Войти
Рукавный клапан крупным планом из Bristol Centaurus Mark 175. 
Bristol Perseus Рукавный клапан представляет собой тип механизма клапана для поршневых двигателей , отличный от обычного тарельчатого клапана. Двигатели с втулочным клапаном использовались в ряде автомобилей класса люкс до Второй мировой войны , а также в Соединенных Штатах в автомобилях Willys-Knight и легких грузовиках. Впоследствии они перестали использоваться из-за достижений в технологии тарельчатых клапанов, включая натриевое охлаждение, а также из-за тенденции двигателя с двойным рукавом системы Knight сжигать много смазочного масла или заедать из-за его отсутствия. Шотландская компания Argyll использовала в своих автомобилях собственную, гораздо более простую и эффективную систему с одной гильзой (Burt-McCollum), которая после обширных разработок нашла существенное применение в британских авиационных двигателях . 1940-х годов, такие как Napier Sabre, Bristol Hercules, Centaurus и многообещающий, но никогда не производившийся серийно Rolls-Royce Креси, но его вытеснили реактивные двигатели.
Муфтовый клапан имеет форму одной или нескольких обработанных гильз. Он устанавливается между поршнем и стенкой цилиндра в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, где он вращается и / или скользит. Порты (отверстия) на боковых сторонах втулок совпадают с впускным и выпускным отверстиями цилиндра на соответствующих этапах цикла двигателя.
Рычаг-клапанный двигатель Первый успешный рукавный клапан был запатентован Чарльзом Йельем Найтом, и в нем использовались сдвоенные чередующиеся скользящие втулки. Он использовался в некоторых роскошных автомобилях, в частности Willys, Daimler, Mercedes-Benz, Minerva, Panhard, Peugeot и Avions Voisin. Компания Mors приняла на вооружение двухклапанные двигатели производства Minerva. Более высокий расход масла в значительной степени перевешивался тихой работой и очень большим пробегом без обслуживания. Ранние системы с тарельчатым клапаном требовали обезуглероживания на очень малых расстояниях.
Однорукавный клапан Argyll Муфтовый клапан был назван в честь двух изобретателей, которые подали заявки на аналогичные патенты с разницей в несколько недель. Система Burt представляла собой гильзу открытого типа, приводимую в движение со стороны коленчатого вала, в то время как конструкция McCollum имела втулку в головке и верхней части цилиндра и более сложное расположение портов (Источник: журнал Torque Meter, AEHS). Дизайн, который поступил в производство, был скорее «Бертом», чем «Макколлумом». Он использовался шотландской компанией Argyll для своих автомобилей, а позже был принят на вооружение Бристолем для своих радиальных авиационных двигателей. В нем использовалась единственная втулка, которая вращалась вокруг оси привода ГРМ под углом 90 градусов к оси цилиндра. Механически более простой и прочный клапан Burt-McCollum имел дополнительное преимущество в снижении расхода масла (по сравнению с другими конструкциями золотникового клапана), сохраняя при этом камеры сгорания и большую, незагроможденную площадь отверстий, возможную в Knight система.
В небольшом количестве конструкций использовалась "манжета" в головке блока цилиндров вместо собственно цилиндра, обеспечивая более "классическую" компоновку по сравнению с традиционными двигателями с тарельчатым клапаном. Эта конструкция также имела то преимущество, что поршень не находился внутри гильзы, хотя на практике это, по-видимому, не имело большого практического значения. С другой стороны, такая компоновка ограничивала размер отверстий размером головки цилиндра, тогда как втулки цилиндров могли иметь отверстия гораздо большего размера.
Основными преимуществами двигателя с золотниковым клапаном являются:
Большинство этих преимуществ были оценены и установлены в течение 1920-х годов. от Роя Феддена и Гарри Рикардо, возможно, величайших защитников двигателя с клапаном на золотник Он признал, что некоторые из этих преимуществ были значительно ослаблены по мере того, как топливо улучшалось до и во время Второй мировой войны, а выхлопные клапаны с натриевым охлаждением были внедрены в авиационные двигатели большой мощности.
Однорычажный клапан страдает рядом недостатков:
Daimler, открытый 2-местный автомобиль мощностью 22 л.с. (пример 1909 года). Четко видимый талисман на его крышке радиатора - Рыцарь (CY) 
Копия рекламы 1912 Stearns в центре города Бойсе, Айдахо, рекламирующая двигатель Knight-type In В 1901 году Найт купил одноцилиндровый трехколесный автомобиль с воздушным охлаждением, шум клапанов которого раздражал его. Он считал, что может разработать более совершенный двигатель, и сделал это, изобретя свой принцип двойного рукава в 1904 году. При поддержке чикагского предпринимателя Л.Б. В Килборне было построено несколько двигателей, а затем последовал туристический автомобиль «Silent Knight», который был показан на Чикагском автосалоне 1906 года.
В конструкции Найта было по две чугунных гильзы на цилиндр, одна скользила внутри другой, а поршень находился внутри внутренней гильзы. Втулки приводились в действие небольшими соединенными стержнями, приводимыми в действие эксцентриковым валом. На их верхних концах были вырезаны порты. Конструкция была на удивление тихой, и клапаны втулки не требовали особого внимания. Однако его производство было более дорогим из-за необходимости точного шлифования поверхностей гильз. Он также потреблял больше масла на высоких скоростях, и его было труднее заводить в холодную погоду.
Хотя он изначально не мог продать свой Knight Engine в США, долгое время находился в Англии, включая обширную дальнейшую разработку и усовершенствование со стороны Daimler под руководством их консультанта д-ра Фредерика Ланчестера, в конечном итоге привлекла Daimler и несколько компаний по производству автомобилей класса люкс в качестве клиентов, готовых платить его дорогие премии. Впервые он запатентовал дизайн в Англии в 1908 году. Патент для США был предоставлен в 1910 году. В рамках лицензионного соглашения слово «Knight» должно было быть включено в название автомобиля.
Шестицилиндровые клапанные двигатели Daimler использовались на первых британских танках в Первой мировой войне, вплоть до Mark IV. Из-за того, что двигатели дымились и, следовательно, выявляли позиции танка, был привлечен Гарри Рикардо, который разработал новый двигатель, который заменил гильзу, начиная с танка Mark V..
Среди компаний, использующих технологию Найта, были Avions Voisin, Daimler (1909–1930-е гг.), Включая их V12 Double Six, Panhard (1911–39), Мерседес (1909–24), Виллис (как Виллис-Найт, плюс связанный с ним Сокол-Рыцарь), Стернс, Mors, Peugeot, и бельгийская компания Minerva, которая была вынуждена остановить свою линейку двигателей с клапаном-втулкой из-за ограничений, наложенных на них победителями конкурса Вторая мировая война, всего около тридцати компаний. Itala также экспериментировала с поворотными и рукавными клапанами в своих автомобилях Avalve.
По возвращении Найта в Америку он смог убедить некоторые фирмы использовать его дизайн; здесь его торговая марка была «Silent Knight » (1905–1907) - его коммерческим аргументом было то, что его двигатели были более тихими, чем двигатели со стандартными тарельчатыми клапанами. Самыми известными из них были F.B. Stearns Company of Cleveland, которая продала автомобиль под названием Stearns-Knight, и фирма Willys, которая предложила автомобиль под названием Willys-Knight, которых было произведено в гораздо большем количестве, чем любой другой рукав с клапаном.
Муфтовый клапан Бёрта-МакКоллума, получивший свое название от фамилий двух инженеров, запатентовавших ту же концепцию с разницей в несколько недель, Питера Берта и Джеймса Гарри Кейли МакКоллума, Патентные заявки от 6 августа и 22 июня 1909 г., соответственно, оба инженера, нанятые шотландским автомобилестроительным производителем Argyll, состояли из одной втулки, которая имела комбинацию движения вверх-вниз и частичного вращения. Он был разработан примерно в 1909 году и впервые был использован в автомобиле Argyll 1911 года. Первоначальные инвестиции в Аргайл в 1900 году составили 15000 фунтов стерлингов, а в 1920 году строительство великолепного завода в Шотландии обошлось в 500000 фунтов стерлингов. Сообщается, что судебный процесс владельцев патентов Knight обошелся Аргайллу в 50000 фунтов стерлингов, что, возможно, является одной из причин временной остановки их завода.. Еще одним производителем автомобилей, который использовал патенты Argyll SSV и другие собственные патенты (патент GB118407), был Piccard-Pictet (Pic-Pic); Луи Шевроле и другие основали Frontenac Motors в 1923 году с целью производства роскошного автомобиля с 8-литровым двигателем SSV, но он так и не был запущен в производство по причинам, связанным с ограничениями по времени патентов Argyll в США. Наибольший успех для одноклапанных клапанов (SSV) был достигнут в двигателях больших самолетов Bristol, они также использовались в двигателях Napier Sabre и Rolls-Royce Eagle. Система SSV также снизила высокий расход масла, связанный с двойным клапаном Knight.
Barr and Stroud Ltd из Аннисленда, Глазго, также лицензировали конструкцию SSV и сделали небольшие версии двигателей, которые они продавали для мотоциклов. компании. В рекламе в журнале Motor Cycle в 1922 году Barr Stroud рекламировал свой двигатель с цилиндрическим клапаном объемом 350 куб. См и перечислил Beardmore-Precision, Diamond, Edmund и Royal Scot в качестве производителей мотоциклов, предлагающих его. Этот двигатель был описан в мартовском выпуске как «двигатель Берта». Grindlay-Peerless начал производство SSV Barr Stroud с V-образным двухцилиндровым двигателем 999 куб. См в 1923 году. [1] и позже добавил одиночный SSV объемом 499 куб. См, а также 350 куб. Вард Уоллес, известный своими вторичными вилками для мотоциклов, представил в 1947 году чертежи одноцилиндрового двигателя SSV объемом 250 куб. См с воздушным охлаждением. Некоторые небольшие вспомогательные лодочные двигатели и электрогенераторы SSV были построены в Великобритании, подготовленные для сжигания парафина с самого начала или после небольшого разогрева с более сложными видами топлива. (Петтер Братство, Уоллес. «Инженер», 9 декабря 1921 г., стр. 618)
После основополагающей исследовательской статьи 1927 г. из RAE, разработанной Гарри Рикардо. В этом документе описаны преимущества золотникового клапана и высказано предположение, что двигатели с тарельчатым клапаном не смогут обеспечивать выходную мощность, намного превышающую 1500 л.с. (1100 кВт). Napier и Bristol начали разработку поршневых двигателей, что в конечном итоге привело к ограниченному производству двух самых мощных поршневых двигателей в мире: Napier Sabre и Бристольский Центавр. Компания Continental Motors примерно в годы Великой депрессии разработала прототипы одноходовых клапанных двигателей для широкого круга применений, от автомобилей до поездов и самолетов, и думала, что производство будет проще, а затраты будет ниже, чем у его аналогов двигателей с тарельчатым клапаном. Из-за финансовых проблем Continental эта линейка двигателей так и не поступила в производство. («Континенталь! Его моторы и его люди», Уильям Вагнер, Armed Forces Journal International и Aero Publishers, 1983, ISBN 0-8168-4506-9 )
Потенциально самый из всех клапанных двигателей (хотя он так и не поступил в производство) был Rolls-Royce Crecy V-12 (как ни странно, с V-образным углом 90 градусов), двухтактный, с прямым впрыском, с турбонаддувом (продувкой) объемом 26,1 литра. Он достиг очень высокой удельной мощности и удивительно хорошего удельного расхода топлива (SFC). В 1945 году одноцилиндровый испытательный двигатель (Ricardo E65) произвел эквивалент 5000 (192 л.с. / литр) при впрыске воды, хотя полный V12, вероятно, изначально был рассчитан примерно на 2500 л.с. (1900 кВт). Сэр Гарри Рикардо, который определил компоновку и цели дизайна, считал, что надежный военный на 4000 л.с. Рикардо во время войны постоянно разочаровывался в усилиях Rolls-Royce (RR). Hives RR были очень сильно повреждены. виноваты в своих самолетах Merlin, Griffon, затем Eagle и, наконец, Whittle, у всех которых была четко определенная цель производства. Рикардо и Тизард в конце концов поняли, что Crecy никогда не получит того внимания, которого он заслуживает, если только он не будет предназначен для установки на конкретный самолет, но к 1945 году их концепция "Spitfire на стероидах" быстро набирающий высоту перехватчик с легким двигателем Crecy превратился в бесполезный самолет.
После Второй мировой войны гидрораспределители стали реже использоваться. Рой Федден, очень рано участвовавший в исследованиях S-V, построил несколько шестицилиндровых двигателей с одинарными гидрораспределителями, предназначенными для авиации общего назначения, примерно в 1947 году; после этого только французская SNECMA произвела несколько двигателей SSV по лицензии Bristol, которые были установлены на транспортном самолете Noratlas, а также еще один транспортный самолет Azor постройки Испанская CASA установила двигатели SSV Bristol после Второй мировой войны. Однако во время послевоенного бума в авиатранспорте двигатели Bristol использовались в Vickers Viking и связанных с ним военных Varsity и Valetta, Airspeed Ambassador, используемый на европейских маршрутах BEA, и Handley Page Hermes (и родственные военные Hastings ) и Short Solent авиалайнеры и Bristol Freighter и Superfreighter. Centaurus также использовался в военных Hawker Sea Fury, Blackburn Firebrand, Bristol Brigand, Blackburn Beverly и Fairey. Морская рыба. Предыдущие проблемы тарельчатого клапана с уплотнением и износом были устранены за счет использования более качественных материалов, а проблемы инерции при использовании больших клапанов были уменьшены за счет использования вместо них нескольких клапанов меньшего размера, что дало увеличенное проходное сечение и уменьшенную массу., а горячая точка выпускного клапана - клапаны с натриевым охлаждением. До этого момента односторонний клапан выигрывал все соревнования у тарельчатого клапана по сравнению мощности с рабочим объемом. Трудность отверждения нитридов с последующей чистовой шлифовкой золотникового клапана для корректировки округлости, возможно, была причиной отсутствия более широкого коммерческого применения.
Когда в 1911 году был запущен автомобиль Argyll, компания Knight and Kilbourne немедленно возбудила иск против Argyll за нарушение их первоначального патента 1905 года. В этом патенте описан двигатель с одной движущейся гильзой, тогда как двигатели Daimler, построенные в то время, были основаны на патенте Knight 1908 года, который имел двигатели с двумя движущимися гильзами. В рамках судебного разбирательства двигатель был построен в соответствии со спецификацией 1905 года и развил не более доли номинальной лошадиных сил. Этот факт в сочетании с другими юридическими и техническими аргументами заставил судью в конце июля 1912 года постановить, что владельцы оригинального патента Knight не могут быть поддержаны в их иске о том, что он дает им основные права, охватывающие дизайн Аргайл. Судебные издержки по искам владельцев патентов Knight, похоже, в значительной степени способствовали банкротству компании Argyll в Шотландии.
Муфтовые клапаны начали возвращаться благодаря современным материалам, значительно улучшенным инженерным допускам и современным технологиям строительства, позволяющим производить втулки клапан, который пропускает очень мало масла. Однако самые передовые исследования двигателей сосредоточены на улучшении других конструкций двигателей внутреннего сгорания, таких как Ванкель.
Майк Хьюленд со своим помощником Джоном Логаном, а также независимо Кейт Дакворт, экспериментировавший с одноцилиндровым двигателем для испытаний с гильзой и клапаном при рассмотрении замен Cosworth DFV. Hewland утверждал, что получил 72 л.с. (54 кВт) от одноцилиндрового двигателя объемом 500 куб. См с удельным расходом топлива 177-205 г / л.с. / ч (0,39 - 0,45 фунта / л.с. / ч)., двигатель может работать на креозоте и без специальной подачи смазки для гильзы.
Модель двигателя с поршневым клапаном объемом 20 см3 (1,20 куб. Дюйма) серии RCV "SP" Необычная форма четырехтактного двигателя модели, в которой используется то, что по сути является клапаном с втулкой формат - это двигатели модели "SP" британской серии RCV, в которых используется вращающаяся гильза цилиндра, приводимая в движение через коническую шестерню на "дне" гильзы цилиндра, который фактически находится на заднем конце цилиндра; и, что еще более необычно, карданный вал - как неотъемлемая часть вращающейся гильзы цилиндра - выходит из того, что обычно было бы головкой цилиндра, которая в этой конструкции расположена в крайней передней части двигатель, достигая передаточного числа 2: 1 по сравнению с частотой вращения коленчатого вала, ориентированного вертикально. В модельных двигателях той же фирмы серии «CD» используется обычный вертикальный одноцилиндровый двигатель с коленчатым валом, используемым для прямого вращения пропеллера, а также используется клапан вращающегося цилиндра. В качестве параллели с более ранними автомобильными силовыми установками с втулочными клапанами, разработанными Чарльзом Найтом, любая модель двигателя RCV с втулочными клапанами, работающая на топливе модели тлеющего двигателя с использованием касторового масла (около 2% до 4%) смазочного материала с максимальным содержанием 15% в топливе позволяет «налету», образованному в процессе работы двигателя, обеспечивать лучшее пневматическое уплотнение между клапаном вращающегося цилиндра и отливками блока цилиндров / головки блока цилиндров двигателя, первоначально образованных во время работы двигателя
Эта же компания может также поставить несколько более мощные двигатели для использования в военных беспилотных летательных аппаратах, портативных генераторах и таком оборудовании, как газонокосилки. Они являются «многотопливными», поскольку их можно настроить для работы на бензине, керосине, включая авиационное топливо, и дизельном топливе.
Из-за невозможности использования обычных тарельчатых клапанов в двигателях с оппозитными поршнями американская компания Pinnacle Engines также продвигает расположение клапанов втулки в своих разработках 4-тактных двигателей с оппозитными поршнями. Система изменения фаз газораспределения также была предложена в разработке 3-цилиндрового двигателя объемом 1,5 л от Pinnacle Engines, но по состоянию на декабрь 2016 года для широкой публики не так много подробностей.
Рукавные клапаны время от времени, но безуспешно, использовались в паровых двигателях, например, SR класса Leader.
 | Wikimedia Commons has media related to Sleeve valve engines. |
