Дизайн на глави, 16v vs 20v

[dhtj]

Ще си задам въпроса кратко и ясно, надявам се да стане интересна темичка, чета вече няколко подобни в чужди форуми и още не са стигнали до заключение:

 

Какви са предимствата и недостатъците на различния брой клапани?

 

Като започнем от старите 8 клапанови двигатели ( по 2 на цилиндър) ,

минем през екзотиките на Рено с по 3 клапана,

продължим до модните през 90те 16v бегачки

и стигнем до великия тръц и асматиците на ауди с по 5 клапана на цилиндър.

 

Други двигатели със същата бройка съм виждал/чувал само в Тойота и Ферари (Джереми Кларксън така каза)

 

Да започнем да коментираме бензиновите мотори като начало, а после ще продължим към другата ми питанка - а именно какво е значението за броя клапани при дизелите и защо 2.0тди 8в и 2.0тди 16в имат еднаква мощност?
 

Редактирано 3 Февруари 2015 от dhtj

[grizzly]

Еее, каква тема.

Предимството на многото клапани е по-голямата дупка за вдишване / издишване която има ефект при по-високи обороти. За да се увеличи отвора с един клапан трябва да му вдигнеш диаметъра и/или да отваря повече. Да ама става по-тежък (бавен) а в цилиндъра е тясно за по-голям ход и съответно слагат по два/три на посока - отвора е по-голям, клапаните са по-леки и малки.

 

Недостатъка е усложненото задвижване на DOHC. При турбо мощността е скопена от компютъра и за това няма значение.

[dhtj]

Е по тази логика 20в трябва да е по-добро от 16в. Обаче масово моторите продължават да са с по 4 клапана на цилиндър в момента, а не с по 5.  Защо?

[grizzly]

То по тая логика е най-добре с по 10 клапана на цилиндър. Ама сети се защо не са.

 

5 клапана са 3+2. Двата са на една линия (вал) ама другите три не са. И механиката за задвижване става сложна. А далаверата не чак толкова голяма.

[dhtj]

А според някои далавера въобще няма:
 

http://vwclub.co.za/forum/viewtopic.php?t=1040&p=7914

 

The only reason to increase the number of valves per cylinder is to increase the flow at low lift.
An example : Lets say we have a single inlet of 35.36mm or 2 25mm inlet valves ..... the total area in both cases is about 982 square mm, so the flow with the valves fully open is the same .....

But the big difference comes in when the valves are at low lift, as the two small valves has a circumference of 157mm and the big single valve one of 111mm , that is 1.41 times more.

so with the valves opened only 1mm, the small valves outflow the big valve by 41%

So this gives the multi valve engine a power advantage over the single valve motor.

The problem with the 5v head is that to fit the 5th valve, they had to make the lifters smaller to fit it all. This now limits you to 24mm lifters vs. the 16v lifters of 35mm.
The effect of this is that you are now limited to the amount of cam lift you can get, and thus limiting the power potential of the head

Редактирано 4 Февруари 2015 от dhtj

[DLS]

По-интересното е обяснението защо 16V на нормална атмосферка върви два пъти по-зле на ниски обороти от 8V при положение, че "излъчваемата площ" на клапаните е константа и уж нещата са равностойни?

[niikoo_1]

А според някои далавера въобще няма:

 

 

Повечето нови  бензинови мотори са с директно впръскване (FSI, TSI, TFSI и т.н.) и няма място в главата да събереш 5клапана и дюза, отделно явно далаверата от 5тия клапан не е кой знае колко голяма и не си заслужава допълнителното оскъпяване и усложняване на конструкцията. 

 

Освен 1.8/2.0 20V на  VAG, Toyota, Ferrari, Yamaha и др. имат двигатели с по 5клапана на цилиндър. 

 

Мерцедес имаха двигатели с по 3 клапана на цил. задвижвани от един разпределителен вал и по 2 свещи на цил.

Хонда и други има също двигатели с 3кл. на цил. задвижвани от един вал. 

 

Всяка концепция си има различни предимства.

Има двигатели, при които клапаните са блока, a в цил.глава няма нищо :-) Ford Flathead.  

 

Няма обаче как да събереш на един цилиндър 5клапана, директно връскване и по две свещи   :-) 

Редактирано 4 Февруари 2015 от niikoo_1

[dhtj]

nikoo, намерих го по-късно и този отговор във американските фв форуми, най-логичен ми се струва и на мен

 

 

По-интересното е обяснението защо 16V на нормална атмосферка върви два пъти по-зле на ниски обороти от 8V при положение, че "излъчваемата площ" на клапаните е константа и уж нещата са равностойни?

 

На мен същото ми е правило впечатление - имахме ренде с ф3н мотор (1.7 , 8v, 90 или 95 коня, не помня) и 2 ADR-a, когато б5-ците бяха още модни ... Е до 4000 оборота френския кенеф от 90та година вървеше осезаемо повече от 20в творението на ауди, въпреки 30те коня разлика.   Що така?

[grizzly]

А дали това е така (за 8В) или е субективно на базата на "отпушването" на вентилките във високите обороти и ни се струва че не вървят в ниските?

 

Трябва да се съпоставят графиките на два мотора 8В и 16В с еднаква железария.

[dhtj]

http://rototest-research.eu/popup/performancegraphs.php?ChartsID=12

http://rototest-research.eu/popup/performancegraphs.php?Flap=Graph&ChartsID=588

 

 

[DLS]

Точно теси примери не са добри, повече разлика се усеща при мотори, които са с различни мощности. Примерно 2.0 115коня на ауди върви повече до 3к оборота от 140коня 16в Волво. Всъщност голф 115коня също на фона на 150 коня абф.

[GLS]

 Всъщност всички тия са с различни кутии(предавателни числа) и различно тежки. По-коректно е да се разгледат графиките на два сходни двигателя. Например на голф 8В 115к.с и 16В 150к.с.

 

Ако някой ги има да ги пусне да видим ... за кво иде реч

[robobug]

Като започнем от старите 8 клапанови двигатели ( по 2 на цилиндър) ,

минем през екзотиките на .....

 

Най-голямата и безмислена екзотика си остават "двувалките" на Фиат

 

За дизели нищо не знам и не се интересувам. За бензини съм бил свидетел на различни експерименти.

Едно от предимството на 3+ клапана е "правилното" разположение на свеща - едно от обяснението защо АБТ/АБК върви добре с 3-4 електродни свещи, а 1.8Т с едноелектродни.

Конкретно за АБК и АЦЕ е спорно дали АБК върви по-добре в ниските. Просто над 3000 оборотоа АЦЕ-то изригва и създава впечатление за много ниска мощност под 3000 оборота. Идеализираните графики на ВАГ показват не по-лошо поведение на АЦЕ в ниските. Аз лично директно сравнение не мога да направя, защото всички 16V мотори при мен са били с куатро.

8V моторите на ВАГ ползват различни валове и различни бутала - от там може два мотора, различаващи се само по единия вал и буталата да имат коренно различно поведение (примерно АБК с валове и бутала от Шаран)

За 5V моторите на ВАГ съм срещал мнения, че позволяват високо налягане и голям аванс, поради много равномерното разпределение на сместта в камерата. В крайна сметка има по-достъпни методи за оптимално пълнене на различни обороти и 5-те клапана само усложняват главата.

[DLS]

Мисля, че тези ефекти важат само когато имаме голяма разлика работния диапазон и най-вече мощността изкарана от един и същи обем. Допълнителните коне и достигането на по-високи обороти си има цена, особено като говорим за мотори от едно и също поколение.

[Flatmo]

Броя и размерите на клапаните определят количеството въздух, което може да премине при определено налягане както при турбо така и при атмосферни двигатели. Кога ще дойде въртящия момент обаче е въпрос не толкова на броя на клапаните а на настройките които са заложили инженерите. На какви градуси ще се отварят и затварят клапаните, колко е "лифта", какво е изпреварването на запалването, какви са формите на всмукателния и изпускателния колектори и за какви обороти са подходящи. Също така при новите коли без жило на газта характеристиките на двигателя стават доста линейни през целия работен диапазон.

[DLS]

Всичко обаче е навързано, форма на колектори, брой и ход на клапаните, разпределителни валове и т.н. Логично е че ефективното генериране на потоци за едни оборити струва други обороти. Още по-просто, когато от един и същи обем се изкарват едни 20-30коня в повече, то тия коне безплатни ли са, просто инженерите са добавили едни 2к оборота над 8-клапановия мотор напълно безплатно?

[robobug]

При (някои) стари мотори не всичко е оптимизирано и може да се изкара малко мощност без негативни ефекти.

[DLS]

Да но се сещам из а 520-ките, които също не отлепят под 3к оборота, а уж няма причина да е така. Интересен пример е и 2.0фси 150коня как под 3к оборота има мощността на архаично АБК...

Ясно, е че от много неща зависи крайния резултат, но повечето клапани/повече мощност от една и съща кубатура няма как да са безплатни, на принципа на турбините дори. 

[grizzly]

Какво наричаш "безплатни"?

Хората се учат постепенно и подобряват нещата. В началото на миналия век са вадели 30 коня от 6 литров двигател. Сега се счита за нормално 100-150 (180 турбо) коня от 2 литра.

[DLS]

Ами аз оценям "подобрения" спрямо работния диапазон и как е разхвърляна мощността по него, затова давам пример с абк-то и 15 години по-новото фси. Ако технологията позволяваше чак такива разлики едва ли новото рс4 щеше да се върти до 8к оборота, че да изкара атмосферните 450коня, които обаче пак са в комплект с по-слаби ниски обороти.

[Flatmo]

Има прагове, които производителите не могат да прескочат например въртящия момент от 1л. обем при атмосферен двигател. Мисля, че на скоро ферари постигнаха някакво много добро постижение за заводски двигател като изкараха 135NM от 1л. ходов обем.  Мощността е (обороти * въртящ момент)/константа има го обяснено подробно. Т.е. за да се получат много киловати при този ограничен въртящ момент трябват много обороти.

При турбо моторите спокойно изкарват 200NM от литър както при бензинките така и при дизелите.