IOE-Motor - IOE engine
Der Einlass / Einlass über Abgas oder „IOE“ Motor, in den USA bekannt als F-Kopf , ist ein Viertakt - Verbrennungsmotor , dessen Ventiltriebs umfasst OHV Einlassventile im Zylinderkopf und Abgasnebenventile innerhalb des Motorblocks.
IOE-Motoren waren in frühen Motorrädern weit verbreitet , wobei das Einlassventil zunächst durch die Motoransaugung anstelle eines nockenaktivierten Ventiltriebs betrieben wurde. Als die saugbetätigten Einlassventile mit steigender Motordrehzahl an ihre Grenzen stießen, modifizierten die Hersteller die Konstruktionen, indem sie einen mechanischen Ventiltrieb für das Einlassventil hinzufügten. Einige Automobilhersteller, darunter Willys , Rolls-Royce und Humber, stellten auch IOE-Motoren für Autos und Militärfahrzeuge her. Rover stellte Vier- und Sechszylinder-Reihenmotoren mit einer besonders effizienten Version des IOE-Ansaugsystems her.
Einige Designs mit dem umgekehrten System, Abgas über Einlass (EOI), wurden hergestellt, wie zum Beispiel das Ford Quadricycle von 1896.
Beschreibung
Bei einem F-Head/IOE-Motor befinden sich der Ansaugkrümmer und seine Ventile im Zylinderkopf über den Zylindern und werden von Kipphebeln betätigt, die die Bewegung der Stößelstangen umkehren, sodass die Einlassventile nach unten in den Brennraum öffnen. Der Abgaskrümmer und seine Ventile befinden sich neben oder als Teil der Zylinder im Block. Die Auslassventile sind entweder ungefähr oder genau parallel zu den Kolben; ihre Stirnseiten zeigen nach oben und sie werden nicht durch separate Stößelstangen betätigt, sondern durch Kontakt mit einer Nockenwelle durch den Stößel oder Ventilstößel und eine integrierte Ventilstange/Stößelstange. Die Ventile waren zu einer Seite versetzt, was wie eine Tasche aussah, was dazu führte, dass der Begriff "Taschenventil" für IOE-Motoren verwendet wurde. Ein F-Kopf-Motor kombiniert Merkmale von Motoren mit obenliegendem Ventil und Flathead- Motor, das Einlassventil funktioniert über Stößelstange und Kipphebel und öffnet nach unten wie ein Motor mit obenliegendem Ventil, während das Auslassventil vom Zylinder versetzt ist und über ein integriertes . nach oben öffnet Stößelstange/Ventilschaft direkt von der Nockenwelle betätigt, ähnlich wie die Ventile in einem Flachkopfmotor.
Herkunft
Die frühesten IOE Layouts verwendet Atmosphäreneinlassventile , die mit einer schwachen Feder geschlossen gehalten wurden , und wurden durch die Druckdifferenz erzeugt wird, wenn sich der Kolben nach unten ging auf der geöffneten Einlasshubs . Dies funktionierte gut bei frühen Motoren mit niedriger Drehzahl und hatte den Vorteil, dass es sehr einfach und billig war, aber die schwache Feder war nicht in der Lage, das Ventil bei steigender Motordrehzahl schnell genug zu schließen. Dies erforderte stärkere Federn, die wiederum eine direkte mechanische Wirkung zum Öffnen erforderten, da der atmosphärische Druck von 15 PSI die verfügbare Gesamtkraft durch die Erzeugung eines Druckunterschieds begrenzt, was bedeutet, dass eine Feder von 15 Pfund (6,8 kg) die stärkste ist, die verwendet werden kann (aus praktischen Gründen müsste es noch leichter sein). Als die Grenzen dieses Systems erreicht waren, wurde das Design ohne wesentliche Änderungen am Kopfguss verbessert, indem ein mechanisches System zum Öffnen der Einlassventile und stärkere Federn zum Schließen hinzugefügt wurden. In beiden Fällen befanden sich die Auslassventile im Block und wurden durch Kontakt mit einer Nockenwelle über einen Stößel oder Ventilstößel geöffnet und durch Federn geschlossen.
Vorteile und Nachteile
Das IOE-Design ermöglicht die Verwendung größerer Ventile als ein Motor mit Seitenventil (oder L-Kopf) oder hängendem Ventil . Zu seinen Vorteilen gegenüber dem Sidevalve/Flathead zählen außerdem ein kompakter Brennraum, eine gut platzierte Zündkerze und eine Kühlwirkung durch den Gemischwirbel sowie eine bessere Einlassgemischströmung. Zu den Nachteilen gehören eine Brennkammer mit einer komplexeren Form als die eines Motors mit obenliegendem Ventil, was die Verbrennungsraten beeinflusst und heiße Stellen im Kolbenboden erzeugen kann, und eine schlechtere Ventilposition, die eine effiziente Spülung behindert. Aufgrund der zusätzlichen Komplikationen von Kipphebeln und Stößelstangen ist es auch komplexer und teurer in der Herstellung als ein Motor mit Seitenventil, außerdem ist es physisch größer, da die Kipphebel über dem Zylinderkopf angeordnet sind, und es erfordert ein Einlassventil und Öffnungen im Zylinderkopf, während der Zylinder eines Seitenventilmotors einfach ein geschlossener Zylinder ist.
Rover IOE-Motoren
Rover verwendete eine fortschrittlichere Form des IOE-Motors. Es wurde Mitte der späten 1940er Jahre von Jack Swaine entworfen und war von 1948 bis Anfang der 1990er Jahre in Produktion. Im Gegensatz zum herkömmlichen F-Kopf-IOE hatte dieser eine effiziente Brennkammer, die auf eine gute Verbrennung ausgelegt war und nicht auf eine einfache Herstellung. Die Oberseite des Blocks wurde schräg bearbeitet, wobei die Kolbenböden entsprechend in einem "Schrägdach" abgewinkelt waren. Bei OT berührte der Kolben fast das abgewinkelte Einlassventil und gab dem Brennraum selbst, um einen halben Zylinderdurchmesser zur Seite versetzt, einen guten " Squish " . Die resultierende Brennkammerform war eine nahezu ideale Halbkugel, wenn auch umgekehrt und geneigt von der üblichen " Halbkopf " -Konstruktion . Die Zündkerze war zentral montiert und sorgte zusammen mit den durch das Quetschen erzeugten Turbulenzen für einen kurzen Flammenweg. Die dünne Gasschicht zwischen Kolben und Einlassventil war so begrenzt, dass das Risiko einer Detonation bei schlechtem Kraftstoff verringert wurde, ein Faktor, der ihn so lange bei Land Rover im Einsatz hielt . In den späten 1940er und frühen 1950er Jahren, als das einzige verfügbare Benzin "Pool"-Benzin mit niedriger Oktanzahl war , ermöglichte es Rover auch, höhere Verdichtungsverhältnisse als viele Konkurrenten mit den üblicheren seitlichen oder obenliegenden Ventilkonstruktionen zu fahren.
Auch die ungewöhnliche Brennraumanordnung mit ihren abgewinkelten Ventilen führte zu einem ungewöhnlichen Ventiltrieb. Die am Block montierte Nockenwelle betätigt kleine keilförmige Kipphebel, eine für jedes Ventil. Bei den frühen Modellen wirkt die Nockenwelle auf einen einfachen Belag an der Schwinge, bei späteren Modellen wurde dieser Belag jedoch durch einen Rollenstößel ersetzt. Die Auslasswippen wirken direkt auf die Ventile, während die Einlasswippen auf Stößelstangen wirken, die bis zu einem zweiten Satz längerer flacher Wippen laufen, die die Einlassventile betätigen. Der Rover-Motor war, wie viele britische Konstruktionen aus den 1940er Jahren und früher, ein Langhubmotor mit kleiner Bohrung ( unterquadratisch ), um die RAC- Steuerleistung so niedrig wie möglich zu halten und damit die Kfz- Steuer so niedrig wie möglich zu halten. Das IOE-Layout ermöglichte es Rover, größere Ventile zu verwenden, als dies normalerweise in einem Motor mit kleiner Bohrung möglich wäre, was eine bessere Atmung und eine bessere Leistung ermöglicht.
Die Rover IOE-Motorenfamilie umfasste Reihen -4- (1,6- und 2,0-Liter) und Reihen -6- Motoren (2,1-, 2,2-, 2,3-, 2,4-, 2,6- und 3,0-Liter) und trieb einen Großteil der Nachfolgemotoren des Unternehmens an. Kriegsserie in Form der Modelle P3 , P4 und P5 . Angepasste Versionen der 1.6 und 2.0 IOE-Motoren wurden auch in der frühen Version des Land Rover verwendet. Die Leistung reichte von 50 PS (Land Rover 1.6) bis 134 PS ( P5 3 Liter MkII & III). Der 2,6-Sechszylinder-IOE-Motor hatte eine besonders lange Karriere. Nachdem es in Rover P4 Limousinen verwendet wurde, wurde es ab 1963 in den 2A Forward Control-Modellen zu Land Rover-Modellen mit langem Radstand hinzugefügt, dann 1967 in den 109-Zoll-Motorhauben und blieb bis 1980 optional, als es durch den Rover ersetzt wurde V8 .
Ähnlicher Packard-Zylinderkopf
Die Form des Brennraums als "umgedrehter Halbkopf", zusammen mit dem abgewinkelten Zylinderkopfgelenk und den Schrägdach- Kolbenböden , wurde früher beim 1930 von Van Ranst konstruierten Packard- V12-Motor verwendet, obwohl in diesem Fall die Ventile waren beide im Block als Seitenventile und die Zündkerze war schlecht am Ende der Brennkammer platziert.
Andere Benutzer
- Motorräder
Das IOE-Ventiltrieb-Layout wurde häufig in frühen amerikanischen Motorrädern verwendet, hauptsächlich basierend auf einem französischen Design von De Dion-Bouton . Harley-Davidson verwendete bis 1912 IOE-Motoren mit atmosphärischen Einlassventilen und von 1911 bis 1929 mit mechanisch angetriebenen Einlassventilen. Indian verwendete IOE-Ventiltriebe bei allen seinen Vierzylinder-Motorrädern, mit Ausnahme derer, die 1936 und 1937 gebaut wurden Zu den IOE-Engines gehörten Excelsior , Henderson und Ace .
- Autos
Hudson verwendete von 1919 bis 1923 einen IOE-Reihenvierzylinder in seiner Essex-Fahrzeuglinie und einen IOE-Reihensechszylindermotor in seiner Hudson-Fahrzeuglinie von 1927 bis 1929.
In Europa produzierte Humber Limited aus Coventry, England im gleichen Zeitraum eine vollständige Palette von Autos mit IOE-Motoren, diese wurden jedoch Ende der 1920er Jahre zugunsten von Modellen mit billigeren L-Kopf-Motoren, die mit Hillman geteilt wurden, eingestellt
Nach dem 2. Weltkrieg verwendeten Willys und sein Nachfolger Kaiser-Jeep von 1950 bis 1971 Varianten des Willys Hurricane-Motors .
Rolls-Royce verwendete einen IOE-Reihensechszylinder, der ursprünglich unmittelbar vor dem 2. Weltkrieg in seinem Silver Wraith der Nachkriegszeit entwickelt wurde . Aus diesem Motor leitete Rolls-Royce die Motoren der B-Serie für Kampffahrzeuge der britischen Armee ab, die in Vier-, Sechs- und Achtzylinderversionen (B40, B60 und B80) von Rolls-Royce (und im Falle des B40 in der Austin Champ von Morris Motors) für Militärfahrzeuge, Feuerwehrgeräte und sogar Busse. Eine fortschrittlichere Entwicklung von Personenwagen mit kürzerem Hub, der FB60-Motor, ein Reihensechszylinder-IOE-Motor mit 3909 ccm Hubraum und einer behaupteten 175 , wurde von BMC in der Vanden Plas Princess 4-Liter-R- Limousine verwendet. Über 6000 dieser Autos wurden hergestellt.
Abgasüberlauf (EOI)
Einige Motoren wurden mit der umgekehrten Konfiguration hergestellt, bei der sich das Auslassventil im Zylinderkopf und das Einlassventil im Block befinden. Der ABC Skootamota begann die Produktion mit einem Motor dieser Konfiguration, dieser wurde jedoch vor Produktionsende zu einem Motor mit hängenden Ventilen geändert.
In den Jahren 1936 und 1937 hatte der Indian Four die Ventilstellungen umgekehrt, mit dem Auslassventil im Kopf und dem Einlassventil im Block. Theoretisch würde dies die Kraftstoffverdampfung verbessern, und der Motor war tatsächlich leistungsstärker. Allerdings machte das neue System den Zylinderkopf sehr heiß. Das Auslassventilgestänge erforderte eine häufige Einstellung. Das Design wurde 1938 auf die ursprüngliche IOE-Konfiguration zurückgeführt.