為什么現在所有的車基本都沒有DOHC和SOHC？

所謂“DOHC，SOHC”是指凸輪軸在發動機中的布置。DOHC是英文雙頂置凸輪軸的縮寫，中文意思是“雙頂置凸輪軸”；SOHC是英文single overhead camel的縮寫，中文意思是“單頂置凸輪軸”。目前汽車發動機基本采用DOHC(雙頂置凸輪軸)布局，SOHC(單頂置凸輪軸)使用越來越少。今天就這個話題，我們來談談發動機凸輪軸布置對發動機性能的影響，以及為什么DOHC(雙頂置凸輪軸)布置在當今發動機上越來越廣泛的應用。凸輪軸是發動機配氣機構的一個部件。眾所周知，配氣機構是發動機中極其重要的機構。它的主要作用是根據發動機工作循環和點火順序的要求，定時開啟和關閉進排氣門，向氣缸供給新鮮可燃混合氣(汽油機)或空氣(柴油機)，及時排出廢氣。對于一臺發動機來說，讓更多的空氣進入發動機，與燃油混合形成可燃混合氣，充分燃燒，是提高發動機性能的最重要手段。因此，配氣機構的性能直接決定了發動機的性能。目前采用各種先進技術來提高發動機的充氣系數，如頂置凸輪軸、可變氣門正時、單缸多氣門、諧振進氣、可變長度進氣管、進氣增壓等。這幾年發動機技術的進步主要是發動機配氣機構技術的進步。同時，配氣機構也是發動機中最復雜、技術最先進的機構。凸輪軸是發動機配氣機構中最重要的部件。其作用是控制各缸氣門的開啟和關閉，使其滿足發動機工作順序、氣門正時和氣門開度變化的要求。因為發動機的氣門正時對發動機的性能有很大的影響，所以凸輪軸的形狀和布置對發動機的性能也有很大的影響。凸輪軸的結構比較簡單，就是在一根軸上加工幾個偏心凸輪來帶動氣門的運動。每個凸輪可分為三段，即基圓段、緩沖段和工作段，其中工作段是決定氣門升程和開啟曲線的主要因素。由于凸輪軸在工作時會受到氣門彈簧的拉力和傳動部分的慣性力的影響，而且工作時與氣門挺桿的接觸面積很小，單位壓力很大，因此要求凸輪軸應具有較高的耐磨性和剛度。凸輪軸一般由優質碳素結構鋼或合金結構鋼鍛造而成，表面經過高頻淬火或滲碳處理。根據凸輪軸在發動機中的位置，可分為下凸輪軸、中凸輪軸和頂置凸輪軸。下凸輪軸意味著凸輪軸和曲軸都安裝在曲軸箱中。曲軸通過正時齒輪驅動凸輪軸，然后凸輪軸通過氣門挺桿和氣門推桿驅動氣門。這種布置的優點是凸輪軸傳動相對簡單，缺點是結構復雜，需要氣門挺桿、氣門推桿、氣門搖臂等零件來傳遞運動。由于氣門推桿較長，高速運動時會產生振動，所以這種結構不適合高速運行。一般用在一些低速柴油機和老式汽油機上，現在有被淘汰的趨勢。中央凸輪軸實際上是下凸輪軸的變體。它的凸輪軸安裝在氣缸體的中上部，仍然由曲軸通過正時齒輪驅動。與下凸輪軸相比，省略或縮短了推桿，降低了配氣機構的往復質量，增加了機構的剛性，更適用于轉速較高的發動機。目前大多數中高速柴油機都采用這種布置，如YC6105Q、6110A、錫柴CA6DL等。頂置凸輪軸是指凸輪軸安裝在氣缸蓋上，曲軸通過正時皮帶或正時鏈條驅動凸輪軸。這種凸輪軸運動部件少，傳動鏈短，整個機構剛性高，非常適合高速發動機。目前，大多數汽油機和少數柴油機采用這種布置。根據凸輪軸的數量和

缺點是發動機只能在一定的轉速范圍內達到最佳性能，不能兼顧高低速性能。為了保證汽車在日常使用中的動力，發動機通常在中低速時性能良好，但在高速時，發動機會出現進氣不足、排氣不徹底、性能稍差的情況。而且隨著發動機配氣機構和氣門驅動機構的日益復雜，這種單頂置凸輪軸已經不能滿足發動機的要求。雙頂置凸輪軸在氣缸蓋上裝有兩根凸軸，分別驅動進氣門和排氣門的開啟和關閉。其優點是進氣門和排氣門分開驅動，開啟時間和開啟角度控制精確，凸輪可以直接驅動氣門，省去了氣門驅動機構。此外，雙頂置凸輪軸可以輕松安裝可變氣門正時系統，大大提高了發動機的充氣系數，兼顧了發動機的高、中、低速性能；缺點是結構復雜，成本高。今天，大多數汽油發動機使用雙頂置凸輪軸。除了以上優點，另一個重要原因是它們與發動機燃燒室的形狀相匹配。目前汽油機基本都是采用半球形燃燒室。這種燃燒室具有氣門直徑大、通風充分、火花塞安裝在燃燒室中央、火焰行程短、燃燒強烈完全、抗爆性好、經濟性和動力性好、尾氣排放低的特點，因此應用廣泛。但這款發動機的氣門需要在氣缸蓋上呈橫向V字形排列，氣門尾部相距較遠。如果用凸輪軸驅動，傳動機構會極其復雜，傳動精度無法保證。如果采用單缸多氣門結構，會更復雜。所以這種結構最合理的驅動方式是用兩個凸輪軸分別控制進氣門和排氣門的開啟和關閉。從上面的分析可以看出，雙頂置凸輪軸的優勢從各個角度來看都是遠遠優于單頂置凸輪軸、中頂置凸輪軸和下頂置凸輪軸的，所以DOHC雙頂置凸輪軸在目前的汽車發動機中被廣泛使用。尤其是發動機可變氣門正時技術的應用，需要分別控制進氣門和排氣門的開啟和關閉時間，這是單頂置凸輪軸無法完成的任務。所以雙頂置凸輪軸的技術已經基本統治了汽油機的世界。