Üstten eksantrik mili motoru - Overhead camshaft engine
Bir üstten kam şaft ( OHC ) , motor a, piston motor kam mili bulunur silindir kafası üzerinde yanma odası . Bu , eksantrik milinin motor bloğundaki yanma odasının altında bulunduğu önceki üstten supaplı motorlarla (OHV) tezat oluşturuyor .
Üstten tek eksantrikli (SOHC) motorlarda , silindir sırası başına bir eksantrik miline sahiptir . Üstten çift eksantrik mili (DOHC, "ikiz kam" olarak da bilinir.) motorlarda sıra başına iki eksantrik miline sahiptir. Bir DOHC motoru kullanan ilk üretim otomobili 1910'da inşa edildi. DOHC motorlarının kullanımı 1940'lardan itibaren yavaş yavaş arttı ve 2000'lerin başında çoğu otomobilin DOHC motorlarını kullanmasına yol açtı.
Tasarım
Üstten eksantrik mili motorunda eksantrik mili, motorun üst kısmında, yanma odasının üzerinde bulunur . Bu , eksantrik milinin motor bloğunda aşağıya yerleştirildiği önceki üstten supaplı motor (OHV) ve düz kafalı motor konfigürasyonlarıyla tezat oluşturuyor . Hem OHC hem de OHV motorlarındaki valfler, yanma odasının üzerinde bulunur; bununla birlikte bir OHV motoru , hareketi eksantrik milinden valflere aktarmak için itme çubukları ve külbütör kolları gerektirirken , bir OHC motorunda valfler doğrudan eksantrik mili tarafından çalıştırılır.
Bir OHV konfigürasyonu daha OHC motor daha az karşılıklı bileşeni vardır ve azaltan daha az Valvetrain atalet vardır, kapak şamandıra daha yüksek motor RPM . Bir dezavantajı, eksantrik milini (genellikle modern motorlarda bir zamanlama zinciri) sürmek için kullanılan sistemin bir OHC motorunda daha karmaşık olmasıdır.
OHC motorlarının diğer ana avantajı, kaçınılması gereken itme çubukları olmadığından emme ve egzoz portlarının boyutunu, konumunu ve şeklini optimize etmek için daha fazla esneklik olmasıdır. Bu, motordaki gaz akışını iyileştirerek güç çıkışını ve yakıt verimliliğini artırır.
OHC motorlarının bir dezavantajı, silindir kapağının çıkarılmasını gerektiren motor onarımları sırasında eksantrik mili motor zamanlamasının sıfırlanması gerekmesidir. 1920-1940'ta OHC motorlu Morris ve Wolseley arabalarında, yağlama sistemlerindeki yağ sızıntıları da bir sorundu.
Tek üstten eksantrik mili (SOHC)
Üstten eksantrik mili motorunun en eski konfigürasyonu, tek üstten kam veya tek kam tasarımıdır. Bir SOHC motorunda her silindir sırası için bir eksantrik miline sahiptir, bu nedenle düz motorda toplam bir eksantrik miline sahiptir. Bir V ya da düz motor iki kam mili (silindir banka başına bir tane) bir toplam tek bir üstten eksantrik motor, bir çift eksantrik motorudur.
Numaradan bağımsız olarak, eksantrik mili genellikle valfleri bir külbütör aracılığıyla dolaylı olarak çalıştırır .
Çoğu SOHC motorunda silindir başına iki valf bulunur. Bununla birlikte, 1973 Triumph Dolomit Sprint motoru ve Honda J Serisi V6 Motoru gibi birkaç motor, silindir başına dört valfli bir SOHC konfigürasyonuydu. Bu, emme ve egzoz valflerini çalıştıran eşit uzunlukta külbütör kollarıyla silindir kapağının ortasına yerleştirilmiş eksantrik mili ile sağlandı. Bu düzenleme, supap takımı kütlesini en aza indirirken ve toplam motor boyutunu en aza indirirken silindir başına dört supap sağlamak için kullanıldı.
Çift üstten eksantrik mili (DOHC)
Bir çift egzantrik kam , çift üstten kam veya çift kam motor silindir kafasının banka başına iki kam şaftı, emme ve egzoz supapları için bir her sahiptir. Bu nedenle, düz bir motor için iki eksantrik mili ve bir V motor veya düz bir motor için toplam dört eksantrik mili vardır. Bazen bir DOHC V motoru dört kam motoru olarak pazarlanır , ancak "ekstra" iki eksantrik mili, diğer DOHC motorlarına kıyasla bir fayda sağlamaktan ziyade motorun düzeninin bir sonucudur. Terminolojiyi daha da karıştırmak için, Harley-Davidson, Indian, Riley Motors ve Triumph tarafından üretilen bazı SOHC düz-ikiz ve V-ikiz motosiklet motorları, yanıltıcı "ikiz kam motoru" terimiyle pazarlanmaktadır.
Çoğu DOHC motorunun silindir başına dört valfi vardır, ancak silindir başına iki valfli DOHC motorları arasında Alfa Romeo Twin Cam motoru , Jaguar XK6 motoru , erken Ford I4 DOHC motoru ve Lotus Ford Twin Cam motoru bulunur .
Eksantrik mili genellikle valfleri doğrudan bir kepçe iticisi aracılığıyla çalıştırır . Bir DOHC tasarımı, hava-yakıt karışımının motordaki akışını iyileştiren SOHC motorlarına göre emme ve egzoz valfleri arasında daha geniş bir açıya izin verir. Bir başka fayda da, bujinin optimum konuma yerleştirilebilmesi ve bu da yanma veriminin artmasıdır.
Bileşenler
Triger kayışı / triger zinciri
Eksantrik mil(ler)inin dönüşü krank mili tarafından tahrik edilir . 21. yüzyıl motorlarının çoğu , eksantrik milini çalıştırmak için kauçuk ve kevlardan yapılmış dişli bir triger kayışı kullanır . Triger kayışları ucuzdur, minimum ses çıkarır ve yağlamaya ihtiyaç duymaz. Triger kayışlarının bir dezavantajı, kayışın düzenli olarak değiştirilmesi ihtiyacıdır; önerilen kayış ömrü tipik olarak yaklaşık 50.000–100.000 km (31.000–62.000 mi) arasında değişir. Triger kayışı zamanında değiştirilmezse ve arızalanırsa ve motor parazitli bir motorsa , büyük motor hasarı beklenebilir.
Üstten eksantrik millerini tahrik etmek için triger kayışlarının bilinen ilk otomotiv uygulaması , Amerika Birleşik Devletleri'nde SCCA H ile modifiye edilmiş yarış serisi için inşa edilen 1953 Devin-Panhard yarış özel ürünleriydi. Bu motorlar, Norton motosiklet motorlarından bileşenler kullanılarak SOHC motorlarına dönüştürülen Panhard OHV düz ikiz motorlara dayanıyordu. Triger kayışı kullanan ilk üretim otomobili 1962 Glas 1004 kompakt coupe idi.
Modern motorlarda yaygın olarak kullanılan bir başka eksantrik mili tahrik yöntemi , bir veya iki sıra metal makaralı zincirden yapılmış bir zamanlama zinciridir . 1960'ların başlarında, çoğu üretim otomobil üstten eksantrik mili tasarımı, eksantrik milini/millerini sürmek için zincirler kullandı. Zamanlama zincirleri genellikle düzenli aralıklarla değiştirilmesini gerektirmez, ancak dezavantajı, triger kayışlarından daha gürültülü olmalarıdır.
Dişli treni
Krank mili ile eksantrik mili arasındaki bir dişli sistemi, ağır kamyonlarda kullanılan dizel üstten eksantrik mili motorlarında yaygın olarak kullanılır. Dişli trenleri, hafif kamyonlar veya otomobiller için OHC motorlarında daha az kullanılır.
Diğer eksantrik mili tahrik sistemleri
1950'lere kadar birçok OHC motoru , eksantrik milini tahrik etmek için konik dişlilere sahip bir mil kullandı . Örnekler arasında 1908-1911 Maudslay 25/30 , Bentley 3 Litre , 1929-1932 MG Midget , 1925-1948 Velocette K serisi , 1931-1957 Norton International ve 1947-1962 Norton Manx sayılabilir . Daha yakın zamanlarda, 1950-1974 Ducati Single , 1973-1980 Ducati L-twin motor , 1999-2007 Kawasaki W650 ve 2011-2016 Kawasaki W800 motosiklet motorlarında konik miller kullanıldı. Crosley dört silindirli 1946 den 1952 kadar, kam mili sürmek için şaft kule tasarımını kullanmaya son otomotiv motor vardı; Crosley motor formatının hakları , 1952'de General Tire , ardından 1955'te Fageol , 1959'da Crofton, 1961'de Homelite ve Crosley'nin otomotiv fabrikası kapılarını kapatmasının ardından 1966'da Fisher Pierce dahil olmak üzere birkaç farklı şirket tarafından satın alındı. aynı motoru birkaç yıl daha üretmeye devam ettiler.
Birleşik Krallık'ta inşa edilen 1920-1923 Leyland Eight lüks otomobilinde paralel olarak üç takım krank ve çubuk kullanan bir eksantrik mili tahriki kullanıldı . Benzer bir sistem 1926-1930 Bentley Speed Six ve 1930-1932 Bentley 8 Litre'de kullanıldı . 1958-1973 NSU Prinz'in birçok modeli tarafından her iki ucunda karşı ağırlık bulunan iki çubuklu bir sistem kullanıldı .
Tarih
1900-1914
İlk üstten eksantrikli motorlar arasında Birleşik Krallık'ta üretilen 1902 Maudslay SOHC motoru ve Amerika Birleşik Devletleri'nde üretilen 1903 Marr Auto Car SOHC motoru vardı. İlk DOHC motoru, 1912 Fransa Grand Prix'sini kazanan araca güç veren Peugeot sıralı dört yarış motoruydu . DOHC motorlu başka bir Peugeot, 1913 Fransa Grand Prix'sini kazandı ve onu , 1914 Fransa Grand Prix'sini kazanan SOHC motorlu Mercedes-Benz 18/100 GP izledi .
Isotta Fraschini Tipo KM - 1910-1914- itibaren İtalya'da yerleşik bir SOHC motorunu kullanan ilk seri üretim otomobillerde biriydi.
birinci Dünya Savaşı
I. Dünya Savaşı, hem sırasında Müttefik ve Orta Powers ; Özellikle bu Alman İmparatorluğu 'ın Luftstreitkräfte hava kuvvetlerinin hızla askeri uçak motorlarına motor yarışı motor üstten eksantrik teknolojiyi uygulamak istedi. Mercedes 18/100 GP otomobilinin (1914 Fransa Grand Prix'sini kazanan) SOHC motoru, hem Mercedes'in hem de Rolls Royce'un uçak motorları için başlangıç noktası oldu. Mercedes, Mercedes D.III ile sonuçlanan bir dizi altı silindirli motor yarattı . Rolls Royce, savaşın başında İngiltere'de kalan bir yarış arabasına dayanan Mercedes silindir kafası tasarımını tersine çevirerek Rolls-Royce Eagle V12 motoruna yol açtı . Diğer SOHC tasarımları arasında İspanyol Hispano-Suiza 8 V8 motoru (tamamen kapalı bir aktarma organı ile), daha sonraki Mercedes D.IIIa tasarımının kısmen açıkta kalan SOHC valf mekanizması tasarımını yakından takip eden American Liberty L-12 V12 motoru; ve Max Friz - tasarlanmış; Alman BMW IIIa düz altı motor. DOHC Napier Lion W12 motoru, 1918'den başlayarak Büyük Britanya'da üretildi.
Bu motorların çoğu, tahriki krank milinden motorun tepesindeki eksantrik miline aktarmak için bir mil kullandı. Büyük uçak motorları - özellikle hava soğutmalı motorlar - önemli ölçüde termal genleşme yaşadı ve bu da çalışma koşulları sırasında silindir bloğunun yüksekliğinin değişmesine neden oldu. Bu genişleme, itme çubuğu motorları için zorluklara neden oldu, bu nedenle kayar kamalı bir şaft tahriki kullanan bir üstten eksantrik mili motoru, bu genişlemeye izin vermenin en kolay yoluydu. Bu konik miller genellikle bloğun dışındaki bir dış borudaydı ve "kule milleri" olarak biliniyordu.
1914-1918 Hispano-Suiza 8A SOHC uçak motoru
1914-1918 Hispano-Suiza 8Be SOHC uçak motoru, her silindir sırasının arkasında "kule şaftları" ile
Daha sonraki üretim (1917-18) Mercedes D.III üst valf aksamı ayrıntıları taslağı, tasarım özellikleri BMW III ve Allied Liberty L-12 motorları tarafından kopyalandı
Bir ayrıntı çekim Liberty L-12 , daha sonra üretim Mercedes tasarımına benzerlik gösteren 'in üst valvetrain,
1919-1944
Erken bir Amerikan üstten eksantrik mili üretim motoru, 1921-1926 Duesenberg Model A lüks otomobilinde kullanılan SOHC düz sekizli motordu .
1926'da Sunbeam 3 litrelik Super Sports , DOHC motor kullanan ilk üretim otomobili oldu.
Amerika Birleşik Devletleri'nde, Duesenberg , DOHC düz sekiz motorla çalışan Duesenberg Model J'nin 1928 sürümüyle DOHC motorlarını (mevcut SOHC motorlarının yanına) ekledi . 1931-1935 Stutz DV32 , bir DOHC motoru kullanan bir başka erken Amerikan lüks otomobiliydi. Ayrıca ABD'de, DOHC Offenhauser yarış motoru 1933'te tanıtıldı. Bu sıralı dört motor, 1934'ten 1970'lere kadar Kuzey Amerika açık tekerlekli yarışlarına egemen oldu.
Diğer erken dönem SOHC otomotiv motorları 1920-1923 Wolseley Ten , 1928-1931 MG 18/80 , 1926-1935 Singer Junior ve 1928-1929 Alfa Romeo 6C Sport idi . Erken üstten eksantrik mili motosikletleri, 1925-1949 Velocette K Serisini ve 1927-1939 Norton CS1'i içeriyordu .
1945-günümüz
1946-1948 Crosley CC Four , tartışmasız bir SOHC motoru kullanan ilk Amerikan seri üretim otomobiliydi. Bu küçük seri üretim motor, 1950 12 Saatlik Sebring'in galibi için güç sağladı .
Bir DOHC konfigürasyonunun kullanımı, spor arabalardan başlayarak, II. Dünya Savaşı'ndan sonra kademeli olarak arttı. Bu dönemin ikonik DOHC motorları arasında 1948-1959 Lagonda sıralı altı motor , 1949–1992 Jaguar XK sıralı altı motor ve 1954-1994 Alfa Romeo Twin Cam sıralı dört motor bulunur. 1966-2000 Fiat Twin Cam sıralı dört motor, triger zinciri yerine dişli triger kayışı kullanan ilk DOHC motorlarından biriydi.
1980'lerde, yakıt tüketimini ve egzoz emisyonlarını azaltırken artan performans ihtiyacı, Japon üreticilerden başlayarak ana akım araçlarda DOHC motorlarının artan kullanımını gördü. 2000'lerin ortalarında, çoğu otomotiv motoru bir DOHC düzeni kullandı.