Статья: что и как делать с головкой (Eng)

Mexicano

Экс Президент ... 2006-2015
Команда форума
Технический советник
Сообщения
10.107
Реакции
327
Адрес
Москва
PUMA RACE ENGINES - POWER POTENTIAL - 2
In the first article we reached the following conclusion:
The single biggest factor that determines an engine's ultimate power potential is the total inlet valve area
Not all cylinder head designs have the same flow efficiency for a given valve area though - and it is the flow potential rather than the valve area itself that really determines the power potential - but valve area is much easier to measure and provides an ideal starting point for further analysis. There is no point however in having big valves if the port shape or other factors restrict the flow. To discuss this further it is best to consider engines with 2 valves per cylinder separately from 4 valve valve engines (or even 5 valve engines which are gradually appearing in road cars). Copyright David Baker and Puma Race Engines

2 Valve Per Cylinder Engines
Engines with only one inlet and one exhaust valve can be further split into two main categories.

Parallel Valve Engines

In this type of design the valve stems are parallel to each other and usually, but not always, parallel to the cylinder bore axis. Examples might be the Mini, MGB, VW Golf, Peugeot 205 and Ford Crossflow engines. The total valve diameter is directly limited by the bore size because the valves open into the bore. There obviously needs to be some clearance between the two valves and also between each valve and the adjacent bore wall simply to prevent contact. Production engines might have 3mm or 4mm for each of these clearances although this can be reduced on a race engine to around 1.5mm between the valves and 1mm to 1.5 mm between each valve and the bore wall to allow the largest possible valves to be fitted. So at best there is a limit on total valve diameter of about 3.5mm to 4.5mm less than the bore diameter. This remaining space would normally be allocated as about 55% to 57% for the inlet valve and 43% to 45% for the exhaust valve diameter. In other words the exhaust valve would be around 80% of the diameter of the inlet valve for best power output - perhaps even a little less in some cases. Copyright David Baker and Puma Race Engines

Combustion chambers can either be of the "bathtub" type where the volume is contained mainly in the cylinder head or the "Heron" design where the head face is flat and the volume is in the piston dish and between the top of the piston and the top of the bore.

Regardless of the exact design chosen there is always going to be some loss of flow potential because of shrouding between the valves and the closely adjacent bore wall or combustion chamber walls. In simple terms there is just not enough space for the airflow to get past the valve head into the cylinder cleanly. The bigger the valves and the closer they end up to an adjacent wall the greater the shrouding effect becomes and a law of diminishing returns sets in. In some cases a smaller valve ends up producing more flow than a larger one if the required clearance space around the valve head can't be achieved. The effect of shrouding can be to reduce the flow and power potential by around 10% compared to the same sizes valves with zero shrouding.

Early designs of this type of engine had pushrod type valve trains and the Mini and MGB engines were limited even further by their siamese port design. Some of the more modern single overhead cam engines can rival the inclined valve type design in their power output though. A little common sense needs to be applied when evaluating these types of engine.

Inclined Valve Engines

In these designs the valves are angled both relative to each other and to the bore axis. Examples include the Ford CVH and Twin Cam engines which have large angles between the valves and the Ford Pinto engine which has a fairly small included angle. This design has two main advantages. Because the valves open away from the bore wall in towards the centre of the cylinder there is little or no shrouding of the flow. As the valve opens further and the airflow increases, so the necessary space around the valve head increases at the same time. Secondly it enables larger valves to be fitted in a given bore diameter than the parallel valve head design. Within limits, the greater the angle between the valves the larger they can become although if the included angle is too large the inlet valve can hit the exhaust valve when they are both open during the overlap period. Copyright David Baker and Puma Race Engines

Disadvantages of this design is that the combustion chamber has to be something like a hemisphere, or at least fairly domed, and this shape isn't very compact and doesn't burn well. The advantages of extra valve area and lack of shrouding outweigh this consideration by a large margin though.

4 Valve Per Cylinder Engines
The constraints of fitting 4 valves and their related valve trains into a cylinder head means that all 4 valve designs end up being fairly similar - at least in flow terms. The inlet valves are angled away from the exhaust valves, the spark plug ends up central in the chamber and usually twin overhead cams are used - although a few designs manage with a single cam and rockers. There is little or no shrouding with most 4 valve engines and in effect they are like multi valve versions of the inclined design of 2 valve engine.

There is a significant difference though between 4 valve and 2 valve engines in terms of flow and power potential for a given total valve area. This is because the ratio of total valve area to total valve circumference is not the same. To understand this better let's look at an example. Copyright David Baker and Puma Race Engines

Compare an engine with two small inlet valves of 25mm diameter with a similar sized engine with one large valve of 35.36mm diameter. The total valve area is the same in both cases - about 982 square mm. So the total peak flow when the valves are fully open should be very similar. The total circumference is very different though. The two small valves have a total circumference of 157mm. The single large valve has a circumference of only 111mm. The ratio is 1.41 to 1 - or in other words the square root of 2. This has a big effect on flow at low valve lifts. If all three valves are open by the same small amount - say 1mm - the two small valves have a flow area which is 41% bigger and consequently flow more air. As the valves open fully and the valve area becomes the limiting factor, this effect diminishes and ultimately disappears. The effect of this improved low lift flow is to give the two small inlet valves a power advantage over a single valve of the same area. The effect depends on the cam profile used on each engine but is in the region of 10% to 15%.
 

Mexicano

Экс Президент ... 2006-2015
Команда форума
Технический советник
Сообщения
10.107
Реакции
327
Адрес
Москва
part2 (продолжение)
Other Factors
Port Angle

If the main part of the port is at 90 degrees to the valve stem then the airflow has to get round a fairly abrupt bend as it enters the valve throat and this reduces flow potential considerably. The more downdraft the port angle is with respect to the valve stem the more efficient the port becomes. Vertical valve engines often have ports that are close to the horizontal and hence suffer from this aspect of design as well as shrouding. Inclined valve engines, whether 2 valve or 4 valve, usually have fairly downdraft ports. Copyright David Baker and Puma Race Engines

Combustion Chamber Shape

To burn efficiently and quickly, combustion chambers should be compact. The ideal is to have part of the volume in the head itself and part in the piston dish with a central spark plug. Inclined valve engines often have to trade an inferior chamber shape to that of parallel valve engines in return for their better flow potential. Big bore engines also end up with poorly burning wider, flatter chambers than small bore long stroke engines but benefit overall from the increased valve area this permits.

Camshaft Profile

To flow any air at all a valve must be lifted open. There are various types of valve train - pushrod systems, overhead cam and rocker, overhead cam acting directly on buckets - and all have their advantages and disadvantages. In a simple analysis of power potential based initially just on valve area it is not feasible to consider every ramification of these various types of design. A reasonable initial assumption will be that with with enough design input it should be possible to modify any of these types of system to work with similar efficiency. There is one specific factor though which ought to be considered at an early stage in engine analysis and it affects the type of engine fitted with overhead camshafts acting directly on buckets.

The diameter of the lifter (or bucket) directly limits the speed with which the valve can be opened and therefore the amount of valve lift that the cam lobe can produce for a given opening duration. The maths behind this premise is far too complex to go into here but is something which any cam designer needs to take into account when designing a profile. The faster and higher a valve can be opened, the more airflow potential the valve is going to have and the better its ability to fill the cylinder. Some engines are so severely limited in their power potential by having small diameter lifters that it can outweigh any consideration of their power potential based solely on valve area. Copyright David Baker and Puma Race Engines

For example the Ford 1800 Zetec and the VW Golf 1800 16 valve engine are the same capacity and have identical valve sizes. Both have twin overhead cams acting directly on buckets and similar bore and stroke sizes. An initial view might be that, baring any major problem with port shape and size, that both engines would have similar power potential when fully modified. The Ford though only has 28mm lifters and the VW has 35mm ones. This allows the VW to run much more radical cam profiles and achieve more "flow area" from its valve lift curve. Copyright David Baker and Puma Race Engines

By contrast the VW 5 valve per cylinder engine has plenty of inlet valve area from its 3 inlet valves per cylinder but space constraints mean the lifters are only 24mm diameter. This limits the design of the cam profile so badly that the power potential of the engine is reduced below that of the much simpler 4 valve per cylinder design. In effect, this engine ended up as nothing more than a very complex and expensive marketing exercise.

вот ссылка на сайт откуда это взято...
http://www.pumaracing.co.uk/PP02.htm
 

WESTER

Теоретик
Сообщения
336
Реакции
0
вот бы хто перевел,
 

Maxel@82

Зритель-теоретик
Сообщения
44
Реакции
3
PUMA RACE двигатели - энергетический потенциал - 2
В первой статье мы пришли к следующему выводу:
Самая большая фактор, который определяет конечный потенциал мощности двигателя является общая площадь впускной клапан
Не все конструкции баллонов головы имеют такую же эффективность потока для данного клапана области, хотя - и это потенциал течения, а не клапан области в том, что действительно определяет энергетический потенциал - но клапан области гораздо легче измерить и обеспечивает идеальной отправной точкой для дальнейшего анализа. Существует никакого смысла в том, однако большая клапаны, если порт формы или других факторов, ограничивающих поток. Чтобы обсудить этот вопрос лучше рассмотреть двигатели с 2 клапанами на цилиндр отдельно от 4 клапана клапанными двигателями (или даже 5 двигателей клапана, которые постепенно появляются в дорожных машин). Copyright Дэвид Бейкер и двигатели Puma гонки

2 клапана на цилиндр двигатели
Двигатели с только один вход и один выпускной клапан может быть дополнительно разбиты на две основные категории.

Параллельно Двигатели клапан

В этом тип конструкции клапана стебли параллельно друг другу и, как правило, но не всегда, параллельно оси цилиндра. Примерами могут быть Mini, МГБ, VW Golf, Peugeot 205 и Ford Crossflow двигателей. Общий диаметр клапана непосредственно ограничивается размер скважины, поскольку клапаны открываются в отверстие. Там, очевидно, необходимо некоторое расстояние между двумя клапанами, а также между каждым клапаном и смежных отверстие стены просто, чтобы предотвратить контакт. Производство двигателей, возможно, 3 или 4 мм для каждой из этих зазоров, хотя это может быть уменьшена на гонки двигатель до примерно 1,5 мм между клапанами и 1 мм до 1,5 мм между клапаном и отверстием стены, чтобы максимально возможное клапаны для установки. Так на лучшее, что есть ограничение на общий диаметр клапана около 3,5 мм на 4,5 мм меньше диаметра отверстия. Это оставшееся место, как правило, распределяются примерно 55% до 57% для впускного клапана и 43% до 45% для выпускного клапана диаметром. Другими словами выпускной клапан будет около 80% от диаметра впускного клапана для лучшего мощность - возможно, даже немного меньше, в некоторых случаях. Copyright Дэвид Бейкер и двигатели Puma гонки

Камеры сгорания может быть либо "ванна" типа, где объем содержится в основном в головке цилиндра или "Херон" дизайн, где глава лицо плоское и объем в поршневых блюдо, а также между верхней части поршня и верхней части ствола.

Независимо от точного дизайна выбрали всегда будет некоторая потеря потенциала течения из-за окутывая между клапанами и близко расположенных отверстия стены или стены камеры сгорания. Говоря простым языком там просто не хватает места для потока воздуха, чтобы обойти головки клапана в цилиндр чисто. Чем больше клапанов и чем ближе они в конечном итоге на соседние стены больше окутывая эффект становится и закон убывающего плодородия наступает в некоторых случаях меньше клапан заканчивает производить больше, чем поток большего, если требуется пространство свободного пространства вокруг клапан голова не может быть достигнута. Влияние окутывая можно уменьшить поток и энергетический потенциал примерно на 10% по сравнению с аналогичным клапаны размеров с нуля окутывая.

Ранние конструкции этого типа двигателя были толкателя типа поезда клапана и мини и МГБ двигатели были ограничены еще больше их сиамских дизайн порт. Некоторые из более современных двигателей одного накладные кулачок может соперничать с наклонной тип конструкции клапана в их мощность, хотя. Немного здравого смысла, необходимо применять при оценке этих типов двигателей.

Наклонные Двигатели клапан

В этих конструкциях клапаны угловой как по отношению друг к другу и к оси канала ствола. Примеры включают Ford ХВГ и Twin Cam двигатели, которые имеют большие углы между клапанами и двигатель Ford Pinto которая достаточно мала прилежащий угол. Этот проект имеет два основных преимущества. Поскольку клапаны открываются от отверстия в стене по направлению к центру цилиндра мало или вообще не зачехление потока. Как клапан открывается дальше и воздушного потока увеличивается, поэтому необходимо пространство вокруг головки клапана увеличивается в то же время. Во-вторых, позволяет больших клапанов для установки в данном диаметр отверстия, чем параллельно конструкция головки клапана. В пределах, тем больше угол между клапанами больше они могут стать хотя, если включен угол слишком большой впускной клапан может попасть выпускной клапан, когда они оба открыты в период перекрытия. Copyright Дэвид Бейкер и двигатели Puma гонки

Недостатки этой конструкции является то, что камеру сгорания должно быть что-то вроде полушария, или по крайней мере достаточно куполом, и эта форма не очень компактно и не хорошо горят. Преимущества Дополнительная площадь клапана и отсутствие окутывая перевешивает это соображение с большим отрывом, хотя.

4 клапана на цилиндр двигатели
Ограничения установки 4 клапана и связанных с ними поездов клапан в головке цилиндра означает, что все 4 конструкции клапана оказаться довольно похожи - по крайней мере в течение условиях. Впускные клапаны расположены под углом от выпускных клапанов, свечи зажигания заканчивается центральное место в камере и, как правило двумя роликами накладные используются - хотя несколько конструкций управлять с одной камеры и рокеры. Существует мало или вообще не окутывая с более 4 двигателей клапана и по сути они, как несколько версий клапан склонен дизайн 2 клапанный двигатель.

Существует значительная разница между, хотя 4 клапана и 2 клапанные двигатели с точки зрения расхода и мощности потенциал для данного общая площадь клапана. Это потому, что соотношение общей площади клапана к общей окружности клапан не то же самое. Чтобы понять это лучше давайте посмотрим на примере. Copyright Дэвид Бейкер и двигатели Puma гонки

Сравните двигатель с двумя маленькими впускные клапаны диаметром 25 мм с аналогичными по размеру двигателя с одной большой клапан 35.36mm диаметре. Общая площадь клапан в обоих случаях одинаковы - около 982 квадратных мм. Так общий поток пика, когда клапаны полностью открыты должны быть очень похожи. Всего окружности очень отличается, хотя. Две маленькие клапаны имеют общую окружность 157 мм. Один большой клапан окружности только 111 мм. Соотношение 1,41 к 1 - или, другими словами квадратный корень из 2. Это имеет большое влияние на текучесть при низких подъемники клапана. Если все три клапаны открыты одним и тем же небольшое количество - скажем 1 мм - два небольших клапанов потока области, которая составляет 41% больше, и, следовательно, поток больше воздуха. Как клапаны открываются полностью и клапан область становится сдерживающим фактором, то этот эффект уменьшается и в конечном итоге исчезает. Эффект от этого улучшения низким расходом лифт, чтобы дать два небольших впускные клапаны власти преимущество над один клапан такой же площади. Эффект зависит от профиля кулачка используемые на каждом двигателе, но в районе 10% до 15%.
 

Maxel@82

Зритель-теоретик
Сообщения
44
Реакции
3
part2 (продолжение)
Другие факторы
Порт Угол

Если основная часть порта углом 90 градусов к оси клапана, то поток воздуха должен обойти довольно резкий изгиб, как он входит клапан горло, и это снижает потенциал течения значительно. Более нисходящим потоком порта угол по отношению к клапана более эффективным становится порт. двигатели вертикального клапана часто имеют порты, которые близко к горизонтальной и, следовательно, страдают от этого аспекта дизайна, а также окутывая. Наклонные двигателей клапана, будь то 2 или 4 клапана клапан, как правило, имеют довольно портов нисходящего движения. Copyright Дэвид Бейкер и двигатели Puma гонки

Форма камеры сгорания

Для записи быстро и эффективно, камеры сгорания должна быть компактной. В идеале необходимо, чтобы часть объема в голову себе и участие в поршневых блюдо с центральной свечи зажигания. Наклонные двигателей клапана часто приходится торговли уступает форму камеры, что параллельно двигателей клапана в обмен на расширение потока потенциал. Большие отверстия двигателей также в конечном итоге с плохо горения шире, чем плоские камер малого диаметра долго двигателей, но выгоды от общей увеличенной площади клапан это позволяет.

Распределительный вал профиль

Чтобы поток воздуха при любом всех клапан должен быть снят открытым. Существуют различные типы арматуры - толкатель системы, накладные кулачок и рокер, верхний кулак действует непосредственно на ведра - и все они имеют свои преимущества и недостатки. В простой анализ энергетического потенциала основанные первоначально только на клапан области это не представляется возможным рассмотреть все ветвления этих различных типов дизайна. Разумные исходное предположение, что будет с достаточно вход дизайна должна быть возможность изменять любой из этих типов систему для работы с аналогичной эффективностью. Существует один специфический фактор, хотя, которые должны быть рассмотрены на ранней стадии анализа двигателя и это влияет тип двигателя оснащены верхними распределительными валами, воздействующих непосредственно на ведра.

Диаметр погрузчик (или ковш) непосредственно пределы скорости, с которой клапан может быть открыт и, следовательно, количество клапанов, что камера доли можем произвести для данного открытия продолжительности. Математика за это помещение слишком сложна, чтобы идти в здесь, но это то, что любой камеры дизайнер должен принимать во внимание при проектировании профиля. Чем быстрее и выше клапан может быть открыт, более воздушный поток потенциальных клапан будет иметь и лучше его способность заполнить цилиндр. Некоторые двигатели так сильно ограничен в своей власти, имеющих потенциал малого диаметра стеклоподъемники, что она может перевесить любые рассмотрения их энергетический потенциал основаны исключительно на клапан области. Copyright Дэвид Бейкер и двигатели Puma гонки

Например Ford Zetec 1800 и VW Golf 1800 16-клапанный двигатель той же мощности и имеют одинаковые размеры клапана. Оба двумя роликами накладных действуя непосредственно на ведра и аналогичные диаметр цилиндра и ход размеров. Начальная точка зрения может быть, что, обнажая каких-либо серьезных проблемы с формой порт и размер, что и двигатели бы подобный потенциал власти, когда полностью изменен. Ford, хотя только 28 мм стеклоподъемники и VW имеет 35 из них. Это позволяет VW запустить гораздо более радикальные профили кулачка и достижения более "проходного сечения" от кривой подъем клапанов. Copyright Дэвид Бейкер и двигатели Puma гонки

В отличие от VW 5 клапанов на цилиндр двигателя имеет много входе область клапана из своих 3-впускных клапанов на цилиндр, а пространство ограничения означают, стеклоподъемники только 24 мм диаметром. Это ограничивает дизайн профиля кулачка так сильно, что энергетический потенциал двигателя снижается ниже, гораздо проще, 4 клапана на цилиндр дизайна. В сущности, этот двигатель оказался не более чем очень сложный и дорогостоящий маркетинг упражнения.

вот ссылка на сайт откуда это взято ...
http://www.pumaracing.co.uk/PP02.htm
 

Maxel@82

Зритель-теоретик
Сообщения
44
Реакции
3
Так на всякий ))) Перевел мало ли кто французкий учил)))
Ссори что не отредоктировал но и так все понятно))
 

Mexicano

Экс Президент ... 2006-2015
Команда форума
Технический советник
Сообщения
10.107
Реакции
327
Адрес
Москва
Maxel@82, ты автопереводчиком чтоля прошелся? :))
"Не все конструкции баллонов головы имеют такую же эффективность потока"
 

CorrAnt

Corrado Nagual Rinpoche
Технический советник
Сообщения
8.159
Реакции
636
Адрес
Москва
вообще, тексты с автопереводом мы считаем комильфо для этого чята?



вот вам, с картинками и текстом на иностранном языке

http://www.vwwatercooled.org.au/for...-maximum-porting-dimensions-thread-30854.html


чета посмотрет я на все это и понял--сам я это делать точно не буду... вот в Москве сдался бы комунибудь...
 
Сверху Снизу