DOHC — двойная верхняя распредвалов¶

DOHC (от англ. Double Overhead Camshaft — два распредвала в головке блока цилиндров) — конструктивная схема газораспределительного механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания, при которой в головке блока цилиндров размещаются два распредвала: один управляет впускными клапанами, другой — выпускными. Схема является развитием конструкции SOHC (один распредвал в головке) и позволяет более точно управлять фазами газораспределения, обеспечивать большую пропускную способность каналов и размещать четыре и более клапанов на цилиндр.

¶Принцип работы

В классической схеме с нижним расположением распредвала (OHV) усилие от вала передаётся на клапаны через штанги и коромысла, что накладывает ограничения на частоту вращения и точность управления. В схеме DOHC оба распредвала расположены непосредственно над клапанами и приводятся от коленчатого вала зубчатым ремнём, цепью или зубчатой передачей. Один вал (впускной) открывает впускные клапаны, второй (выпускной) — выпускные. Клапаны обычно расположены под углом друг к другу (так называемая «составная» камера сгорания), что позволяет разместить свечу зажигания по центру камеры.

Ключевое достоинство схемы — отсутствие штанг и коромысел, что снижает массу движущихся деталей ГРМ и позволяет поднять предельные обороты двигателя. Второе преимущество — независимость управления впускными и выпускными клапанами: распредвалы могут иметь разные профили кулачков и разную фазу, а на двигателях с фазорегуляторами — независимо смещать фазы относительно коленвала.

¶История

Двухраспредвальная схема появилась в начале XX века и изначально применялась преимущественно в гоночных и спортивных двигателях. Одним из ранних массовых примеров стал двигатель Alfa Romeo 6C 1500 (1925), а широкое распространение конструкция получила после Второй мировой войны. Спортивное наследие закрепилось в двигателях BMW серии M (например, M10 с последующими модификациями), а также в моторах японских производителей — Toyota (серия A, затем 4A-GE), Nissan (серия SR, RB), Honda (серия B, K).

К 1980-м годам DOHC стал стандартом для легковых автомобилей: к началу 2000-х подавляющее большинство бензиновых двигателей европейских, японских и корейских производителей строилось по этой схеме. В России двухраспредвальные двигатели массово применяются на автомобилях ВАЗ: серия силовых агрегатов ВАЗ-21126, ВАЗ-21127, ВАЗ-21129 (16 клапанов, два распредвала) устанавливается на модели «Лада Гранта», «Лада Веста», «Лада Калина» и «Лада Приора».

¶Классификация

По числу клапанов на цилиндр DOHC-двигатели делятся на:

• 16-клапанные (4 клапана на цилиндр: 2 впускных, 2 выпускных) — наиболее распространённая схема для легковых автомобилей;
• 20-клапанные (5 клапанов на цилиндр: 3 впускных, 2 выпускных) — применялись, например, в двигателях Audi 1.8T (модель AGU/APX) и Toyota 4A-GE (20V);
• 32-клапанные и более — V-образные и рядные двигатели с 4 клапанами на цилиндр (например, Toyota 1U-FE, Nissan VK45).

По типу привода ГРМ различают DOHC с зубчатым ремнём (Toyota 4A-GE, Volkswagen/Audi 1.8T), цепным приводом (Nissan SR20DET, BMW M50) и комбинированным (часть валов приводится ремнём, часть — цепью).

¶Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Возможность установки четырёх и более клапанов на цилиндр — улучшение наполнения и продувки камеры сгорания;
• Повышение мощности и КПД при заданном объёме;
• Снижение массы движущихся деталей ГРМ по сравнению с OHV;
• Точное управление фазами, особенно в сочетании с системами изменения фаз (VVT-i, VTEC, CVVT);
• Центральное расположение свечи зажигания улучшает равномерность сгорания.

Недостатки:

• Более сложная и дорогая конструкция головки блока;
• Повышенные требования к точности регулировки и состоянию привода (ремень/цепь);
• Зубчатый ремень требует периодической замены (обычно каждые 60–100 тыс. км), при обрыве возможен контакт клапанов с поршнями (клапанный удар);
• Стоимость ремонта ГРМ выше, чем у одновальных схем.

¶Применение

DOHC является доминирующей схемой ГРМ для современных бензиновых двигателей. Помимо легковых автомобилей, конструкция применяется в мотоциклах (многие двигатели Honda, Yamaha, Suzuki), лёгких грузовиках, а также в ряде дизельных двигателей, где два распредвала в головке используются для привода клапанов и ТНВД. В автоспорте DOHC остаётся стандартом: практически все двигатели Формулы-1 с 1960-х годов и современные туринговые моторы построены по двухраспредвальной схеме.

¶См. также

• Газораспределительный механизм
• SOHC
• OHV
• Изменение фаз газораспределения

Источники: «Конструкция автомобилей» под ред. Л. А. Молоканова; «Устройство автомобиля» И. Н. Ваулин, Ю. Б. Ваулин; техническая документация ВАЗа по двигателям ВАЗ-21126/21127/21129; обзоры конструкций двигателей Toyota, Nissan, Honda.