Около 100 лет назад на автомобильном заводе «Пежо» работало четыре инженера, которые в тоже время были и гонщиками: Поль Зуккарелли, Жюль Гу, Жорж Буалло, Эрне Анри – их в то время называли «Бандой четырех». Такое прозвище четверка получила за стремительное желание любыми путями получать то, что они задумали. Они вместе захотели, занялись проектом, постройкой и испытанием на гонках нового гоночного мотора: Double overhead cam-shafts - DOHC, с установленными двумя распределительными валами в головке цилиндров, на каждый цилиндр в нем приходилось по четыре клапана (4 valves). В то время почти не было быстроходных двигателей (максимальное количеств оборотов было примерно 2000 в минуту) - массивные и тяжелые коромысла, длинные толкающие штанги с трудом передвигали клапанные пружины. В данной статье мы хотели бы вам рассказать принцип работы двигателя DOHC.
Прошло время и «Банда четырех» своего все-таки добилась. Гоночные автомобили марки «Пежо» начали побеждать в соревнованиях все чаще и чаще. Подобную конструкцию стали копировать такие марки как "Балло", "Санбим", "Воксхолл", "Сальмсон" и множество других мелких компаний. Жизненные опыты доказали, что данное решение не смотря на техническую сложность, очень выгодно. В то время было распространенным мнение – чем механизм сложнее, тем он надежнее. Существовало много простых конструкций, которые из-за своей простоты, несовершенного расчета нагрузок, недостаточной смазки или ошибок при выборе материалов для изготовления – быстро приходили в негодность. За такую новую идею сразу же ухватились и строители авиационных машин. Очень надежные и довольно сложные авиационные двигатели стали быстро выпускаться серийно. (В качестве примерах хочется привести известный мотор А. Микулина, который начал производиться в начале 30-х гг.)
Множество автомобильных заводов, также выпускали двигатели подобного типа, однако количества выпуска нельзя было назвать масштабными. Первым отечественным авто был выпущенный Минским заводом МАЗ-525 с дизелем Д-12А, в нем было два распределительных вала с установленными четырьмя клапанами.
Не исключено, что силовые двигатели DOHC так бы и остались уделом спортивных и гоночных машин, но стремление поднять мощность малолитражек и нефтяной кризис в совокупности с борьбой за снижение выбросов послужили толчком к поиску альтернатив. Когда в автомобилестроение пришили новейшие технологии, исчезла боязнь сложных конструкций.
В начале девяностых годов подряд начали производиться четырехклапанные и двухвальные двигатели. На сегодняшний день порядка пятидесяти фирм выпускают данные моторы. Однако массовость производства ставит свои сложные задачи. Для того чтобы обеспечить привод в головке цилиндров двух распредвалов можно использовать цепь, зубчатый ремень или набор шестеренок. Ремень дешевле в выпуске, не нуждается в смазке, почти не имеет шума, однако если он оборвется, то это будет катастрофа для всего двигателя: клапан который ничем не управляется, натолкнется на поршень, при этом оба буду разрушены, нанося при этом вред гильзе цилиндра и блоку. Цепь, не смотря на свою шумность, значительно надежнее. Недостатком может быть только лишь постепенное вытягивание. Устройства для автоматического натяжения с легкостью решают данную проблему, однако для цепи, которая постоянно должна быть в масле, также нужен и герметичный масляный картер. Набор шестеренок в свою очередь очень надежен, однако шумен и сложен.
По конструктиву на данный момент рейтинг выглядит так: выше всех — ремень, затем — цепь и, завершает список, шестерни. Если исполнению любого из механизмов будет не на должном уровне, то владелец его станет очень разочарованным при поломке на дороге. В случае корректного исполнения водитель, вполне вероятно, вовсе забудет поинтересоваться, как работает его устройством привода в системе DOHC. О том, почему четыре клапана на цилиндр это хорошая затея, речь уже шла. Но не надо забывать: чем больше степень сжатия – тем выше КПД двигателя. Вовсе не удивительно, что выпускаемые сейчас двигатели выпускаются с высокими степенями сжатия. Именно в таких случаях самой удобной формой камеры сгорания будет полусферическая, которая превращается в сегмент шара. Но не для всех такая конструкция приемлема.
Поэтому надо искать компромисс. С одной стороны камеру сгорания надо сделать в форме шара, с другой стороны "шатер" должен быть со скругленными углами и покатым. Добиться этого можно только, через уменьшение угла между выпускными и впускными клапанами. В общем, производители дали себе установку: степень сжатия выше – угол между клапанами меньше. Если на цилиндре будет установлено по четыре клапана, то единственное место, где можно поставить свечи – это полость камеры сгорания по центру. Подобные газовые каналы увеличивают высоту головки цилиндра настолько, что свеча будет расположена на дне глубокого колодца. Вкрутить и выкрутить ее оттуда может только специальный ключ. Можно конечно «заткнуть» полость над свечой чем-нибудь полезным, к примеру, личной катушкой зажигания, сверху все это накрыть герметичной крышкой. В такой ситуации в дождливую погоду все механизмы будут оставаться сухими. Трудоемкие регулировки не могли радовать автогонщиков и их механиков. Конструкторами было выдумано значительное количество различных хитроумных устройств для регулировки, однако они могли лишь утяжелить клапанный привод, при этом все достоинства системы DOHC шли насмарку.
Решение пришло очень вовремя. В зазор между стаканчиковым толкателем и "затылком" клапана подавать под давлением из системы смазки – масло. Такой зазор должен был присутствовать всегда, в независимости от того, горячий двигатель или холодный, гнездо клапана изношено или нет. Другими словами основным принципом работы двигателя DOHC стал гидравлический привод, который и по сей день применяется на большинстве двигателей с установленным на нем клапанным механизмом - от "Опель-Корса" до "Кадиллак-Нортстар".
