Hlava válců se zpětným tokem - Reverse-flow cylinder head
V technologii motoru je hlava válce s reverzním nebo neprůtokovým tokem taková, která lokalizuje sací a výfukové otvory na stejné straně motoru. Lze předpokládat, že plyny vstupují do hlavy válců a poté mění směr, aby opustily hlavu. To je na rozdíl od konstrukce hlavy válce s příčným průtokem .
Výhody
Hlavní výhodou hlavy válců s reverzním tokem je to, že jak vstupní vstupní náplň, tak vystupující výfukové plyny způsobují tendenci vířit ve spalovací komoře stejným směrem . V hlavě s příčným tokem vstupní a výfukové plyny podporují víření v opačných směrech, takže během překrývání víření mění směry. Konstantní víření během překrytí, které má za následek hlavu válce s reverzním tokem, podporuje lepší míchání a tím i lepší úklid koncového plynu. Skutečnost, že vstupní vsázka musí před vyfouknutím výfukových plynů změnit směr, snižuje pravděpodobnost, že z čerstvé směsi vyteče výfuk před smícháním během překrývání. Celkově to zlepšuje objemovou účinnost a snižuje emise.
U motorů s karburátorem však špatně atomizované palivo snižuje účinnost a výkon při nižších otáčkách (při vyšších otáčkách udržuje vysoká rychlost vzduchu v suspenzi). Sací potrubí hlavy válců se zpětným tokem může být připojeno k výfuku pomocí stoupačky tepla, aby se přenášelo další teplo, čímž se zlepší odezva na nízké otáčky a emise .
Náklady lze u produkčních motorů snížit snížením tlaku v sacím a výfukovém potrubí do jedné jednotky. To také přenáší další teplo na vstup, což eliminuje potřebu rozdělovacího topení a dalších souvisejících zařízení. Takový motor je celkově jednodušší a má také vylepšený studený start.
Nevýhody
Návrh zpětného toku je obecně považován za horší než návrh s křížovým tokem, pokud jde o konečný technický potenciál, ze dvou důvodů. Nejprve je omezený prostor, když jsou vstupní a výfukové otvory uspořádány v linii na jedné straně hlavy, což znamená zmenšení oblasti portu ve srovnání s hlavou s příčným průtokem. To hlavně ovlivňuje dodávku energie při vysokých otáčkách za minutu omezením proudění vzduchu. Zadruhé, protože sací a výfukové potrubí jsou jak na stejné straně motoru, tak v těsné blízkosti, je sací potrubí a karburátor (je-li k dispozici) zahříván výfukem. Toto zahřívání snižuje hustotu vstupní náplně, a tím i objemovou účinnost motoru. U zážehového zážehového motoru zvyšuje teplo také pravděpodobnost předzápalu nebo detonace, což omezuje přípustný kompresní poměr, který snižuje výkon i účinnost .
Řešení
Inženýrství našlo řadu řešení prvního problému, jako je rozložení portů umístěním vstupních portů na vyšší úroveň než výfuky. Tímto způsobem lze použít větší porty a přitom ponechat dostatek prostoru pro příruby a spojovací prvky . To s sebou přináší problém, že výfukové otvory mají těsnější poloměr otáčení. Tento problém je poněkud kompenzován větším portem. Dalším populárním řešením, které se používá u šestiválcových motorů řady BMC A a Holden, je port siamesed. V této konfiguraci napájí jeden velký port 2 sousední válce . Zisk v oblasti pochází z efektivního odstraňování materiálu mezi 2 sousedními porty. Toto řešení podporuje vyloupení náboje, kdy jeden válec „vyloupí“ náboj z portu a další nechá méně směsi. Stává se to proto, že 2 válce, které sdílejí port, nejsou rovnoměrně rozmístěny, pokud jde o pořadí střelby . Například Leyland Mini s objednávkou vypalování 1-3-4-2 má 1 a 2 vstupy siamované a 3 a 4 vstupy siamované. Nejprve číslo 3 vysává směs z portu, pak zbývá méně pro číslo 4. Zatímco čísla 1 a 2 sají, port se znovu naplní směsí a proces se opakuje, přičemž válce číslo 1 a 4 vždy chybí směs. Také siamský port může díky nepravidelnému pulzu snížit účinnost jak akustického, tak inerciálního nastavování vzduchu beranu . Jeden by měl mít na paměti, že větší porty jsou nutné pouze při vyšších otáčkách a že malé porty jsou žádoucí při nízkých otáčkách pro zlepšení rychlosti vzduchu. Díky okrádání náboje a nižším rychlostem vzduchu jsou velké siamované porty vhodnější pro závodní motory s vysokými otáčkami.
Problém s teplem lze minimalizovat rozložením portů z hlediska výšky a použitím tepelně odolných obalů a povlaků na výfukové hlavici do té míry, že to představuje zanedbatelný problém. Teplo lze také využít jako výhodu.
Nucená indukce
Pokud se používá nucená indukce, není velký průtok portem tak důležitý, jako když je motor přirozeně nasáván. To znamená, že obecně nižší průtok hlavy zpětného toku je menší nevýhodou. V raných dobách přeplňování turbodmychadlem umožňovala hlava s reverzním tokem vyfukování výstupu kompresoru z turbodmychadla přímo do sacího potrubí buď pomocí profukovacího nebo protahovacího karburátoru a bez mezichladiče . To umožnilo použití kratší sací instalace, která snížila turbo zpoždění a snížila omezení průtoku. Moderní konfigurace přeplňovaného turbodmychadlem využívající mezichladiče a vstřikování paliva se obtížněji používají u hlavy zpětného toku a jsou ideální pro hlavu s příčným průtokem, kde je turbo na výfukové straně motoru, náplň prochází mezichladičem před motoru a do sacího potrubí na druhé straně.
Shrnutí použití
Hlava zpětného toku byla ideální pro produkční karburátorový motor kvůli nízkým otáčkovým výkonům a snadné výrobě. Konstrukci lze upravit pro vysoký výkon portováním (zejména siamským) a izolováním sacího potrubí od sběrného výfukového potrubí. Konfigurace je také ideální pro přeplňování bez mezichladiče s karburátorem. Příchod vstřikování paliva a elektronického zapalování způsobil, že většina výhod hlavy s reverzním tokem byla v moderním motoru nadbytečná, a v důsledku toho konstrukce ztratila popularitu. Hlava zpětného toku se stále těší určité popularitě mezi nadšenci, včetně fanoušků Leyland Mini, Chrysler Slant-6 , Holden a Ford Inline 6 . Někteří nadšenci australského Fordu ve skutečnosti považují hlavu zpětného toku 250 2V za lepší než hlavu s příčným průtokem navrženou společností Honda, která ji nahradila.