Cosworth Engineering в Великобритании. Этот 122-кубический дюймовый рядный 4 развивал мощность при 5600 об/мин (0,90 л.с./куб. дюйм; 41,0 кВт/л) и при 4800 об/мин. В 1976 году Fiat 131 Abarth (51,6 кВт/л), в 1976 году Lotus Esprit с двигателем Lotus 907 (54,6 кВт/л, 1,20 л.с./куб. см) и в 1978 году BMW M1 с двигателем BMW M88 (58,7 кВт/л, 1,29 л.с./куб. см) использовали четыре клапана на цилиндр. Двигатель BMW M88/3 использовался в BMW M635CSi 1983 года и в BMW M5 1985 года. В 1978 году Porsche 935/78 использовал двигатель с двойным турбонаддувом, 3.2-литровый оппозитный 6 (845 л.с./630 кВт при 8200 об/мин; 784 Нм/578 фунт-футов при 6600 об/мин). Двигатель с водяным охлаждением имел четыре клапана на цилиндр и развивал огромную мощность 196,2 кВт/л. Porsche пришлось отказаться от традиционного воздушного охлаждения, поскольку многоклапанный DOHC затруднял воздушное охлаждение свечей зажигания. Было построено всего два автомобиля. Ferrari разработала свои двигатели Quattrovalvole (или QV) в 80-х годах. Четыре клапана на цилиндр были добавлены в 1982 308 и Mondial Quattrovalvole, что позволило вернуть мощность до прежнего высокого уровня. Очень необычный Dino Quattrovalvole был использован в Lancia Thema 8.32 в 1986 году. Он был основан на двигателе 308 QV, но использовал разделенный коленчатый вал, а не плоский коленчатый вал типа Ferrari. Двигатель был построен компанией Ducati, а не Ferrari, и производился с 1986 по 1991 год. Quattrovalvole также использовался Lancia для их попытки выиграть чемпионат мира по спортивным автомобилям с LC2. Двигатель был оснащен двойным турбонаддувом и уменьшен до 2,65 литров, но развивал мощность в квалификационной комплектации. Позже двигатель был увеличен до 3.0 литров, а выходная мощность была увеличена до. Ferrari Testarossa 1984 года имела 4.9-литровый оппозитный 12 с четырьмя клапанами на цилиндр. В период с 1984 по 1991 год было произведено почти 7200 автомобилей Testarossa. В 1985 году Lamborghini выпустила Countach Quattrovalvole, развивающий мощность от 5.2-литрового (5167 куб. см) двигателя Lamborghini V12 (64,8 кВт/л). Mercedes Benz 190E 2.3 16 с 16-клапанным двигателем дебютировал на Франкфуртском автосалоне в сентябре 1983 года после того, как установил мировой рекорд в Нардо, Италия, зафиксировав среднюю скорость более чем в ходе испытания на выносливость. Двигатель был основан на 2.3-литровом 8-клапанном агрегате мощностью 136 л.с. (101 кВт), который уже устанавливался на серии 190 и E Class. Cosworth разработала головку блока цилиндров DOHC из легкого сплава с четырьмя большими клапанами на цилиндр. В дорожной комплектации 190 E 2.3 16 развивал мощность 49 л.с. (36 кВт) и 41 фунт-фут (55 Нм) крутящего момента больше, чем базовый двигатель с одним верхним распредвалом 2.3 рядный 4, на котором он был основан, предлагая 6200 об/мин (59,2 кВт/л) и при 4500 об/мин. В 1988 году 2.3-литровый двигатель был заменен на 2.5-литровый. Он предлагал двойные цепи газораспределения для устранения легко ломающихся одиночных цепей на ранних 2.3-литровых двигателях и увеличил максимальную мощность на 17 л.с. (12,5 кВт) с небольшим увеличением крутящего момента. Для омологации были произведены модели Evolution I (1989) и Evolution II (1990), которые имели переработанный двигатель для обеспечения более высокой частоты вращения и улучшенных характеристик на высоких оборотах. Двигатель Evo II развивал мощность от 2463 куб. см (70,2 кВт/л). Saab представила 16-клапанную головку для своего 2.0-литрового (1985 куб. см) рядного 4 в 1984 году и предлагала двигатель с турбонаддувом и без него (65,5 кВт/л и 47,9 кВт/л соответственно) в Saab 900 и Saab 9000. 2.0-литровый Nissan FJ20 был одним из первых серийных японских двигателей с рядным 4, имеющим как конфигурацию DOHC 16 клапанов (четыре клапана на цилиндр, два впускных, два выпускных), так и электронный впрыск топлива (EFI) при выпуске в октябре 1981 года в шестом поколении Nissan Skyline. Максимальная мощность составляла при 6000 об/мин и при 4800 об/мин. FJ20 также предлагался с турбонаддувом, развивая мощность при 6400 об/мин и при 4800 об/мин. Следуя примеру Nissan, Toyota выпустила 1.6-литровый (1587 куб. см) двигатель 4A GE в 1983 году. Головка блока цилиндров была разработана Yamaha Motor Corporation и производилась на заводе Toyota Shimayama. Изначально задуманный как двухклапанный двигатель, Toyota и Yamaha изменили 4A GE на четырехклапанный после года оценки. Он развивал 115-140 л.с. (86-104 кВт) при 6600 об/мин (54,2-65,5 кВт/л) и при 5800 об/мин. Чтобы компенсировать снижение скорости воздуха в многоклапанном двигателе на низких оборотах, двигатели первого и второго поколения включали систему впуска T VIS. В 1986 году Volkswagen представила многоклапанный Golf GTI 16V. 16-клапанный 1.8-литровый рядный 4 развивал 139 л.с. (102 кВт; 137 л.с.) или 56,7 кВт/л, что почти на 25% больше, чем 45,6 кВт/л для предыдущего 8-клапанного Golf GTI. Семейство двигателей GM Quad 4 с многоклапанным механизмом дебютировало в начале 1987 года. Quad 4 был первым серийным многоклапанным двигателем, произведенным GM после Chevrolet Cosworth Vega. Атмосферный Quad 4 развивал мощность на кубический дюйм (49,1 кВт/л). Такие двигатели вскоре стали обычным явлением, поскольку японские производители приняли многоклапанную концепцию.

The 1967 Cosworth DFV F1 engine, a NA 3.0 liter V8 producing appr. at 9,000 rpm (101.9 kW/liter), featured four valves per cylinder. For many years it was the dominant engine in Formula One, and it was also used in other categories, including CART, Formula 3000 and Sportscar racing. Debuting at the 1968 Japanese Grand Prix in the original 3.0 liter version the Toyota 7 engine participated in endurance races as a 5.0 liter (4,968 cc) non turbo V8 with DOHC and 32 valves. It produced at 8,000 rpm (88.8 kW/liter) and at 6,400 rpm. There is much discussion about which was the first 'mass produced' car to use an engine with four valves per cylinder. For six cylinder engines, and considering special versions of mass produced cars, the first appears to have been the 1969 Nissan Skyline, using the Nissan S20 six cylinder DOHC four valve engine. This engine was also fitted to Nissan Fairlady Z432 racing edition. For a four cylinder engine, the first mass produced car using a four valves per cylinder engine was the British Ford Escort RS1600, this car used the Cosworth BDA engine which was a Ford 'Kent' block with a Cosworth 16 valve twin cam cylinder head. The car went on to become a rallying legend in the 1970s winning many domestic and World Championship events. Other cars claiming to be first are the Jensen Healey, launched in 1972 which used a Lotus 907 belt driven DOHC 16 valve 2 liter straight 4 producing 140 bhp (54.6 kW/liter, 1.20 bhp/cid). All of these, although mass produced, are also of relatively limited production, so it is argued that the first widely available and popularly priced mass production car with a four valve per cylinder engine was the 1973 Triumph Dolomite Sprint. This Triumph used an in house developed SOHC 16 valve 1,998 cc (122 ci) straight 4 engine that produced 127 bhp (47.6 kW/liter, 1.10 bhp/cid) at introduction. The 1975 Chevrolet Cosworth Vega featured a DOHC multi valve head designed by Cosworth Engineering in the UK. This 122 cubic inch straight 4 produced at 5600 rpm (0.90 bhp/cid; 41.0 kW/liter) and at 4800 rpm. The 1976 Fiat 131 Abarth (51.6 kW/liter), 1976 Lotus Esprit with Lotus 907 engine (54.6 kW/liter, 1.20 bhp/cid), and 1978 BMW M1 with BMW M88 engine (58.7 kW/liter, 1.29 bhp/cid) all used four valves per cylinder. The BMW M88/3 engine was used in the 1983 BMW M635CSi and in the 1985 BMW M5. The 1978 Porsche 935/78 racer used a twin turbo 3.2 liter flat 6 (845 bhp/630 kW@8,200 rpm; 784 Nm/578 ft. lbs@6,600 rpm). The water cooled engine featured four valves per cylinder and output a massive 196.2 kW/liter. Porsche had to abandon its traditional aircooling because the multi valve DOHC hampered aircooling of the spark plugs. Only two cars were built. Ferrari developed their Quattrovalvole (or QV) engines in the 80s. Four valves per cylinder were added for the 1982 308 and Mondial Quattrovalvole, bringing power back up to the pre FI high of A very unusual Dino Quattrovalvole was used in the 1986 Lancia Thema 8.32. It was based on the 308 QV's engine, but used a split plane crankshaft rather than the Ferrari type flat plane. The engine was constructed by Ducati rather than Ferrari, and was produced from 1986 through 1991. The Quattrovalvole was also used by Lancia for their attempt at the World Sportscar Championship with the LC2. The engine was twin turbocharged and destroked to 2.65 litres, but produced in qualifying trim. The engine was later increased to 3.0 litres and increased power output to The 1984 Ferrari Testarossa had a 4.9 liter flat 12 with four valves per cylinder. Almost 7,200 Testarossa were produced between 1984 and 1991. In 1985 Lamborghini released a Countach Quattrovalvole, producing from a 5.2 liter (5167 cc) Lamborghini V12 engine (64.8 kW/liter). The Mercedes Benz 190E 2.3 16 with 16 valve engine debuted at the Frankfurt Auto Show in September 1983 after it set a world record at Nardo, Italy, recording a combined average speed of over the endurance test. The engine was based on the 2.3 liter 8 valve 136 hp (101 kW) unit already fitted to the 190 and E Class series. Cosworth developed the DOHC light alloy cast cylinder head with four large valves per cylinder. In roadgoing trim, the 190 E 2.3 16 produced 49 hp (36 kW) and 41 ft•lbf (55 N•m) of torque more than the basic single overhead cam 2.3 straight 4 engine on which it was based offering at 6,200 rpm (59.2 kW/liter) and at 4,500 rpm. In 1988 an enlarged 2.5 liter engine replaced the 2.3 liter. It offered double valve timing chains to fix the easily snapping single chains on early 2.3 engines, and increased peak output by 17 bhp (12.5 kW) with a slight increase in torque. For homologation Evolution I (1989) and Evolution II (1990) models were produced that had a redesigned engine to allow for a higher rev limit and improved top end power capabilities. The Evo II engine offered from 2463 cc (70.2 kW/liter). Saab introduced a 16 valve head to their 2.0 liter (1985 cc) straight 4 in 1984 and offered the engine with and without turbocharger (65.5 kW/liter and 47.9 kW/liter respectively) in the Saab 900 and Saab 9000. The 2.0 liter Nissan FJ20 was one of the earliest straight 4 mass produced Japanese engines to have both a DOHC 16 valve configuration (four valves per cylinder, two intake, two exhaust) and electronic fuel injection (EFI) when released in October 1981 in the sixth generation Nissan Skyline. Peak output was at 6,000 rpm and at 4,800 rpm. The FJ20 was also offered with a turbocharger, producing at 6,400 rpm and at 4,800 rpm. Following Nissan's lead, Toyota released the 1.6 liter (1,587 cc) 4A GE engine in 1983. The cylinder head was developed by Yamaha Motor Corporation and was built at Toyota's Shimayama plant. While originally conceived of as a two valve design, Toyota and Yamaha changed the 4A GE to a four valve after a year of evaluation. It produced 115 140 bhp (86 104 kW) at 6,600 rpm (54.2 65.5 kW/liter) and at 5,800 rpm. To compensate for the reduced air speed of a multi valve engine at low rpms, the first to second generation engines included the T VIS intake system. In 1986 Volkswagen introduced a multi valved Golf GTI 16V. The 16 valve 1.8 liter straight 4 produced 139 PS (102 kW; 137 bhp) or 56.7 kW/liter, almost 25% up from the 45.6 kW/liter for the previous 8 valve Golf GTI engine. The GM Quad 4 multi valve engine family debuted early 1987. The Quad 4 was the first mainstream multi valve engine to be produced by GM after the Chevrolet Cosworth Vega. The NA Quad 4 achieved per cubic inch (49.1 kW/liter). Such engines soon became common as Japanese manufacturers adopted the multi valve concept.

Три клапана

В 1975 году Honda Civic представила 1,5-литровые двигатели Honda SOHC с 12 клапанами и рядным расположением 4 цилиндров. Двигатель Nissan KA24E SOHC 1988–1992 годов также имел по три клапана на цилиндр (два впускных, один выпускной). Nissan перешел на DOHC после 1992 года для некоторых своих спортивных автомобилей, включая 240SX. В 1988 году Renault выпустил 12-клапанную версию своего 4-цилиндрового 2,0-литрового SOHC Douvrin. Mercedes и Ford производили 3-клапанные двигатели V6 и V8, при этом Ford заявлял об улучшении наполнения цилиндров на 80% при высоких оборотах без дополнительных затрат на газораспределительный механизм DOHC. Конструкция Ford использует одну свечу зажигания на цилиндр, расположенную в центре, а конструкция Mercedes – две свечи зажигания на цилиндр, расположенные по обе стороны, оставляя центр свободным для последующей установки форсунки непосредственного впрыска топлива. Citroën XM 1989 года стал первым автомобилем с 3-клапанным дизельным двигателем.

Четыре клапана

Примеры двигателей SOHC с четырьмя клапанами включают двигатели Honda серий F и D, все двигатели серии J, двигатели серии R, Mazda B8 ME и двигатель Chrysler объемом 3,5 л V6. Двигатели V12 многих истребителей времен Второй мировой войны также использовали конструкцию SOHC с четырьмя клапанами на цилиндр. Mercedes-Benz C-Class 1993 года выпуска (двигатель OM604) стал первым автомобилем с 4-клапанным дизельным двигателем.

Пять клапанов

У Peugeot был автомобиль Гран-при с тройным верхним распредвалом и пятью клапанами на цилиндр в 1921 году. Mitsubishi первыми вывели на рынок автомобильный двигатель с пятью клапанами на цилиндр – 548-кубовый 3G81, установленный на их кей-каре Minica Dangan ZZ в 1989 году. Yamaha разработала пятиклапанную головку блока цилиндров для 20-клапанных двигателей 4A-GE, производимых Toyota для некоторых моделей Toyota Corolla в Японии в 1991 году. Yamaha также разработала пятиклапанные двигатели Формулы-1: OX88 V8 (1989), OX99 V12 (1991), OX10 V10 (1993) и OX11 V10 (1996), однако ни один из них не добился значительных успехов. Для своих мотокроссовых мотоциклов YZ250F и YZ450F компания Yamaha разработала пятиклапанные двигатели. Bugatti (EB 110), Ferrari (F355, 360 и F50), Volkswagen Audi (Audi Quattro), Skoda (Octavia vRS) и Toyota (4A-GE 20V) выпускали транспортные средства с пятиклапанными двигателями.

Шесть клапанов

В 1985 году Maserati разработал экспериментальный 2,0-литровый турбированный V6 двигатель с шестью клапанами на цилиндр (три впускных, три выпускных). Он выдавал 97,5 кВт/литр при 7200 об/мин.

Пушрод

Хотя большинство многоклапанных двигателей оснащены верхними распредвалами, будь то SOHC или DOHC, многоклапанный двигатель может иметь конструкцию с верхними клапанами (OHV). Компания GM представила трехклапанную версию своего V8 четвертого поколения, в которой для привода вилочных коромысел используются штанги, а все двигатели Duramax V8 имеют по четыре клапана на цилиндр, приводимые в действие штангами. Кроме того, Cummins производит четырехклапанный дизельный рядный шестицилиндровый двигатель OHV серии Cummins B (ныне известный как ISB). Ford также использует штанги в своем двигателе Power Stroke объемом 6,7 л, используя четыре штанги, четыре коромысла и четыре клапана на цилиндр. Двигатели 6.0 и 6.4 Power Stroke, производимые компанией Navistar, также использовали штанги с четырехклапанными головками. Многоклапанные системы со штангами распространены в дизельных двигателях, поскольку они должны соответствовать нормам выбросов, но при этом обеспечивать больший крутящий момент на низких оборотах. Двигатель Harley Davidson Milwaukee Eight, представленный в 2016 году, использует четыре клапана на цилиндр, приводимые в действие штангами и одним распредвалом, расположенным в блоке цилиндров.

Турбонаддув

Lotus Essex Turbo Esprit 1980 года (с рядным четырехцилиндровым двигателем объемом 2,2 литра типа 910) стал первым серийным автомобилем, оснащенным многоклапанным турбированным двигателем.

Самолет

Этторе Бугатти разработал несколько многоклапанных авиационных двигателей. В 1916 году Bugatti U 16 объемом 1484.3 cid (24.32 л), SOHC 16-цилиндровый, состоящий из двух параллельных 8-цилиндровых блоков, развивал мощность 410 л.с. (305 кВт) при 2000 об/мин (12.5 кВт/л или 0.28 л.с./cid). Каждый цилиндр имел два вертикальных впускных клапана и один вертикальный выпускной клапан, все приводимые в действие качающимися рычагами от распределительного вала. Другие передовые авиационные двигатели времен Первой мировой войны, такие как Maybach Mb. IVa 1916 года, который демонстрировал мощность на высоте, и Benz Bz. IV 1916 года с алюминиевыми поршнями, а также Napier Lion 1918 года (DOHC 12-цилиндровый мощностью 450 л.с. и объемом 24 литра), использовали два впускных и два выпускных клапана. Спустя долгое время после того, как авиационный двигатель Bugatti "U 16" начал их использовать, незадолго до Второй мировой войны авиационная фирма Junkers начала производство наиболее массового военного авиационного двигателя Третьего рейха (выпущено более 68 000 единиц) – Junkers Jumo 211, разработанного в 1936 году, объемом 35 литров, с перевернутой V-образной конфигурацией 12 цилиндров и жидкостным охлаждением, который использовал конструкцию трехклапанной головки цилиндра, унаследованную от первой конструкции Junkers V12, Junkers Jumo 210 образца 1932 года. Эта конструкция была перенесена в более поздний и мощный Junkers Jumo 213, разработанный в 1940 году и производившийся до 1945 года, производственные версии которого (подтипы Jumo 213A и E) сохранили трехклапанную головку цилиндра Jumo 211. Двигатели V12 многих истребителей времен Второй мировой войны использовали конфигурацию SOHC с четырьмя клапанами на цилиндр. Примером современного многоклапанного поршневого двигателя для небольших самолетов является Austro Engine AE300. Этот жидкостной турбонаддувный 2.0-литровый (1991 куб. см) DOHC 16-клапанный 4-цилиндровый дизельный двигатель использует систему непосредственного впрыска топлива common rail и развивает мощность при 3880 об/мин (62.0 кВт/л). Пропеллер приводится в движение интегрированной коробкой передач (передаточное число 1.69:1) с демпфером крутильных колебаний. Общий вес силовой установки составляет .

Лодки

В 1905 году производитель автомобилей Delahaye экспериментировал с морским гоночным двигателем DOHC с шестью клапанами на цилиндр. Двигатель Delahaye Titan был огромным четырехцилиндровым двигателем объемом 5190 куб. дюймов (85,0 литров), который развивал мощность 350 л.с. (0,07 л.с./куб. дюйм). Это позволило моторной лодке Le Dubonnet, пилотируемой Эмилем Дубонне, установить новый мировой рекорд скорости на воде, достигнув скорости на озере в Жувизи, недалеко от Парижа, Франция. Примером современных многоклапанных двигателей для небольших лодок является серия Volvo Penta IPS. Эти дизельные двигатели с водяным охлаждением, управляемые джойстиком, используют комбинированную наддувку (турбо- и механический нагнетатель, за исключением IPS450), с интеркулером, системой впрыска Common Rail и DOHC с гидравлическим приводом 4-клапанного механизма. Мощность на гребном валу варьируется от (максимальная эффективность 59,7 кВт/литр для IPS400 – 3,7-литрового рядного четырехцилиндрового дизеля). Можно объединять несколько агрегатов.