Motor Flathead - Flathead engine

Um motor de válvula lateral com cabeçote em T de fluxo cruzado
O arranjo usual da cabeça em L
Pistões pop-up podem ser usados ​​para aumentar a taxa de compressão
Cabeça-chata com a cabeça turbulenta de Ricardo

Um motor de cabeça chata , também conhecido como motor de válvula lateral ou motor de válvula em bloco é um motor de combustão interna com suas válvulas de gatilho contidas dentro do bloco do motor , em vez de na cabeça do cilindro , como em um motor de válvula no alto .

As cabeças planas foram amplamente utilizadas internacionalmente por fabricantes de automóveis desde o final da década de 1890 até meados da década de 1950, mas foram substituídas por válvulas suspensas e motores de eixo de comando de válvulas mais eficientes . Eles estão atualmente experimentando um renascimento em motores aeronáuticos de baixa rotação , como o D-Motor .

O projeto da válvula lateral

A engrenagem da válvula compreende uma árvore de cames situada na parte inferior do bloco de cilindros que opera as válvulas de gatilho por meio de tuchos e hastes curtas (ou, às vezes, sem haste). O sistema de cabeça chata obvia a necessidade de novas Valvetrain componentes, tais como varetas longas, balanceiros, válvulas aéreas ou árvores de cames . As válvulas laterais são normalmente adjacentes, localizadas em um lado do (s) cilindro (s), embora algumas cabeças planas empreguem a variante de "cabeça em T" de "fluxo cruzado" menos comum . Em um motor com cabeçote em T, os gases de escape saem do lado oposto do cilindro da válvula de admissão.

A câmara de combustão do motor com válvula lateral não está acima do pistão (como em um motor OHV (válvula de sobrecarga)), mas ao lado, acima das válvulas. A vela de ignição pode ser instalada sobre o pistão (como em um motor OHV) ou acima das válvulas; mas os projetos de aeronaves com dois plugues por cilindro podem usar uma ou ambas as posições.

Os "pistões pop-up" podem ser usados ​​com cabeças compatíveis para aumentar a taxa de compressão e melhorar a forma da câmara de combustão para evitar batidas . Os pistões "pop-up" são assim chamados porque, no ponto morto superior , eles se projetam acima do topo do bloco de cilindros.

Vantagens

As vantagens de um motor sidevalve incluem: simplicidade, confiabilidade, baixa contagem de peças, baixo custo, baixo peso, compacidade, potência responsiva em baixa velocidade, baixo ruído mecânico do motor e insensibilidade a combustível de baixa octanagem. A ausência de um conjunto de válvulas complicado permite um motor compacto e barato de fabricar, já que a cabeça do cilindro pode ser pouco mais do que uma simples fundição de metal. Essas vantagens explicam por que os motores de válvula lateral foram usados ​​em automóveis de passageiros por muitos anos, enquanto os projetos OHV passaram a ser especificados apenas para aplicações de alto desempenho, como aeronaves , carros de luxo , carros esportivos e algumas motocicletas .

No ponto morto superior, o pistão fica muito perto da parte plana da cabeça do cilindro acima, e o resultante esmagar turbulência produz excelente mistura combustível / ar. Uma característica do projeto da válvula lateral (particularmente benéfico para um motor aero) é que se uma válvula se prender em sua guia e permanecer parcialmente aberta, o pistão não será danificado e o motor continuará operando com segurança em seus outros cilindros.

Desvantagens

As principais desvantagens de um motor com válvula lateral são o fluxo de gás pobre, o formato ruim da câmara de combustão e a baixa taxa de compressão, resultando em um motor de baixa rotação com baixa potência e baixa eficiência. Como os motores sidevalve não queimam o combustível de maneira eficiente, eles sofrem com altas emissões de hidrocarbonetos.

Os motores Sidevalve só podem ser usados ​​para motores que operam no princípio de Otto. O formato da câmara de combustão não é adequado para motores Diesel.

Em um motor com válvula lateral, os gases de admissão e exaustão seguem uma rota tortuosa, com baixa eficiência volumétrica, ou "respiração deficiente", até porque os gases de exaustão interferem na carga de entrada. Como o escapamento segue um longo caminho para deixar o motor, há uma tendência de superaquecimento do motor . (Nota: isso é verdadeiro para motores de cabeça plana tipo V, mas menos problemático para motores em linha que normalmente têm as portas de admissão e escape no mesmo lado do bloco do motor.) Embora um motor com válvula lateral possa operar com segurança em alta velocidade, é a eficiência volumétrica deteriora rapidamente, de modo que saídas de alta potência não são viáveis ​​em velocidade. A alta eficiência volumétrica era menos importante para os primeiros carros porque seus motores raramente sustentavam altas velocidades prolongadas, mas os projetistas que buscavam maiores potências tiveram que abandonar a válvula lateral. Um meio-termo usado pelo Willys Jeep , Rover , Landrover e Rolls-Royce na década de 1950 foi a "cabeça F" (ou válvula de "entrada sobre escape"), que tem uma válvula lateral e uma válvula suspensa por cilindro.

A câmara de combustão alongada da cabeça chata está sujeita a pré - ignição (ou "batida") se a taxa de compressão for aumentada, mas melhorias como ignição a laser ou ignição aprimorada por microondas podem ajudar a prevenir batidas. As ranhuras de turbulência podem aumentar o redemoinho dentro da câmara de combustão, aumentando o torque, especialmente em baixas rotações. Uma melhor mistura da carga de combustível / ar melhora a combustão e ajuda a evitar batidas.

Um avanço na tecnologia de cabeçote plano resultou da experimentação na década de 1920 por Sir Harry Ricardo , que melhorou sua eficiência após estudar as características do fluxo de gás dos motores com válvula lateral.

A dificuldade em projetar uma cabeça chata de alta taxa de compressão significa que a maioria tende a ter projetos de ignição por centelha, e os motores a diesel com cabeça chata são virtualmente desconhecidos.

História e aplicações

O arranjo de válvula lateral era especialmente comum nos Estados Unidos e usado para motores de veículos motorizados, mesmo para motores com alta potência específica. Os projetos Sidevalve ainda são comuns para muitos motores pequenos de um ou dois cilindros , como cortadores de grama , giradores , tratores de duas rodas e outras máquinas agrícolas básicas .

Carros Flathead

Motores de cabeça chata multicilindros foram usados ​​para carros como o Ford Modelo T e Ford Modelo A , o motor Ford V8 de cabeça chata e o motor Ford Sidevalve . A Cadillac produziu motores V-16 de cabeça chata para seus carros de luxo da Série 90 de 1938–1940. Após a Segunda Guerra Mundial , os designs de cabeça chata começaram a ser substituídos por designs de OHV (válvula suspensa). Os cabeças-chatas não eram mais comuns em carros , mas continuaram em veículos mais rudimentares, como jipes militares off-road . Nos círculos de carros personalizados e hot rod dos EUA, exemplos restaurados dos primeiros V8s de cabeçote plano da Ford ainda são vistos.

Aeromotores Flathead

A simplicidade, leveza, compactação e confiabilidade podem parecer ideais para um motor aeronáutico , mas por causa de sua baixa eficiência, os primeiros motores de cabeça plana foram considerados inadequados. Duas exceções notáveis ​​foram o American Aeronca E-107 com dois motores aéreos opostos de 1930 e o Continental A40 flat four de 1931, que se tornou um dos motores de aeronaves leves mais populares da década de 1930. Duas cabeças planas modernas são o D-Motor belga , quatros e seis chatos . Estes são motores aerodinâmicos extremamente superquadrados e compactos, com acionamento direto a uma hélice.

Motocicletas Flathead

Os designs do Flathead foram usados ​​em várias das primeiras motocicletas do pré-guerra, em particular nos gêmeos V dos Estados Unidos, como Harley-Davidson e Indian , alguns singles britânicos, gêmeos flat BMW e cópias russas dos mesmos. A Cleveland Motorcycle Manufacturing Company produziu um motor em linha de quatro cilindros com cabeçote T na década de 1920.

Veja também

Notas

links externos