FV之DOHC探索(上)

1、配气简述

在讨论DOHC之前,首先要看下C是什么,不错这里的C就是CAM凸轮轴的意思。

通过下图不难看出凸轮轴同时包括了进气凸轮轴和排气凸轮轴,两根轴一端连接着进排气门,另一端连接着凸轮轴皮带。

纵观整个配气机构,主要三大部分构成:正时齿轮、凸轮轴和气门传动组件。

这个系统核心为了实现快速精准有效的将新鲜混合气输入到气缸、再把气缸中的废气排到气缸外。

2、浅谈OHV

当重新聚焦到凸轮轴,不难发现配气机构核心奥义的最后一棒是交在了凸轮轴手上,翻转之间轻轻松松实现了控制进气门和排气门开启和关闭的功能。

当追溯整个历史发展进程的时候,OHV是整个长河发展中的重要一个环节。作为一个底置凸轮轴(Overhead Vavle),更准确说“旁置”凸轮轴。如下左图所示,OHV位于气缸侧面,与上面的配气方案相比,这里多了推杆,凸轮轴通过推杆来实现对于气门的精确的控制。

这种OHV最早的发动机雏形最早由顿巴·别克提出,同时也是别克品牌的主理人,动力性嗡嗡嗡yyds!这个雏形设计沿用至今保留了平衡于活塞方向的推杆设计。再后来到了20世纪40年代末,帅气的奥斯老师首次研发出了第一台OHV的发动机Rocket V8,这款发动机成为了后续很多衍生方案的原型机。

在这个过程不难发现,这种机械结构的设计非常巧思,同时对比上右图的OHC(Overhead cam),多了涨紧轮、压板和正时链条/皮带等设计。对于OHV来说,很小的链条就可以带动曲轴和凸轮轴的转动,零件越少也意味着在可维护性上有优势,这种设计方案在上个世纪也保持了比OHC更强的可靠性。

这样的设计方案还有一个好处,发动机整体的高度可控,进入21世纪后陆续又推出了5.7 HEMI和SRT-10优秀的发动机,作为V6/V8机型在低转速下保持了优秀的动力性能,配合大排量自然吸气,这样的动力方案在北美市场上仍有需求。

3、凸轮轴的突破

从OHV到OHC的转变,一定程度上是为了能突破更高的转速区间,尤其是像德国这种不限速的城市,整车想要达到200+的速度,发动机必须要想办法压榨出更高的运动区间。在这样的一个背景之下,传统的推杆无法承受凸轮轴高转速下带来的潜在弯曲或折断等风险。

OHC最大的特点是将凸轮轴布置于气缸的顶部,可直接驱动气门。这样的设计同时引入了正时皮带或正时链轮,整个动力输出在1篇已描述,此配气方案的特点在于更快速实现进排气门的开关闭动作,从而实现整机的更高转速,以及更加平稳的运行。

SOHC与DOHC之间最大的区别是S(single)和D(double),一个是一根凸轮轴,一个是两根凸轮轴。对于两根和一根凸轮轴,两者的配气精度是可以保持一致的,毕竟没有稳定的混合气是无法燃烧的。DOHC的突破主要体现在分担了单根凸轮轴的质量,既然减少了转动惯量,那么整体的方案就可以实现更高的速度;且这样的方案与IVVT一起搭配可以更好的实现进排气门的正时调节。

为了更快和更强,可以看到技术的方案在不断迭代。

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