发布于 07-25 22:50:07
所谓的“DOHC、SOHC”是指凸轮轴的在发动机中的布置方式。DOHC是英文Double Overhead Camshaft的缩写，中文含义是“双顶置凸轮轴”；SOHC是英文Single Overhead Camshaft的缩写，中文含义是“单顶置凸轮轴”。现在的轿车发动机，基本上都采用DOHC(双顶置凸轮轴)的布置形式了，采用SOHC(单顶置凸轮轴)的车型越来越少。今天我们就这个话题，来说说发动机凸轮轴的布置方式对发动机性能的影响，以及为什么现在的发动机越来越多的采用DOHC(双顶置凸轮轴)的布置形式。
凸轮轴是发动机配气机构中的一个部件。大家知道，配气机构是发动机中极为重要的一个机构，它的主要作用就是按照发动机工作循环和点火次序的要求，定时开闭进、排气门，向气缸供给新鲜的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机），并及时排出废气。对于一台发动机而言，让更多的空气进入发动机，并使其与燃油混合形成可燃混合气充分燃烧，是提高发动机性能的最主要手段。所以，配气机构性能的优劣，直接决定了发动机性能的优劣。现在的发动机采用了各种先进的技术来提高发动机的充气系数，比如采用顶置凸轮轴、可变配气正时、单缸多气门、谐振进气、可变长度进气管、进气增压等等。这些年发动机技术的进步，主要就是发动机配气机构技术的进步，同时配气机构也是发动机上结构最复杂、技术最先进的机构。
而凸轮轴就是发动机配气机构中的最重要的一个零部件，它的作用是控制各缸气门的开启和闭合，使其符合发动机的工作顺序、配气相位以及气门开度变化规律等要求。由于发动机配气相位对发动机的性能影响极大，所以凸轮轴的形状及布置方式对发动机的性能也有非常大的影响。
凸轮轴的结构比较简单，就是在一根轴上面加工出若干个偏心的凸轮，用于驱动气门的运动。每个凸轮可以划分为三段，分别是基圆、缓冲段以及工作段，其中工作段是决定气门升程以及开启曲线的主要因素。由于凸轮轴在工作时会受到气门弹簧的张力以及传动件的惯性力的作用，并且在工作时与气门挺杆的接触面积很小，单位压力很大，所以要求凸轮轴要有较高的耐磨性以及较大的刚度。一般凸轮轴都是由优质碳素结构钢或者合金结构钢锻造而成，并且在表面做高频淬火或渗碳淬火处理。
根据凸轮轴在发动机中位置的不同，可以分为下置凸轮轴、中置凸轮轴以及顶置凸轮轴。
下置凸轮轴是指凸轮轴和曲轴都安装在曲轴箱中。曲轴通过正时齿轮驱动凸轮轴，然后凸轮轴通过气门挺杆、气门推杆等驱动气门。这种布置方式优点是凸轮轴驱动较为简单，缺点是结构复杂，需要气门挺杆、气门推杆、气门摇臂等零部件传递运动，由于气门推杆较长，在高速运动时会发生震颤，所以这种结构不适合高速运行。一般应用在一些低速柴油机以及老式汽油机上，现在有被淘汰的趋势。
中置凸轮轴其实在下置凸轮轴的一个变种。它的凸轮轴安装在气缸体的中上部，仍然由曲轴通过正时齿轮驱动。与下置凸轮轴相比，省去了推杆或者将推杆缩短，从而减轻了配气机构的往复运动质量，增大了机构的刚度，更适用于较高转速的发动机。现在大多数的中高速柴油机都采用这样的布置方式，比如YC6105Q、6110A、锡柴CA6DL等。
顶置凸轮轴是指凸轮轴安装在气缸盖上，曲轴通过正时皮带或者正时链条来驱动凸轮轴。这种凸轮轴布置方式运动件少，传动链短，整个机构的刚度大，非常适合于高速发动机，现在绝大多数的汽油发动机以及少部分的柴油机采用这样的布置方式。根据凸轮轴数量的多少以及对气门的控制方式，又分为单顶置凸轮轴（SOHC）和双顶置凸轮轴（DOHC）两种。
单顶置凸轮轴是指在气缸盖上安装一根凸根轴，直接驱动进、排气门的开启与关闭。它的优点是结构简单，成本较低，中低速性能较好；缺点是发动机只能在某一个转速区域内实现性能最优，无法同时兼顾高低速的性能，为了保证汽车日常使用状态下的动力，通常是让发动机在中低速时性能较好，而在高速时发动机会进气不足、排气不彻底，性能稍差。并且随着发动机配气机构的日益复杂，气门驱动机构也越来越复杂，这种单顶置凸轮轴越来越不适应发动机的适应需求。
双顶置凸轮轴在气缸盖上安装二根凸根轴，分别驱动进、排气门的开启与关闭。它的优点是进、排气门分别驱动，开启的时刻以及开启的角度控制的比较精准，并且凸轮可以直接驱动气门，省去了气门驱动机构，此外双顶置凸轮轴可以很方便的安装可变气门正时系统，大幅度提高发动机的充气系数，兼顾发动机高中低速的性能；缺点就是结构比较复杂，成本较高。
现在的汽油机基本都使用双顶置凸轮轴，除了上述的优点之外，还有一个非常重要的原因就是与发动机燃烧室形状相配合。现在的汽油机基本都使用半球形燃烧室，这种燃烧室的特点是气门直径大，换气充足，火花塞安装在燃烧室的中央部位，火焰行程短，燃烧剧烈而完全，抗爆性好，经济性和动力性都较好，尾气排放也较低，因此受到了广泛的应用。不过这种发动机的气门需要呈横向V形布置在气缸盖上，气门的尾部相距较远，如果使用一个凸轮轴驱动，传动机构会极其复杂，并且还不能保证传递的准确性，如果采用单缸多气门结构会更加复杂。因此，这种结构最合理的驱动方式就是使用两个凸轮轴分别控制进气门和排气门的开启与关闭。
从以上的分析可以看出，双顶置凸轮轴的优势从各个角度来说，都远远优于单顶置凸轮轴以及中置、下置凸轮轴，所以现在的轿车发动机普遍使用DOHC双顶置凸轮轴。特别是发动机可变气门正时技术的应用，需要分别控制进排气门的开启与关闭时刻，这是单顶置凸轮轴是无法完成的任务。所以，双顶置 凸轮轴技术基本上已经一统汽油机的江湖。
