Двигатель DOHC (Double Overhead Camshaft) — одна из самых распространенных и эффективных конструкций бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания. В статье рассмотрим характеристики, принцип работы, достоинства и недостатки этого типа двигателя. Понимание особенностей DOHC-двигателей поможет автолюбителям и специалистам оценить их производительность, экономичность и надежность, что способствует более осознанному выбору автомобилей и их обслуживанию.
Что такое двигатель DOHC и как он работает
Тем не менее, просто наличие физической возможности для достижения высоких оборотов недостаточно. С увеличением оборотов возрастает влияние сопротивления впускного тракта на наполнение цилиндров, начиная от воздухозаборников и заканчивая зазорами между открытыми клапанами и их седлами. В результате кривая мощности двигателя внутреннего сгорания, достигая определенной отметки, начинает снижаться: после этой точки потери, вызванные сопротивлением впускного тракта, становятся слишком значительными.
Работа с впускным трактом не представляет особой сложности — можно увеличить диаметр дросселя, расширить каналы в головке блока цилиндров или уменьшить сопротивление воздушного фильтра. Однако клапанный механизм имеет строгие конструктивные ограничения. Диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов не могут в сумме превышать диаметр цилиндра. Поэтому еще в начале развития двигателестроения появились примитивные многоклапанные схемы: чем больше клапанов в цилиндре, тем выше их суммарная пропускная способность, даже если диаметр каждого клапана меньше. Кроме того, такие клапаны легче, что также способствует способности двигателя развивать высокие обороты.
Ранние многоклапанные конструкции использовали нижние распределительные валы — вместо одного коромысла, управляющего «своим» клапаном, применялось вильчатое, которое одновременно приводило в действие два клапана. На мотоциклах такая компоновка благодаря своей компактности оставалась актуальной достаточно долго и даже сейчас встречается.
Однако наиболее совершенной оказалась схема с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, которая обеспечивает минимальные инерционные моменты в газораспределительном механизме, легко компонуется и эффективно работает с точки зрения соотношения проходных сечений впуска и выпуска. Газораспределительный механизм DOHC на многоклапанной головке (расшифровка DOHC — Double OverHead Camshaft, два верхних распредвала) стал фактическим стандартом в современном двигателестроении.
Важно отметить, что двигатель DOHC не обязательно подразумевает наличие «16 клапанов» (этот термин, благодаря популярности 4-цилиндровых моторов, прочно вошел в обиход, хотя о многоклапанных моторах логичнее говорить по количеству клапанов на один цилиндр: например, у 16-клапанного V8 их два). Существуют и исключения из этого правила — двухвальные «фиатовские» и «фордовские» моторы с двумя валами и двумя клапанами на цилиндр, а также японские двигатели с многоклапанной головкой, но с одним распредвалом.
Тем не менее, такие моторы считаются инженерной экзотикой, и традиционно под двигателями DOHC подразумеваются двухвальные многоклапанные конструкции.
Двигатель DOHC, или двигатель с двойным верхним распредвалом, представляет собой одну из наиболее распространенных конструкций в современных автомобилях. Эксперты отмечают, что такая компоновка позволяет более эффективно управлять впуском и выпуском газов, что в свою очередь способствует увеличению мощности и улучшению динамических характеристик двигателя. Благодаря наличию двух распредвалов, один из которых отвечает за впуск, а другой — за выпуск, достигается более точное открытие и закрытие клапанов. Это приводит к повышению эффективности сгорания топлива и снижению выбросов вредных веществ. Кроме того, DOHC-двигатели часто имеют более высокие обороты, что делает их популярными в спортивных автомобилях. Однако, как подчеркивают специалисты, такая конструкция требует более сложного обслуживания и может быть дороже в производстве.
Достоинства и недостатки
Развивать высокие обороты без риска подвисания клапанов, не теряя при этом эффективного наполнения, — главное достоинство такой компоновки. Двигатель DOHC 16V можно увидеть и на городской малолитражке, и на топовом спортбайке: потенциал у таких моторов велик. Еще в 1999 году двигатель DOHC 2.0, установленный на серийную Honda S2000, продемонстрировал мощность в 250 л.с. без турбонаддува – исключительно за счет высоких оборотов и двойного изменяемого газораспределения.
Управление газораспределением – это второй плюс двухвальной компоновки. На характеристики мотора оказывает огромное значение ширина фаз впуска и выпуска и фаза перекрытия, когда выпускной клапан в конце такта выпуска еще не закрыт, а впускной клапан уже открывается. На высоких оборотах широкое перекрытие улучшает наполнение цилиндров: инерция выхлопных газов как бы засасывает воздух в цилиндр во время перекрытия. Но зато на низких оно, наоборот, вредно: наполнение падает, часть выхлопных газов подсасывается обратно в цилиндр в начале впуска. Прижмите руку к головке блока цилиндров со снятым выхлопным коллектором и прокрутите мотор стартером, чтобы в этом убедиться: руку ощутимо присасывает к выпускным каналам.
Читайте также:
Поэтому на одновальном моторе жестко задан характер кривых мощности и крутящего момента: двигатель с узким перекрытием будет иметь хорошую тягу на низких оборотах, но начнет «чахнуть» во второй половине тахометра. Мотор с широким перекрытием, наоборот, даже со стабильностью холостых оборотов и то будет иметь серьезные проблемы, зато с набором оборотов кривая мощности резко подскочит вверх. У двухвального же мотора есть возможность, смещая хотя бы один из двух распредвалов, менять ширину фазы перекрытия клапанов, получив мотор с широким рабочим диапазоном: он хорошо тянет на низах и не сдаётся на верхах.
Характеристики DOHC-двигателей с изменяемым газораспределением сейчас наивысшие из поршневых двигателей без турбонаддува или механического наддува. Уже давно перешагнут порог в 100 л.с. с литра объема: у сверхкороткоходных двигателей, облегченных по максимуму, он уже дошел и до 200.
Однако двигатель DOHC (16-клапанный) имеет и недостатки, обусловленные конструкцией. Необходимость изготовления двух распредвалов, расточки двух постелей под них в головке блока приводит к удорожанию мотора. Отсюда и появление упомянутых выше моторов с одним валом на многоклапанных головках. И особенно это ощутимо для V-образных и оппозитных двигателей: у них уже по 4 распредвала!
Вас также заинтересует:
- VTEC — cистема изменения фаз газораспределения
- Как снять шкив коленвала?
- Симптомы неисправности датчика коленвала
Более тонкие клапана теряют в прочности – поэтому при неправильной сборке привода ГРМ, обрыве ремня или перескоке цепи последствия гораздо серьезнее, чем у моторов с двухклапанными головками.
Вероятность перескока цепи или ремня увеличивается, так как длина участка соприкосновения со звездой или шкивом у типичных двигателей DOHC меньше, чем у одновальных моторов.
Кроме того, у многоклапанных моторов пропускная способность на низких оборотах оказывается даже излишней. Увеличение пропускной способности клапанов действует аналогично увеличению фазы перекрытия клапанов, возрастает ее вредное влияние на наполнение цилиндров на «низах». Поэтому моторы DOHC, построенные на базе блоков цилиндров SOHC и не имеющие изменяемых фаз газораспределения, показывают худшую приемистость с низких оборотов.
Классический пример – это «логановский» K4M без фазовращателя, созданный на блоке цилиндров от одновального мотора K7J. При большей максимальной мощности в городе он менее удобен за счет более «крутильного» характера и меньшей тяги на низах. Существуют примеры моторов, где на низких оборотах гидравлика принудительно отключает «лишнюю» пару клапанов, улучшая наполнение цилиндров «на низах» и делая кривую крутящего момента ровнее.
Многоклапанная компоновка делает необходимым перемещение свечи зажигания в центр камеры сгорания, в «пустое место» посреди клапанов. Из-за этого вместо резьбового отверстия сбоку головки блока приходится использовать глубокий колодец, проходящий сквозь клапанную крышку, и характерной «болезнью» всех моторов DOHC становится затопление свечного колодца маслом при повреждении или старении свечных колодцев. Сами свечи приходится делать компактнее – сейчас не редкость уже даже не 16-мм, а и 14-мм шестигранники на свечах зажигания для многоклапанных моторов, уменьшается и диаметр резьбы. Свечи на таких моторах хрупкие, заворачивать их труднее, риск повреждения нитей резьбы выше.
-
Читайте также:
| Характеристика | DOHC (Double Overhead Camshaft) | SOHC (Single Overhead Camshaft) |
|---|---|---|
| Количество распредвалов | Два (один для впускных, один для выпускных клапанов) | Один (для всех клапанов) |
| Расположение клапанов | Оптимальное, позволяет размещать клапаны под более острым углом | Менее оптимальное, клапаны расположены более вертикально |
| Производительность | Выше, особенно на высоких оборотах, за счет лучшего наполнения/очистки цилиндров | Ниже, особенно на высоких оборотах |
| Сложность конструкции | Выше, больше движущихся частей, сложнее ГРМ | Ниже, проще конструкция ГРМ |
| Стоимость производства | Выше | Ниже |
| Обслуживание | Более сложное и дорогое | Проще и дешевле |
| Возможность регулировки фаз газораспределения | Легче реализовать, более точная регулировка | Сложнее реализовать, менее точная регулировка |
| Применение | Спортивные автомобили, высокопроизводительные двигатели, современные легковые автомобили | Бюджетные автомобили, старые модели, некоторые грузовики |
| Количество клапанов на цилиндр | Обычно 4 (2 впускных, 2 выпускных) | Может быть 2, 3 или 4 |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о двигателях DOHC (Dual Overhead Camshaft):
-
Два распредвала: В двигателях DOHC используются два распредвала на цилиндр, один для впускных клапанов и другой для выпускных. Это позволяет более точно контролировать открытие и закрытие клапанов, что улучшает наполнение цилиндров и, как следствие, повышает мощность и эффективность двигателя.
-
Улучшенная производительность: Двигатели DOHC часто обеспечивают более высокие обороты и лучшую производительность по сравнению с двигателями с одним распредвалом (SOHC). Это делает их популярными в спортивных автомобилях и высокопроизводительных моделях, где важна максимальная мощность и отзывчивость.
-
Компактность и легкость: Конструкция DOHC позволяет более компактно размещать компоненты двигателя, что может привести к снижению веса и улучшению распределения массы. Это особенно важно для спортивных автомобилей, где каждая деталь имеет значение для общей динамики и управляемости.
Видео: Теория ДВС: Двигатель Ford 2.0 DOHC (Обзор конструкции)
Применение двигателей DOHC в современных автомобилях
Двигатели с двойным верхним распредвалом (DOHC) стали стандартом для большинства современных автомобилей благодаря своим многочисленным преимуществам. Они обеспечивают более высокую производительность, улучшенную экономию топлива и меньший уровень выбросов по сравнению с традиционными двигателями с одним верхним распредвалом (SOHC).
Одним из ключевых аспектов применения DOHC является возможность более точного управления фазами газораспределения. Это достигается за счет наличия двух распредвалов, которые управляют впускными и выпускными клапанами отдельно. Такой подход позволяет оптимизировать работу двигателя на различных оборотах, что особенно важно для спортивных автомобилей, где требуется высокая мощность и отзывчивость.
Кроме того, двигатели DOHC могут быть оснащены системами изменения фаз газораспределения, такими как VVT (Variable Valve Timing), что дополнительно улучшает характеристики двигателя. Эти системы позволяют изменять угол открытия клапанов в зависимости от оборотов двигателя, что способствует увеличению крутящего момента на низких оборотах и повышению мощности на высоких.
В современных автомобилях, особенно в сегменте легковых и спортивных моделей, двигатели DOHC часто используются в сочетании с турбонаддувом. Это позволяет значительно увеличить мощность без увеличения объема двигателя, что, в свою очередь, способствует снижению веса и улучшению экономии топлива. Турбированные DOHC двигатели становятся все более популярными в связи с растущими требованиями к экологии и экономичности.
Также стоит отметить, что двигатели DOHC имеют более компактную конструкцию, что позволяет производителям автомобилей оптимизировать пространство под капотом. Это особенно важно для малых и средних автомобилей, где пространство ограничено. Компактные размеры DOHC двигателей позволяют также улучшить распределение веса автомобиля, что положительно сказывается на его управляемости и устойчивости на дороге.
В заключение, двигатели DOHC находят широкое применение в современных автомобилях благодаря своей высокой производительности, эффективности и экологичности. Они становятся стандартом для большинства новых моделей, что подтверждает их важность в автомобильной промышленности и стремление производителей к созданию более совершенных и экономичных транспортных средств.
Вопрос-ответ
Что означает DOHC на двигателе?
В мануалах, на крышках мотора, в описаниях двигателей она встречается регулярно. Чтобы точно понимать, что это значит и как работает, систематизировал информацию. DOHC — Double Overhead Camshaft, то есть «двойной верхний распредвал».
-
Читайте также:
Лучше ли двигатель dohc?
Конфигурация DOHC с четырьмя клапанами на цилиндр обеспечивает лучший поток воздуха на высоких оборотах двигателя, что приводит к повышению мощности на максимальной мощности. Двигатели DOHC также позволяют размещать свечу зажигания прямо по центру камеры сгорания, что, в свою очередь, способствует эффективному сгоранию.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные принципы работы DOHC (двойной верхний распредвал) двигателя. Понимание того, как расположение распредвалов влияет на производительность и эффективность двигателя, поможет вам лучше оценить его преимущества.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на преимущества DOHC по сравнению с SOHC (одинарный верхний распредвал). DOHC обычно обеспечивает более высокую мощность и лучшую управляемость, что может быть важным фактором при выборе автомобиля.
СОВЕТ №3
При покупке автомобиля с DOHC двигателем, проверьте техническое состояние системы газораспределения. Регулярное обслуживание и правильная настройка распредвалов могут значительно продлить срок службы двигателя и улучшить его производительность.
СОВЕТ №4
Не забывайте о том, что DOHC двигатели могут требовать более сложного обслуживания. Убедитесь, что у вас есть доступ к квалифицированным механикам, которые знакомы с этой технологией, чтобы избежать возможных проблем в будущем.
Двигатели с двойным верхним распредвалом (DOHC) стали стандартом для большинства современных автомобилей благодаря своим многочисленным преимуществам. Они обеспечивают более высокую производительность, улучшенную экономию топлива и меньший уровень выбросов по сравнению с традиционными двигателями с одним верхним распредвалом (SOHC).
Одним из ключевых аспектов применения DOHC является возможность более точного управления фазами газораспределения. Это достигается за счет наличия двух распредвалов, которые управляют впускными и выпускными клапанами отдельно. Такой подход позволяет оптимизировать работу двигателя на различных оборотах, что особенно важно для спортивных автомобилей, где требуется высокая мощность и отзывчивость.
Кроме того, двигатели DOHC могут быть оснащены системами изменения фаз газораспределения, такими как VVT (Variable Valve Timing), что дополнительно улучшает характеристики двигателя. Эти системы позволяют изменять угол открытия клапанов в зависимости от оборотов двигателя, что способствует увеличению крутящего момента на низких оборотах и повышению мощности на высоких.
В современных автомобилях, особенно в сегменте легковых и спортивных моделей, двигатели DOHC часто используются в сочетании с турбонаддувом. Это позволяет значительно увеличить мощность без увеличения объема двигателя, что, в свою очередь, способствует снижению веса и улучшению экономии топлива. Турбированные DOHC двигатели становятся все более популярными в связи с растущими требованиями к экологии и экономичности.
-
Читайте также:
Также стоит отметить, что двигатели DOHC имеют более компактную конструкцию, что позволяет производителям автомобилей оптимизировать пространство под капотом. Это особенно важно для малых и средних автомобилей, где пространство ограничено. Компактные размеры DOHC двигателей позволяют также улучшить распределение веса автомобиля, что положительно сказывается на его управляемости и устойчивости на дороге.
В заключение, двигатели DOHC находят широкое применение в современных автомобилях благодаря своей высокой производительности, эффективности и экологичности. Они становятся стандартом для большинства новых моделей, что подтверждает их важность в автомобильной промышленности и стремление производителей к созданию более совершенных и экономичных транспортных средств.
