Введение
Ford flathead V8 (часто называемый просто Ford flathead, flathead Ford или flatty, когда контекст неявный, например, в хот-родинге) — это двигатель V8 с плоской головкой блока цилиндров, разработанный Ford Motor Company и производившийся Ford и различными лицензиатами. В течение первого десятилетия производства, когда двигатели с верхними клапанами использовались лишь немногими производителями, он обычно назывался просто Ford V-8, а первая модель автомобиля, в которой он был установлен, Model 18, часто именовалась просто "Ford V8" в честь своего нового двигателя. Хотя конфигурация V8 не была новой, когда Ford V8 был представлен в 1932 году, он стал первым на рынке в том смысле, что впервые сделал 8-цилиндровый и V-образный двигатели доступными для потребителей на развивающемся массовом рынке. Это был первый разработанный и построенный Ford независимо двигатель V8 для массового производства, и он считается одним из важнейших достижений компании. Стремление к все более мощным двигателям, пожалуй, было наиболее заметной особенностью американского автомобильного и грузового рынка на протяжении полувека, с 1923 по 1973 год. Двигатель предназначался для установки на большие легковые автомобили и грузовики; он устанавливался на них (с незначительными, постепенными изменениями) до 1953 года, что сделало 21-летний производственный цикл двигателя для потребительского рынка США длиннее, чем 19-летний цикл двигателя Ford Model T. Например, первый двигатель Cadillac V8 относился к этой категории. Когда Ford Motor Company взяла под контроль Lincoln в 1922 году, она уже производила двигатель с плоской головкой блока цилиндров с вилочными и ножевыми шатунами, который оставался в производстве после перехода под контроль Ford до 1932 года. Несмотря на то, что Ford назначил инженерную команду для разработки двигателя, многие идеи и инновации принадлежали Генри Форду. Model A, ее варианты (B и 18) и этот двигатель V8 разрабатывались в период с 1926 по 1932 год, и этот период стал последним значительным вкладом старшего Форда в инженерное дело компании. Головки блока цилиндров от сторонних производителей были доступны у Barney Navarro, Vic Edelbrock и Offenhauser. Экономичной особенностью конструкции этого двигателя было использование трех основных подшипников для поддержки коленчатого вала, вместо обычных пяти, используемых в большинстве двигателей V8. Flathead располагал распределительный вал над коленчатым валом, как и более поздние двигатели с верхними клапанами и толкателями. Клапаны для каждой головки блока цилиндров были установлены внутри треугольной области, образованной "V"-образной формой цилиндров. Впускной коллектор подавал топливо в обе головки блока цилиндров изнутри "V", но выхлопные каналы должны были проходить между цилиндрами, чтобы достичь наружных выхлопных коллекторов, поскольку не использовалась конструкция с Т-образной головкой блока цилиндров. Такая конструкция передавала тепло от выхлопных газов блоку, создавая большую нагрузку на систему охлаждения; для этого требовалось гораздо больше охлаждающей жидкости и радиаторной мощности, чем у эквивалентных двигателей V8 с верхними клапанами. Ford flathead V8 печально известны тем, что блоки трескались, если их недостаточно эффективные системы охлаждения перегружались (например, при использовании в грузовиках или гонках). Простая конструкция оставляла много возможностей для улучшения, и мощность, доступная даже после недорогих модификаций, обычно значительно превышала мощность, которую можно было получить от рядного шестицилиндрового двигателя с верхними клапанами аналогичного объема. Ford flathead V8 лицензировался другим производителям. Он использовался Simca во Франции до 1961 года и в Бразилии до 1964 года для автомобилей, а до 1990 года — в военном грузовике Simca Unic Marmon Bocquet. В Соединенных Штатах в 1954 году flathead V8 был заменен более современным двигателем Ford Y-block с верхними клапанами. Во время Второй мировой войны двигатель использовался на первом прототипе румынского истребителя танков Mareșal, но был признан слишком слабым и заменен более мощными двигателями в последующих версиях машины.
Краншафт
Разработка коленчатого вала для Ford flathead V8 была новаторской. Программа разработки производства двигателя началась с кованого стального коленвала, как это обычно и делалось, но затем Ford разработал усовершенствованную технологию литья, термическую обработку и логистику обработки материалов, чтобы изготавливать коленвалы из литой стали, получив при этом коленвал такой же прочности, но более дешевый в производстве. Эти новые методы были запатентованы, но не получили широкого распространения. Доведение их до практической реализации для массового производства стало примером производственной разработки, необходимой для того, чтобы сделать двигатель V8 доступным широкому кругу потребителей. Чарльз Э. Соренсен оправдал свое давнее прозвище в Ford, "Железный Чарли", возглавив эту революцию и выведя на рынок первый V8 Ford. Нижняя часть блока цилиндров формировала разделительную плоскость для крышек главных подшипников. Самой сложной частью блока была прокладка выхлопных каналов. Выхлопные клапаны располагались внутри V-образного развала, а поток выхлопных газов первоначально направлялся вниз и проходил вокруг цилиндров через водяную рубашку, выходя на внешней стороне блока цилиндров. Пропуск выхлопных газов через водяную рубашку создавал огромную нагрузку на систему охлаждения и приводил к частым перегревам, особенно на ранних моделях, если система охлаждения не обслуживалась должным образом. Несколько примитивные водяные насосы, использовавшиеся до появления моделей 8RT в 1948 году и 8BA в 1949 году, также способствовали проблеме перегрева. Пространство для потока выхлопных газов было также несколько ограничено, поэтому выхлопные каналы в некоторых местах были высокими и узкими. Прохождение газов через грубые песчаные отливки можно было значительно улучшить путем полировки каналов. В ранних блоках из-за смещения стержней при литье стенки некоторых цилиндров были чрезвычайно тонкими.
Подшипники
Двигатели, выпускавшиеся с 1932 по 1935 год, имели залитые основные подшипники, для восстановления которых требовались навыки и оборудование мастерской. Часть производства 1936 года и весь выпуск с 1937 года до прекращения производства двигателей V8 с плоской головкой блока цилиндров оснащались как заменяемыми основными подшипниками с вкладышами, так и вкладышами шатунных подшипников, что обеспечивало простой и недорогой ремонт – еще одна причина популярности Ford среди автолюбителей. Эти основные подшипники с вкладышами изготовлены из сплава кадмия и серебра. Также была упразднена сложная система масляных форсунок для подачи масла к шатунным подшипникам в поддоне картера. Как дополнительное преимущество для потенциального покупателя подержанного автомобиля, это позволяло косвенно оценить состояние шатунных и основных подшипников по показаниям манометром давления масла после прогрева двигателя, при условии использования масла нормальной вязкости.
Выхлопная труба
Выхлопные отверстия в автомобилях 1932–48 годов и грузовиках 1932–47 годов располагались в передней части выпускных коллекторов, направленные вниз и иногда вбок. Т-образная труба отводила выхлопные газы на правую сторону автомобиля к одному глушителю, а затем к одной трубе, выходящей сзади с правой стороны. В автомобилях Ford 1949–53 годов левый выпускной коллектор выходил спереди, где перекрестная труба направляла выхлоп к передней части правого выпускного коллектора на автомобильных двигателях и между первым и вторым цилиндрами на некоторых грузовиках, после чего выхлоп выходил в одну трубу сзади. Распространенной модификацией для автомобилей Ford 1949–53 годов и Mercury 1952–53 годов было блокирование переднего входа в правый коллектор и направление выхлопа с левой стороны в новую трубу для создания двойной выхлопной системы с улучшенной пропускной способностью. Обычно это включало установку глушителей с высокой пропускной способностью, которые, даже при допустимом уровне шума, пропускали низкочастотные звуки, придавая этим системам характерный рокочущий звук двойного выхлопа. В 1950-х годах на уличные машины стали добавлять короткие выхлопные трубы с ручными заглушками, имитируя автомобили, предназначенные для скоростных гонок по прямой на высохших соляных озерах, обычно располагавшиеся сразу за передним колесом, хотя хромированные внешние патрубки иногда доходили до передней части заднего колеса. Эти заглушки назывались "озерными пробками", а трубы – "озерными трубами". Этот тип выхлопной системы также использовался легально в санкционированных драг-рейсинговых соревнованиях и нелегально в несанкционированных демонстрациях мощности.
Внутренний поток воздуха
Более радикальные модификации проводились для улучшения воздушного потока путем удаления материала с верхней части блока между клапанами и цилиндрами (процедура, называемая разгрузкой), увеличения размеров впускных и выпускных каналов (процедура, называемая доработкой каналов) и полировки поверхностей, полученных литьем в песчаных формах, для улучшения обтекаемости. Увеличение степени сжатия можно было относительно недорого добиться фрезеровкой головки блока цилиндров или установкой алюминиевых головок, доступных как запчасти на вторичном рынке. Также были доступны впускные коллекторы большей производительности. Замена распределительного вала на более мощный вариант требовала снятия головки блока цилиндров для фиксации клапанов в поднятом положении, поэтому обычно выполнялась только при существенной переработке двигателя.
Комплекты верхних клапанов
Популярной модификацией двигателя Flathead была переделка в схему с верхним расположением клапанов, и существовало множество комплектов для такой переделки, включая головки блока цилиндров Ardun от Зоры Аркуса Дантова, который впоследствии прославился как "отец Corvette". Изначально эта модификация не была востребована у любителей хот-родов, стремившихся к увеличению мощности, поскольку они еще не раскрыли весь потенциал оригинальной конструкции Flathead, но она была необходима пользователям двигателей в грузовиках и других подобных применениях с высокой нагрузкой, где постоянный поток горячих выхлопных газов через блок цилиндров к выхлопным коллекторам вызывал перегрев всего двигателя; головки с верхним расположением клапанов отводили выхлоп более прямым путем, удаляя его от блока цилиндров.
Приложения для горячего рода
В начале 1950-х годов многие энтузиасты хот-родинга не могли позволить себе купить и доработать даже относительно "дешевый" плоский V8, и требовались значительные вложения в механическую обработку и запчасти, чтобы довести Ford flathead V8 хотя бы до уровня производительности большинства серийных OHV V8, доступных в то время. Даже многие рядные шестицилиндровые двигатели того периода можно было модифицировать для получения более надежной и практичной мощности, чем у Ford V8, поскольку Ford flathead V8 имеет множество конструктивных особенностей, которые затрудняют и удорожают его доработку для достижения высокой производительности по сравнению с другими V8. С появлением и удешевлением современных OHV V8 на разборках, Ford flathead V8 быстро исчез из мира хот-родинга. В целом, хот-родинг отошел от создания машин из найденных на свалках автомобилей, поскольку запчасти и работа стали дороже, и многие мастерские по хот-родингу оказались неконкурентоспособными. Распространение современных автомобилей с двигателями OHV V8 также способствовало угасанию первоначальной культуры хот-родинга (доступные модификации для владельцев автомобилей из рабочего класса), поскольку новые заводские автомобили стали демонстрировать гораздо более высокую производительность, чем большинство хот-родов. Сегодня Ford flathead V8 в основном используется в "ретро" хот-родах, создаваемых мастерами, больше заинтересованными в исторической аутентичности и воссоздании прошлого, чем в производительности. Даже четырехцилиндровые двигатели Ford используются для создания "правильных" ретро-хот-родов.
Современные плоскоголовые двигатели
Плоскоголовые двигатели Ford до сих пор используются в хот-родах, и для них существует специальный класс рекордов скорости на суше. Нынешний рекордсмен достигает скорости, а текущий рекорд скорости на суше для Ford flathead V8 составляет 302,462 мили в час.