Overhead camshaft engine

OHC dvigatelida gaz taqsimlash vali dvigatelning yuqori qismida, yonish kamerasining tepasida joylashgan. Bu gaz taqsimlash vali dvigatel blokida joylashgan oldingi yuqori klapanli dvigatel (OHV) va tekis dvigatel konfiguratsiyasidan farq qiladi. OHC va OHV dvigatellaridagi klapanlar yonish kamerasining tepasida joylashgan, ammo OHV dvigateli harakatni gaz taqsimlash validan klapanlarga oʻtkazish uchun surish tirgaklari va qoʻltiqli qoʻllarni talab qiladi, OHC dvigatelida esa toʻgʻridan-toʻgʻri gaz taqsimlash vali tomonidan boshqariladigan klapanlar mavjud.

Bir xil miqdordagi klapanli OHV dvigatellari bilan taqqoslaganda, OHC dvigatelida pistonli komponentlar kamroq va klapanlar inertsiyasi kamroq. OHC dvigatellaridagi bu kamaytirilgan inertsiya yuqori dvigatel tezligida (RPM) kamroq valf floatiga olib keladi^[1]. Salbiy tomoni shundaki, gaz taqsimlash vali boshqarish uchun ishlatiladigan tizim (odatda zamonaviy dvigatellarda tasmali uzatma) OHC dvigatelida murakkabroq. OHC dvigatellarining kamchiliklari shundan iboratki, silindr boshini olib tashlashni talab qiladigan dvigatelni taʼmirlash vaqtida gaz taqsimlash vali dvigatel vaqtini qayta oʻrnatish kerak.

OHC dvigatellarining yana bir asosiy afzalligi shundaki, qabul qilish va chiqarish portlarining oʻlchami, joylashuvi va shaklini optimallashtirish uchun koʻproq moslashuvchanlik mavjud, chunki ulardan qochish kerak boʻlgan hech qanday klapinyoʻq^[1]. Bu dvigatel orqali gaz oqimini yaxshilaydi, quvvatni oshiradi va yoqilgʻi samaradorligini oshiradi.

Yuqori gaz taqsimlash vali dvigatelining eng qadimgi konfiguratsiyasi bitta gaz taqsimlash vali (SOHC) dizaynidir^[1]. SOHC dvigateli silindrlar qatoriga bitta gaz taqsimlash valiga ega, shuning uchun toʻgʻri dvigatelda jami bitta gaz taqsimlash vali va V yoki tekis dvigatelda jami ikkita gaz taqsimlash vali (har bir silindr qatori uchun bittadan) mavjud.

Koʻpgina SOHC dvigatellarida har bir silindrda ikkita valf mavjud^{[lower-alpha 1]}. Gaz taqsimlash valining harakati odatda toʻgʻridan-toʻgʻri (kran yordamida) yoki bilvosita klapanlarga uzatiladi^[1].

Ikkita yuqori kamerali, ikkita yuqori kamerali yoki ikkita kamerali dvigatel silindr boshining har bir qirgʻogʻida ikkita gaz taqsimlash valiga ega^[1][2], biri kirish klapanlari uchun, ikkinchisi esa chiqarish klapanlari uchun. Shuning uchun tekis dvigatel uchun ikkita gaz taqsimlash vali va V dvigateli yoki tekis dvigatel uchun jami toʻrtta gaz taqsimlash vali mavjud.

V dvigateli yoki tekis dvigatel DOHC dvigateli sifatida ishlashi uchun toʻrtta gaz taqsimlash vali talab qilinadi, chunki jami ikkita gaz taqsimlash valiga ega boʻlsa, bu dvigatel sxemalari uchun bitta silindr qatoriga faqat bitta gaz taqsimlash vali boʻladi. Toʻrtta gaz taqsimlash vali boʻlgan baʼzi V dvigatellari „toʻrt kamerali“ dvigatellar sifatida sotilgan^[9], biroq texnik jihatdan „toʻrt kamerali“ silindrli tsilindr uchun toʻrtta gaz taqsimlash vali (yaʼni jami sakkizta gaz taqsimlash vali) talab qiladi, shuning uchun bu dvigatellar faqat ikkita yuqori gaz taqsimlash validir. Terminologiyani yanada chalkashtirib yuborish uchun baʼzi SOHC yassi egizak va V-egizak mototsikl dvigatellari (masalan, Harley-Davidson, Indian, Riley Motors va Triumph tomonidan) notoʻgʻri „egizak kamerali“ dvigatellar sifatida sotilgan.

Koʻpgina DOHC dvigatellarida har bir silindrda toʻrtta valf mavjud^{[lower-alpha 2]}. Gaz taqsimlash valing chain odatda klapanlarni toʻgʻridan-toʻgʻri chelak krani orqali boshqaradi. DOHC dizayni SOHC dvigatellariga qaraganda qabul qilish va chiqarish klapanlari oʻrtasida kengroq burchakka imkon beradi, bu esa havo-yonilgʻi aralashmasining dvigatel orqali oqishini yaxshilaydi. Yana bir afzalligi shundaki, yondirish shamni eng maqbul joyga qoʻyish mumkin, bu esa oʻz navbatida yonish samaradorligini oshiradi.

Gaz taqsimlash vali (lar) ning aylanishi tirsakli val tomonidan boshqariladi. 21-asrning koʻplab dvigatellari gaz taqsimlash valini boshqarish uchun kauchuk va kevlardan tayyorlangan tishli kamarda foydalanadi^[1][10]. Tasmali uzatmalar arzon, minimal shovqin chiqaradi va moylash kerak emas^[11]. : 93 Tasmali uzatmalarining kamchiliklari — tasmali uzatmalarni muntazam ravishda almashtirish zarurati^[11]; : 94 tavsiya etilgan kamar muddati odatda taxminan 50,000–100,000 km (31,000–62,000 mi) 000 orasida oʻzgarib turadi^[11]. : 94-95^[12] : 250 Tasmali uzatmni oʻz vaqtida almashtirilmasa va ishlamay qolsa va vosita shovqin mexanizmi boʻlsa, dvigatelning katta shikastlanishi mumkin.

Yuqori gaz taqsimlash vallarni haydash uchun vaqt kamarlarining birinchi mashhur avtomobil qoʻllanilishi Qoʻshma Shtatlardagi SCCA H-modifikatsiyalangan poyga seriyalari uchun 1953-yilda ishlab chiqarilgan Devin-Panhard poygalari edi^[13]. : 62 Ushbu dvigatellar Panhard OHV tekis egizak dvigatellariga asoslangan boʻlib, ular Norton mototsikl dvigatellari qismlaridan foydalangan holda SOHC dvigatellariga aylantirildi^[13]. : 62 Tasmali uzatmadan foydalangan birinchi ishlab chiqarish avtomobili 1962-yilgi Glas 1004 ixcham kupesi edi^[14].

Zamonaviy dvigatellarda keng tarqalgan boʻlib qoʻllaniladigan boshqa gaz taqsimlash vali qoʻzgʻaysan usuli, bir yoki ikki qatorli metall rollerzanjirlardan qurilgan zanjirli uzatmadir^[1][10]. 1960-yillarning boshlariga kelib, koʻpgina ishlab chiqarilgan avtomobillarning yuqori gaz taqsimlash vali konstruktsiyalarida gaz taqsimlash vali (lar)ni boshqarish uchun zanjirlar ishlatilgan^[15]. : 17 Vaqt zanjirlari odatda vaqti-vaqti bilan almashtirishni talab qilmaydi, ammo kamchiliklari shundaki, ular vaqt kamarlaridan koʻra shovqinliroqdir^[12]. : 253 

Tirsakli val va gaz taqsimlash vali oʻrtasidagi tishli uzatma tizimi odatda ogʻir yuk mashinalarida ishlatiladigan dizel yuqori gaz taqsimlash vali dvigatellarida qoʻllaniladi^[16]. Tishli uzatmalar odatda yengil yuk mashinalari yoki avtomobillar uchun dvigatellarda qoʻllanilmaydi^[1].

1950-yillarga qadar bir nechta OHC dvigatellari gaz taqsimlash vali haydash uchun konusli tishli uzatmadan foydalangan. Masalan, 1908—1911-yillardagi Maudslay 25/30^[17][18], Bentley 3 Litr^[19], 1929—1932-yillardagi MG Midget, 1925-1948 yillardagi Velocette K seriyasi^[20], 1931—1957-yillardagi Norton International va 1947—1962-yillardagi Norton Manx^[21]. Soʻnggi paytlarda 1950—1974-yillardagi Ducati Single^[22], 1973—1980-yillardagi Ducati L-twin dvigateli, 1999—2007-yillardagi Kawasaki W650 va 2011—2016-yillardag Kawasaki W800 mototsikl dvigatellarida konusli vallar ishlatilgan^[23][24]. Crosley toʻrt silindrli 1946-yildan 1952-yilgacha gaz taqsimlash valni haydash uchun mil minorasi dizaynidan foydalangan oxirgi avtomobil dvigateli edi; Crosley dvigatel formatiga boʻlgan huquqlarni bir nechta turli kompaniyalar, jumladan 1952-yilda General Tire, 1955-yilda Fageol, 1959-yilda Crofton, 1961-yilda Homelite va 1966-yilda Fisher Pirs, Crosley avtomobil zavodi eshiklarini yopganidan keyin sotib oldi va ular yana bir necha yil bir xil dvigatelni ishlab chiqarishni davom ettirdilar.

1920—1923-yillarda Buyuk Britaniyada ishlab chiqarilgan Leyland Eight hashamatli avtomobilida parallel ravishda uchta krank va rodlar toʻplamidan foydalanadigan gaz taqsimlash vali haydovchisi ishlatilgan^[25]. Shunga oʻxshash tizim 1926—1930-yillardagi Bentley Speed Six va 1930—1932-yillardagi Bentley 8 Literda ishlatilgan^[25][26]. Ikkala uchida ham qarshi ogʻirliklarga ega boʻlgan ikki rodli tizim 1958—1973-yillardagi NSU Prinz ning koʻplab modellari tomonidan ishlatilgan^[15].

Birinchi gaz taqsimlash vali dvigatellari orasida 1902-yilda Buyuk Britaniyada ishlab chiqarilgan Maudslay SOHC dvigateli bor edi^[18] : 210^[15] : 906^[27] va 1903-yilda AQShda ishlab chiqarilgan Marr Auto Car SOHC dvigateli^[28][29]. Birinchi DOHC dvigateli Peugeot inline-toʻrt poyga dvigateli boʻlib, u 1912-yilda Fransiya Gran-prisida gʻolib chiqqan avtomobilni quvvatlantirdi. DOHC dvigateliga ega yana bir Peugeot 1913-yilgi Fransiya Gran-prisida gʻolib chiqdi, undan keyin SOHC dvigatelli Mercedes-Benz 18/100 GP 1914-yilgi Fransiya Gran-prisida gʻolib chiqdi.

Isotta Fraschini Tipo KM — Italiyada 1910—1914-yillarda ishlab chiqarilgan — SOHC dvigatelidan foydalangan birinchi seriyali avtomobillardan biri edi^[30].

Birinchi jahon urushi davrida ittifoqdosh va markaziy kuchlar; Xususan, Germaniya imperiyasining Luftstreitkräfte havo kuchlari harbiy samolyot dvigatellari uchun mototsikl dvigatellarining yuqori egaz taqsimlash vali texnologiyasini tezda qoʻllashga harakat qilishdi. Mercedes 18/100 GP avtomobilining SOHC dvigateli (1914-yilgi Fransiya Gran-prisida gʻolib chiqqan) Mercedes va Rolls Royce samolyot dvigatellari uchun boshlangʻich nuqtaga aylandi. Mercedes olti silindrli dvigatellar seriyasini yaratdi, ular Mercedes D.III bilan yakunlandi. Rolls Royce urush boshida Angliyada qoldirilgan poyga avtomobili asosida Mersedes silindr boshi dizaynini teskari muhandislik bilan ishlab chiqdi va bu Rolls-Royce Eagle V12 dvigateliga olib keldi. Boshqa SOHC konstruksiyalari qatoriga ispancha Hispano-Suiza 8 V8 dvigateli, American Liberty L-12 V12 dvigateli kiritilgan boʻlib, ular keyingi Mercedes D.IIIa dizaynining qisman ochilgan SOHC klapan konstruksiyasiga yaqindan amal qilgan; va Max Friz — ishlab chiqilgan; Nemis BMW IIIa toʻgʻridan-toʻgʻri oltita dvigatel. DOHC Napier Lion W12 dvigateli 1918-yildan boshlab Buyuk Britaniyada ishlab chiqarilgan.

Ushbu dvigatellarning aksariyati haydovchini krank milidan dvigatelning yuqori qismidagi gaz taqsimlash valiga oʻtkazish uchun mildan foydalangan. Katta samolyot dvigatellari, ayniqsa havo bilan sovutilgan dvigatellar, ish sharoitida silindr blokining balandligi oʻzgarishiga olib keladigan sezilarli issiqlik kengayishini boshdan kechirdilar. Ushbu kengayish pushrodli dvigatellar uchun qiyinchiliklarga olib keldi, shuning uchun toymasin splineli milya haydovchisidan foydalanadigan yuqori gaz taqsimlash vali dvigateli bu kengayishni taʼminlashning eng oson yoʻli edi. Ushbu burchakli vallar odatda blokdan tashqaridagi tashqi trubkada boʻlib, „minora shaftalari“ deb nomlanardi^[31].

Amerikaning dastlabki gaz taqsimlash vali ishlab chiqarish dvigateli 1921—1926-yillardagi Duesenberg Model A hashamatli avtomobilida ishlatilgan SOHC toʻgʻri sakkiz dvigateli edi^[32].

1926-yilda Sunbeam 3 litrli Super Sports DOHC dvigatelidan foydalanadigan birinchi ishlab chiqarilgan avtomobilga aylandi^[33][34].

Qoʻshma Shtatlarda Duesenberg DOHC dvigatellarini (mavjud SOHC dvigatellari bilan bir qatorda) DOHC toʻgʻridan-toʻgʻri sakkiz dvigateli bilan jihozlangan Duesenberg Model J ning 1928-yilda chiqarilishi bilan qoʻshdi. 1931—1935-yillar Stutz DV32 DOHC dvigatelidan foydalanish uchun yana bir erta Amerika hashamatli avtomobili edi. Shuningdek, Qoʻshma Shtatlarda DOHC Offenhauser poyga dvigateli 1933-yilda taqdim etilgan. Ushbu inline-toʻrt dvigatel 1934-yildan 1970-yilgacha Shimoliy Amerika ochiq gʻildirakli poygada ustunlik qildi.

Boshqa dastlabki SOHC avtomobil dvigatellari 1920—1923-yillardagi Wolseley Ten, 1928—1931-yillardagi MG 18/80, 1926—1935-yillardagi Singer Junior va 1928-1929 yillardagi Alfa Romeo 6C Sport edi. Dastlabki eksantrik mili mototsikllariga 1925-1949 yillardagi Velocette K seriyasi va 1927—1939-yillardagi Norton CS1 kiradi.

1946—1948-yillardagi Crosley CC Four, shubhasiz, SOHC dvigatelidan foydalangan holda Amerikada ommaviy ishlab chiqarilgan birinchi avtomobil edi^[35][36][37]. Ushbu kichik ommaviy ishlab chiqarish dvigateli 1950-yilgi 12 soatlik Sebring gʻolibiga quvvat berdi^[35]. ^(p121)

DOHC konfiguratsiyasidan foydalanish Ikkinchi jahon urushidan keyin sport avtomobillaridan boshlab asta-sekin oʻsib bordi. Ushbu davrning mashhur DOHC dvigatellari qatoriga 1948—1959-yillardagi Lagonda toʻgʻridan-toʻgʻri oltita dvigateli, 1949—1992-yillardagi Jaguar XK toʻgʻridan-toʻgʻri oltitali dvigateli va 1954-1994 yillardagi Alfa Romeo Twin Cam inline-toʻrt dvigateli kiradi^[38][39]. 1966—2000-yillardagi Fiat Twin Cam inline-toʻrt dvigateli vaqt zanjiri oʻrniga tishli vaqt kamaridan foydalangan birinchi DOHC dvigatellaridan biri edi^[40].

1980-yillarda yoqilgʻi sarfi va chiqindilarini kamaytirish bilan birga ishlash samaradorligini oshirish zarurati yapon ishlab chiqaruvchilaridan boshlab asosiy transport vositalarida DOHC dvigatellaridan foydalanishni koʻpaytirdi^[38]. 2000-yillarning oʻrtalariga kelib, koʻpchilik avtomobil dvigatellari DOHC sxemasidan foydalangan. 

• Blokdagi kamera
• Kamerasiz
• Yuqori valfli dvigatel
• Oʻzgaruvchan valf vaqti