Двигатели SOHC и DOHC: два против одного

04.10.2013
#Двигатель
# ГРМ
# Газораспределительный механизм

Двигатели SOHC и DOHC: два против одного

Выбирая новый автомобиль, покупатель может столкнуться с необычной на первый взгляд задачкой: взять машину с двигателем SOHC или DOHC? О том, что означают эти аббревиатуры, чем отличаются эти двигатели, и какие они имеют преимущества и недостатки — читайте в данной статье.

Что такое SOHC и DOHC?

Ответ на вопрос, заданный в подзаголовке, очень прост: SOHC и DOHC — эти два различных типа газораспределительных механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания. Причем неважно, какого двигателя — и бензиновые, и дизельные моторы могут быть и SOHC, и DOHC.

SOHC. Этой аббревиатурой обозначается такая конструкция двигателя, в которой предусмотрен один распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров. SOHC — это Single OverHead Camshaft, или «одиночный верхний распределительный вал». Также можно встретить название OHC — Overhead Camshaft, или «верхний распределительный вал». OHC — то же самое, что и SOHC, данный термин появился еще в начале 1960-х годах прошлого века, и лишь после создания двигателей DOHC во избежание путаницы двигатели с одним распредвалом стали обозначать как SOHC.

DOHC. Это двигатель с двумя распределительными валами, расположенными в головке блока цилиндров. Аббревиатура DOHS означает Double OverHead Camshaft, или «двойной верхний распределительный вал».

То есть SOHC — это двигатель, в котором все клапаны приводятся в движение одним распредвалом, а DOHC — двигатель, в котором для привода клапанов используется сразу два распределительных вала. Обе конструкции начали применяться около полувека назад, и сегодня существует несколько разновидностей двигателей каждой из конструкций.

Двигатели SOHC

Силовые установки с одним верхним распределительным валом пережили пик своей популярности еще в 60-х – 70-х годах прошлого века, однако они и в наше время устанавливаются на автомобили эконом-класса.

Существует три схемы, по которым реализуется ГРМ типа SOHC, они отличаются типом привода и расположением клапанов:

— Привод клапанов с помощью коромысел, которые толкаются кулачками распредвала. Клапаны расположены V-образно по обе стороны вала;


— Привод клапанов рычагами, которые, в свою очередь, толкаются кулачками распредвала. Клапаны расположены в ряд;


— Привод клапанов с помощью толкателей, которые расположены непосредственно под распредвалом. Клапаны расположены в ряд.

Схема с коромыслами проста. Коромысла насажены на ось, на которой могут свободно качаться. С одной стороны они упираются в стержни клапанов, с другой — в кулачки распредвала. При вращении вала коромысла толкаются кулачками, и передают эти движения клапанам, открывая их в нужные моменты (закрываются клапаны, как известно, под действием пружины).

Схема с рычагами во многом похожа на схему с коромыслами, однако ось качания рычага находится с одной из его сторон, а другой он нависает над стержнями клапанов. Распределительный вал находится примерно над серединой рычагов, толкая их своими кулачками. Эта схема широко использовалась на отечественных автомобилях, однако сейчас практически вышла из употребления.

Схема с толкателями до гениального проста и очевидна. Распределительный вал расположен непосредственно над клапанами, однако движение от кулачков вала к стержням клапанов передается через специальные толкатели — обычно это короткие цилиндры, которые установлены в промежутке между стержнем и кулачком.

Двигатели DOHC

В сущности, двигатели с двумя распределительными валами в головке блока цилиндров — это усовершенствованные двигатели SOHC с толкателями. Сегодня выделяют две разновидности моторов DOHC:

— Двигатели с двумя клапанами на цилиндр, впускные и выпускные клапаны расположены в два ряда, каждый из них приводится в движение своим распредвалом;


— Двигатели с четырьмя, шестью и большим количеством клапанов на цилиндр. Клапаны расположены в два ряда, которые приводятся в движение отдельным распределительным валом.

Как видно, основное отличие DOHC от SOHC заключается в том, что здесь впускные и выпускные клапаны открываются с помощью отдельного распределительного вала, расположенного непосредственно над одним рядом клапанов.

Именно двигатели DOHC в настоящее время получили наибольшее распространение, так как они обладают относительно простой конструкцией и большой мощностью при малом весе (то есть, имеют высокую энерговооруженность). Причем одинаково популярны моторы и с двумя клапанами на цилиндр, и с четырьмя.

Преимущества и недостатки SOHC и DOHC

Существование и широкое применение двигателей обеих конструкций говорит о том, что они имеют как преимущества, так и недостатки.

Большое преимущество моторов SOHC — простая конструкция и низкая стоимость. С другой стороны, они менее мощные, поэтому используются, преимущественно, на небольших легковых автомобилях. Однако разные схемы SOHC имеют свои достоинства и недостатки. Так, моторы с коромыслами легко поддаются регулировке, но при этом не обеспечивают высоких показателей мощности. Двигатели с рычагами создают много шума, да еще и не слишком надежны. А моторы с толкателями наиболее просты, но создают некоторые сложности с регулировками.

Преимущество двигателей DOHC заключается в том, что они позволяют более точно установить фазы ГРМ, а в случае четырех и более клапанов на цилиндр обеспечивают высокую мощность и обладают более высокой надежностью. Показатели мощности возрастают из-за лучшего перемешивания и сгорания топливно-воздушной смеси. А надежность повышается за счет того, что увеличение количества клапанов позволяет снизить массу каждого из них, а значит, клапаны могут двигаться быстрее, создавая меньше нагрузок на пружину и седло. Так что, как ни странно, кажущийся на первый взгляд более сложным двигатель DOHC на деле оказывается более простым и надежным.

Однако чаще всего окончательный выбор в пользу SOHC или DOHC покупатель делает исходя из своих финансовых возможностей: автомобили, оснащенные двигателями с разными типами ГРМ, находятся и в разных ценовых категориях, что нередко имеет решающее значение.

Другие статьи

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора

Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем

31.08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22. 06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

Двигатели DOHC для автомобиля — как работает и особенности

Двигатели автомобиля DOHC — это два распределительных вала в головке цилиндров и четыре клапана на каждый цилиндр. Расскажем про его особенности и как работает.

В двигателях авто DOHC распределительный вал непосредственно помещен над каждым рядом клапанов (впускных и выпускных) и нет «посредников» — коромысел, штанг, рокеров. А чтобы каждый клапан сделать еще легче, на цилиндр установлено не два, а четыре легких клапана. И даже при увеличении оборотов в полтора раза на пружины станут приходиться существенно меньшие нагрузки.

Через два впускных клапанов малого диаметра в цилиндр поступит примерно в полтора раза больше горючей смеси, чем через один большой. Кроме того, смесь при такой конструкции будет лучше сгорать, вырастет КПД и экономичность двигателя.

Для привода двух распределительных валов в головке цилиндров можно использовать зубчатый ремень, цепь или набор шестерен.

Ремень дешев, не требует смазки, практически бесшумен, но обрыв ремня ГРМ означает катастрофу для двигателя: клапан наталкивается на поршень, оба разрушаются, повреждая одновременно гильзу цилиндра и блок. Цепь надежней, хотя и шумнее. Недостаток — постепенное вытягивание. Устройства для автоматического натяжения решают проблему, но для цепи, которая должна работать в масляном «тумане», необходим еще и герметичный картер. Набор шестерен сложен, дорог и очень шумен, но абсолютно надежен.

Пока конструкторский рейтинг выглядит так: выше всех — ремень, потом — цепь и, наконец, шестерни.

Не забудем, что чем выше степень сжатия, тем выше КПД мотора. И не удивительно, что современные двигатели автомобиля работают с высокими степенями сжатия. В таких случаях самая выгодная форма камеры сгорания — полусферическая — превращается в шаровой сегмент.

Приходится искать компромисс. С одной стороны, надо сделать камеру сгорания шарообразной, а с другой — «шатер» должен быть покатым, со скругленными углами. Этого можно добиться только уменьшая угол между впускными и выпускными клапанами. Словом, дан приказ: выше степень сжатия — меньше угол между клапанами.

При четырех клапанах на цилиндр единственное место для свечи в камере сгорания — в центре. Длинные газовые каналы увеличивают высоту головки цилиндров, что свеча оказывается на дне глубокого колодца. Вывернуть и заменить свечи зажигания поможет специальный ключ.

А если «колодец» заполнить чем-нибудь полезным, скажем, разместить сразу над свечой катушку зажигания? И заткнуть сверху колодец герметичной пробкой, через которую пропустить кабель? Тогда в сырую погоду провод от катушки зажигания к свече всегда будет сухим.

Схема привода клапанов DOHC страдает недостатком. Для регулировки клапанных зазоров приходится вынимать валы, нарушать установку фаз газораспределения и подбирать толщину регулировочных шайб между кулачком и толкателем. Потом снова сборка, повторное измерение зазора и, если не угадали с прокладками — всё сначала. Конструкторы придумали регулировочные устройства, но те лишь утяжеляли детали клапанного привода и достоинства DOHC превращались в минусы.

А если в зазор между «затылком» клапана и толкателем подавать под давлением масло из системы смазки? И чтобы зазор выбирался в зависимости, холодный двигатель или горячий, изношено гнездо клапана или нет. Тогда появился гидравлический компенсатор зазора, который ныне применяется на моторах авто с DOHC.

Что означает DOHC? — Гражданские моторы Хонда

Блог

12 августа 2019 г.

Возможно, вы встречали аббревиатуру DOHC, SOHC или OHV применительно к двигателю транспортного средства. Что это значит и что есть в моем автомобиле? Короче говоря, DOHC относится к двойному верхнему распределительному валу, SOHC относится к одиночному верхнему распределительному валу, а OHV относится к верхнему клапану. Чтобы лучше понять, что они означают, важно знать, как работает типичный 4-тактный двигатель (это тип двигателя, который вы найдете в любом современном автомобиле).

В современном 4-тактном двигателе есть 4 такта: впуск, сжатие, сгорание/мощность и выпуск. Эти 4 такта в конечном итоге приводят к движению автомобиля.

Источник изображения: https://haynes.com/en-us/tips-tutorials/beginners-guide-what-four-stroke-engine вниз по цилиндру, и впускной клапан открывается, создавая вакуум и всасывая воздушно-топливную смесь. В карбюраторных двигателях (старые автомобили) топливо поступает вместе с воздухом, а в двигателях с прямым впрыском (современные автомобили) топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр.

Такт сжатия 

Во время такта сжатия впускной и выпускной клапаны закрываются, и поршень движется обратно вверх по цилиндру. Воздушно-топливная смесь сжимается и находится в верхней части цилиндра.

Сгорание/рабочий ход

Когда воздух и топливо сжимаются и находятся в верхней части цилиндра, свеча зажигания воспламеняет смесь. Этот взрыв выталкивает поршень обратно в цилиндр, приводя в движение коленчатый вал и, в конечном счете, автомобиль.

Такт выпуска

Поршень движется обратно вверх по цилиндру из-за запуска других цилиндров, выпускной клапан открывается, и сгоревшее топливо и воздух выталкиваются в выпускное отверстие. Четырехтактный цикл начинается снова и продолжается до тех пор, пока автомобиль работает.

Все эти удары происходят очень быстро, и скорость называется об/мин или оборотами в минуту. Чем выше число оборотов, тем быстрее работает двигатель и тем быстрее вращается коленчатый вал. При высоких оборотах 4-тактный цикл может выполняться сотни раз в секунду.

Распределительный вал открывает и закрывает впускной и выпускной клапаны, чтобы всасывать воздух и вытеснять его во время этого процесса.

OHV

Двигатели с верхним расположением клапанов или толкатели обычно используются в старых транспортных средствах или более крупных двигателях. Распределительный вал установлен внутри блока цилиндров и приводится в действие толкателями, толкателями и коромыслами. Трудно точно контролировать фазы газораспределения при более высоких оборотах и ​​лучше подходит для двигателей V8 или более крупных двигателей. Они дешевле и обеспечивают высокий крутящий момент при более низких оборотах.

SOHC

В двигателях с одним верхним распредвалом или верхним распредвалом в головке блока цилиндров установлен один распределительный вал. Клапаны приводятся в действие непосредственно распределительным валом, и гораздо проще поддерживать точную синхронизацию при более высоких оборотах и ​​3 или 4 клапанах на цилиндр. Один или два выпускных клапана приводятся в действие распределительным валом, а два впускных клапана приводятся в действие давлением масла. На двигателе SOHC трудно реализовать изменение фаз газораспределения отдельно для впускных и выпускных клапанов.

DOHC

Двигатели с двумя верхними распредвалами сегодня используются в большинстве современных автомобилей. Они обеспечивают лучший поток воздуха с меньшими препятствиями и, как правило, являются гораздо более эффективными двигателями, чем двигатели OHV или SOHC. Два распределительных вала управляют 4 клапанами на цилиндр, один отдельный распределительный вал для впускных и выпускных клапанов. Изменяемые фазы газораспределения и высота подъема могут быть легко реализованы для повышения эффективности использования топлива и мощности.

Предыдущий пост Следующий пост

Вот что означает DOHC и почему это важно

В течение многих лет автопроизводители имели обыкновение помещать некоторые технические инновации, которыми они гордятся, на заднюю часть своих автомобилей с помощью значков. Эта практика, вероятно, достигла своего пика в 80-х, но в какой-то степени она все еще существует. Сегодня я хочу взглянуть на значок, который когда-то довольно часто можно было увидеть на ягодицах автомобилей: ряд букв с надписью DOHC.

Я знаю, что для значительной части наших читателей это все равно, что спросить, для чего нужны ваши собственные ноздри, но давайте не будем забывать, что мир населен не только автомобильными фанатами, такими как мы. Итак, для всех этих людей вот что означает DOHC, и это довольно техническая вещь, которую можно носить на значке автомобиля, если подумать: двойные верхние распределительные валы.

Итак, чтобы понять, почему двойные верхние распределительные валы достойны того, чтобы их увековечили в хромированном пластике на задней части вашего автомобиля, чтобы это увидел весь мир, нам нужно понять, что все это значит.

Эти буквы обозначают два модификатора и одно существительное (во множественном числе), так что давайте начнем с изменяемого существительного: распределительные валы.

Распределительный вал двигателя выглядит следующим образом:

Задача распределительного вала — открывать и закрывать клапаны на головке блока цилиндров в нужное время. Каждый цилиндр имеет клапаны для впуска топливно-воздушной смеси и выпуска отработавших газов. Время, когда эти клапаны (которые напоминают тройники для гольфа, сидящие в отверстиях) открываются и закрываются, очень важно, и это время содержится в распределительном валу, который, по сути, является физической записью вращающегося движения.

В поперечном сечении каждый из этих выступов на распределительном валу, называемых кулачками , предназначен для нажатия на другую часть, чтобы заставить клапан открываться или закрываться. Когда заостренная часть лепестка поворачивается, он открывает клапан, а когда лепесток проходит мимо, клапан закрывается пружиной.

Форма лепестка представляет собой запись линейного движения действия, завернутого вокруг себя в петлю, если это имеет смысл. Эта иллюстрация может помочь:

Уловили идею? Хороший. Конечно, в любую часть этого можно погрузиться гораздо глубже, но этого должно быть достаточно для того, что мы здесь делаем.

Теперь, когда мы знаем, что у нас есть распределительный вал для управления клапанами, я должен признать, что вы не всегда можете перемещать клапаны непосредственно от распределительного вала, как вы видите на этой анимации. Вот тут мы и подошли к верхним камерам (OHC).

В двигателях, в которых не используются верхние распределительные валы, распределительный вал расположен близко к коленчатому валу, в нижней части двигателя, часто прямо внутри картера, приводится в движение непосредственно от основного коленчатого вала, часто через цепь привода ГРМ. Такие двигатели называются толкатель двигателей, потому что они передают движение распределительного вала на клапаны через толкающий шток, который мы называем толкателем в честь его изобретателя Натаниэля Т. Пушрода.

Нет, я шучу. Вы знаете, почему это так называется.

Хотя двигатели с верхним распределительным валом существуют по крайней мере с 1903 года, они не были настолько распространены до 1960-х годов, по крайней мере, для серийных автомобилей.

Автомобили с двигателями с толкателями имеют некоторые преимущества по сравнению с двигателями с верхним расположением распредвала: они, как правило, дешевле в производстве, и их можно проектировать как более короткие корпуса, поскольку распределительный вал находится внутри блока цилиндров (или между рядами цилиндров в двигатели V-образного типа), обеспечивающие более низкий центр тяжести.

У них также есть некоторые существенные недостатки: Толкатели могут быть длинными и несколько солидными, поэтому они имеют приличную массу, а это означает, что они несут большую инерцию, а это означает, что при очень высоких оборотах их труднее заставить быстро остановитесь и измените направление, что может привести к состоянию, известному как поплавок клапана .

В случае плавающего клапана двигатель работает настолько быстро, что инерция толкателей, толкателей, расположенных между толкателями и кулачком, а также коромысла (которые превращают движение толкателя в подъем клапана) может привести к тому, что клапаны останутся открытыми еще долгое время после того, как носик («заостренная часть») кулачка повернется. Это может снизить мощность и КПД двигателя.

Итак, если мы хотим более оборотистые двигатели, нам нужно избавиться от всей той инерции, которая накапливается в этих толкателях, и расположить распределительный вал ближе к клапанам. Это означает, что его нужно прикрепить к двигателю, или, если бы вы жили в масляном поддоне, этот кулачок был бы на сверху.

Итак, большое преимущество расположения распределительного вала в том, что вы избавляетесь от толкателей и всей их инерции и можете сделать двигатель, который может вращаться намного выше. Замечательно!

Конечно, есть недостатки, например, теперь ваш двигатель будет выше, чтобы разместить все это дополнительное оборудование сверху (или шире, если это горизонтальный двигатель), и все это более сложно (с гигантской цепью ГРМ, ремнем или шестернями), дорогой и, возможно, хрупкий, по крайней мере, по сравнению с большинством двигателей с толкателями.

Как только вы переместите распределительный вал наверх, в голове начнутся гонки: можно ли сделать что-то еще? Мы знаем, что чем больше площадь клапана, тем лучше двигатель может вдыхать (топливо и воздух) и выдыхать (выхлопные газы), что помогает двигателю развивать большую мощность и быть более эффективным.

Обычный двигатель с толкателем на самом деле может приводить в действие только два клапана на цилиндр (ну, Cummins вроде обманывает с Y-образным коромыслом для своих двигателей серии B с тремя клапанами на цилиндр с толкателем), и существуют ограничения на то, насколько большой вы может сделать эти два клапана — ну и что, если бы у вас было больше клапана на цилиндр, для большей площади клапана?

Так было бы лучше, а если у вас два (или, знаете, сдвоенных ) верхних распредвала, то сделать это довольно легко. Я имею в виду, что технически с одним верхним распределительным валом у вас может быть три, но для четырех (или более) клапанов вам действительно нужно два.

Вот небольшое объяснение того, почему четыре клапана лучше, чем два:

Итак, если у вас есть пара распределительных валов в верхней части двигателя, один для впускных клапанов и один для выпускных, вы можете использовать эти распределительные валы для привести в действие эти клапаны напрямую (ну, по сути, между ними будет прокладка), без толкателей и коромыслов, и можно иметь в два раза больше клапанов на цилиндр.

Конечно, с целым вторым распределительным валом возникает некоторая дополнительная сложность, но в некотором смысле это довольно небольшой переход от одного верхнего распредвала к двум, и вы получаете огромное преимущество, легко удваивая клапаны. Кроме того, с этим дополнительным кулачком вы теперь можете независимо изменять фазы газораспределения впускного и выпускного клапанов, используя систему изменения фаз газораспределения для оптимизации мощности и эффективности. Так почему бы не?

Все эти многоклапанные технологии начали проникать в модельный ряд основных производителей в 70-х годах и стремительно распространялись в 1980-х и 90-х годах. При этом автопроизводители поспешили рекламировать свои разработки по увеличению мощности двигателей меньшего размера. Это объясняет значки DOHC, а также множество других рекламных объявлений Twin Cam, когда они могли справиться.

Итак, вернемся к нашему первоначальному вопросу: что такого особенного в DOHC, что автопроизводители наклеивают буквы на значки и наклеивают их на вашу машину?

Большое дело двоякое: во-первых, верхнее расположение распределительных валов означает, что двигатель может потенциально иметь более высокие обороты благодаря меньшей инерции клапанного механизма, а двойное означает, что каждый цилиндр может легко иметь более двух клапаны (что обеспечивает лучший поток впуска и выпуска), а впускные и выпускные клапаны могут управляться независимо с помощью изменения фаз газораспределения. В совокупности эти вещи могут сделать двигатель с двумя верхними распредвалами более привлекательным, чем конструкция с толкателем или даже с одним верхним распредвалом.