Верхневальные и нижневальные автомобильные двигатели. Сравнение. Нижневальный двигатель
Верхневальные и нижневальные автомобильные двигатели. Сравнение.
Многие задаются вопросом, какие двигатели лучше, верхневальные или нижневальные? В этой статье описываются их плюсы и минусы.
Как устроены двигатели?
Нижневальный двигатель. Распределительный вал расположен внизу блока цилиндров, и связан с коленчатым валом двумя шестернями. Соотношение тут такое же, как и у верхневальных, 1:2, поэтому распределительный вал вращается со скоростью в два раза меньшей, чем коленчатый. Распределительный вал двигает штанги толкателей клапанов, а те в свою очередь двигают клапаны.
Верхневальный двигатель. Распределительный вал расположен сверху, в головке блока цилиндров. Приводится в действие цепью или ремнем. Распределительный вал напрямую двигает толкатели клапанов. При использовании двух распределительных валов каждый цилиндр получает не два, а четыре клапана, что увеличивает скорость наполнения и освобождения цилиндров, а значит, уменьшает потери мощности. Толкатели клапанов легче, поэтому могут работать на более высоких скоростях, что так же увеличивает мощность двигателя.
Сравнение двигателей.
Нижневальные двигатели заметно проще т дешевле в изготовлении, чем верхневальные. Распределительный вал в таких моторах смазывается заметно лучше, чем в верхневальных, потому что расположен низко, чуть-чуть выше коленчатого вала. Отличаются невысокой удельной мощностью, поэтому увеличение мощности доступно только через увеличение объема. Вызвано это тем, что тяжелые толкатели клапанов вместе с длинными тягами толкателей клапанов, обладают большой инерционностью. Тем не менее, нижневальные двигатели до сих пор устанавливаются на мощные американские пикапы и некоторые модели УАЗ, а так же на популярный автомобиль Рено Логан.
Знаменитый спортивный автомобиль Додж Вайпер, с объемом двигателя больше восьми литров, тоже оснащен нижневальным двигателем. Многие автомобили Бугатти так же оснащены нижневальными моторами. Серьезный плюс нижневального двигателя – большая надежность газораспределительного механизма. В нем нет ремня или цепи, которые могут порваться, а всего лишь две шестеренки. Когда шестеренки сделаны качественно, их ресурс достигает полумиллиона километров, в отличие от ресурса в 40-50 тысяч для ремней или 150 тысяч для цепей. Использование более чем двух клапанов на цилиндр в нижневальных двигателях невозможно. Слишком сложной и тяжелой получается конструкция.
Второй ощутимый плюс – такие двигатели устроены заметно проще, чем верхневальные, поэтому легче и проще в ремонте.Тем не менее, нижневальные двигатели являются тупиковой ветвью эволюции автомобильного двигателя.Верхневальные двигатели, в отличие от нижневальных, развиваются семимильными шагами. Мощность в них повышается как увеличением хода поршня, так и увеличением максимальных оборотов. Поэтому сегодня набирают популярность малообъемные двигатели повышенной мощности. К примеру, Ауди удалось сделать двигатель объемом 1,8 литра и мощностью 480 лошадиных сил. Этот двигатель применяется в гонках Формула-2.
Верхневальные двигатели обладают большей удельной мощностью, а значит и больше экономичностью. Они имеют огромный потенциал дальнейшего развития, поэтому все серьезные производители легковых автомобилей перешли на верхневальные двигатели.
Немногочисленные плюсы нижневальных двигателей уступают перед огромным потенциалом развития верхневальных моторов. Время нижневальных двигателей безвозвратно уходит.
В англоязычной терминологии такой механизм ГРМ получил название OHV (OverHead Valve – «клапаны в головке блока»), а также I-Head и Pushrod (то есть «со штангами-толкателями»).
К 60-м годам стало окончательно понятно, что клапаны должны быть в верхней части цилиндра. Тем не менее, не все были готовы экспериментировать с ремнями или цепями ГРМ, поэтому сначала появилась комбинированная схема газораспределительного механизма: верхнеклапанная нижневальная.
Расположение клапанов сверху, то есть в головке блока цилиндров, позволило оптимизировать размер камеры сгорания, экспериментировать с ее формой и сократить потери воздуха. Как следствие – мощность при том же объеме выросла как минимум на 25%. Тем не менее, в качестве переходной схемы использовался вариант, когда распредвалы оставались снизу и приводили клапаны в движение с помощью системы из толкателя, штанги и коромысла.
Главная проблема нижневальных верхнеклапанных двигателей – потери мощности при передаче усилия через штанги и коромысла. Штанги приходилось делать достаточно толстыми и крепкими, чтобы они выдерживали нагрузку и не гнулись. А слишком большой их вес «съедал» мощность, снижая эффективность работы двигателя. Дальше конструкторская мысль пошла двумя путями: появились средневальные и верхневальные моторы.
Тем не менее, нижневальные верхнеклапанные двигатели до сих пор в ходу. Некоторые считают их более надежными или даже «неубиваемыми» благодаря шестеренчатой передаче ГРМ. Шестерни действительно работают весь срок службы двигателя. Кроме того, если распредвал расположен внизу, то головка блока получается весьма компактной. Также нижнее положение распредвала уменьшает вибрации от работы, так как чем выше вращающаяся деталь, тем сильнее она раскачивает всю конструкцию.
На видео ниже наглядно показана разница между нижневальным нижнеклапанным (в первом случае) и нижневальным верхнеклапанным (во втором случае) моторами.
В отечественном автопроме верхнеклапанные нижневальные двигатели встречаются на ГАЗ-24, Москвич-408 и УАЗ-469 (двигатели ЗМЗ-402 и УМЗ-4178). Современные модели ГАЗ и УАЗ уже оснащаются верхневальными моторами.
А вот в США до сих пор выпускаются нижневальные двигатели – в частности Chevrolet Corvette, Chevrolet Silverado и GMC Sierra 2013 модельного года получили мотор V8 объемом 6,2 литра, где на все восемь цилиндров – один распредвал, который находится внизу, в развале цилиндров. Такая же схема применяется на двигателе Hemi V8 6.4, которым оснащается современный Jeep Grand Cherokee SRT.
knowcar.ru
Нижнеклапанный нижневальный двигатель
> > Двигатель > Газораспределительный механизм (ГРМ) > Нижнеклапанный нижневальный двигатель
Двигатель
Бензиновый двигатель
Октановое число
Блок цилиндров
Конфигурация цилиндров в двигателе
V-образный двигатель
VR-образный двигатель
W-образный двигатель
Оппозитный двигатель
Рядный двигатель
Цилиндр
Задир
Газораспределительный механизм (ГРМ)
Верхнеклапанный верхневальный двигатель с двумя распредвалами (DOHC)
Верхнеклапанный верхневальный двигатель с одним распредвалом (SOHC)
Верхнеклапанный нижневальный двигатель
Верхнеклапанный средневальный двигатель
Десмодромный механизм
Зубчатый привод ГРМ
Клапанный механизм
Впускной и выпускной клапан - отличия
Клапанная крышка
Количество клапанов на цилиндр – 8V, 16V и так далее
Направляющая втулка клапана
Общая конструкция клапанов и окружающих их деталей
Седло клапана
Тепловой зазор клапанов
Кулак дружбы
Нижнеклапанный нижневальный двигатель
Распределительный вал (распредвал)
Ременной привод ГРМ
Ремень ГРМ в масляной ванне
Системы изменения фаз газораспределения
Гидравлическая система изменения фаз газораспределения Fiat MultiAir
Система изменения фаз газораспределения BMW Valvetronic
Система изменения фаз газораспределения Toyota VVT-i, VVTL-i
Система изменения фаз газораспределения VTEC
Цепной привод ГРМ
Головка блока цилиндров (ГБЦ)
Дизельный двигатель
Common rail
Вихревая камера
Дизельное топливо (солярка)
Цетановое число
Плунжер
Система впрыска с насос-форсунками
Форкамера (форсажная камера)
Шусс-канал
Форсунка дизельного двигателя
Насос-форсунка
Пьезоэлектрическая топливная форсунка дизельного двигателя
Электромагнитная топливная форсунка дизельного двигателя
Кривошипно-шатунный механизм
Балансировочные (балансирные) валы
Коленчатый вал (коленвал)
Датчик положения коленвала (ДПКВ)
Поршень
Поршневой палец
Поршневые кольца
Компрессионные кольца
Маслосъемные кольца
Раскоксовка поршневых колец
Шатун
Вкладыши шатуна
Система вентиляции картера
Маслоотделитель (сепаратор)
Система впуска (впускная система)
Воздушный фильтр
Воздушный фильтр нулевого сопротивления ("нулевик")
Впускной коллектор
Дроссельная заслонка
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)
Система центрального впрыска топлива (Моновпрыск)
Система охлаждения двигателя
Система воздушного охлаждения
Вентилятор системы воздушного охлаждения
Гидромуфта привода вентилятора системы воздушного охлаждения
Кожух и дефлекторы вентилятора системы воздушного охлаждения
Ремень привода вентилятора системы воздушного охлаждения
Типы привода вентилятора системы воздушного охлаждения
Шкив привода вентилятора системы воздушного охлаждения
Масляный радиатор двигателя с воздушным охлаждением
Оребрение головки цилиндров двигателя с воздушным охлаждением
Оребрение цилиндров двигателя с воздушным охлаждением
Термостат системы воздушного охлаждения
Система рециркуляции отработавших газов (EGR)
Система смазки двигателя
Датчик давления масла
Датчик температуры масла
Датчик уровня масла
Долив масла в двигатель
Замер уровня масла в поддоне картера
Картер
Маслозаборник
Масляные каналы
Масляные форсунки
Масляный насос
Масляный радиатор
Масляный фильтр
Масляный щуп
Поддон картера
Система смазки с «сухим картером»
Степень сжатия
Компрессия
Измерение компрессии
Такты работы двигателя внутреннего сгорания
Выпускная система (глушитель)
Глушитель (часть выпускного тракта)
Пламегаситель
Резонатор
Гофра
Катализатор
Лямбда-зонд (кислородный датчик)
Подушка (подвеска, опора) выпускного тракта
Сажевый фильтр
Тепловой экран глушителя
Кузов
Общие детали и узлы
Закисание резьбовых соединений и методы борьбы с ним
Игольчатый подшипник
Карданная передача
Свистит ремень - как определить, какой из них?
Стеклоочиститель
Датчик дождя
Поводок стеклоочистителя
Трапеция стеклоочистителя
Щетки стеклоочистителя
Электродвигатель стеклоочистителя
Торсион
Храповый механизм
Трансмиссия
Коробка передач (КПП)
Косозубая шестерня (косозубое зубчатое колесо)
Механическая коробка передач (МКПП)
Вилка КПП
Двухвальная механическая коробка передач
Сальник вторичного вала (манжета вторичного вала)
Сальник первичного вала (манжета первичного вала)
Сальник полуоси
Синхронизаторы
Трехвальная механическая коробка передач
Прямая передача
Повышающая передача (овердрайв)
Прямозубая шестерня (прямозубое зубчатое колесо)
Приводы трансмиссии
Карданный вал
Балансировка карданных валов
Ремонт карданных валов
Упругий полукарданный шарнир
Шарнир неравных угловых скоростей (крестовина)
Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС)
Внешний и внутренний ШРУСы (Жесткие и универсальные шарниры)
Кулачковый шарнир Тракта и кулачково-дисковый шарнир
Неисправности ШРУСов: симптомы и причины
Пыльник ШРУСа
Ремонт ШРУСов
Смазка ШРУСов
Спаренный кардан
Трехшиповой шарнир. ШРУС Трипод
Шариковый ШРУС
ШРУС Löbro (Lobro, Loebro, Лебро)
ШРУС Вейсс (шарнир с делительными канавками)
ШРУС Рцеппа
ШРУС Рцеппа-Бирфильд (Birfield)
ШРУС Рцеппа-ГКН (GKN)
Сцепление
Езда без сцепления
Фрикционное сцепление
Вилка сцепления
Выжимной подшипник сцепления
Двухмассовый маховик (ведущий диск сцепления)
Диск сцепления (ведомый)
Корзина сцепления
Маховик (ведущий диск сцепления)
Привод сцепления
Гидравлический привод сцепления
Бачок сцепления
Главный цилиндр сцепления
Прокачка гидропривода сцепления
Рабочий цилиндр сцепления
Механический привод сцепления. Тросик сцепления
Феродо
Ходовая часть
Развал-схождение (углы установки колёс)
Измерение и регулировка углов установки колёс (развал-схождение)
