Двигатель с верхним расположением клапанов (OHV) , иногда называемый двигателем с толкателем , представляет собой поршневой двигатель , клапаны которого расположены в головке блока цилиндров над камерой сгорания. Это контрастирует с двигателями с плоской головкой , где клапаны располагались под камерой сгорания в блоке цилиндров .
Хотя двигатель с верхним расположением распределительного вала (OHC) также имеет верхние клапаны, обычное использование термина «двигатель с верхним расположением клапанов» ограничивается двигателями, в которых распределительный вал расположен в блоке цилиндров. В этих традиционных двигателях с верхним расположением клапанов движение распределительного вала передается с помощью толкателей (отсюда и термин «двигатель с толкателями») и коромысел для управления клапанами в верхней части двигателя. Тем не менее, в некоторых конструкциях распределительный вал находится в головке блока цилиндров, но все же располагается под клапанами или рядом с ними ( 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 над выпуском использовалась гибридная конструкция, сочетающая элементы как боковых, 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 был успешно запущен в 1876 году. Поскольку двигатели внутреннего сгорания начали развиваться отдельно от паровых двигателей, тарельчатые клапаны становились все более распространенными.
Начиная с Daimler Reitwagen 1885 года , в нескольких автомобилях и мотоциклах использовались впускные клапаны, расположенные в головке блока цилиндров, однако эти клапаны приводились в действие вакуумом («атмосферно»), а не приводились от распределительного вала, как в типичных двигателях с верхним расположением клапанов. Выпускные клапаны приводились в движение распределительным валом, но располагались в блоке цилиндров, как и в двигателях с боковыми клапанами.
В прототипе дизельного двигателя 1894 года использовались верхние тарельчатые клапаны, приводимые в действие распределительным валом, толкателями и коромыслами, [3] [4] поэтому он стал первым двигателем с верхним расположением клапанов. В 1896 году Уильям Ф. Дэвис получил патент США № 563 140 на двигатель OHV с жидкой охлаждающей жидкостью, используемой для охлаждения головки блока цилиндров, [5] [6] , но рабочая модель так и не была построена.
В 1898 году производитель велосипедов Уолтер Лоренцо Марр в США построил трехколесный велосипед с электроприводом, оснащенный одноцилиндровым двигателем OHV. [7] Марр был нанят компанией Buick (тогда называвшейся Buick Auto-Vim and Power Company ) в 1899–1902 годах, где конструкция двигателя с верхним расположением клапанов была дополнительно усовершенствована. [8] В этом двигателе использовались коромысла, приводимые в действие толкателями, которые, в свою очередь, открывали тарельчатые клапаны параллельно поршням. Марр вернулся в Buick в 1904 году (построив небольшое количество автомобилей Marr Auto-Car с одним из первых известных двигателей, в которых использовалась конструкция верхнего распределительного вала), в том же году, когда Buick получил патент на конструкцию двигателя с верхним расположением клапанов. В 1904 году первый в мире серийный двигатель с верхним расположением клапанов был выпущен в модели Buick Model B. Двигатель представлял собой плоско-двухцилиндровый двигатель с двумя клапанами на цилиндр. Двигатель оказался очень успешным для Buick: в 1905 году компания продала 750 таких автомобилей, а с тех пор двигатель с верхним расположением клапанов использовался почти во всех автомобилях Buick.
Несколько других производителей начали производить двигатели с верхним расположением клапанов, например, вертикальный 4-цилиндровый двигатель братьев Райт 1906–1912 годов . [9] [10] В 1911 году Chevrolet присоединилась к Buick, почти исключительно используя двигатели OHV. [11] Однако двигатели с боковым расположением клапанов оставались обычным явлением до середины-конца 1960-х годов, [12] когда они начали постепенно вытесняться из двигателей OHV.
Первый двигатель с верхним расположением распределительного вала (OHC) появился в 1902 году на модели Marr ; [13] однако в течение многих десятилетий использование этой конструкции в основном ограничивалось высокопроизводительными автомобилями. Двигатели с верхним расположением распредвала постепенно становились все более распространенными с 1950-х по 1990-е годы, и к началу 21 века в большинстве автомобильных двигателей (за исключением некоторых североамериканских двигателей V8) использовалась конструкция с верхним расположением распредвала.
На автогонках «Индианаполис 500» 1994 года команда Пенске участвовала в автомобиле, оснащенном специально изготовленным двигателем Mercedes-Benz 500I . Из-за лазейки в правилах двигателю с толкателем было разрешено использовать больший рабочий объем и более высокое давление наддува, что значительно увеличило его выходную мощность по сравнению с двигателями OHC, используемыми другими командами. Команда Пенске квалифицировалась с поул-позицией и выиграла гонку с большим отрывом.
В начале 21 века в нескольких двигателях V8 с толкателем от General Motors и Chrysler использовался переменный рабочий объем для снижения расхода топлива и выбросов выхлопных газов. В 2008 году первый серийный двигатель с толкателем, в котором использовалась система изменения фаз газораспределения, был представлен на Dodge Viper (четвертое поколение) . [14]
Двигатели OHV имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями OHC:
По сравнению с двигателями OHC двигатели OHV имеют следующие недостатки: