Düz kafalı motor - Flathead engine

Bir çapraz akışlı T-kafalı yan valf motoru

Her zamanki L kafalı düzenleme

Sıkıştırma oranını artırmak için açılır pistonlar kullanılabilir

Ricardo'nun çalkantılı kafası ile Flathead

Bir düz kafalı motor olarak da bilinen, sidevalve motor ya da valf-içinde-blok motor bir bir içten yanmalı motor onun ile supapların içinde bulunan motor bloğu yerine içinde, silindir kafası bir olduğu gibi, üst valf motoru .

Düz kafalar, 1890'ların sonlarından 1950'lerin ortalarına kadar otomobil üreticileri tarafından uluslararası çapta yaygın olarak kullanıldı, ancak bunların yerini daha verimli üstten supaplı ve üstten eksantrik mili motorları aldı . Şu anda D-Motor gibi düşük devirli uçak motorlarında bir canlanma yaşıyorlar .

Yan valf tasarımı

Valf dişlisi, iticiler ve kısa itme çubukları aracılığıyla (veya bazen hiç itme çubuğu olmadan) popet valfleri çalıştıran, silindir bloğunun altına yerleştirilmiş bir eksantrik mili içerir . Düz başlı sistem , uzun itme çubukları, külbütör kolları, üstten valfler veya üstten eksantrik milleri gibi başka valf aksamı bileşenlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırır . Bazı düz başlıklar daha az yaygın olan "çapraz akış" "T-kafa" varyantını kullanmasına rağmen, yan kapaklar tipik olarak bitişiktir ve silindirin/silindirlerin bir tarafında yer alır . T-kafalı bir motorda, egzoz gazları emme valfinden silindirin karşı tarafında çıkar.

Yan valfli motorun yanma odası (OHV (üst valf) motorunda olduğu gibi) pistonun üzerinde değil, valflerin üzerinde yan taraftadır. Buji, pistonun üzerine (bir OHV motorunda olduğu gibi) veya valflerin üzerine yerleştirilebilir; ancak silindir başına iki tapalı uçak tasarımları, konumlardan birini veya her ikisini de kullanabilir.

Sıkıştırma oranını artırmak ve vuruntuyu önlemek için yanma odasının şeklini iyileştirmek için uyumlu kafalarla "açılır pistonlar" kullanılabilir . "Açılır" pistonlar, üst ölü noktada, silindir bloğunun üst kısmından dışarı çıktıkları için bu şekilde adlandırılır .

Avantajlar

Yan valfli motorun avantajları şunları içerir: basitlik, güvenilirlik, düşük parça sayısı, düşük maliyet, düşük ağırlık, kompaktlık, duyarlı düşük hızlı güç, düşük mekanik motor gürültüsü ve düşük oktanlı yakıta karşı duyarsızlık. Karmaşık bir valf mekanizmasının olmaması, silindir kapağı basit bir metal dökümden biraz daha fazla olabileceğinden, üretimi ucuz olan kompakt bir motora olanak tanır. Bu avantajlar, yan valfli motorların neden uzun yıllar binek otomobiller için kullanıldığını açıklarken, OHV tasarımları yalnızca uçak , lüks otomobiller , spor otomobiller ve bazı motosikletler gibi yüksek performanslı uygulamalar için belirtilir .

Üst ölü noktada, piston, yukarıdaki silindir kapağının düz kısmına çok yaklaşır ve ortaya çıkan ezici türbülans , mükemmel yakıt/hava karışımı üretir. Yan valf tasarımının bir özelliği (özellikle bir uçak motoru için faydalı), bir valfin kılavuzuna sıkışması ve kısmen açık kalması durumunda pistonun zarar görmemesi ve motorun diğer silindirlerinde güvenli bir şekilde çalışmaya devam etmesidir.

Dezavantajları

Yan valfli motorun ana dezavantajları, zayıf gaz akışı, zayıf yanma odası şekli ve düşük sıkıştırma oranıdır; bunların tümü, düşük güç çıkışı ve düşük verimliliğe sahip düşük devirli bir motorla sonuçlanır. Yan valf motorları yakıtı verimli bir şekilde yakmadıkları için yüksek hidrokarbon emisyonlarından muzdariptirler.

Yan valf motorları sadece Otto prensibine göre çalışan motorlar için kullanılabilir. Yanma odası şekli Dizel motorlar için uygun değildir.

Yan valfli bir motorda, emme ve egzoz gazları, düşük hacimsel verimlilik veya "zayıf solunum" ile dolambaçlı bir yol izler, çünkü egzoz gazları gelen şarja müdahale eder. Egzoz motordan çıkmak için uzun bir yol izlediğinden, motorun aşırı ısınma eğilimi vardır . (Not: Bu, V-tipi düz kafalı motorlar için geçerlidir, ancak tipik olarak motor bloğunun aynı tarafında emme ve egzoz portlarına sahip olan sıralı motorlar için daha az sorun teşkil eder.) Bir yan valf motoru, yüksek hızda güvenli bir şekilde çalışabilmesine rağmen, hacimsel verimlilik hızla bozulur, bu nedenle yüksek güç çıkışları hızda mümkün olmaz. Yüksek hacimsel verimlilik, erken otomobiller için daha az önemliydi, çünkü motorları nadiren uzatılmış yüksek hızları sürdürdü, ancak daha yüksek güç çıktıları arayan tasarımcılar yan valfi terk etmek zorunda kaldı. 1950'lerde Willys Jeep , Rover , Landrover ve Rolls-Royce tarafından kullanılan bir uzlaşma , silindir başına bir yan valfe ve bir üst valfe sahip "F-kafası" (veya "egzoz üstü emme" valfi) idi.

Düz kafanın uzun yanma odası, sıkıştırma oranı artırılırsa ön ateşlemeye (veya " vuruş ") eğilimlidir , ancak lazer ateşlemesi veya mikrodalga ile geliştirilmiş ateşleme gibi iyileştirmeler vuruntuyu önlemeye yardımcı olabilir. Türbülans olukları , özellikle düşük devirde, yanma odasının içindeki girdabını arttırarak torku artırabilir. Yakıt/hava yükünün daha iyi karıştırılması yanmayı iyileştirir ve vuruntuyu önlemeye yardımcı olur.

Düz kafa teknolojisindeki bir ilerleme, 1920'lerde , yan valf motorlarının gaz akışı özelliklerini inceledikten sonra verimliliğini artıran Sir Harry Ricardo tarafından yapılan deneylerden kaynaklandı .

Yüksek sıkıştırma oranlı bir düz kafa tasarlamanın zorluğu, çoğunun kıvılcım ateşlemeli tasarımlar olma eğiliminde olduğu ve düz kafalı dizellerin neredeyse bilinmediği anlamına gelir.

Tarih ve uygulamalar

Yan valf düzenlemesi özellikle Amerika Birleşik Devletleri'nde yaygındı ve motorlu taşıt motorları için, hatta yüksek özgül güç çıkışına sahip motorlar için bile kullanılıyordu. Yan valf tasarımları, çim biçme makineleri , rotavatörler , iki tekerlekli traktörler ve diğer temel tarım makineleri gibi birçok küçük tek silindirli veya çift silindirli motor için hala yaygındır .

Düz kafalı arabalar

Ford Model T ve Ford Model A gibi otomobiller için çok silindirli düz kafalı motorlar , Ford düz kafalı V8 motor ve Ford Sidevalve motor kullanıldı . Cadillac , 1938–1940 yılları arasında Series 90 lüks otomobilleri için V-16 düz başlı motorlar üretti . İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra , düz başlı tasarımların yerini OHV (üst valf) tasarımları almaya başladı. Düz kafalar artık arabalarda yaygın değildi , ancak arazi askeri cipleri gibi daha ilkel araçlarda devam ettiler . ABD özel otomobil ve sıcak çubuk çevrelerinde, erken Ford düz başlı V8'lerin restore edilmiş örnekleri hala görülmektedir.

Düz kafalı uçak motorları

Basitlik, hafiflik, kompaktlık ve güvenilirlik bir uçak motoru için ideal görünebilir , ancak düşük verimlilikleri nedeniyle, erken dönem düz başlı motorlar uygun görülmedi. İki dikkate değer istisna , 1930'ların Amerikan Aeronca E-107 karşılıklı ikiz aero motoru ve 1930'ların en popüler hafif uçak motorlarından biri haline gelen 1931'deki Continental A40 düz dörtlü idi. İki modern düz kafa, Belçika D-Motor düz dörtlü ve düz altılıdır . Bunlar, bir pervaneye doğrudan tahrikli , son derece geniş ve kompakt uçak motorlarıdır.

Düz kafalı motosikletler

Düz kafa tasarımları, savaş öncesi bir dizi motosiklette, özellikle Harley-Davidson ve Indian gibi ABD V-ikizlerinde , bazı İngiliz single'larında, BMW düz ikizlerinde ve bunların Rus kopyalarında kullanılmıştır. Cleveland Motosiklet Manufacturing Company 1920 yılında bir T kafa dört silindirli sıralı motosiklet motoru üretti.