Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
В двигательной технике, реверсный поток или не перекрестный поток головки цилиндра является тот, который расположен впускные и выпускные порты на одной стороне двигателя. Можно предположить, что газы входят в головку цилиндра, а затем меняют направление, чтобы выйти из головки. Это в отличие от конструкции головки цилиндра с перекрестным потоком.
In engine technology, a reverse flow or non crossflow cylinder head is one that locates the intake and exhaust ports on the same side of the engine. The gases can be thought to enter the cylinder head and then change direction to exit the head. This is in contrast to the crossflow cylinder head design.
Преимущества
Основное преимущество цилиндровой головки с обратным потоком заключается в том, что входящий впускной заряд и исходящий выхлопный газ вызывают тенденцию к вращению в одном направлении в камере сгорания. В кросс-токе впускные и выхлопные газы способствуют вихрю в противоположных направлениях, так что во время перекрытия вихрь меняет направления. Постоянное вращение во время перекрытия, которое приводит к реверсивной цилиндровой головке, способствует лучшему смешиванию, следовательно, лучшему очищению конечного газа. Тот факт, что впускной заряд должен менять направление перед выходом из выхлопного газа, снижает вероятность того, что свежая смесь выйдет из выхлопного газа до смешивания во время перекрытия. В целом это повышает объемную эффективность и сокращает выбросы. В карбурированных двигателях плохо атомизированное топливо снижает эффективность и мощность при более низких оборотах в минуту (при более высоких оборотах в минуту большая скорость воздуха поддерживает смесь в подвеске). Впускной коллектор цилиндровой головки с обратным потоком может быть соединен с выхлопным трубопроводом тепловым подъемником для передачи дополнительного тепла, что улучшает реакцию на низкие обороты и, как следствие, выбросы. Расходы могут быть сокращены в производственных двигателях путем литья впускного и выхлопного коллекторов в качестве одного устройства. Это также передает дополнительное тепло в впускную трубу, устраняя необходимость в коллекторном нагреве и других связанных устройствах. Такой двигатель в целом проще, и улучшен холодный запуск.
The main advantage of the reverse flow cylinder head is that both the entering inlet charge and the exiting exhaust gas cause a tendency to swirl in the same direction in the combustion chamber. In a crossflow head the inlet and exhaust gases promote swirl in opposite directions so that during overlap the swirl changes directions. The constant swirl during overlap which results in a reverse flow cylinder head promotes better mixing, hence better scavenging of the end gas. The fact that the inlet charge must change direction before exiting the exhaust makes it less likely that fresh mixture will exit the exhaust before mixing during overlap. Overall this improves volumetric efficiency and reduces emissions. In carbureted engines, poorly atomized fuel reduces efficiency and power at lower rpm (at higher rpm the large air speed keeps the mixture in suspension). The inlet manifold of a reverse flow cylinder head may be connected to the exhaust by a heat riser to transfer further heat, improving low rpm response and emissions as a result. Costs can be reduced in production engines by casting the inlet and exhaust manifolds as one unit. This also transfers further heat to the inlet eliminating the need for manifold heating and other related devices. Such an engine is overall simpler, and has improved cold starting.
Недостатки
Конструкция с обратным потоком, как правило, считается более низкой, чем конструкция с перекрестным потоком с точки зрения конечного инженерного потенциала по двум причинам. Во-первых, пространство ограничено, когда впускные и выпускные отверстия расположены в одной линии с одной стороны головки, что означает сокращение площади отверстий по сравнению с головкой с поперечным потоком. Это в основном влияет на подачу мощности при высоких оборотах в минуту, ограничивая поток воздуха. Во-вторых, поскольку впускной и выпускной коллекторы расположены на одной стороне двигателя и в непосредственной близости друг от друга, впускной коллектор и карбюратор (если применимо) нагреваются от выхлопных газов. Это нагревание уменьшает плотность входной зарядки и, следовательно, объемную эффективность двигателя. В бензиновом двигателе с искровым зажиганием тепло также увеличивает вероятность предварительного зажигания или детонации, что ограничивает допустимое соотношение сжатия, снижая как мощность, так и эффективность.
The reverse flow design is generally considered to be inferior to a crossflow design in terms of ultimate engineering potential for two reasons. Firstly, there is limited space when inlet and exhaust ports are arranged in a line on one side of the head meaning a reduction in port area compared to a crossflow head. This mainly affects power delivery at high rpm by limiting airflow. Secondly, since inlet and exhaust manifolds are both on the same side of the engine and in close proximity, the inlet manifold and carburetor (if applicable) are heated by the exhaust. This heating reduces the density of the inlet charge and hence the volumetric efficiency of the engine. In a spark ignition petrol engine the heat also increases the likelihood of pre ignition or detonation which limits the allowable compression ratio reducing both power and efficiency.
Решение
Инженеры нашли ряд решений первой проблемы, таких как разброс портов путем размещения впускных портов на более высоком уровне, чем выхлопные трубы. Таким образом, можно использовать более крупные порты, оставляя достаточно места для фланцев и крепежных элементов. Это приводит к проблеме, что выхлопные отверстия имеют более узкий радиус поворота. Эта проблема несколько компенсируется большим портом. Другим популярным решением, используемым в 6-цилиндровых двигателях серии А BMC и Holden, является порт из сиамского шелка. В этой конфигурации один большой порт питает 2 соседние цилиндры. Повышение площади происходит от эффективного удаления материала между двумя смежными портами. Это решение способствует поглощению заряда, когда один цилиндр "похищает" заряд из порта, оставляя следующий с меньшей смесью. Это происходит потому, что 2 цилиндра, которые делят порт, не одинаково расставлены с точки зрения порядка запуска. Например, Leyland Mini с его 1 3 4 2 стрельбой имеет 1 и 2 входные отверстия сиамского цвета и 3 и 4 входные отверстия сиамского цвета. Сначала номер 3 высасывает смесь из портового, затем остается меньше для номера 4. Пока номер 1 и 2 сосут, порт снова заполняется смесью, и процесс повторяется, оставляя цилиндры номер 1 и 4 всегда без смеси. Также сиамский порт может сделать как акустическую, так и инерциальную настройку воздушного барана менее эффективной из-за нерегулярного импульса. Следует иметь в виду, что большие порты необходимы только при более высоких оборотах в минуту, а небольшие порты желательны при низких оборотах в минуту для улучшения скорости воздуха. Из-за заряда и низких скоростей воздуха, большие порты более подходят для высоких оборотов гоночных двигателей. Проблему с теплом можно свести к минимуму, расставив порты по высоте и используя теплостойкие обертывания и покрытия на выхлопной крышке до такой степени, что это создает незначительную проблему. Тепло также может быть использовано в качестве преимущества.
Engineering has found a number of solutions to the first problem such as staggering the ports by placing the inlet ports on a higher level than the exhausts. This way larger ports can be used while still leaving enough room for flanges and fasteners. This brings with it the problem that the exhaust ports have a tighter turn radius. This problem is somewhat offset by the larger port. Another popular solution, as used in the BMC A Series and Holden 6 cylinder engines is the siamesed port. In this configuration one large port feeds 2 adjacent cylinders. The gain in area comes from effectively removing the material between 2 adjacent ports. This solution encourages charge robbing, where one cylinder "robs" the charge from the port leaving the next one with less mixture. This happens because the 2 cylinders which share the port are not equally spaced in terms of firing order. For example, the Leyland Mini with its 1 3 4 2 firing order has the 1 and 2 inlets siamesed and the 3 and 4 inlets siamesed. First the number 3 sucks the mixture out of the port, then there is less left for number 4. While number 1 and 2 are sucking the port again fills with mixture and the process repeats leaving the number 1 and 4 cylinders always lacking mixture. Also the siamese port can make both acoustic and inertial ram air tuning less effective due to the irregular pulse. One should keep in mind that larger ports are only necessary at higher rpm and that small ports are desirable at low rpm to improve air speed. Due to charge robbing and lower air speeds, large siamesed ports are more suited to high rpm race motors. The heat problem can be minimized by staggering the ports in terms of height and using heat proof wraps and coatings on the exhaust header to the point that it poses a negligible problem. The heat can also be used as an advantage.
Принудительная индукция
При использовании принудительной индукции большой поток портов не так важен, как при естественном всасывании двигателя. Это означает, что, как правило, низкий поток реверсивной головки потока является меньшим недостатком. В первые дни зарядки турбокомпрессора головка обратного потока позволяла выходу компрессора турбокомпрессора вдуваться непосредственно в впускной коллектор с продуванием или протяжением через карбюратор и без интеркулера. Это позволило использовать более короткие впускные трубопроводы, которые уменьшили турбоотставание и снизили ограничение потока. Современные турбокомпрессоры с использованием интеркулеров и впрыска топлива более сложно подключить к реверсивной головке потока и идеально подходят для перекрестной головки потока, где турбокомпрессор находится на стороне выхлопного двигателя, заряд пересекает интеркулер перед двигателем и в впускной коллектор с другой стороны.
When forced induction is used, large port flow is not as important as it is when an engine is naturally aspirated. This means that the generally inferior flow of a reverse flow head is less of a disadvantage. In the early days of turbo charging a reverse flow head allowed the compressor outlet of a turbocharger to blow directly into the inlet manifold with either a blow through or draw through carburettor and no intercooler. This allowed the use of shorter inlet plumbing which decreased turbo lag and lowered flow restriction. Modern turbocharged configurations utilizing intercoolers and fuel injection are more difficult to plumb up to a reverse flow head and are ideally suited to a cross flow head where the turbo is on the exhaust side of the engine, the charge crosses through an intercooler in front of the engine and into the inlet manifold on the other side.
Резюме применений
Голова обратного потока идеально подходила для серийного карбурированного двигателя из-за его низкой оборотной мощности и простоты изготовления. Конструкцию можно было бы модифицировать для повышения производительности путем портирования (в частности, сиамского) и изоляции впускного коллектора от выхлопной головки. Конфигурация также идеально подходит для карбурированной не охлаждаемой турбозаряды. Однако появление впрыска топлива и электронного зажигания сделало большинство преимуществ головки обратного потока избыточными в современном двигателе, и в результате конструкция потеряла свою популярность. Голова обратного потока по-прежнему пользуется некоторой популярностью среди энтузиастов, включая поклонников Leyland Mini, Chrysler Slant 6, Holden и Ford Inline 6. На самом деле некоторые австралийские энтузиасты Ford считают 250 2В головку обратного потока превосходящей головку поперечного потока, разработанную Honda, которая заменила ее.
The reverse flow head was ideally suited to a production carbureted engine due to its low rpm performance and ease of manufacture. The design could be modified for high performance by porting (in particular siamese) and isolating the inlet manifold from the exhaust header. The configuration is also perfect for carbureted non intercooled turbo charging. However, the advent of fuel injection and electronic ignition has made most of the reverse flow head's advantages redundant in a modern engine and as a result the design has lost its popularity. The reverse flow head still enjoys some popularity among enthusiasts including Leyland Mini, Chrysler Slant 6, Holden and Ford Inline 6 fans. In fact some Australian Ford enthusiasts consider the 250 2V reverse flow head to be superior to the Honda designed cross flow head that replaced it.