Hylsventil

För hylsventilen som används i vattenapplikationer, se Hylsventil (vatten) . För cylinderfoder, se Cylinder (motor) § Cylinderhylsa .
Hylsventil närbild från en Bristol Centaurus Mark 175.
Bristol Perseus

Hylsventilen är en typ av ventilmekanism för kolvmotorer , skild från den vanliga tallriksventilen . Hylsventilmotorer användes i ett antal lyxbilar före andra världskriget och i USA i Willys-Knight- bilen och lätta lastbilar. De föll därefter från användning på grund av framsteg inom tallriksventilteknologi, inklusive natriumkylning, och Knight-systemets dubbelhylsmotors tendens att bränna mycket smörjolja eller att fastna på grund av brist på den. Det skotska Argyll -företaget använde sitt eget, mycket enklare och effektivare system med enkelhylsa (Burt-McCollum) i sina bilar, ett system som efter omfattande utveckling fick stor användning i brittiska flygplansmotorer på 1940-talet, såsom Napier Sabre , Bristol Hercules , Centaurus , och den lovande men aldrig massproducerade Rolls-Royce Crecy , bara för att ersättas av jetmotorerna.

Beskrivning

En hylsventil har formen av en eller flera maskinbearbetade hylsor. Den passar mellan kolven och cylinderväggen i cylindern på en förbränningsmotor, där den roterar och/eller glider. Cylinderväggen har inlopps- och avgasportar, identiska med en tvåtaktsmotor . Portar (hål) i sidan av hylsorna kommer i linje med cylinderns inlopps- och avgasportar vid lämpliga stadier i motorns cykel.

Typer av hylsa ventiler

A 4-cylinder car engine of 1919, sectioned through the cylinders to show the Knight sleeve valves.
Knight sleeve-ventil motor

Den första framgångsrika hylsventilen patenterades av Charles Yale Knight och använde dubbla alternerande glidhylsor. Den användes i några lyxbilar, särskilt Willys , Daimler , Mercedes-Benz , Minerva , Panhard , Peugeot och Avions Voisin . Mors antog motorer med dubbla ventiler tillverkade av Minerva. Den högre oljeförbrukningen uppvägdes kraftigt av tystnaden i körningen och de mycket höga körsträckorna utan service. Tidiga tallriksventilsystem krävde avkolning vid mycket låga körsträckor.

Diagram of the Argyll single sleeve valve, showing the complex shape of the multiple ports and the semi-rotary actuation
Argyll enkelhylsa ventil

Burt-McCollum-hylsventilen fick sitt namn efter de två uppfinnarna som ansökte om liknande patent inom några veckor efter varandra. Burt-systemet var en öppen hylstyp, driven från vevaxelsidan, medan McCollum-designen hade en hylsa i huvudet och övre delen av cylindern och ett mer komplext portarrangemang (Källa: 'Torque Meter' Magazine, AEHS). Designen som kom in i produktionen var mer "Burt" än "McCollum." Den användes av det skotska företaget Argyll för sina bilar, och antogs senare av Bristol för sina radiella flygplansmotorer. Den använde en enkel hylsa som drevs av en excentriker från en timingaxel inställd på 90 grader mot cylinderaxeln. Mekaniskt enklare och robustare, Burt-McCollum-ventilen hade den ytterligare fördelen att den minskade oljeförbrukningen (jämfört med andra hylsventilkonstruktioner), samtidigt som den bibehöll förbränningskamrarna och det stora, överskådliga portområdet som är möjligt i Knight- systemet .

Ett litet antal mönster använde en "manschett"-hylsa i cylinderhuvudet istället för själva cylindern, vilket gav en mer "klassisk" layout jämfört med traditionella tallriksventilmotorer. Denna design hade också fördelen av att inte ha kolven i hylsan, även om detta i praktiken verkar ha haft lite praktiskt värde. På nackdelen begränsade detta arrangemang storleken på portarna till cylinderhuvudets storlek, medan in-cylinderhylsor kunde ha mycket större portar.

Fördelar/nackdelar

Fördelar

De viktigaste fördelarna med hylsventilmotorn är:

  • Hög volymetrisk effektivitet tack vare mycket stora portöppningar. Sir Harry Ricardo visade också bättre mekanisk och termisk effektivitet.
  • Storleken på portarna kan lätt kontrolleras. Detta är viktigt när en motor arbetar över ett brett varvtalsområde , eftersom hastigheten med vilken gas kan komma in och ut ur cylindern definieras av storleken på kanalen som leder till cylindern och varierar beroende på varvtalets kub. Med andra ord, vid högre varvtal kräver motorn vanligtvis större portar som förblir öppna under en större del av cykeln; detta är ganska lätt att uppnå med hylsventiler, men svårt i ett tallriksventilsystem.
  • Bra avgasrening och kontrollerbar virvling av inloppsluft/bränsleblandningen i enkelhylsor. När insugsportarna öppnas kan luft/bränsleblandningen fås att komma in tangentiellt till cylindern. Detta hjälper till att spola när överlappning av avgas/inloppstid används och ett brett hastighetsområde krävs, medan dålig avgasrening av tallriksventiler kan späda ut friskluft/bränsleblandningens intag i högre grad, eftersom det är mer hastighetsberoende (beroende huvudsakligen på avgas-/inloppssystemet resonansavstämning för att separera de två strömmarna). Större frihet för förbränningskammarens design (få andra begränsningar än tändstiftets placering) innebär att bränsle/luftblandningens virvling vid övre dödpunkten (TDC) också kan kontrolleras mer, vilket möjliggör förbättrad antändning och flamrörelse, vilket, som demonstrerats av H. Ricardo , tillåter åtminstone en extra enhet av kompressionsförhållande före detonation, jämfört med tallriksventilmotorn.
  • Förbränningskammaren som är utformad med hylsan i toppen av dess slag är idealisk för fullständig, detonationsfri förbränning av laddningen, eftersom den inte behöver brottas med komprometterad kammarform och heta avgasventiler (poppet) .
  • Inga fjädrar är inblandade i hylsventilsystemet, därför förblir kraften som behövs för att driva ventilen i stort sett konstant med motorns varvtal, vilket innebär att systemet kan användas vid mycket höga varvtal utan att det försvinner. Ett problem med höghastighetsmotorer som använder tallriksventiler är att när motorhastigheten ökar, måste hastigheten med vilken ventilen rör sig också öka. Detta ökar i sin tur belastningen på grund av trögheten hos ventilen, som måste öppnas snabbt, stoppas, sedan vändas i riktning och stängas och stoppas igen. Stora tallriksventiler som tillåter bra luftflöde har avsevärd massa och kräver en stark fjäder för att övervinna sin tröghet vid stängning. Vid högre motorvarvtal kan det hända att ventilfjädern inte kan stänga ventilen effektivt för den erforderliga graden av vevaxelrotation före nästa öppningshändelse, vilket resulterar i ett misslyckande att helt och/eller förbli stängd. Harmoniska frekvensvibrationer som produceras vid ett visst varvtal kan också orsaka resonans med tallriksventilens fjäder, vilket kraftigt minskar dess fjäderstyrka och förmåga att snabbt och hålla ventilen stängd och vara korrekt i tid med den fram- och återgående massan (detta fenomen kan motverkas genom att använda dubbla ventilfjädrar som den sekundära fjädern kan hjälpa den primära genom det mycket smala varvtalsintervallet där sådana harmoniska fel kan uppstå vilket gör att motorn kan fortsätta bygga varvtal). Dessa effekter, som kallas ventilflottör och/eller ventilstuds, kan resultera i att ventilen träffas av toppen av den stigande kolven. Dessutom kan kamaxlar, tryckstänger och ventilvippor elimineras i en hylsventildesign, eftersom hylsventilerna vanligtvis drivs av ett enda kugghjul som drivs från vevaxeln. I en flygplansmotor gav detta önskvärda minskningar i vikt och komplexitet.
  • Lång livslängd, vilket visats i tidiga biltillämpningar av Knight-motorn. Före tillkomsten av blyhaltiga bensin, krävde tallriksventilmotorer vanligtvis slipning av ventilerna och ventilsätena efter 20 000 till 30 000 miles (32 000 till 48 000 km) av service. Hylsventiler led inte av slitaget och lågkonjunkturen som orsakades av tallriksventilens upprepade stöt mot sitt säte. Hylsventiler utsattes också för mindre intensiv värmeuppbyggnad än tallriksventiler, på grund av deras större kontaktyta med andra metallytor. I Knight-motorn hjälpte koluppbyggnaden faktiskt till att förbättra tätningen av hylsorna, motorerna sägs "förbättras med användning", i motsats till tallriksventilmotorer, som förlorar kompression och kraft som ventiler, ventilskaft och styrningar ha på sig. ) undertrycks de höga slitpunkterna kopplade till dålig smörjning i TDC/BDC ( nedre dödpunkten ) för kolvens rörelse i cylindern, så ringar och cylindrar höll mycket längre.
  • Cylinderhuvudet krävs inte för ventiler, vilket gör att tändstiftet kan placeras på bästa möjliga plats för effektiv antändning av förbränningsblandningen. För mycket stora motorer, där lågans utbredningshastighet begränsar både storlek och hastighet, kan virveln som induceras av portar, som beskrivs av Harry Ricardo, vara en ytterligare fördel. I sin forskning med tvåtaktsmotorer med enkelhylsa med kompressionständning bevisade Harry Ricardo att en öppen hylsa var möjlig, som fungerade som en andra ringformig kolv med 10 % av den centrala kolvens area, som överförde 3 % av kraften till den utgående axeln genom hylsdrivmekanismen. Detta förenklar konstruktionen mycket, eftersom " skräphuvudet " inte längre behövs.
  • Lägre driftstemperaturer för alla kraftanslutna motordelar, cylinder och kolvar. Harry Ricardo visade att så länge som avståndet mellan hylsan och cylindern är tillräckligt stabilt, och smörjoljefilmen är tillräckligt tunn, är hylsor "transparenta för värme".
  •   Continental i USA genomförde omfattande forskning i motorer med enkelhylsor och påpekade att de så småningom hade lägre produktionskostnad och lättare att tillverka. Men deras flygplansmotorer motsvarade snart prestandan hos motorer med enhylsa genom att introducera förbättringar som natriumkylda tallriksventiler, och det verkar också som att kostnaderna för denna forskning, tillsammans med oktoberkrisen 1929, ledde till den kontinentala singeln. -sleeve-ventil motorer går inte in i massproduktion. En bok ( Continental! Its Motors and Its People , W. Wagner, 1983. ISBN 0-8168-4506-9 ) om Continental-motorer rapporterar att General Motors hade utfört tester med motorer med enkelhylsor, förkastade denna typ av arrangemang, och, enligt M. Hewland ( Car & Driver , juli 1974) även Ford omkring 1959.

De flesta av dessa fördelar utvärderades och etablerades under 1920-talet av Roy Fedden och Harry Ricardo, möjligen hylsventilmotorns största förespråkare. Han medgav att några av dessa fördelar urholkades avsevärt när bränslena förbättrades fram till och under andra världskriget och när natriumkylda avgasventiler introducerades i flygplansmotorer med hög effekt.

Nackdelar

Ett antal nackdelar plågade enkelhylsventilen:

  • Perfekt, till och med mycket bra, tätning är svår att uppnå. I en tallriksventilmotor har kolven kolvringar (minst tre och ibland så många som åtta) som bildar en tätning med cylinderloppet. Under "inbrytningsperioden" (känd som "inkörning" i Storbritannien) skrapas eventuella brister i den ena in i den andra, vilket resulterar i en bra passform. Denna typ av "inbrytning" är dock inte möjlig på en hylsa-ventilmotor, eftersom kolven och hylsan rör sig i olika riktningar och i vissa system även roterar i förhållande till varandra. Till skillnad från en traditionell design, är defekterna i kolven inte alltid i linje med samma punkt på hylsan. På 1940-talet var detta inte ett större problem eftersom dåtidens tallriksventilskaft läckte avsevärt mer än de gör idag, så att oljeförbrukningen var betydande i båda fallen. Till en av 1922–1928 Argyll enkelhylsventilmotorer, 12, en fyrcylindrig 91 cu. in. (1 491 cc) enhet, tillskrevs en oljeförbrukning på en gallon för 1 945 miles och 1 000 miles per gallon olja i den 15/30 fyrcylindriga 159 cu. tum (2 610 cc). Vissa föreslog en extra ring i basen av hylsan, mellan hylsan och cylinderväggen. Enkelhylsventilsmotorer hade rykte om att vara mycket mindre rökiga än Daimler med motorer från Knight dubbelhylsa motorer.
  • Problemet med den höga oljeförbrukningen i samband med Knight dubbelhylsventilen fixades med Burt-McCollum enkelhylsa ventil, som perfektion av Bristol. Modellerna som hade det komplexa " skräphuvudet " installerade en backventil på den; eftersom vätskor inte kan komprimeras, skulle närvaron av olja i huvudutrymmet resultera i problem. Vid övre dödpunkten (TDC) roterar enhylsventilen i förhållande till kolven. Detta förhindrar problem med gränssmörjning, eftersom kolvringsnockens slitage vid TDC och nedre dödpunkten (BDC) inte uppstår. Bristol Hercules tid mellan översyn (TBO) livslängd uppskattades till 3 000 timmar, mycket bra för en flygplansmotor, men inte så för bilmotorer. Ärmslitage var främst placerat i den övre delen, inuti "skräphuvudet".
  • En inneboende nackdel är att kolven i sin kurs delvis skymmer portarna, vilket gör det svårt för gaser att flöda under den avgörande överlappningen mellan insugs- och avgasventilens tidpunkt som är vanliga i moderna motorer. 1954 års tryckning av boken av Harry Ricardo The High-Speed ​​Internal Combustion Engine , och även några patent på tillverkning av hylsventiler, påpekar att den tillgängliga zonen för portar i hylsan beror på typen av hylsdrift och hål/slagförhållande; Ricardo testade framgångsrikt konceptet "öppen hylsa" i några tvåtaktsmotorer med kompressionständning. Det eliminerade inte bara huvudringarna, utan tillät också en minskning av höjden på motorn och huvudet, vilket minskade frontytan i en flygplansmotor, hela omkretsen av hylsan var tillgänglig för avgasportområdet, och hylsan agerar i fas med kolven bildar en ringformig kolv med en area runt 10 % av kolvens, vilket bidrog till cirka 3 % av uteffekten genom hylsdrivmekanismen till vevaxeln. Den tyskfödde ingenjören Max Bentele , efter att ha studerat en brittisk ventilventilmotor (förmodligen en Hercules ), klagade på att arrangemanget krävde mer än 100 kugghjul för motorn, för många för hans smak.
  • Ett allvarligt problem med stora flygmotorer med enkelhylsa är att deras maximala tillförlitliga rotationshastighet är begränsad till cirka 3 000 rpm, men M Hewland-bilmotorn kördes över 10 000 rpm utan slit.
  • Förbättrade bränsleoktaner, över cirka 87 RON, har hjälpt tallriksventilmotorers effektuttag mer än för enhylsmotorernas. [ citat behövs ]
  • Den ökade svårigheten med oljeförbrukning och cylindersmörjning rapporterades aldrig ha lösts i serietillverkade motorer. Järnvägsmotorer och andra stora motorer med enkelhylsa avger mer rök vid start; när motorn når driftstemperatur och toleranser kommer in i det adekvata området, minskar röken kraftigt. För tvåtaktsmotorer föreslogs en trevägskatalysator med luftinsprutning i mitten som bästa lösning i en SAE Journal-artikel omkring år 2000.
  • Vissa (Wifredo Ricart, Alfa-Romeo) fruktade uppbyggnaden av värme inuti cylindern, men Ricardo bevisade att om bara en tunn oljefilm bibehålls och arbetsspelet mellan hylsan och cylindertrumman hålls litet, är rörliga hylsor nästan transparent för värme, transporterar faktiskt värme från övre till nedre delar av systemet.
  • Om de förvaras horisontellt tenderar ärmarna att bli ovala, vilket ger flera typer av mekaniska problem. För att undvika detta utvecklades speciella skåp för att förvara ärmarna vertikalt.
  • Likvärdiga implementeringar av modern variabel ventiltid och variabel lyftning är omöjliga på grund av de fasta storlekarna på porthålen och väsentligen fasta rotationshastigheter för hylsan. Det kan teoretiskt vara möjligt att ändra rotationshastigheten genom utväxling som inte är linjärt relaterad till motorvarvtalet, men det verkar som om detta skulle vara opraktiskt komplicerat även jämfört med komplexiteten hos moderna ventilkontrollsystem.

Historia

Charles Yale Knight

Huvudartikel: Riddarmotor
Daimler 22 hk öppen 2-sits (exempel 1909). Den tydligt synliga maskoten på kylarlocket är (CY:s) Knight
En replikerad Stearns -reklam från 1912 i centrala Boise, Idaho som hyllar motorn av Knight-typ

1901 köpte Knight en luftkyld, encylindrig trehjuling vars bullriga ventiler irriterade honom. Han trodde att han kunde designa en bättre motor och gjorde det och uppfann sin dubbelhylsprincip 1904. Med stöd av Chicago-entreprenören LB Kilbourne konstruerades ett antal motorer, följt av "Silent Knight"-turbilen, som visades på Chicago Auto Show 1906.

Knights design hade två gjutjärnshylsor per cylinder, en glidande inuti den andra med kolven inuti den inre hylsan. Hylsorna manövrerades av små sammankopplade stänger som manövrerades av en excentrisk axel. De hade portar utskurna i sina övre ändar. Designen var anmärkningsvärt tyst, och hylsventilerna behövde lite uppmärksamhet. Den var dock dyrare att tillverka på grund av den precisionsslipning som krävdes på hylsornas ytor. Den använde också mer olja i höga hastigheter och var svårare att starta i kallt väder.

Även om han till en början inte kunde sälja sin Knight Engine i USA, säkrade en lång vistelse i England, omfattande vidareutveckling och förfining av Daimler under överinseende av deras konsult Dr Frederick Lanchester , till slut Daimler och flera lyxbilsföretag som kunder villiga att betala hans dyra premier. Han patenterade designen först i England 1908. Patentet för USA beviljades 1910. Som en del av licensavtalet skulle "Knight" ingå i bilens namn.

Sexcylindriga Daimler-hylsventilmotorer användes i de första brittiska stridsvagnarna under första världskriget, fram till och med Mark IV . Som ett resultat av motorernas tendens att röka och därmed ge bort tankpositionerna, Harry Ricardo in och tänkte på en ny motor som ersatte hylsventilen som började med Mark V-tanken .

Bland företagen som använde Knights teknologi var Avions Voisin , Daimler (1909–1930-talet) inklusive deras V12 Double Six , Panhard (1911–39), Mercedes (1909–24), Willys (som Willys-Knight , plus den tillhörande Falcon-Knight). ), Stearns , Mors , Peugeot och Belgiens Minerva-företag som tvingades stoppa sin ventillinje av motorer som ett resultat av de begränsningar som ålagts dem av vinnarna av andra världskriget, totalt ett trettiotal företag. Itala experimenterade också med roterande ventiler och hylsor i sina "Avalve"-bilar.

Vid Knights återkomst till Amerika kunde han få några företag att använda hans design; här var hans varumärke " Silent Knight " (1905–1907) - försäljningsargumentet var att hans motorer var tystare än de med vanliga tallriksventiler. De mest kända av dessa var FB Stearns Company of Cleveland, som sålde en bil vid namn Stearns-Knight , och Willys -firman som erbjöd en bil som heter Willys-Knight , som tillverkades i mycket större antal än någon annan hylsa-ventil. bil.

Burt-McCollum

Burt-McCollum-hylsventilen, som har sitt namn från efternamnen på de två ingenjörer som patenterade samma koncept med veckors skillnad, Peter Burt och James Harry Keighly McCollum, patentansökningar är av 6 augusti respektive 22 juni 1909, båda ingenjörer som anlitats av den skotska biltillverkaren Argyll, bestod av en enda hylsa, som fick en kombination av upp-och-ned och partiell roterande rörelse. Den utvecklades omkring 1909 och användes först i 1911 års Argyll- bil. Den initiala investeringen i Argyll 1900 var 15 000 pund och att bygga den magnifika fabriken i Skottland kostade 500 000 pund 1920. Det rapporteras att rättstvister från ägarna av Knight-patenten kostade Argyll 50 000 pund, kanske en av anledningarna till den tillfälliga nedläggningen av deras anläggning . En annan biltillverkare som använde Argyll SSV-patenten, och andra av deras egna (patent GB118407), var Piccard-Pictet (Pic-Pic); Louis Chevrolet och andra grundade Frontenac Motors 1923 med syftet att tillverka en 8-L SSV-motordriven lyxbil, men denna nådde aldrig produktion av skäl kopplade till tidsgränserna för Argyll-patenten i USA. Den största framgången för enkelhylsventiler (SSV) var i Bristols stora flygplansmotorer, den användes även i Napier Sabre och Rolls-Royce Eagle- motorerna. SSV-systemet minskade också den höga oljeförbrukningen förknippad med Knight-dubbelhylsventilen.

Barr och Stroud Ltd i Anniesland, Glasgow, licensierade också SSV-designen och gjorde små versioner av motorerna som de marknadsförde till motorcykelföretag. I en annons i Motor Cycle magazine 1922 marknadsförde Barr & Stroud sin 350cc ventilmotor och listade Beardmore-Precision , Diamond, Edmund och Royal Scot som motorcykeltillverkare som erbjuder den. Denna motor hade beskrivits i marsupplagan som "Burt"-motorn. Grindlay-Peerless började producera en SSV Barr & Stroud-motor med 999cc V-twin 1923. [ 1] Arkiverad 2013-05-27 på Wayback Machine och lade senare till en 499cc singel SSV såväl som 350cc. Vard Wallace, känd för sina eftermarknadsgafflar för motorcyklar, presenterade i 1947 ritningar av en encylindrig, luftkyld, 250 cc SSV-motor. Några små SSV-hjälpbåtsmotorer och elektriska generatorer byggdes i Storbritannien, förberedda för att bränna "paraffin" från start, eller efter lite uppvärmning med mer komplexa bränslen. (Petter Brotherhood, Wallace. 'The Engineer', 9 dec 1921, sid 618)

  Ett antal hylsa ventil flygplansmotorer utvecklades efter en brytpunkt 1927 forskningsrapport från RAE av Harry Ricardo . Detta dokument beskrev fördelarna med hylsventilen och föreslog att tallriksventilmotorer inte skulle kunna erbjuda uteffekter mycket över 1500 hk (1100 kW). Napier och Bristol började utvecklingen av hylsventilmotorer som så småningom skulle resultera i begränsad produktion av två av de mest kraftfulla kolvmotorerna i världen: Napier Sabre och Bristol Centaurus . Continental Motors Company utvecklade, runt åren av den stora depressionen, prototyper av enhylsventilsmotorer för en rad applikationer, från bilar till tåg till flygplan, och trodde att produktionen skulle bli enklare och kostnaderna skulle bli lägre än dess motsvariga tallriksventilmotorer. På grund av Continentals ekonomiska problem kom denna serie av motorer aldrig i produktion. ('Continental! Its motors and its people', William Wagner, Armed Forces Journal International and Aero Publishers, 1983, ISBN 0-8168-4506-9 )

Potentiellt den mest kraftfulla av alla hylsventilmotorer (även om den aldrig nådde produktion) var Rolls-Royce Crecy V-12 (märkligt nog med en 90-graders V-vinkel), tvåtakts, direktinsprutad, turboladdad (kraft). -renad) flygmotor med en kapacitet på 26,1 liter. Den uppnådde en mycket hög specifik effekt och förvånansvärt bra specifik bränsleförbrukning (SFC). År 1945 producerade den encylindriga testmotorn (Ricardo E65) motsvarande 5 000 hk (192 hk/liter) när vatten injicerades, även om den fullständiga V12:an troligen ursprungligen skulle ha varit typklassad till cirka 2 500 hk (1 900 kW). Sir Harry Ricardo, som specificerade layouten och designmålen, ansåg att ett tillförlitligt militärbetyg på 4 000 HP skulle vara möjligt. Ricardo var konstant frustrerad under kriget med Rolls-Royces (RR) ansträngningar. Hives & RR var mycket fokuserade på deras Merlin , Griffon sedan Eagle och slutligen Whittles jets, som alla hade ett klart definierat produktionssyfte. Ricardo och Tizard insåg så småningom att Crecy aldrig skulle få den utvecklingsuppmärksamhet den förtjänade om den inte specificerades för installation i ett visst flygplan, men 1945 hade deras " Spitfire on steroids"-koncept med en snabbt klättrande interceptor som drivs av den lätta Crecy-motorn blivit ett flygplan utan syfte.

Efter andra världskriget användes hylsventilen mindre, Roy Fedden, mycket tidigt involverad i SV-forskningen, byggde omkring 1947 några platt-sex enkelrörsventiler avsedda för allmänflyget; efter detta producerade bara franska SNECMA några SSV-motorer under Bristol-licens som installerades i Noratlas transportflygplan, även ett annat transportflygplan, Azor byggd av spanska CASA installerade SSV Bristol-motorer efter andra världskriget. Bristol sleeve ventilmotorer användes dock under efterkrigstidens lufttransportboom, i Vickers Viking och relaterade militärer Varsity och Valetta , Airspeed Ambassador , som användes på BEA :s europeiska rutter, och Handley Page Hermes (och relaterade militära Hastings ), och Korta Solent -flygplan och Bristol Freighter och Superfreighter . Centaurus användes också i militären Hawker Sea Fury , Blackburn Firebrand , Bristol Brigand , Blackburn Beverly och Fairey Spearfish . Tallriksventilens tidigare problem med tätning och slitage hade åtgärdats genom användning av bättre material och tröghetsproblemen med användning av stora ventiler reducerades genom att istället använda flera mindre ventiler, vilket gav ökad flödesarea och minskad massa, och avgasventilen varm fläck av natriumkylda ventiler. Fram till den punkten hade enkelhylsventilen vunnit varje tävling mot tallriksventilen i jämförelse av kraft till förskjutning. Svårigheten att nitridhärda, sedan finslipa hylsventilen för att säkra cirkulariteten, kan ha varit en faktor i bristen på mer kommersiella tillämpningar.

Knight-Argyll-patentfallet

När Argyll-bilen lanserades 1911 väckte Knight and Kilbourne Company omedelbart ett mål mot Argyll för intrång i deras ursprungliga patent från 1905. Detta patent beskrev en motor med en enda rörlig hylsa, medan Daimler-motorerna som byggdes på den tiden var baserade på 1908 Knight-patentet som hade motorer med två rörliga hylsor. Som en del av tvisten byggdes en motor enligt 1905 års specifikation och utvecklade inte mer än en bråkdel av den nominella RAC-hästkraften . Detta faktum tillsammans med andra juridiska och tekniska argument ledde till att domaren i slutet av juli 1912 beslutade att innehavarna av det ursprungliga Knight-patentet inte kunde stödjas i deras påstående att det gav dem mästarrättigheter som omfattar Argyll-designen. Kostnader för rättstvister mot anspråk från Knight-patentinnehavare verkar i hög grad ha bidragit till att Argyll i Skottland gick i konkurs.

Modernt bruk

Hylsventilen har börjat göra något av en comeback, tack vare moderna material, dramatiskt bättre tekniska toleranser och moderna konstruktionstekniker, som ger en hylsventil som läcker väldigt lite olja. Den mest avancerade motorforskningen är dock koncentrerad på att förbättra andra förbränningsmotorkonstruktioner, såsom Wankel .

Mike Hewland med sin assistent John Logan, och även oberoende Keith Duckworth , experimenterade med en encylindrig hylsa-ventil testmotor när han tittade på Cosworth DFV -ersättningar. Hewland påstod sig ha erhållit 72 hk (54 kW) från en 500 cc encylindrig motor, med en specifik bränsleförbrukning på 177-205 g/hk/h (0,39 - 0,45 lb/hk/h), varvid motorn kunde arbete på kreosot , och utan någon specifik smörjtillförsel för hylsan.

En RCV "SP" serie 20 cm3 (1,20 cu. tum) deplacement sleeve ventil modell motor

En ovanlig form av fyrtaktsmodellmotor som använder vad som i huvudsak är ett hylsventilformat, är den brittiska RCV-serien av "SP"-modellmotorer, som använder ett roterande cylinderfoder som drivs genom ett koniskt kugghjul på cylinderfodrets "botten " , som faktiskt är i den bakre änden av cylindern; och, ännu mer ovanligt, har propelleraxeln - som en integrerad bearbetad del av det roterande cylinderfodret - som kommer ut från vad som normalt skulle vara cylinderhuvudet , som i denna design är placerat längst fram på motorn, och uppnår en 2:a: 1 utväxlingsförhållande jämfört med den vertikalt orienterade vevaxelns rotationshastighet. Samma företags "CD"-serie av modellmotorer använder en konventionell upprättstående encylinder med vevaxeln som används för att snurra propellern direkt och även använda den roterande cylinderventilen. Som en parallell till de tidigare Charles Knight-designade hylsventilerade bilmotorerna, alla RCV-hylsventilerade modellmotorer som körs på modellglödmotorbränsle som använder ricinolja ( ca 2% till 4% innehåll) av den maximala 15%-halten smörjmedel i bränslet gör att "lacken" som skapas genom motordrift ger en bättre pneumatisk tätning mellan den roterande cylinderventilen och de enhetliga motorcylinder-/huvudgjutstyckena, som initialt bildas medan motorn bryts in.

Ett annat koncept, Rotating Liner Engine har utvecklats, där hylsventilens slitage- och friktionsfördelar utnyttjas i en konventionell motorlayout. En friktionsminskning i storleksordningen 40 % har rapporterats för en Heavy Duty diesel. [ citat behövs ]

Samma företag kan även leverera något större motorer för användning i militära drönare, bärbara generatorer och utrustning som gräsklippare.

Ångmotor

Hylsventiler har ibland, men utan framgång, använts på ångmaskiner, till exempel SR Leader-klassen .

Se även

  • HE Carroll: GB patent 24.232; 1908
  • JB Hull: "Non-Poppet Valve Motors at the 1911 Olympia Show", SAE paper 120011.
  • 'The Knight-Argyll Patent Case', The Automotor Journal, 3 augusti 1912, s. 919-920
  • Ateliers Piccard, Pictet & Cie: GB patent 118.407; 1917
  • Harry Ricardo: "Recent Research Work on the Internal Combustion Engine", SAE Journal, maj 1922, s 305–336 (slutar på s. 347)
  • R Abell: "Single Valve Internal Combustion Engine Design and Operation", SAE Journal, okt 1923, s 301–309 (En annan typ av ventil utan ventil, som också används av Lotus i en 2-taktsmotor -SAE papper 920779)
  • PM Heldt: "Sleeve-Valve Engines", SAE Journal, mars 1926, sid 303–314
  • WA Frederick: "The Single-Sleeve-Valve Engine", SAE Journal, maj 1927, sid 661–678 (Beräkningar).
  • GL Ensor: "Some Notes on the Single-Sleeve Valve", The Institution of Automobile Engineers (London) Proceedings, Vol XXII, Session 1927-28, s 651–719.
  • AM Niven: "Internal combustion engine", patent US 1739255, 1929.
  • Frank Jardine: "Thermal Expansion in Automotive Engine Design", SAE Journal, sept 1930, sid 311–318, och SAE paper 300010.
  • AM Niven: "Sleeve valve actuating mechanism", patent US 1764972, 1930.
  • AM Niven: "Internal Combustion Engine", patent US 1778911, 1930.
  • AM Niven: "Sleeve valve cylinder head", patent US 1780763, 1930.
  • AM Niven: "Sleeve valve driving mechanism", patent US 1789341, 1931.
  • R Fedden: Patent GB425060, GB584525 och CA353554 på hylsmaterial, tillverkning och härdning.
  • AM Niven: "Sleeve valve and method of making same", patent nr US1814764A; 1931
  • AM Niven: "Sleeve valve and method of making same", US Patent N º 1,820,629; 1931
  • AHR Fedden: "The Single Sleeve as a Valve Mechanism for the Aircraft Engine", SAE paper 380161.
  • Ashley C Hewitt: "Small High-Speed ​​Single Sleeve Valve Engine", SAE-papper 390049 (Enkelcylinder, luftkyld 4,21 ci., 70 cc. motor).
  • WP Ricart: "Some European Comments on High-Output Automobile and Aero-Engines", SAE paper 390099.
  • PV Lamarque, "The Design of Cooling Fins for Motor-Cycle Engines", Rapport från Automobile Research Committee, Institution of Automobile Engineers Magazine, mars 1943 nummer, och även i "The Institution of Automobile Engineers Proceedings-London-", Vol. XXXVII, session 1942-43, s. 99-134 och 309-312.
  • Robert Insley & Arthur W. Green: "Metod för tillverkning av ventilhylsor", US-patent nr 2 319 546; 1943
  • Marcus C Inman Hunter: "Rotary Valve Engines', Hutchinson, 1946 (In Scribd)
  • GF Hiett och J VB Robson: "A High-Power Two-Cycle Sleeve-Valve Engine for Aircraft", Aircraft Engineering and Aerospace Technology (1950), Vol 22, Iss 1, s. 21–23, samma författare, tidning och titel , 2:a delen, i Vol 22, Iss 2, s. 32–45
  • Harry Ricardo: "The Sleeve-Valve Diesel Engine", '19 Andrew Laing Lecture', North East Coast Instit. of Engineers and Shipbuilders, transact 67 session, 1950–51, sid. 69-88.
  • Harry Ricardo: The High-Speed ​​Internal Combustion Engine , London, 1953 utg. (Material, se även i diskussion)
  • 'Oortodoxa IC-motorer - Roterande och sleeve-Valve Types', Model Engineer, Vol 122, nº 3056, 4 februari 1960, sid 136-138
  • Peter R. March: 'The Sleeve-Valve Engine', airextra, nr 27, 1977, sid 11-19
  • William Wagner: Kontinentalt! Its Motors and Its People , Aero Publishers, CA, 1983.
  • Strictly IC Magazine, Vol 14, Numbers 83 & 84 (Konstruktion av en 1/3-skallig modell av en Barr&Stroud SSV-motorcykelmotor).
  • Michael Worthington-Williams: "Something Up their Sleeve", The Automobile (UK), Vol 21 Nº 3, maj 2003, sid 48-51
  • Robert J. Raymond: "Jämförelse mellan kolvmotorer för flygplanshylsor och ventilventiler", AEHS, april 2005. [ 2]
  • Kimble D. McCutcheon: "The Liquid-Cooled Engines of Pratt & Whitney", AEHS, 2006. [ 3]
  • Muhammad Hafdiz Rahmat et al. (PETRONAS): "Sideöppning Intake Strategy Simulation and Validation of a Sleeve-Valve Port Application", SAE paper 2009-32-0130/20097130
  • Anish Gokhale et al.: "Optimization of Engine Cooling through Conjugate Heat Transfer Simulation and Analysis of Fins", SAE Paper 2012-32-0054
  • YouTube: Videos av ChargerMiles007, Anson Engine Museum och andra, sökord: Sleeve Valve.
  • Anson Engine Museum: YouTube-video om Petter Brotherhood-motorn, en järnvägsmotor med enkelhylsa som designats runt 1930 i företaget deltog av JB Mirrlees.
  • Bristol Engines' manualer [4]
  •   Nahum, Foster-Pegg och Birch: 'The Rolls-Royce Crecy', The Rolls-Royce Heritage Trust, 2013. ISBN 978-1-872922-44-7
  •   K McCutcheon: 'American Sleeve-Valve Aircraft Engines', Weak Force Press, Hunstville, AL; 2020. ISBN 978-0-9710847-8-0
  • 'Kolvmotorns revolution'; NEWCOMEN.com, Text från en konferens 2011. Patrick Hassell, Rolls-Royce Heritage Trust: 'The Bristol Sleeve Valve Aero Engines', sid 112-132. Innehåller beskrivningar av material och bearbetning av hylsor.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sleeve_valve&oldid=1117387831 "