Overhead -Nockenwellenmotor

Querschnittsansicht eines Dohc-Zylinderkopfs

Ein Overhead -Nockenwelle (OHC) Motor ist ein Kolbenmotor bei dem die Nockenwelle befindet sich in der Zylinderkopf über Brennkammer.[1][2] Dies steht im Gegensatz zu früher Overhead -Ventilmotoren (OHV), wo sich die Nockenwelle unterhalb der Brennkammer in der befindet Motorblock.[3]

Single Overhead Camwelle (SOHC) Motoren haben eine Nockenwelle pro Bank der Zylinder. Doppelte Overhead -Nockenwelle (DOHC, auch bekannt als "Twin-Cam".[4]) Motoren haben zwei Nockenwellen pro Bank. Das erste Produktionsauto für die Verwendung eines DOHC -Motors wurde 1910 gebaut. Die Verwendung von DOHC -Motoren stieg langsam gegenüber den 1940er Jahren an, was zu den meisten Automobilen in den frühen 2000er Jahren mit DOHC -Motoren zu den meisten Automobilen führte.

Entwurf

1987 Honda D15A3 OHC -Zylinderkopf mit drei Ventilen pro Zylinder

Die Nockenwelle in einem Overhead -Nockenwellenmotor befindet sich oben am Motor über dem Brennkammer. Dies steht im Gegensatz zum früheren Overhead Ventilmotor (OHV) und Flachkopfmotor Konfigurationen, bei denen sich die Nockenwelle in der befindet Motorblock. Die Ventile in OHC- und OHV -Motoren befinden sich über der Brennkammer. Ein OHV -Motor erfordert jedoch Pushrods und Rockerarme Um die Bewegung von der Nockenwelle auf die Ventile zu übertragen, während ein OHC -Motor die Ventile direkt von der Nockenwelle betätigt hat.

In einer OHC -Engine gibt es weniger erwiderte Komponenten als eine OHV Ventilschwimmer bei höherem Motor Drehzahl.[1] Ein Nachteil ist, dass das System, mit dem die Nockenwelle (normalerweise eine Timing -Kette in modernen Motoren) gefahren wird, in einem OHC -Motor komplexer ist.

Der andere Hauptvorteil von OHC -Motoren besteht darin, dass die Größe, Position und Form der Einlass- und Abgasanschlüsse eine größere Flexibilität gibt, da keine Pushroden vermieden werden müssen.[1] Dies verbessert den Gasfluss durch den Motor, erhöht die Leistung und erhöht und erhöht die Leistung und erhöht Kraftstoffeffizienz.

Ein Nachteil von OHC -Motoren besteht darin, dass während der Motorreparaturen die Nockenwellenmotor -Timing zurückgesetzt werden müssen. 1920–1940 Morris und Wolseley Autos mit OHC -Motoren, Öllecks in den Schmiersystemen waren ebenfalls ein Problem.[5]: 15–18

1973 Triumph Dolomit Sprint SOHC -Motor (ungewöhnliche Anordnung mit vier Ventilen pro Zylinder)

Single Overhead Camwelle (SOHC)

Die älteste Konfiguration von Overhead -Nockenwellenmotor ist die Single Overhead Cam oder Single Cam Entwurf.[1][6] Ein SOHC -Motor hat eine Nockenwelle pro Ufer von Zylinder, daher a gerade Motor hat insgesamt eine Nockenwelle. EIN V oder flacher Motor Mit insgesamt zwei Nockenwellen (eine pro Bankbank) ist ein einzelner Overhead -Nockenwellenmotor, kein blauer Doppel -Overhead -Nockenwellenmotor.

Unabhängig von der Anzahl betreibt die Nockenwelle die Ventile normalerweise indirekt über a Kipphebel.[1][6]

Die meisten SOHC -Motoren haben zwei Ventile pro Zylinder. Ein paar Motoren, wie die 1973 Triumph Dolomit Sprint Motor und Honda J Serie V6 Motor waren eine SOHC -Konfiguration mit vier Ventilen pro Zylinder. Dies wurde durch die Nockenwelle erreicht, die sich in der Mitte des Zylinderkopfs befand und die Kipparme der gleichen Länge der Einlass- und Abgasventile betätigte.[7] Diese Anordnung wurde verwendet, um vier Ventile pro Zylinder bereitzustellen und gleichzeitig die Ventilrangmasse zu minimieren und die Gesamtmotorengröße zu minimieren.[8][9][10]

Doppel -Overhead -Nockenwelle (DOHC)

1977 Suzuki GS550 DOHC Motorradmotor (Top -Ansicht)

A Doppelte Overhead Cam, Dual Overhead Cam, oder Twin-Cam Der Motor hat zwei Nockenwellen pro Ufer des Zylinderkopfes,[1][2][6] jeweils eine für die Einlassventile und Abgasventile. Daher gibt es zwei Nockenwellen für einen geraden Motor und insgesamt vier Nockenwellen für einen V -Motor oder einen flachen Motor. Manchmal wird ein DOHC V -Motor als vermarktet Quad Cam Motor, die "zusätzlichen" zwei Nockenwellen sind jedoch auf das Layout des Motors zurückzuführen, anstatt im Vergleich zu anderen DOHC -Motoren einen Nutzen zu bieten. Um die Terminologie weiter zu verwirren, wurden einige SOHC-Flat-Twin- und V-Twin-Motorradmotoren von Harley-Davidson, Indian, Riley Motors und Triumph mit dem irreführenden Begriff "Twin-Cam-Motor" vermarktet.

Die meisten DOHC -Motoren haben vier Ventile pro Zylinder, aber DOHC -Motoren mit zwei Ventilen pro Zylinder enthalten die Alfa Romeo Twin Cam Motor, das Jaguar XK6 Motor, der frühe Ford i4 DOHC Motor und die Lotus Ford Twin Cam Motor.[6]

Die Nockenwelle betreibt die Ventile normalerweise direkt über einen Eimer Stößel. Ein DOHC-Design ermöglicht einen größeren Winkel zwischen Einlass- und Abgasventilen als in SOHC-Motoren, wodurch der Strömung des Luftkraftstoffgemisches durch den Motor verbessert wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Zündkerze an optimaler Stelle platziert werden kann, was wiederum die Verbrennungseffizienz verbessert.[6][Dead Link]

Komponenten

Timingriemen- / Timing -Kette

Gummi -Timinggürtel während der Installation

Die Rotation der Nockenwellen wird von der angetrieben Kurbelwelle. Viele Motoren des 21. Jahrhunderts verwenden eine gezahnte Zahnriemen Hergestellt aus Gummi und Kevlar, um die Nockenwelle zu fahren.[1][6][11] Die Zahnriemen sind kostengünstig, erzeugen minimales Geräusch und müssen keine Schmierung benötigen.[12]: 93 Ein Nachteil der Zeitgurte ist die Notwendigkeit eines regelmäßigen Austauschs des Gürtels.[12]: 94 Die empfohlene Gürteltierdauer variiert typischerweise zwischen 31.000 bis 62.000 mi.[12]: 94–95[13]: 250 Wenn der Zahnriemen nicht rechtzeitig ersetzt wird und fehlschlägt und der Motor ein ist InterferenzmotorEs ist zu erwarten, dass große Motorschäden zu erwarten sind.

Die erste bekannte Automobilanwendung von Zahnriemen zum Fahren von Overhead -Nockenwellen war die 1953 Devin-Panhard Rennspezialitäten für die SCCA H-modifizierte Rennserie in den USA.[14]: 62 Diese Motoren basierten auf Panhard OHV Flat-Twin-Motoren, die unter Verwendung von Komponenten von Norton-Motorradmotoren in SOHC-Motoren umgewandelt wurden.[14]: 62 Das erste Produktionsauto, das einen Zahnriemen benutzte, war 1962 Glas 1004 Kompaktes Coupé.[15]

Eine weitere Methode des Nockenwellenantriebs, die häufig bei modernen Motoren verwendet wird, ist a Steuerkette, gebaut aus einer oder zwei Metallreihen Rollenketten.[1][6][11] In den frühen 1960er Jahren verwendeten die meisten Produkten von Automobilen mit Nockenwellenketten die Nockenwellen (en).[5]: 17 Timing -Ketten erfordern normalerweise nicht in regelmäßigen Abständen ersetzt. Der Nachteil ist jedoch, dass sie lauter sind als Zahnriemen.[13]: 253

Ausrüstungszug

A Ausrüstungszug Das System zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle wird üblicherweise in Diesel -Overhead -Nockenwellenmotoren verwendet, die in schweren LKWs verwendet werden.[16] Ausrüstungszüge werden in OHC -Motoren weniger häufig für leichte LKWs oder Automobile verwendet.[1]

Andere Nockenwellenantriebssysteme

Norton Motorradmotor mit a Fase wellenbetriebene Nockenwelle

Mehrere OHC -Motoren bis in die 1950er Jahre verwendeten eine Welle mit Schräggeräte die Nockenwelle fahren. Beispiele sind die 1908–1911 Maudslay 25/30,[17][18] das Bentley 3 Liter,[19] die 1929-1932 MG Midgetdie 1925-1948 Velocette K -Serie,[20] die 1931-1957 Norton International und die 1947-1962 Norton Manx.[21] In jüngerer Zeit die 1950-1974 Ducati Single,[22] 1973-1980 Ducati L-Twin Motor, 1999-2007 Kawasaki W650 und 2011-2016 Kawasaki W800 Motorradmotoren haben Kegelschächte verwendet.[23][24] Das Crosley Vier Zylinder war der letzte Automobilmotor, der das Wellenturm -Design zum Antrieb der Nockenwelle von 1946 bis 1952 verwendet hat. Die Rechte an dem Crosley -Motorformat wurden von einigen verschiedenen Unternehmen gekauft, einschließlich Allgemeiner Reifen in 1952, followed by Fageol 1955, Crofton im Jahr 1959,, 1955, 1959, Homelite im Jahr 1961 und und Fisher Pierce 1966, nachdem Crosley die Autotüren der Automobilfabrik geschlossen hatte und sie noch einige Jahre lang denselben Motor produzierten.

Ein Nockenwellenantrieb mit drei Sätzen von Kurbeln und Stäben parallel wurde im Jahr 1920–1923 verwendet Leyland acht Luxusauto im Vereinigten Königreich gebaut.[25][26][27] Ein ähnliches System wurde in den Jahren 1926-1930 verwendet Bentley Speed ​​Sechs und die 1930-1932 Bentley 8 Liter.[27][28] Ein Zwei-St-Rod-System mit Gegengewichten an beiden Enden wurde von vielen Modellen der 1958-1973 verwendet NSU Prinz.[5]: 16-18

Geschichte

1900–1914

Zu den ersten Overhead -Nockenwellenmotoren gehörten die 1902 Maudslay SOHC -Motor im Vereinigten Königreich gebaut[18]: 210[5]: 906[29] und die 1903 Marr Auto Car SOHC -Motor in den USA eingebaut.[30][31] Der erste DOHC-Motor war ein Peugeot-Inline-Four-Rennmotor, der das Auto antrat, das das gewann 1912 Französischer Grand Prix. Ein weiterer Peugeot mit einem DOHC -Motor gewann die 1913 Französischer Grand Prix, gefolgt von der Mercedes-Benz 18/100 GP mit einem SOHC -Motor, der die gewinnt 1914 Französischer Grand Prix.

Das Isotta Fraschini Tipo KM- Von 1910 bis 1914 in Italien gebaut - war eines der ersten Produktionsautos, die einen SOHC -Motor benutzten.[32]

Erster Weltkrieg

DOHC Zylinderkopf eines 1917–1930 Napier Lion Flugzeugmotor

Während des Ersten Weltkriegs beide Alliiert und Zentrale Mächte; speziell die der der der Deutsches Kaiserreich's Luftstreitkrräfete Die Luftstreitkräfte versuchten, die Overhead -Nockenwellen -Technologie von Motorsportmotoren schnell auf militärische Flugzeugmotoren anzuwenden. Der SOHC -Motor aus dem Mercedes 18/100 GP Das Auto (das den französischen Grand Prix von 1914 gewann) wurde zum Ausgangspunkt für Mercedes und Rolls Royces Flugzeugmotoren. Mercedes schuf eine Reihe von Sechszylindermotoren, die in der Gipfel gipfelte Mercedes D.iii. Rolls Royce hat das Mercedes-Zylinderkopfdesign auf der Basis eines Rennwagens zu Beginn des Krieges umgekehrt, was zum Krieg führte, was zum Krieg führte, was zum Krieg führte Rolls-Royce Eagle V12 Motor. Andere SOHC -Designs beinhalteten die Spanier Hispano-suiza 8 V8-Motor (mit einem vollständig geschlossenen Triebwerk), der Amerikaner Liberty L-12 V12-Motor, der dem später exponierten SOHC-Valvetrain-Design des später exponierten SOHC-Valvetrain-Designs des späteren Mercedes-Designs genau folgte; und die Max Friz-entworfen; Deutsch BMW IIIA Straight-Sechs-Motor. Der dohc Napier Lion Der W12 -Motor wurde ab 1918 in Großbritannien gebaut.

Die meisten dieser Motoren verwendeten eine Welle, um den Antrieb von der Kurbelwelle bis zur Nockenwelle oben am Motor zu übertragen. Große Flugzeugmotoren-insbesondere luftgekühlte Motoren-erlebten eine beträchtliche thermische Ausdehnung, wodurch die Höhe des Zylinderblocks während der Betriebsbedingungen variierte. Diese Ausdehnung verursachte Schwierigkeiten bei Pushrod -Motoren, sodass ein Overhead -Nockenwellenmotor mit einem Wellenantrieb mit Schieberschloss der einfachste Weg war, um diese Expansion zu ermöglichen. Diese Kündigwellen befanden sich normalerweise in einem Außenrohr außerhalb des Blocks und waren als "Turmwellen" bekannt.[33]

1919–1944

1933 Bugatti Typ 59 Straight-acht Grand Prix Racing Motor

Ein früher amerikanischer Overhead-Nockenwellenproduktionsmotor war der in 1921–1926 verwendete SOHC geradlinig-achtmotor Dudenberg Modell a Luxusauto.[34]

1926 die Sunbeam 3 -Liter Supersportarten wurde das erste Produktionsauto, das einen DOHC -Motor benutzte.[35][36]

In den Vereinigten Staaten fügte Duesenberg DOHC -Motoren (neben ihren bestehenden SOHC -Motoren) mit der Veröffentlichung von 1928 hinzu DUENEBERG MODELL J., der von einem DOHC geraden Motor angetrieben wurde. Die 1931–1935 Stutz DV32 war ein weiteres frühes amerikanisches Luxusauto, um einen DOHC -Motor zu benutzen. Auch in den Vereinigten Staaten der DOHC Offenhaus Racing Engine wurde 1933 eingeführt. Dieser Inline-Four-Motor dominierte von 1934 bis in die 1970er Jahre nordamerikanische Open-Wheel-Rennen.

Andere frühe SOHC -Automotoren waren die 1920–1923 Wolseley Ten, die 1928-1931 Mg 18/80die 1926–1935 Sänger Junior und die 1928–1929 Alfa Romeo 6C Sport. Frühe Überkopf -Nockenwellen -Motorräder umfassten die 1925–1949 Velocette K -Serie und die 1927–1939 Norton CS1.

1945 - present

1946–1949 Crosley Cobra SOHC -Motor

Die 1946–1948 Crosley CC Four war wohl das erste amerikanische Massenauto, das einen SOHC-Motor benutzte.[37][38][39] Dieser kleine Massenproduktionsmotor betrieben den Gewinner der 1950 12 Stunden Sebring.[37]: 121

Die Verwendung einer DOHC -Konfiguration nahm nach dem Zweiten Weltkrieg allmählich zu, beginnend mit Sportwagen. Zu den ikonischen DOHC -Motoren dieser Zeit gehören die 1948–1959 Lagonda Straight-Six Motor, die 1949–1992 Jaguar XK Straight-Six Motor und 1954–1994 Alfa Romeo Twin Cam Inline-4-Motor.[40][41] Die 1966-2000 Fiat Twin Cam Der Inline-Four-Motor war einer der ersten DOHC-Motoren, die anstelle einer Zeitkette einen gezahnten Zahnriemen verwenden.[42]

In den 1980er Jahren wurde die Notwendigkeit einer erhöhten Leistung bei gleichzeitiger Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen zunehmend in Mainstream -Fahrzeugen, beginnend mit japanischen Herstellern, eine zunehmende Verwendung von DOHC -Motoren.[40] Mitte der 2000er Jahre verwendeten die meisten Automotoren ein DOHC-Layout.

Siehe auch

Verweise

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