Двигатель с верхним расположением клапанов , сокращенно ( OHV ) и иногда называемый двигателем с толкателем , представляет собой поршневой двигатель , клапаны которого расположены в головке цилиндров над камерой сгорания . Это контрастирует с двигателями с плоской головкой (или «боковыпускными») , где клапаны располагались под камерой сгорания в блоке двигателя .
Хотя двигатель с верхним распредвалом (OHC) также имеет верхние клапаны, общее использование термина «двигатель с верхним расположением клапанов» ограничивается двигателями, в которых распредвал расположен в блоке двигателя. В этих традиционных двигателях OHV движение распредвала передается с помощью толкателей (отсюда и термин «двигатель с толкателем») и коромысла для управления клапанами в верхней части двигателя. Однако в некоторых конструкциях распредвал находится в головке блока цилиндров, но все равно находится ниже или рядом с клапанами ( хорошими примерами являются Ford CVH и Opel CIH ), поэтому их по сути можно считать конструкциями с верхним расположением клапанов.
В некоторых ранних двигателях с впуском и выпуском использовалась гибридная конструкция, сочетающая элементы как боковых клапанов, так и верхних клапанов. [1]
Первые двигатели внутреннего сгорания были основаны на паровых двигателях и поэтому использовали золотниковые клапаны . [2] Так было с первым двигателем Отто , который впервые успешно запустили в 1876 году. Поскольку двигатели внутреннего сгорания начали разрабатываться отдельно от паровых двигателей, тарельчатые клапаны стали все более распространенными.
Начиная с Daimler Reitwagen 1885 года , несколько автомобилей и мотоциклов использовали впускной клапан(ы), расположенный в головке цилиндров, однако эти клапаны были вакуумно-приводными («атмосферными»), а не приводились в действие распределительным валом, как в типичных двигателях OHV. Выпускной клапан(ы) приводился в действие распределительным валом, но располагался в блоке двигателя, как в двигателях с боковым расположением клапанов.
Прототип дизельного двигателя 1894 года использовал верхние тарельчатые клапаны, приводимые в действие распределительным валом , толкателями и коромыслами , [3] [4] таким образом, став первым двигателем OHV. В 1896 году Уильям Ф. Дэвис получил патент США 563,140 на двигатель OHV с жидкостным хладагентом, используемым для охлаждения головки цилиндра, [5] [6], но рабочая модель не была построена.
В 1898 году производитель велосипедов Уолтер Лоренцо Марр в Соединенных Штатах построил моторизованный трехколесный велосипед, работающий на одноцилиндровом двигателе OHV. [7] Марр был нанят Buick (тогда называвшемся Buick Auto-Vim and Power Company ) с 1899 по 1902 год, где конструкция двигателя с верхним расположением клапанов была дополнительно усовершенствована. [8] В этом двигателе использовались коромысла с толкателем, которые, в свою очередь, открывали тарельчатые клапаны параллельно поршням. Марр вернулся в Buick в 1904 году (построив небольшое количество Marr Auto-Car , с одним из первых известных двигателей, использующих конструкцию с верхним расположением распределительного вала), в том же году, когда Buick получил патент на конструкцию двигателя с верхним расположением клапанов. В 1904 году был выпущен первый в мире серийный двигатель OHV в Buick Model B. Двигатель был плоскоцилиндровым с двумя клапанами на цилиндр. Двигатель оказался очень успешным для Buick: в 1905 году компания продала 750 таких автомобилей, и с тех пор двигатель OHV устанавливается практически на все автомобили Buick.
Несколько других производителей начали выпускать двигатели OHV, такие как вертикальный 4-цилиндровый двигатель братьев Райт 1906–1912 годов . [9] [10] В 1911 году Chevrolet присоединился к Buick в почти исключительном использовании двигателей OHV. [11] Однако двигатели с плоской головкой и боковым расположением клапанов оставались обычным явлением в США до середины-конца 1950-х годов, [12] когда они начали постепенно заменяться двигателями OHV.
Первый двигатель с верхним распредвалом (OHC) появился в 1902 году в Марре ; [13] однако использование этой конструкции в основном ограничивалось высокопроизводительными автомобилями в течение многих десятилетий. Двигатели OHC постепенно становились все более распространенными с 1950-х по 1990-е годы, и к началу 21-го века большинство автомобильных двигателей (за исключением некоторых североамериканских двигателей V8) использовали конструкцию OHC. [14]
На гонке Indianapolis 500 1994 года команда Penske выставила автомобиль, оснащенный двигателем Mercedes-Benz 500I с толкателем, изготовленным по индивидуальному заказу. Из-за лазейки в правилах двигатель с толкателем мог использовать больший рабочий объем и более высокое давление наддува, что значительно увеличило его выходную мощность по сравнению с двигателями OHC, используемыми другими командами. Команда Penske квалифицировалась на поул-позиции и выиграла гонку с большим отрывом.
В начале 21-го века несколько двигателей V8 с толкателем от General Motors и Chrysler использовали отключение цилиндров для снижения расхода топлива и выбросов выхлопных газов. В 2008 году первый серийный двигатель с толкателем, использующий изменяемую фазу газораспределения, был представлен в Dodge Viper (четвертое поколение) . [15]
Двигатели OHV имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями OHC:
По сравнению с двигателями OHC двигатели OHV имеют следующие недостатки: