Меню

Изобретение «банды четырёх» — двигатель DOHC

Обслуживание автомобиля

Добрый день всем!)
Мы прекрасно знаем (и на других марках авто) есть два типа двигателя SOHC(ОHS) и DOHC. Вот и мне стало интересно что все таки луче?

Что такое SOHC и DOHC?

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

Двигатели SOHC и DOHC
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.

Двигатели DOHC - это два распределительных вала в головке цилиндров и четыре клапана на каждый цилиндр. Расскажем как создавались двигатели DOHC, их конструктивные особенности.

Конструктивные особенности моторов DOHC

В двигателях 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 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 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 с DOHC.

Заглядывая по капот некоторых автомобилей, обращали ли вы внимание на то, что на двигателях некоторых автомобилей красуются следующая аббревиатура DOHC? По данным сокращением скрывается следующее словосочетание “Double Over Head Camshaft”, что означает наличие двух распределительных валов вверху системы газораспределения, расположенной над блоком цилиндров.

Если вы знакомы с классическим механизмом газораспределения в современных двигателях внутреннего сгорания, вот устройство двигателя внутреннего сгорания, то представляете, что он выглядит как один вал с кулачками, который вращаясь, открывает необходимые в данный такт работы двигателя клапана: как впуска, так и выпуска. Такая система ранее чаще всего применялась при массовом автомобилестроении и носила свое обозначение SOHC (Single Over Head Camshaft) — подробнее .


Сегодня все чаще стали использовать систему газораспределения DOHC, где вместо одного устанавливают два вала с кулачками, один из которых открывает впускные клапана, а другой, в свою очередь, — клапана выпуска. Оба вала приводятся во вращение цепной либо ременной передачей от коленчатого вала двигателя.


Сама газораспределительная система двигателя DOHC чаще всего имеет по 4 клапана на цилиндр, хотя имеются и другие модели: как с двумя, так и с пятью и более клапанами на один цилиндр. Однако это уже эксклюзивные и экспериментальные модели двигателей, коим, кстати, в свою очередь когда-то был и сам двигатель DOHC, а сегодня это уже массовое производство.

Преимущества.

Польза же такого усовершенствования газораспределительной системы в следующем. Во-первых, за счет распределения усилий на два вала достигается увеличение мощности двигателя на 10 — 20 л.с.

Во-вторых, динамичность работы такой системы позволяет получить меньший расход топлива, а при использовании гидрокомпенсаторов еще и значительно снизить шумность двигателя.

Недостатки.

Среди недостатков DOHC можно отметить следующие позиции. Более сложная конструкция сказывается на ремонтопригодности и регулировке узлов газораспределительной системы, а значит, стоимость производства и ремонта такого двигателя больше, чем у SOHC. Ну, и следующим неприятным нюансом является необходимость применения только качественных синтетических масел, правда это касается больше систем, в которых используются гидрокомпенсаторы.

Таким образом, учитывая положительные стороны двигателей внутреннего сгорания с системой газораспределения DOHC и нюансы увеличивающие стоимость их эксплуатации, однозначно можно ответить, что такого рода двигатели имеют права на существование, а дополнительные расходы, которые они несут частично либо вовсе могут перекрыться экономией топлива и более динамичной работой двигателя.

Блок цилиндров и детали, расположенные в блоке цилиндров двигателя DOHC, в основном аналогичны двигателю ОНС 2,0 л. Отличие заключается в том, что поршни прикреплены к шатунам поршневыми пальцами плавающего типа и закреплены стопорными кольцами. Распределительные валы на двигателях DOHC приводятся от коленчатого вала одним зубчатым ремнем. В каждом цилиндре установлено п...

4.3.4 Снятие вспомогательных компонентов двигателя

При снятии элементов системы впрыска топлива смотрите соответствующее описание в подразделе 6.2.11, подразделе 6.2.12.1 и подразделе 6.2.12.2. ...

4.3.7 Снятие и установка механизма натяжения зубчатого ремня и роликов

Снятие ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Снимите зубчатый ремень. 2. Отвинтите болт, крепящий механизм натяжения зубчатого ремня, затем снимите механизм натяжения, опорную пластину и втулку. 3. Аналогичным образом отвинтите болт и снимите...

Предупреждение При установке распределительных валов используйте новый зубчатый ремень. Снятие ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Снимите зубчатый ремень. 2. Отвинтите два винта и снимите крышку распределителя зажигания. Отсоедините шланги вентиляции картера...

4.3.10 Снятие и установка масляного поддона и маслоотражательной пластины

Снятие ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Поднимите переднюю часть автомобиля и закрепите на подставках. Снимите провод массы с аккумулятора. 2. Слейте моторное масло. 3. Снимите выпускной коллектор. 4. Отсоедините электрический р...

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Клапан термостата масляного радиатора установлен в переходнике масляного радиатора над масляным фильтром. 2. Установите соответствующий контейнер под кожухом масляного фильтра и снимите стопорное кольцо с торц...

4.3.14 Снятие и установка маховика

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Снимите сцепление. 2. Используя маркер или краску, отметьте расположение маховика относительно коленчатого вала. За зубья зубчатого венца маховика зафиксируйте маховик от проворачивания и отвинтите болты крепления маховика. ...

4.3.17 Проверка компонентов двигателя

Смотрите соответствующее описание в подразделе 4.1.16.1, подразделе 4.1.16.2, подразделе 4.1.16.3, подразделе 4.1.16.4, подразделе 4.1.16.5, подразделе 4.1.16.6, подразделе 4.1.16.7 с учетом следующей дополнительной информации. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ВАЛЫ ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Снимите распределительные валы...

Снятие ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Двигатель снимается вместе с коробкой передач из моторного отсека. 2. Отсоедините обе клеммы от аккумулятора. 3. Снимите давление в топливной системе. 4. Снимите капот. ...

4.3.19 Запуск двигателя после капитального ремонта

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ 1. Смотрите соответствующее описание в подразделе 4.1.19, но при этом игнорируйте информацию о проверке оборотов холостого хода и регулировке зазоров клапанов. 2. Если устанавливались новые распределительные валы, произведите их обкатку...

4.3.20 Техническая характеристика

Двигатели DOHC – это двигатели с двумя распределительными валами, расположенными в головке блока цилиндров. Тип: Все модели Двигатель с четырьмя цилиндрами, расположенными в ряд, с водяным охлаждением, установленный поперечно в передней части автомобиля. Привод клапанов осуществляется двумя распределительными валами...

Что такое двигатель DOHC и как он работает.

Каждый автолюбитель заглядывал под капот различных автомобилей, но замечал ли он, что на двигателях некоторых машин располагается такая аббревиатура, как DOHC? Под этим сокращением понимают такое словосочетание “Double Over Head Camshaft”. Эта фраза означает, что в двигателе вверху газораспределительной системы, расположенной над блоком цилиндров имеются 2 распределительных вала.

Если вы хоть немного знаете классический механизм газораспределения, в современных ДВС, то должны иметь представление, что выглядит он как один вал с кулачками, который при вращении открывает клапана, необходимые в данный такт работы двигателя: как выпуска, так и впуска. Прежде данная система чаще всего применялась в массовом автомобилестроении и имела аббревиатуру SOHC (Single Over Head Camshaft).

На сегодняшний день система газораспределения DOHC, получила большее распространение, так как вместо одного вала в ней устанавливается два вала с кулачками, одним из которых открываются впускные клапана, а другим, соответственно, - клапана выпуска. Во вращение оба вала приводятся ременной либо цепной передачей от коленчатого вала двигателя.

Чаще всего сама газораспределительная система двигателя DOHC на цилиндр имеет по 4 клапана, но существуют и другие модели: от двух до пяти и более клапанов на один цилиндр. Однако такие модели двигателей являются эксклюзивными и экспериментальными, которым, кстати говоря, когда-то был и сам двигатель DOHC. Зато на сегодняшний день он выпускается в огромном количестве экземпляров.

Плюсы двигателей DOHC

В усовершенствовании данной газораспределительной системы польза заключается в том, что, во-первых, усилия распределяются на два вала и мощность двигателя увеличивается на 10 - 20 л.с., а во-вторых, динамичность работы системы такого типа позволяет уменьшить расход топлива, а если использовать гидрокомпенсаторы, то еще и существенно понизить шумность двигателя.
Минусы двигателей DOHC

Недостатками DOHC можно назвать следующее: сложность конструкции сказывается на регулировании узлов системы газораспределения и ремонтопригодности, а следовательно, производство и ремонт такого двигателя дороже, чем у SOHC. Следующим не очень приятным нюансом можно отметить необходимость применения исключительно синтетических масел высокого качества, правда в большей степени это касается тех систем, в которых установлены гидрокомпенсаторы.

Таким образом, с учетом положительных сторон, которые имеют двигатели внутреннего сгорания с системой газораспределения DOHC и моменты, увеличивающие стоимость их эксплуатации, можно сделать вывод, что двигатели такого типа несомненно имеют право на существование, а дополнительные расходы, которые они несут, полностью или частично сможет компенсировать экономия топлива и более динамичная работа двигателя.