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配气结构

DHOC

DOHC, Double Overhead Camshaft 双顶置式凸轮轴 有两个顶置凸轮放在汽缸盖上,最后由气阀室盖给予完全的密封。第一个用于带动吸气阀门,第二用于带动排气阀门。汽车发动机的基本组成,是由曲柄连杆机构配气机构、冷却系、燃油系、润滑系、电气系统和机体等组成,各类零件有近千个,而控制进排气的凸轮轴是重要的零部件。在现代汽车专业术语中,经常可以看到“凸轮轴”这个专用名词。DOHC这种布置形式,只是发动机凸轮传动机构的最为常见的一种形式。

结构:凸轮轴是属于发动机的配气机构,配气机构是保证发动机在工作中定时将新鲜的可燃混合气充入气缸,并及时将燃烧后的废气排出气缸的机构。它由进气门,排气门,气门推杆,挺柱,摇臂,凸轮轴等组成,其中凸轮轴因其横截面形状近似桃子,又称桃子轴或偏心轴,是配气机构中的驱动件,专门驱动气门按时开启和关闭。各种车型发动机的凸轮轴的结构大同小异,主要差别在于安装的位置,凸轮的数目和形状尺寸不尽相同,特别是凸轮轴的安装位置,被列为区别发动机构造和性能的重要标志。发动机的凸轮安装位置分为下置,中置,顶置三种形式。

轿车发动机由于转速较快,每分钟转速可达5000转以上,为保证进排气效率,都采用进气门和排气门倒挂的形式,即顶置式气门装置,这种装置(顶置式)都适合用凸轮轴的三种(下置,中置,顶置)安装形式。但是,如果采用下置式或者中置式的凸轮轴,由于气门与凸轮轴的距离较远需要气门推杆和挺柱等辅助零件,造成气门传动机件较多,结构复杂,发动机体积大,而且在高速运转下还容易产生噪声,而采用顶置式凸轮轴则可以改变这种现象。所以,现代轿车发动机一般都采用了顶置式凸轮轴,将凸轮轴配置在发动机的上方,缩短了凸轮轴与气门之间的距离,省略了气门的挺杆和挺柱,简化了凸轮轴到气门之间的传动机构,将发动机的结构变得更加紧凑。更重要的是,这种安装方式可以减少整个系统往复运动的质量,提高了传动效率。

当然,任何事物都有其两面性,顶置凸轮轴一方面缩短了与气门的距离,另一方面却拉大了凸轮轴与曲轴之间的距离。由于凸轮轴是由曲轴带动的,因此两者之间一拉开距离就必须要用链条及链轮做转动,结构比下置式凸轮轴的齿轮啮合传动复杂得多。尽管如此,人们衡量利弊还是喜欢采用顶置式凸轮轴。

顶置式凸轮轴有多种驱动气门的形式,有用摇臂过渡驱动式,也有直接驱动式,其中直接驱动式对凸轮轴和气门弹簧的设计要求相对较低,往复运动的惯量最少,特别适用于高速运转的轿车发动机上。另外,近年在高速轿车发动机上还广泛采用齿形皮带来代替传动链,这种皮带是用氯丁橡胶制作,混有玻璃纤维和尼龙织物以增加强度。采用齿形皮带代替传动链,可以减少噪声,减轻结构质量的降低成本。

轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目,分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC),由于中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列,需采用双凸轮轴分别控制进排气门,因此双顶置凸轮轴被不少名牌发动机所采用。由于凸轮轴的安装方式直接涉及到整台发动机的构造和性能,因此,顶置凸轮轴也和多气门一样,被视为衡量轿车发动机的一项重要的标志,列入了轿车技术规格表中。

SOHC

单顶置凸轮轴在双顶置凸轮轴出现之前,就叫OHC,因为没有单双之分. 单顶置凸轮轴的凸轮轴置于气缸顶部,在阀门之上.阀门的开闭由曲轴径及阀门杆之间的垫片,或是由摇杆来控制. 单顶置凸轮轴发动机的阀门构造通常每气缸有2到3个阀门.4阀门的单顶置凸轮轴也是有的,但是摇柄跟凸轴径会变的很复杂。

单顶置凸轮轴在气缸盖上用一根凸根轴,直接驱动进、排气门,它具有结构简单的优点,适用于高速发动机。

以往一般采用的侧置凸轮轴,即凸轮轴在气缸侧面,由正时齿轮直接驱动。为了把凸轮轴的转动变换为气门的往复运动,必须使用气门挺杆来传递动力。这样,往复运动的零件较多,惯性质量大,不利于发动机高速运动。而且,细长的挺杆具有一定的弹性,容易引起振动,加速零件磨损,甚至使气门失去控制。

顶置双凸轮轴是在缸盖上装有两根凸轮轴,一根用于驱动进气门,另一根用于驱动排气门。采用双顶置凸轮轴对凸轮轴和气门弹簧的设计要求不高,特别适用于气门V形配置的半球形燃烧室,也便于和四气门配气机构配合使用。

简单的说,就是sohc适合低速发动机能够发挥发动机扭矩特长,dohc则偏重高速和马力功率。SOHC=单顶置凸轮轴,有直接驱动(气门和凸轮轴成一直线)和间接驱动(通过摇臂)两种,有VVL则通过摇臂驱动!优点是普及!DOHC=双顶置凸轮轴,分别驱动进/排气门,DOHC比SOHC的设计来得优秀的主要原因有两种,一是凸轮轴驱动气门的直接性,使气门有较佳的打开/关闭过程,而提升气缸在进气和排气时的效率。二是喷嘴可以装在气缸盖中间,使混合气在气缸内部可以获得更好更平均的燃烧。sohc和dohc分别是单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴的英文缩写,它们各有特点,分别适合于不同发动机布置型式,孰优孰劣不像2>1那么简单的。轿车发动机按照顶置凸轮轴的数目,分为单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴,对于直列发动机,大都采用单顶置凸轮轴,对V型气缸排列则肯定要采用双顶置凸轮轴,此时一根凸轮轴则无法横跨太宽距离来完成任务。由于大排量的中高档轿车发动机一般是多气门及V型气缸排列,所以好像dohc比sohc更好。

DOHC与SOHC区别:

SOHC:single overhead camshaft,表示单顶置凸轮轴发动机,即一个进气门一个排气门。低转速时扭矩较同排量DOHC发动机大,爆发力更好。

DOHC: double overhead camshaft (Twin-cam),表示双顶置凸轮轴发动机,一般每缸有多个气门,普遍是4气门(即2个进气门2个排气门),多气门发动机燃烧更充分,能让更多新鲜空气进入发动机,排放效率更好 (结构较SOHC复杂)。通常DOHC有较强的高转速功率是不假,但是其燃油经济性与低转速扭距与同排量的SOHC发动机相差太远。

相比较DOHC动力一般在4000-4500转或者以上爆发不同的是,SOHC的动力爆发点则要早一些,基本上都处于2500-3500转左右,这样的动力输出对于在城市道路常常走走停停的家用轿车而言是极为有益的,在低转速将发动机扭矩发挥出来,大大的提升了发动机的燃油经济性,同时也就为各位车主节省下了一大笔不需要的燃油费。

很多人往往认为SOHC的设计是落伍的,其实不然,其也有可圈可点之处。

SOHC 和 DOHC 的比较如下:

单凸轮轴机械结构简单,问题比较少,低转速扭力较大。单凸轮轴的进排气门开启时间是固定的,但是机械结构简单,维修容易,经济省油都是单凸的优势。

双凸轮轴因为可以改变气门重叠角,所以可以发挥出比较大的马力,但是低转速的扭力比较不足 而且也因为机械结构的复杂会造成维修上一定的困难。双凸轮轴的技术来自于赛车,主要是可以控制进气门跟排气门的时间差。

由上可以看出,SOHC在扭力和油耗上有优势,所以比较适合市区行车, DOHC在马力上有优势,所以比较适合高速行驶。

OHV:OHV(Overhead valve底置式气门)发动机的凸轮轴布局形式。底置凸轮轴的位置在汽缸的腰部(中间的位置),利用推杆顶开气门。

底置凸轮轴这种设计的发动机一般都是大排量、低转速、追求大扭矩输出,因为底置凸轮轴,是依靠曲轴带动,然后凸轮与气门摇臂采用一根金属杆来连接,是凸轮顶起连杆,连杆推动摇臂来实现发动机气门的开合,所以过高的转速会使顶杆承压过大以致折断。但是这种用顶杆的设计,也有它的优点,结构简单,可靠性高、发动机重心底、成本低等。因为发动机转速低,强调的是扭矩表现,所以底置凸轮轴设计是足够满足这种需求的。

日本及欧洲的汽车厂家较为青睐顶值凸轮轴这种设计;而底置凸轮轴,通常我们只有在美国车上才能看见。

为何只有美国人钟爱底置凸轮轴?

在汽车工业发达的德国,很多高速公路是不限速的,200多公里的速度飞驰是常见的事,因此,大功率自然就是他们的最爱了。但美国人不一样,他们追求的是公路巡航表现,发动机不用很高的转速。这跟美国的国情有很大关系,美国地大物博,且多半是平原,路都是修得笔直笔直的,二战以后美国人就一直热衷造型独特、宽大、强调舒适性的豪华大车,这类车通常重量大、悬挂软,直线行驶的舒适性非常好,而且美国油价很低,大排量发动机很受民众青睐。所以这种动辄6.0、7.0的发动机普及率很高。说到这,还有一点必须补充,我们经常谈论的是发动机升功率,并以此来判定发动机的运转效率。但是否有听过功率密度这个名词呢?对于这一概念简单说来就是释放相同的功率,发动机的体积越小,功率密度就越高。底置凸轮轴的发动机得益于它的低转高扭矩,不需要像顶置凸轮轴那样布置复杂的多气门、双凸轮轴、高强度的缸顶罩。

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