От теории к практике: что представляет собой головка блока цилиндров?

От теории к практике: что представляет собой головка блока цилиндров?

Головка блока цилиндров является основным конструктивным узлом автомобильного двигателя. Неполадки в ее работе могут привести к серьезным последствиям, вплоть до капитального ремонта мотора. Подробнее об этом устройстве вы сможете узнать из данной статьи.

Понятие ГБЦ

Что такое ГБЦ в машине, что являет собой расшифровка данного устройства? ГБЦ или головка блока цилиндров является неотъемлемой частью силового агрегата. Это устройство предназначено для контроля процесса сгорания топливовоздушной смеси в силовом агрегате, а также выводе отработавших газов. ГБЦ — это крышка силового агрегата, которая монтируется сверху непосредственно блока. Этот узел может быть выполнен из сплава алюминия либо легированного чугуна.

После процедуры завершения литья при производстве автомобилей ГБЦ проходит процесс искусственного старения, это происходит для удаления остаточного напряжения из устройства. Если автомобильный мотор однорядный, то в нем применяется одна ГБЦ. Если речь идет о W-образных агрегатах, в этом случае для каждого ряда цилиндров будет применяться отдельная ГБЦ. Нижняя часть конструкции более широкая, это нужно для надежной фиксации узла на агрегате. С целью уплотнения блока с ГБЦ в автомобиле применяется уплотнительный компонент — прокладка (видео снято и опубликовано каналом Теория ДВС).

Установка и крепление устройства на моторе осуществляется благодаря направляющим штифтам, которые фиксируют ГБЦ на двигателе. Штифты на головке закручиваются в определенном порядке, который определяется для каждой марки авто, причем особо важным является и момент затяжки устройства. Для затяжки применяется динамометрический ключ, который определяет этот момент — если вы будете закручивать штифты силой, не соблюдая момент, есть вероятность повреждения устройства. Деформация данной конструкции станет причиной необходимости ее замены.

Конструктивные особенности ГБЦ

Ранее ГБЦ изготовлялись из чугуна, но сегодня этот материал не используется для производства. Чугунные головки до сих пор установлены на многих автомобилях. Использование этого материала обусловлено тем, что чугунные ГБЦ лучше работают в условиях жестких температур. Чугунные головки лучше справляются с сильной жарой и пониженными температурами, а алюминиевые устройства больше подвержены усадке и деформации при работе в таких условиях (Александр Скрипченко).

Одним из важных элементов ГБЦ авто считается прокладка, которая выполняется из армированного асбеста. Благодаря использованию этого материала прокладка позволяет справляться со своими задачами при повышенных температурах, а также выдерживает высокое давление. Прокладки, выполненные из асбеста, позволяют обеспечить хорошую герметичность магистралей системы охлаждения, камеры сгорания и масляного провода.

Ниже приведены основные составляющие ГБЦ автомобильного двигателя:

  1. Прокладка.
  2. Газораспределительный механизм.
  3. Картер двигателя. На картере находятся все элементы и узлы устройства, в том числе каналы системы охлаждения и маслопривода. Здесь находится и камера сгорания.
  4. Технологические разъемы для установки форсунок либо свечей.
  5. Сама камера сгорания. Этот узел используется для обеспечения процедуры возгорания топливовоздушной смеси двигателя.
  6. Привод газораспределительного механизма.
  7. Посадочные места резьбовыми отверстиями. В них устанавливаются коллекторы — впускной и выпускной.

Клапаны, имеющиеся на ГБЦ, устанавливаются в одном ряду на конструкции. Клапаны устанавливаются под углом, составляющим 20 градусов. Конструктивные особенности в различных авто, особенно современного производства, могут отличаться, однако обычно клапаны находятся в одном ряду.

В передней части головки блока цилиндров находится технологическая поверхность для монтажа цепного привода ГРМ, а также натяжителя ремня или цепи ГРМ. Камеры сгорания автомобильного мотора монтируются плотно к самому блоку цилиндров, для обеспечения надежного прилегания они механически обрабатываются. Что касается габаритов, то площадь камер сжатия будет более низкой, чем габариты днища у поршней. Это позволяет в конечном итоге улучшить процесс сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя.

На левой стороне головки блока располагаются 4 технологических отверстия, в которые устанавливаются свечи либо форсунки двигателя. С другой стороны находится фланец, на него монтируются коллекторы. В непосредственной близости с фланцем располагаются магистрали системы охлаждения, по ним циркулирует хладагент. Сверху головки блока располагаются технологические отверстия, в них монтируются направляющие элементы, опоры шайб, подшипниковые устройства распредвала. Также на верхней части монтируется крышка, фиксирующаяся с помощью штифтов.

На ГБЦ устанавливаются и несъемные элементы:

  • седла клапанов, использующиеся для обеспечения герметичности ГРМ;
  • направляющие элементы клапанов.

Несъемные элементы монтируются путем прессовки в структуру головки блока. Процесс демонтажа и замены этих устройств выполняется с применением термического оборудования и инструментов, которые можно найти на специализированных станциях ТО. В домашних условиях их замена будет невозможной.

Видео «Процесс удаления трещины на конструкции ГБЦ»

Подробно процедура удаления трещин на конструкции головки блока цилиндров представлена в ролике ниже (видео снято и опубликовано каналом CarRepairVideos).

Как поменять прокладку головки блока цилиндров — Chevrolet Lacetti, клуб Chevrolet Lacetti

Снимае ремень привода Затем.

ГРМ снимаем натяжной и направляющий ролики.

каталитический Отсоединяем нейтрализатора от выпус кного коллектора.

торцовым Затем ключом на 12 откручиваем два нижних крепления болта заднего кронштейна впускного трубопровода.

откручиваем Дальше два верхних болта крепления крнштейна аднего впускного трубопровода.

Отсоединяем от датчика охлаждающей температуры жидкости разьем.

Затем отсоединяем от узла дроссельного трубку подвода охлаждающей жидкости от бачка расширительного.

Отсоединяем от датчика температуры поступающего в воздуха цилиндр разьем.

Отводим в сторону от головки цилиндров блока верхний жгут проводов.

Затем топливной от отсоединяем рампы топли вопровод.

Затем хомут ослабляем и снимаем шланг вакуумного усилителя Откручиваем.

тормозов шпильку верхнего крепления генератора.

трос Отсоединяем привода дроссельного узла от дроссельног впускного и узла трубопровода.

Затем отсоединяем от впускного дроссельный трубопровода узел.

Снимаем высоковольтные провода.

катушек от Отсоединяем зажигания провода.

Затем откручиваем кепления гайки катушек зажигания.

Снимаем со шпилек колодок кронштейн жгута проводов и катушки зажигания.

левый Отсоединяем шланг от радиатор отопителя.

Затем шланги отсоединяем системы охлаждения от термостата.

Отсоединяем трубки вакуумные от впускного трубопровода и вакуумного привода трубопровода заслонки.

Затем отсоединяем вакуумную трубку проду клапана вки адсорбера, отводим его в Теперь.

сторону снимаем шкивы распределительных валов.

два Откручиваем болта крепления задней крышки привода ремня ГРМ.

Снимаем датчики положения валов распределительных.

Торцовым ключом откручиваем десять крепления болтов головки блока цилиндров.

выхлопное устройство, содержащее головку блока цилиндров с интегрированным и термически изолированным выхлопным коллектором

Изобретение относится к выхлопному устройству многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Выхлопное устройство содержит головку (10) блока цилиндров указанного двигателя, в которой выполнены выхлопные каналы (12), первый конец (14) каждого из которых соединен с камерой (16) сгорания указанного двигателя, а вторые концы (18) которых выходят в полость или воздухосборную камеру (20) выхлопного коллектора (22), интегрированного в головку (10) блока. Согласно изобретению полость или воздухосборная камера коллектора (20) выполнена во элементе (26), установленном внутри головки (10) блока, причем указанный вставной элемент (26) термически изолирован от головки (10) блока цилиндров при помощи средств (28) термической изоляции. Вставной элемент (26) представляет собой трубчатую вставку (26) с отверстиями (34) и выходным каналом (24), установленную в приемное отверстие (32) головки (10) блока цилиндров. Отверстия (34) сообщаются со вторыми концами (18) выхлопных каналов (12), а выходной канал (24) выходит наружу из головки (10) блока цилиндров. Выходной канал (24) выхлопного коллектора снаружи соединен с устройством очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода автомобиля. Изобретение позволяет создать устройство, содержащее коллектор, расположенный в головке блока цилиндров максимально близко к камерам сгорания, и обеспечить термическую изоляцию коллектора по отношению к головке блоков цилиндра. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2439356

Изобретение относится к выхлопному устройству многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания автомобиля, содержащему головку блока цилиндров, в которой выполнены выхлопные каналы, первый конец каждого из которых соединен с камерой сгорания указанного двигателя, а второй конец выходит в полость или воздухосборную камеру выхлопного коллектора, интегрированного в головку блока, при этом выходной канал коллектора снаружи соединен с устройством очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода автомобиля.

Известны многие примеры устройств этого типа.

Как известно, выхлопные устройства содержат выхлопные каналы, выполненные в головке блока цилиндров двигателя, совпадающие с каналами коллектора, расположенными напротив выхлопных каналов. Коллектор содержит по меньшей мере один выходной канал, соединенный с выхлопным трубопроводом автомобиля.

Известно, что для снижения содержания загрязняющих веществ в газообразных продуктах сгорания в выхлопном трубопроводе устанавливают устройства очистки, в частности катализаторы, которые позволяют преобразовывать загрязняющие вещества, присутствующие в газообразных продуктах сгорания, в частности несгоревшие углеводороды НС и оксиды азота NOx.

Однако во время запуска холодного двигателя возникает проблема.

Действительно, эффективность устройств очистки существенно зависит от их рабочей температуры. Удаленность этих устройств от камер сгорания двигателя замедляет повышение их температуры на первых минутах работы двигателя и снижает их эффективность, тогда как именно в эти первые минуты работы двигателя выделяется самое большое количество загрязнителей.

Для устранения этого недостатка было предложено выполнять выхлопные коллекторы частично или полностью интегрированными в головку блока двигателя, что позволяет значительно сократить расстояние между камерами сгорания и устройством очистки, которое в данном случае непосредственно примыкает к головке блока на выходе коллектора.

В документе FR 2738289, в частности, описан коллектор такого типа, в котором выхлопные каналы головки блока цилиндров выходят в полость или воздухосборную камеру, выполненную наполовину в коллекторе, а наполовину в головке блока.

В документе DE А 3815408 описан коллектор, выполненный полностью в головке блока цилиндров за одно целое с ней путем литья.

Однако эти известные коллекторы характеризуются многими недостатками.

Так, если коллектор такого типа выполнен в головке блока цилиндров лишь частично, расстояние между камерами сгорания и устройством очистки не сокращается до минимума, и поэтому эффективность устройства очистки обеспечивается неполностью.

Кроме того, когда коллектор интегрирован в головку блока, он подвергается воздействию высоких температур и поэтому, как и материал головки блока, претерпевает значительное расширение по мере повышения его температуры. По этой причине практически невозможно соединить такой коллектор с остальной частью выхлопного трубопровода, если он не оборудован охлаждающими полостями, соединенными с полостями циркуляции жидкости охлаждения головки блока.

Эта концепция отрицательно сказывается, с одной стороны, на производительности двигателя, так как она приводит к снижению теплового КПД двигателя из-за необходимости охлаждения коллектора, а, с другой стороны, практически сводит на нет выигрыш в результате сближения коллектора и камер сгорания, поскольку охлаждение коллектора не позволяет обеспечить быстрое повышение его температуры, которое должно повысить эффективность устройства очистки.

Задачей изобретения является устранение этого недостатка за счет создания устройства описанного выше типа, в котором коллектор, интегрированный в головку блока цилиндров двигателя, оборудован средствами термической изоляции по отношению к указанной головке блока.

В этой связи объектом изобретения является описанный выше коллектор, в котором полость или воздухосборная камера коллектора выполнена во вставном элементе, устанавливаемом внутри головки блока, причем указанный элемент термически изолирован от головки блока цилиндров при помощи средств термической изоляции.

Согласно другим отличительным признакам изобретения:

— вторые концы выхлопных каналов сообщаются с приемным отверстием, выполненным в головке блока цилиндров, в которое заходит трубчатая вставка, установленная внутри головки блока, образуя вставной элемент, в которой выполнены отверстия для сообщения со вторыми концами выхлопных каналов, и которая содержит выходной канал, выходящий наружу головки блока;

— трубчатая вставка выполнена из нержавеющей стали;

— трубчатая вставка установлена без зазора в приемном отверстии головки блока;

— средства термической изоляции расположены в головке блока вокруг трубчатой вставки и между по меньшей мере двумя расположенными друг за другом выхлопными каналами;

— средства термической изоляции содержат по меньшей мере одну полость, выполненную в материале головки блока цилиндров вокруг приемного отверстия и выходящую в указанное отверстие;

— в устройстве выполнены две полости: полость вокруг приемного отверстия между каждой парой расположены друг за другом выхлопных каналов и полость вокруг приемного отверстия между концевым выхлопным каналом и наружной концевой стороной головки блока;

— каждая полость выполнена в процессе литья головки блока цилиндров.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из последующего описания со ссылками на чертеж, на котором схематично показана головка блока цилиндров для выхлопного устройства в соответствии с настоящим изобретением.

На чертеже показана головка 10 блока цилиндров выхлопного устройства, выполненного в соответствии с настоящим изобретением.

Как известно, выхлопные каналы 12 выполняют в головке 10 блока цилиндров. Первый конец 14 каждого канала 12 соединен с камерой 16 сгорания двигателя, а второй конец 18 каждого канала 12 выходит в полость 20 или воздухосборную камеру выхлопного коллектора 22, встроенного в головку 10 блока цилиндров. Выходной канал 24 коллектора 22 снаружи соединен с устройством (не показано) очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода (не показан) автомобиля. Между каждой камерой 16 сгорания головка 10 блока цилиндров содержит полости 30 для циркуляции охлаждающей жидкости двигателя.

Согласно изобретению полость 20 или воздухосборная камера коллектора 22 выполнена в элементе 26, расположенном внутри головки 10 блока цилиндров, причем указанный элемент 26 термически изолирован от головки 10 блока цилиндров при помощи средств 28 термической изоляции.

В частности, вторые концы 18 выхлопных каналов 12 выходят в приемное отверстие 32, выполненное в головке 10 блока цилиндров. В это отверстие 32 заходит трубчатая вставка 26, образующая вставной элемент 26, который установлен внутри головки блока цилиндров и в котором выполнены отверстия 34 для сообщения со вторыми концами 18 выхлопных каналов 12. Вставной элемент 26 также содержит выходной канал 24, выходящий наружу из головки 10 блока цилиндров.

В данном варианте осуществления изобретения трубчатая вставка 26 выполнена из нержавеющей стали, так как характеристики теплового расширения этого материала обеспечивают удовлетворительную герметичность его соединения с устройством очистки, причем при любой температуре. Следует отметить, что для осуществления изобретения можно использовать любой другой материал с аналогичными характеристиками.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения трубчатую вставку 26 устанавливают без зазора в приемное отверстие 32 головки 10 блока цилиндров, вставляя ее в отверстие 32, например, путем запрессовки.

Предпочтительно средства 28 термической изоляции расположены в головке 10 блока цилиндров вокруг трубчатой вставки 26 и по меньшей мере между двумя расположенными рядом выхлопными каналами 12.

В частности, средства 28 термической изоляции представляют собой по меньшей мере одну полость, выполненную в материале головки 10 блока цилиндров вокруг приемного отверстия 32 и сообщающуюся с указанным отверстием 32. Эту полость заполняют водой, и таким образом она обеспечивает термическую изоляцию вставки 26 по отношению к головке блока цилиндров и препятствует распространению тепла от головки 10 блока цилиндров к вставке 26 за счет теплопроводности.

Предпочтительно, как показано на чертеже, в устройстве имеется полость 28, расположенная вокруг приемного отверстия 32 между каждой парой расположенных рядом выхлопных каналов 12, и полость 28, расположенная вокруг приемного отверстия 32 между концевым выхлопным каналом 12 и концевой наружной стороной 36 головки 10 блока цилиндров.

Для выполнения полостей 28 можно использовать любой способ. Вместе с тем, в предпочтительном варианте осуществления изобретения каждую полость 28 выполняют в процессе литья головки 10 блока цилиндров.

Таким образом, изобретение позволяет получить устройство, содержащее коллектор 26, расположенный в головке 10 блока цилиндров максимально близко к камерам 16 сгорания, что позволяет оптимизировать характеристики устройства очистки, соединенного с его выходным каналом 24, и устранить недостатки известных встроенных коллекторов за счет его термической изоляции по отношению к головке 10 блока цилиндров.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Выхлопное устройство многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания автомобиля, содержащее головку (10) блока цилиндров указанного двигателя, в которой выполнены выхлопные каналы (12), первый конец (14) каждого из которых соединен с камерой (16) сгорания указанного двигателя, а вторые концы (18) которых сообщаются с полостью или воздухосборной камерой (20) выхлопного коллектора (22), интегрированного в головку (10) блока цилиндров, при этом выход выходного канала (24) выхлопного коллектора соединен с устройством очистки выхлопных газов выхлопного трубопровода автомобиля, а полость или воздухосборная камера (20) коллектора выполнена во вставном элементе (26), расположенном внутри головки (10) блока, причем указанный вставной элемент (26) термически изолирован от головки (10) блока цилиндров при помощи средств (28) термической изоляции, отличающееся тем, что вставной элемент (26) представляет собой трубчатую вставку (26) с отверстиями (34) и выходным каналом (24), установленную в приемное отверстие (32) головки (10) блока цилиндров, причем указанные отверстия (34) сообщаются со вторыми концами (18) выхлопных каналов (12), а выходной канал (24) выходит наружу из головки (10) блока цилиндров.

2. Выхлопное устройство по п.1, отличающееся тем, что трубчатая вставка (26) выполнена из нержавеющей стали.

3. Выхлопное устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что трубчатая вставка (26) установлена без зазора в приемном отверстии (32) головки (10) блока.

4. Выхлопное устройство по п.3, отличающееся тем, что средства (28) термической изоляции расположены в головке (10) блока цилиндров вокруг трубчатой вставки (26) и по меньшей мере между двумя расположенными друг за другом выхлопными каналами (12).

5. Выхлопное устройство по п.4, отличающееся тем, что средства (28) термической изоляции представляют собой по меньшей мере одну полость (28), выполненную в материале головки (10) вокруг приемного отверстия (32) и сообщающуюся с указанным отверстием (32).

6. Выхлопное устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит полость (28), выполненную вокруг приемного отверстия (32) между каждой парой установленных друг за другом выхлопных каналов (12), и полость (28), выполненную вокруг приемного отверстия (32) между концевым выхлопным каналом (12) и наружной концевой стороной (36) головки (10) блока цилиндров.

7. Выхлопное устройство по любому из пп.5 или 6, отличающееся тем, что каждая полость (28) образована в процессе литья головки (10) блока цилиндров.

LVY › Блог › Головка Блока Цилиндра. Часть5 — Bishop Rotary Valve

Будучи совсем писюном, в те года, когда на компьютер смотрели такими же глазами, как смотрят на Бугатти и в Южно-Пердинске, а в интернет заходили при помощи модемов, значительно позже помню был на 24кб\с …). Думал и удивлялся почему такой клапанный принцип не применяют. Оказывается нет, применяют! Хотя не так всё просто…

В своём классическом виде клапанный механизм совершает возвратно-поступательные движения из-за чего испытывает существенные инерционные нагрузки. Что значительно ограничивает обороты, увеличивает шумность и снижает ресурс. Как быть? Элементарно Ватсон (© Ш. Холмс) ! Заменить на поворотный механизм! Но тут то основная проблема — уплотнение и охлаждение, но все решаемо;).

Приведу свой вольный и непрофессиональный перевод статьи Tony Wallis-а из Bishop Innovation, курсивом мои сопли комментарии.)

В начале 1990-х годов в Bishop Innovation разработали новую перспективную концепцию поворотного клапана для двигателей внутреннего сгорания и искали пути для дальнейшего продвижения технологии. Автомобильная промышленность, опираясь на опыт прошлого века, больше не верила в жизнеспособность концепции поворотного клапана . Выбор пал на Formula One (F1), где критерий успеха применение высокоэффективных технологий. Кроме того, успешная публичная демонстрация этой технологии в экстремальных условиях Формулы бала способна разрушить сложившийся стереотип в отросли машиностроения.

В 1997 году Bishop начал работать с Ilmor Engineering (позже Mercedes-Ilmor) в целях развития технологии поворотного клапана для двигателей Ф1. Начальное проектирование проводили на 300кубовом одна цилиндровом блоке Ilmor в Сиднее, на площадях Bishop Innovation.

Bishop занялись проектированием головки блока цилиндров, они отвечали за разработку, демонстрацию и требуемой надежность.Уже к концу 2000 года тестовое сравнение с системой с тарельчатыми клапанами продемонстрировало преимущество поворотных клапанов в мощности на 10%, а так-же увеличение надёжности.

В 2002 году первые V10 двигатели оборудованные поворотными клапанами прошли полноценные испытания. Совершенно новая серия двигателей V10 стартовала в 2003 году, но на на стадии тестирования эти двигатели стали вне закона. FIA внесла изменения к статье 5.1.5 свода правил, запрещающее применение поворотных клапанов с 2004 года.

(Мечта сбывается и не сбывается.

Любовь приходит к нам порой не та.

Но, всё хорошее не забывается.

А всё хорошее и есть мечта. (© Ю.Антонов))

Конструкция применённая в моторах F1 показана на рисунке.

Bishop Rotary Valve (BRV) совмещает впускной и выпускной клапан в одном поворотном элементе с осевым разделением потоков. Этот единичный клапан на цилиндр расположен перпендикулярно оси коленвала. Выполнен он из стали и вращается на двух игольчатых роликоподшипниках установленных в специальных проточках, что обеспечивают точное позиционирование. С впускной стороны производится охлаждение маслом центральной части, уплотнения расположенные с каждой стороны вентиля предотвращают утечки. Со стороны выхлопного отверстия использовано уплотнение из графита. В движение приводится зубчатым венцом со стороны впуска. Наружный диаметр в пределах 0.67 — 0.74 от диаметра цилиндра, что позволяет разместить его в двигателях со стандартным межцилиндровым расстоянием.

Клапан вращается в двое медленнее двигателя и лишён инерционных сил, от которых страдают поршневые двигатели с тарельчатыми клапанами с момента их изобретения. Именно эта особенность, вдохновила многочисленные попытки в течение последнего столетия применить поворотные клапаны. Но терпели неудачу из-за проблем связанных с уплотнение газа, герметизацией масла, высокого трения и заклинивания вызванное термомеханическим искривлением клапана.

Часть поверхности клапана периодически подвергаются процессу сгорания, что неизбежно приводит к термомеханическому искривлению. В Bishop сосредоточились на решении, которое бы позволило уменьшить неизбежно возникающие искривления. В результате была принята конструкция где впускной и выпускной клапан единое целое. Типичный подход был использовать раздельные каналы выполненные на поверхности слегка поджатого по окружности клапана. В таких условиях было трудно создать равномерное распределение масла между клапаном поверхность, что способствовало заклиниванию.

Принципиальное отличие BRV в небольшом радиальном зазоре между окружностью вентиля и его корпусом предназначенным для того, чтобы любая при тепловом или механическом искривлении клапана не было касания с его корпусом. При условии небольшого радиального зазора сохранялось достаточное сопротивление, чтобы предотвратить смешивание газов между выхлопным и входном отверстием. Этот подход убрал возможность заклинивания, исключив трение и необходимость в смазке.

Уплотнения показаны на рисунке. Они состоят из 2-х осевыех уплотнений и 2-х радиальных, расположенные вблизи с окном в головке цилиндра и поджаты периферией клапана. Эти уплотнения работают так-же, как кольца в поршнях. Но в отличие от поршня они имеют постоянное равномерное скольжение в одном направлении. Такая компоновка позволяет использовать максимально длинное окно, существенно улучшая скорость газообмена. Углы газораспределения задаются окнами в вентиле. Фазы открытия и закрытия клапанов в современных двигателях F1 очень большие и для сопоставления длинна окна должна быть не менее 0,77 диаметра цилиндра.

Движение потока газа в поворотном клапане параллельно оси и перпендикулярно окну в цилиндр. Что отличает тарельчатый клапанный (далее ТК) механизм (как правило только в спортивных моторах, в гражданке почти всегда -нет)</i, из-за чего часто дизайнеры (вот от куда она — рукожопия) приходят к неправильному заключению, что поворотный клапан не может дышать, в отличии с тарельчатым клапанам. В конструкции Bishop поток воздуха проходит через окно наклонно. Движение впускного заряда хорошо видно на рисунке.

Поток воздуха вблизи порта поворачивает примерно на 35°, пройдя через окно поворачивает до примерно 90°. Что подавляет коэффициент препятствия движению потока. Коэффициент ранних конструкций был 0,54 , для полностью открытого состояния (что в том-же порядке соответвует коэффициенту у ВАЗ 8кл.) , в дальнейшем удалось улучшить до 0.72 (что больше, чем у ВАЗ 16кл. и соответствует конструкциям со спортивным уклоном).

Поток через окно был единичным из поворотного клапана, что улучшало такой параметр как уплотнение заряда. Что в двое выше в отношении к двигателям с 4мя тарельчатыми клапанами на цилиндр при том-же диаметре и соотношении Диаметр/Ход поршня. Так-же этот поток генерировался без потери объемной эффективности (VE) и был характерен высокой частотой создания. Двигателей построенные в начале 1990-х были с установкой угла опережения зажигания 15 °, т.е. в половину меньше лучших четырех клапанных двигателей. (Тут я поясню. Соотношение площади раннера к площади впускного окна значительно выше. Что можно сравнить в некотором роде с раздницей 2-ух кл. на цил. и 4-5 кл. не цил. конструкцией, т.е. тенденция "горбатости" моментной характеристики ниже. Следует отметить, что и скорость открытия выше, что создаёт более чёткий импульс разряжения! На сколько понимаю, в динамике было присуще потоку создавать вихрь в оси цилиндра, что улучшало смесеобразование, детонационную стойкость и скорость горения)

Обширное, плотное тестирование показало что объёмное наполнение сопоставимо с 4х/цил. клапанной конструкцией, но граница начала спада позже (меньше горбатость).Таким образом 10% преимущество обеспечивалось на высоких оборотах. Для 2004 года более 18.000 об.в мин.

Дальнейшие работы над BRV показали, что объём пика потока (VE) линейно возрастает с размером клапана. Выбрав подходящий размер клапана, пик VЕ может на скоростях до 25000 оборотов в минуту. Дальнейшее увеличение маловероятно, так как длинна тракта не сможет быть достаточно короткой для правильного волнового воздействия.

В то время как двигатель вентильными клапанами продемонстрировал способность дышать не хуже лучшим моторам F1 с ТК, не упомянуто огромное преимущество, что он делает это без драматических последствий для себя, что не скажешь про моторы F1 с ТК. Инерционные и ударные силы отсутствуют в корне. Нет склонности впадать в резонанс или терять кинематическую связь (зависание) . Единственная проблема это окружная скорость герметизирующих элементов и подшипников. В двигателях F1 окружная скорость составляла 80% от скорости движения колец поршня, что делает проблему уплотнения мало волнующей. В серийных двигателях с тарельчатыми кл. срок службы требует изменений, что в значительной ухудшает наполнение, достигнутое в F1. Это явно не тот случай с поворотным клапаном. Bishop Innovation предполагает, что в серийном производстве поворотный клапан увеличит объёмное наполнение на 45% относительно 4 клапанных двигателей.

Многочисленные двигатели BRV протестированы в течение последних 18 лет показали замечательную детонационную стойкость. В начале 1990-х двигатели с стандартным соотношениям Диаметр / Ход поршня имел степень сжатия не выше 15: 1 на не этилированном бензине 93 октана. F1 одноцилиндровый двигатель работал со степенью сжатия 17: 1 на стандартном для F1 топливе, прежде чем до 15,3: 1, что оптимальнее. Никаких свидетельств детонации не было обнаружено, и это полагаю, из отсутствия горячих поверхностей в камере сгорания. Для серийных двигателей с роторными клапанами СЖ предполагаться до 15:1.

Двигатель F1 V10 с BRV

В начале стати вы множите видеть картинку с расположением элементов привода, впуска воздуха и топливных форсунок.

Цилиндр отлит одним целым с головкой, что исключает прокладку и увеличивает надёжность. Система охлаждения вылита в виде внутренней рубашки и не представляет каких либо жёстких требований как в конструкции с ТК, за исключением базовых принципов.

3-х литровый двигатель V10 F1 BRV весит меньше 80кг, что делает его самым легким двигателем когда-либо построенным для F1, собственно это примерно на 16 кг меньше тогдашних. Геометрия получившейся интегрированной головки значительно увеличивает жесткость блока. Так-же и уменьшина высота мотора, примерно на 50мм, что положительно сказалось на центре тяжести.

На рисунке показана разница ГБЦ Mercedes SLK 230 и однацилиндровой версией ГБЦ с BRV которая подходит для использования к подобной поршневой группе. Экономия высоты 150 мм, снижение веса примерно до 4 кг/цилиндр. Двигатели имели бы близкую мощность, для увеличения мощности достаточно всего лишь увеличить размер окна.

Имея преимущество в высоту, весе, устранение инерции массы, дыхании и большей долговечности уверен Bishop, если бы не было запрета, стал бы основополагающей технологией для гоночных двигателей.