플랫헤드 엔진

Flathead engine
직교류 T헤드 사이드밸브 엔진
통상적인 L-헤드 배치
팝업 피스톤을 사용하여 압축비를 높일 수 있습니다.
리카도의 파란만장한 머리를 가진 납작머리

플랫헤드 엔진(사이드밸브[1][2] 엔진 또는 밸브 인 블록 엔진이라고도 함)은 오버헤드 밸브 엔진과 같이 실린더 헤드가 아닌 엔진 블록 내에 포핏 밸브가 포함된 내연 기관입니다.

플랫헤드는 1890년대 후반부터 1950년대 중반까지 자동차 제조업체에 의해 널리 사용되었지만 보다 효율적인 오버헤드 밸브와 오버헤드 캠축 엔진으로 대체되었습니다.그들은 현재 D-Motor와 [3]같은 저회전 에어로 엔진에서 부활을 경험하고 있다.

사이드밸브 설계

밸브 기어는 태핏 및 짧은 푸시 로드를 통해(또는 푸시 로드가 전혀 없는 경우도 있음) 포핏 밸브를 작동하는 실린더 블록의 낮은 위치에 위치한 캠축으로 구성됩니다.플랫헤드 시스템은 긴 푸시로드, 로커 암, 오버헤드 밸브 또는 오버헤드 [4]캠축과 같은 추가적인 밸브트레인 구성 요소가 필요하지 않습니다.일부 플랫헤드는 덜 일반적인 "크로스플로우" "T-헤드" 변형을 사용하지만 사이드밸브는 일반적으로 실린더의 한쪽에 인접해 있습니다.T헤드 엔진의 경우 배기 가스는 흡기 밸브와 반대쪽 실린더로 배출됩니다.

사이드밸브 엔진의 연소실은 피스톤 위(OHV(오버헤드 밸브) 엔진에서처럼)가 아니라 측면, 밸브 위쪽에 있습니다.스파크 플러그는 (OHV 엔진에서와 같이) 피스톤 위 또는 밸브 위에 [5]위치할 수 있지만, 실린더당 플러그가 2개인 항공기 설계는 둘 중 하나 또는 둘 모두를 사용할 수 있다.

"팝업 피스톤"은 노킹 방지를 위해 압축비를 높이고 연소실의 형상을 개선하기 위해 호환되는 [6]헤드와 함께 사용될 수 있다."팝업" 피스톤은 상사점에서 실린더 블록의 상단 위로 돌출되기 때문에 "팝업" 피스톤이라고 합니다.

이점

사이드밸브 엔진의 장점은 단순성, 신뢰성, 낮은 부품 수, 낮은 비용, 낮은 중량, 콤팩트성, 반응성 낮은 저속 출력, 낮은 기계 엔진 소음 및 낮은 옥탄 연료에 대한 둔감성입니다.복잡한 밸브트레인이 없기 때문에 실린더 헤드가 단순한 금속 주물에 불과할 수 있기 때문에 저렴한 비용으로 소형 엔진을 제작할 수 있습니다.OHV 디자인은 항공기, 고급차, 스포츠카,[citation needed] 일부 오토바이와 같은 고성능 용도로만 지정되는 반면, 이러한 장점들은 왜 사이드 밸브 엔진이 오랫동안 승용차에 사용되었는지 설명해준다.

상사점에서는 피스톤이 실린더 헤드의 평탄한 부분에 매우 가까워지고, 그 결과 스퀴시 난류가 연료/공기 혼합이 우수해집니다.사이드밸브 설계의 특징(특히 에어로 엔진에 유리함)은 밸브가 가이드를 고착시키고 부분적으로 열린 상태를 유지하면 피스톤이 손상되지 않으며 엔진이 다른 [citation needed]실린더에서 안전하게 계속 작동한다는 것입니다.

단점들

사이드밸브 엔진의 주요 단점은 가스 흐름 불량, 연소실 형상 불량 및 압축비 저조이며, 이 모든 것은 저회전[7] 엔진과 [8]저효율의 결과를 초래합니다.사이드밸브 엔진은 연료를 효율적으로 연소시키지 못하기 때문에 높은 탄화수소 [9]배출로 어려움을 겪습니다.

사이드밸브 엔진은 오토 원리로 작동하는 엔진에만 사용할 수 있습니다.연소실 모양이 디젤 [10]엔진에 적합하지 않습니다.

사이드밸브 엔진에서는 흡기 및 배기 가스가 유입되는 전하를 방해하기 때문에 부피 효율이 낮거나 "호흡 불량"인 회로 경로를 따릅니다.배기가스는 엔진에서 나오는 긴 경로를 따르기 때문에 엔진이 과열되는 경향이 있습니다(주의: 이는 V형 플랫헤드 엔진의 경우 해당되지만 일반적으로 엔진 블록의 같은 쪽에 흡기 및 배기 포트가 있는 인라인 엔진의 경우 문제가 적습니다).사이드밸브 엔진은 고속으로 안전하게 작동할 수 있지만 부피 효율이 급격히 저하되어 고속에서는 고출력 출력이 불가능하다.초기 자동차에서는 엔진이 연장된 고속을 유지하는 경우가 드물기 때문에 높은 체적 효율이 덜 중요했지만, 더 높은 출력을 추구하는 설계자들은 사이드밸브를 포기해야 했습니다.1950년대에 Willys Jeep, Rover, Landrover 및 Rolls-Royce가 사용한 절충안은 [11]실린더당 사이드밸브 하나와 오버헤드 밸브가 하나씩 있는 "F-head"(또는 "흡기 오버 배기" 밸브)였습니다.

플랫헤드의 가늘고 긴 연소실은 압축비가 증가하면 프리점화(또는 "노킹")되기 쉽지만 레이저 점화 또는 마이크로파 점화 강화와 같은 개선 사항이 [12]노킹을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다.난류 홈은 연소실 내부의 스월(swirl)을 증가시켜 특히 낮은 rpm에서 토크를 증가시킬 수 있습니다.연료/공기 혼합이 더 잘 되면 연소가 개선되고 [13][14][15][16]노킹이 방지됩니다.

플랫헤드 기술의 발전은 1920년대 사이드밸브 [17][8][clarification needed]엔진의 가스 흐름 특성을 연구한 후 효율을 개선한 해리 리카르도 경의 실험에서 비롯되었습니다.

높은 압축비율의 플랫헤드를 설계하는 것이 어렵다는 것은 대부분의 경우 스파크 점화 설계이며 플랫헤드 디젤은 거의 알려지지 않았다는 것을 의미합니다.

이력 및 응용 프로그램

사이드밸브 배열은 특히 미국에서 흔했고 자동차 엔진, 심지어 높은 비출력 [10]엔진에도 사용되었습니다.사이드밸브 디자인은 잔디 깎기, 회전 장치, 이륜 트랙터 및 기타 기본적인 농기계 [citation needed]같은 많은 작은 단일 기통 또는 2기통 엔진에 여전히 일반적입니다.

플랫헤드 카

멀티실린더 플랫헤드 엔진은 포드 모델 T와 포드 모델 A, 포드 플랫헤드 V8 엔진과 포드 사이드밸브 엔진과 같은 자동차에 사용되었다.캐딜락은 1938년부터 [18]1940년까지 시리즈 90 고급차용 V-16 플랫헤드 엔진을 생산했다.제2차 세계대전 이후 플랫헤드 디자인은 OHV(오버헤드 밸브) 설계로 대체되기 시작했다.플랫헤드는 더 이상 자동차에서 흔하지 않았지만 오프로드 군용 지프와 같은 더 초보적인 차량에서도 계속되었다.미국 커스텀 카와 핫 로드 서클에서는 초기 Ford 플랫 헤드 V8의 복원된 예가 여전히 [1][19]눈에 띈다.

플랫헤드 에어로 엔진

단순성, 경량성, 콤팩트성 및 신뢰성은 에어로 엔진에 이상적으로 보일 수 있지만, 효율성이 낮기 때문에 초기의 플랫헤드 엔진은 적합하지 않은 것으로 간주되었습니다.두 가지 주목할 만한 예외는 1930년대의 아메리칸 에어론카 E-107과 1930년대의 가장 인기 있는 경비행기 엔진 중 하나가 된 1931년의 콘티넨탈 A40 플랫 4였다.두 개의 현대적인 플랫헤드는 벨기에의 D-Motor 플랫4와 플랫6이다.[20]이것은 [21][22]프로펠러에 직접 구동하는 매우 오버스퀘어하고 콤팩트한 에어로 엔진입니다.

플랫헤드 오토바이

주요 기사:플랫헤드 오토바이

플랫헤드 디자인은 전쟁 전 오토바이, 특히 할리 데이비슨이나 인디안 같은 미국의 V-트윈, 일부 영국 싱글, BMW 플랫 트윈 및 [23]러시아 카피에 많이 사용되었습니다.Cleveland Motorcycle Manufacturing Company는 1920년대에 T 헤드 4기통 인라인 오토바이 엔진을 생산했습니다.

  • 1915 Cadillac flathead engine block

    1915 캐딜락 플랫헤드 엔진 블록

  • Harley-Davidson flathead

    할리데이비슨 플랫헤드

  • Indian Chief Black Hawk

    인디언 추장 블랙호크

  • BMW R12

    BMW R12

  • Cleveland Model 4-45

    클리블랜드 모델 4-45

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ a b American Rodder, 6/94, 페이지 45 및 93.
  2. ^ (실린더 단면이 반전 L자형이기 때문에 'L-block', 'L-head' 등 다른 명칭도 사용)
  3. ^ "D-Motor image". Archived from the original on 25 February 2018. Retrieved 29 April 2018.
  4. ^ 캠 로브에서 밸브 스템으로 움직임을 전달하기 위해 로커 암과 푸시 로드를 모두 사용하는 인디언은 예외입니다.
  5. ^ D 모터 플랫헤드 에어로 엔진에는 밸브 위에 스파크 퍼그가 모두 있습니다.
  6. ^ Davis, Marlan (29 September 2006). "Ford Flathead V8 – The Flathead Guide of Death". Hotrod.com. Hot Rod Magazine. Combustion Chamber. Retrieved 8 April 2014. Trying to gain back compression ratio by using popup pistons may improve airflow provided proper attention is paid to the transfer area and overall piston-to-combustion chamber interface. The best balance has been the subject of debate for over 60 years. Currently the most popular approach is running a big popup piston, but with a scallop on the side adjacent to the valves to keep the transfer area clear between the valves and the cylinder bore. Recommended bottom-line street-gas-friendly compression ratios are between 7.5–8:1 on naturally aspirated engines and 6.5–7.0:1 with a blower.
  7. ^ "A critique of the flathead or side valve engine". 13 July 2012. Retrieved 22 August 2015.
  8. ^ a b H. 크렘서(저자):Der Aufbau schnellaufender Verbrenungskraftmaschinen, 한스 리스트 (ed): Die Verbrenungskraftmaschine, 제11권, Springer, Wien 1942, ISBN 978-3-7091-9755-4, 페이지 50.
  9. ^ 리처드 반 바슈이센, 프레드 셰퍼: 핸드부치 버브레닝스모터.8. Auflage, Springer, Wiesbaden 2017, ISBN 978-3-658-10901-1, 10장, 534페이지
  10. ^ a b Anton Pischinger(저자):Die Steuerung der Verbrenungskraftmaschen, Hans List (편집): Die Verbrenungskraftmaschine, 제9권, Springer, Wien 1948, ISBN 978-3-211-80075-1, 페이지 14.
  11. ^ Road and Track, 1960년대 언젠가
  12. ^ Ikeda, Yuji; Nishiyama, Atsushi; Kaneko, Masashi (5–8 January 2009). Microwave Enhanced Ignition Process for Fuel Mixture at Elevated Pressure of 1MPa (PDF). 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including The New Horizons Forum and Aerospace Exposition. American Institute of Aeronautics and Astronautics. p. 1. Archived from the original (PDF) on 25 July 2014. Retrieved 3 July 2014. With plasma-enhanced combustion, a large flame kernel formed and the flame propagation speed increased. In the single-cylinder engine, the combustion stability improved and the microwave-enhanced ignition increased the lean limit from 19.3 to 24.1.
  13. ^ Graeber, Charles (23 September 2004). "Obsession: Mr. Singh's Search for the Holy Grail". Popular Science. Bonnier. Retrieved 3 July 2014. In November 2002 Singh actually received one such permission from a manufacturer to test his modification on its engines. The manufacturer was Briggs and Stratton, and the engines were two 149cc side valves.
  14. ^ Pirangute, V. G.; N.V.Marathe (14 January 2002). Full throttle performance (PDF) (Technical report). ARAI. PUS/2407/Garuda/52(d). Archived from the original (PDF) on 7 October 2016. 테스트 보고서에 따르면 낮은 엔진 속도에서 연료 소비량과 온도는 감소했지만 토크는 증가했습니다.
  15. ^ amrelweekil (14 September 2009). "Engine modify by Somender Singh". YouTube. Grooved flathead at 1:31–1:38. Archived from the original on 12 December 2021. Retrieved 9 April 2014.
  16. ^ 특허US 6237579 Somender Singh: "연소실의 난류를 개선하기 위한 설계"
  17. ^ Harry Ralph Ricardo, Blackie and Son Limited의 내연기관.
  18. ^ LaChance, David (February 2007). "Reignmaker – 1939 Cadillac Series 39-90". Hemmings Motor News. American City Business Journals. Retrieved 17 November 2015. Mechanically, the Series 90 cars shared the advances of the Series 75. The V-8 car's three-speed manual transmission was deemed up to the task of handing the torque of the V-16, in part because the larger engine delivered its impulses so smoothly.
  19. ^ 스트리트 로더, 85분의 1 페이지 72
  20. ^ 매우 작고 콤팩트하지만 D-Motor 플랫 6는 거의 4리터를 배출합니다.
  21. ^ "Kapelstraat 198 8540 Deerlijk – Recent information". D-motor.eu. Archived from the original on March 28, 2012. Retrieved December 6, 2011.
  22. ^ 타케, 윌리, 마리노 보릭, 외: 2015-16, 256-257페이지.Flying Pages Europe SARL, 2015.ISSN 1368-485X
  23. ^ 예를 들어 일부 드네프르와 우랄은 BMW가 소련에 라이선스한 플랫헤드 디자인을 사용했다.

외부 링크