Регистрация Войти
Вопрос

Почему GM по-прежнему настаивает на использовании двигателей с толкателями?

Компания General Motors продолжает разрабатывать и производить двигатели с толкателями (Over Head Valve, или OHV), в то время как большинство их конкурентов перешли на двигатели с верхним расположением распределительного вала (OHC). Есть ли для этого какая-то известная причина? В их двигателях меньшего объёма используются верхние распределительные валы, но в более крупных двигателях V8 по-прежнему используются толкатели (малый блок Gen III/VI [LSx] и Gen V [LT1]).
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/27595/why-does-gm-still-insist-on-push-rod-engines
1
+ Читать

19 Комментариев

  1. Поставьте головку блока цилиндров DOHC рядом с головкой блока цилиндров с толкателями, и ответ станет очевиден. Головки блока цилиндров V8 с толкателями кажутся невероятно маленькими, если вы раньше видели только головки DOHC. А поскольку блок цилиндров на самом деле не занимает много места в общем объёме двигателя, уменьшение размеров головок существенно влияет на общий размер и вес двигателя.


    Размер и вес 5-6-литрового двигателя V8 с толкающими штангами сопоставимы с размером и весом 1,5-2,0-литрового двигателя DOHC I4. Если вы пытаетесь создать быстрый спортивный автомобиль и у вас есть выбор между двумя одинаково тяжёлыми двигателями, один из которых выдаёт 200 л. с. (например, Honda F20 с чрезвычайно мощным двигателем), а другой — 400 л. с. (например, Chevrolet LS6), какой из них вы выберете? Если только бензин не стоит очень дорого или вы не платите налог за объём двигателя, то более мощный мотор всегда будет предпочтительнее.



    Вес двигателя Honda F20c/F22c1 (с аксессуарами): 148 кг.


    Вес двигателя GM LS1/2/3/6 (с комплектующими): 385 фунтов



    Топливная экономичность также схожа.

  1. Журнал Car and Driver задал этот вопрос Сэму Вайнгардену, главному инженеру GM по малоблочным двигателям V8.



    Преимущества клапанного механизма с толкателями, упомянутые в статье, можно сформулировать следующим образом:




    • Это позволяет сделать двигатель более компактным



      Распределительный вал находится в «долине» двигателя, используя свободное пространство. Поскольку в двигателе с толкателями распределительный вал не нужно располагать над головкой блока цилиндров, его габаритные размеры меньше и уже.



      Более компактный двигатель занимает меньше места в моторном отсеке и помогает снизить центр тяжести автомобиля.


    • В результате двигатель становится легче



      При прочих равных условиях один распределительный вал будет иметь меньшую инерцию вращения, чем два или четыре распределительных вала, как в конструкциях с верхним расположением клапанов.



      Чем меньше деталей в клапанном механизме, тем меньше вес.


    • Его строительство обходится дешевле



      Меньше деталей в клапанном механизме = меньше затрат. В статье говорится о возможной экономии в размере 400 долларов на двигатель.



  1. Двигатель OHC имеет преимущество перед двигателем OHV на более высоких оборотах.То же самое верно при сравнении бокового клапана с двигателем OHV . Двигателям меньшего размера требуется больше оборотов, и они могут получить больше преимуществ за счет системы OHC .Снижение стоимости OHC меньше на рядном 4-дюймовом двигателе, который является наиболее распространенным двигателем для небольших автомобилей.Двигатель OHC занимает больше места по отношению к своему кубическому объему . Помните , что малоблочный chev поколения 1 является наиболее компактным двигателем .Если вас беспокоит объём, вы можете возразить, что если бы вы спроектировали двигатель с верхним расположением клапанов, который занимал бы столько же места, то объём в кубических дюймах был бы меньше. На самом деле можно утверждать, что у обычного тяжёлого городского автомобиля общая производительность могла бы быть ниже. Вполне вероятно, что двигатель с верхним расположением клапанов выдаёт больше мощности на кубический дюйм, хотя и при более высоких оборотах, где износ двигателя и внутреннее трение являются важными факторами. Но двигатель с верхним расположением клапанов выдаёт больше лошадиных сил на фунт. Помните также, что у многих людей большие автомобили для буксировки, где крутящий момент важнее.Двигатель OHC имеет прогиб, и эти ремни прослужили не так долго, как ожидалось, поэтому OHV имеет определенное преимущество в обслуживании.
  1. В Израиле мы платим налоги в зависимости от объёма двигателя. Я не удивлюсь, если в Европе всё так же.
  1. Я нисколько не удивлюсь, если окажется, что так происходит почти во всех странах. Есть причина, по которой 5,7-литровый рядный 8-цилиндровый двигатель с толкателями считается американским изобретением, хотя технология его создания (и повышения его топливной экономичности) была хорошо изучена на протяжении десятилетий. 5,7-литровый C5 vette 90-х годов расходовал 28 миль на галлон по шоссе, и это было ещё до появления прямого впрыска, зажигания от катушки на свече, микроконтроллеров, которые были мощнее карманного калькулятора, и т. д.
  1. После определённого момента эффективное использование рабочего объёма становится довольно неэффективным с точки зрения веса, упаковки, материалов и бюджета на сборку, потому что для этого потребуется большая высота деки, больше деталей в головке (для кулачков, увеличенных отверстий, большего количества клапанов и т. д.), больше экзотических материалов, более качественная балансировка, больше сложностей (регулировка фаз газораспределения, настройка резонанса на впуске, электронное управление и т. д.). Единственная причина, по которой вам может понадобиться что-то подобное, — это высокий налог на увеличение рабочего объёма (как напрямую, так и через стоимость топлива) или участие в гонках, где правила ограничивают рабочий объём.
  1. Честно говоря, я думаю, что мы пришли к малолитражным двигателям только из-за газового кризиса 70-х годов, а затем появились двигатели с двойным верхним распределительным валом, турбонаддувом, системой впрыска и т. д., потому что люди хотели большей производительности от этих двигателей. До этого в такие технологии вкладывались только те страны, где уже существовали налоги на объём двигателя, например Япония и Италия. Подобные налоговые махинации объясняют историческую популярность двигателей с большим ходом поршня в Великобритании (налог на диаметр цилиндра) и дизельных двигателей в таких странах, как Франция (налог на объём дизельного двигателя был ниже).
  1. Это очень верно. По сути, то же самое говорили и вы, и Аутист.
  1. Ответ Зейда, похоже, затрагивает вопрос с точки зрения «почему сотрудники GM приняли такое решение», но ответ совершенно неудивителен: меньше вес, меньше сложность, меньше объём, меньше стоимость при почти неизменной мощности. Как сказал парень из GM, вы отказываетесь от небольшого расхода воздуха в обмен на значительное снижение веса/объёма упаковки.
  1. Хотя всё это правда и в целом является хорошим ответом, я ищу причину, по которой GM не отказалась от этого. Заявляла ли GM что-нибудь конкретно, что точно указывает на причину, по которой они не отказались от этого?
  1. На самом деле это всего лишь: «Строительство обходится дешевле».
  1. Мой 1,6-литровый четырёхцилиндровый двигатель Nissan имеет один верхний распределительный вал и цепь ГРМ, а не ремень.
  1. @Autistic О боже, надеюсь, что нет.
  1. Ходят слухи, что если/когда нефть подорожает, GM усовершенствует меньший по размеру двигатель OHC Northstar V8, чтобы заменить им гигантские двигатели с толкателями.
  1. Отличный ответ, но я ищу что-то более авторитетное. Сообщала ли компания GM о каких-либо конкретных причинах, по которым они остались на конфигурации с верхним расположением клапанов?
  1. будь я проклят, если знаю, наверное, просто упрямый...
  1. Они предельно просты, подходят практически для всего (короткие головки) и вырабатывают огромное количество энергии.
  1. Это часть культуры? Как, например, V-образные 8-цилиндровые двигатели и оппозитные моторы BMW?
  1. @Autistic выпуск двигателей серии Northstar был прекращён в 2010 году. Любой будущий двигатель V8 с верхним расположением клапанов от GM, скорее всего, будет либо усовершенствованной версией текущего двигателя V8 с верхним расположением клапанов "LS" (используется в грузовиках, Corvette, Camaro и т. д.), либо новой разработкой, вдохновлённой двигателем "High Feature V6" (обычно 3,6 л), который используется во многих других автомобилях компании.
Вы уже ответили на этот вопрос