DOHC — конструкция газораспределения двигателей внутреннего сгорания¶

DOHC (Double Overhead Camshaft, «двойной верхний распределительный вал») — конструктивная схема газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания, при которой над камерой сгорания размещаются два распределительных вала: один управляет впускными клапанами, другой — выпускными. В аббревиатуре, принятой в российской автомобильной документации, ДОХС (или ГРМ DOHC) обозначает именно эту схему привода клапанов. Двигатели DOHC широко применяются на легковых автомобилях, в том числе на моделях российского производства (ВАЗ-21126, ВАЗ-21127, ВАЗ-21128 и другие).

¶Принцип работы

В классической конструкции с нижним расположением распредвала (SOHC) один вал через коромысла или толкатели приводит в движение и впускные, и выпускные клапаны. В схеме DOHC два вала расположены непосредственно в головке блока цилиндров, каждый со своими кулачками. Кулачок набегает на толкатель (стаканчик) и периодически открывает клапан, а закрытие происходит под действием пружины. Такое разделение позволяет:

• разместить клапаны под оптимальным углом друг к другу (как правило, в форме «V»), что улучшает форму камеры сгорания и наполнение цилиндров;
• уменьшить массу каждой клапанной пары и снизить инерционность привода;
• применить ременной или цепной привод распредвалов с относительно простой кинематикой.

Привод распредвалов от коленчатого вала обычно осуществляется зубчатым ремнём (например, на двигателях ВАЗ-21126) или цепью (на многих двигателях Toyota, BMW). Частота вращения распредвала вдвое ниже частоты вращения коленчатого вала, поскольку полный цикл (впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск) совершается за два оборота коленвала.

¶Отличие от SOHC и OHV

Двигатели OHV (в российской терминологии — с нижним расположением клапанов) применяются, например, на грузовых автомобилях и некоторых внедорожниках. Схема DOHC считается более прогрессивной для высокооборотных моторов, тогда как OHV проще и компактнее.

¶DOHC и изменяемые фазы газораспределения

Два распределительных вала создают удобную основу для систем изменения фаз газораспределения (VVT — Variable Valve Timing). Каждый вал может поворачиваться относительно приводной шестерни на небольшой угол, что позволяет смещать моменты открытия и закрытия клапанов в зависимости от оборотов и нагрузки. Примеры таких систем:

• VVT-i (Toyota) — гидравлическое смещение фаз на впускном валу;
• VANOS / Valvetronic (BMW) — регулировка фаз и подъёма клапанов;
• CVVT (Hyundai, Kia) — бесступенчатое регулирование на впускном валу;
• VVT (ВАЗ-21127) — фазорегулятор на впускном валу, применяемый на двигателях объёмом 1,6 и 1,8 л.

Наличие двух независимых валов упрощает реализацию подобных систем и расширяет диапазон регулирования.

¶Применение в России

Наиболее известный пример DOHC-двигателя в российском автопроме — семейство моторов ВАЗ объёмом 1,5 и 1,6 л с индексом 2112 (16 клапанов). Эти двигатели устанавливались на ВАЗ-2112, «Лада-Калина», «Лада-Приора» и «Лада-Гранта». Позже на АвтоВАЗе были разработаны модификации 21126 и 21127 с улучшенной системой вентиляции картера, фазорегулятором и отдельными впускными коллекторами для каждой пары цилиндров.

Другие российские примеры — двигатели ЗМЗ-409 (16 клапанов, DOHC), применяемые на автомобилях «УАЗ Патриот», и моторы «ЯМЗ-534» дизельного семейства, хотя у последних конструкция клапанного механизма имеет свои особенности.

¶Преимущества и недостатки

К достоинствам DOHC относят:

• высокую мощность при заданном объёме за счёт лучшего наполнения цилиндров;
• возможность применения четырёх клапанов на цилиндр (два впускных, два выпускных), что увеличивает суммарную площадь проходного сечения;
• высокие допустимые обороты;
• совместимость с системами изменения фаз.

Недостатки:

• более сложная и дорогая конструкция головки блока;
• необходимость замены приводного ремня или цепи с определённым интервалом (при обрыве ремня на интерференсных моторах возможен контакт клапанов с поршнями);
• несколько больший расход масла на угар по сравнению с простыми схемами при пробеге свыше 150–200 тыс. км.

¶Терминология

В русскоязычной автомобильной литературе и объявлениях о продаже часто встречаются формулировки вроде «двигатель 16V DOHC» или «GRM DOHC». Сокращение 16V означает 16 клапанов (по четыре на цилиндр при четырёхцилиндровом моторе), а DOHC указывает на два распредвала. Иногда в обиходе встречается запись «ГРМ DOHC» — газораспределительный механизм с двойным верхним распредвалом. Термин не является эксклюзивным обозначением какой-либо марки и применяется производителями по всему миру.

Источники:

• Руководство по ремонту автомобилей ВАЗ-2112, 21124, 21126, 21127 (16-клапанные двигатели).
• Киселёв В. А. «Конструкция и расчёт автомобильных двигателей».
• Инструкции по эксплуатации Toyota VVT-i, BMW VANOS.
• Техническая документация ОАО «АвтоВАЗ» по двигателям семейства 2112.