Konstrukcje z pojedynczym wałkiem rozrządu w głowicy (SOHC) są na swoim miejscu, ale jeśli gonisz za mocą, niekwestionowanym królem jest podwójny wałek rozrządu w głowicy (DOHC). Nie tylko wytwarzają więcej mocy; zapewniają wydajną wentylację silnika, gdy obrotomierz zbliża się do czerwonej strefy. Wszystko sprowadza się do mechaniki, fizyki i sprytnego triku, którego niektórzy producenci używają do symulacji doładowania.
Aby zrozumieć, dlaczego DOHC rządzi światem wysokoobrotowych, musisz przyjrzeć się układowi zaworów. Praca wałka rozrządu jest ciężka: obraca krzywki, które fizycznie naciskają na zawory, aby je otworzyć. Następnie sprężyny cofają zawory. Cykl ten występuje tysiące razy na minutę. Jeśli proces ten nie zostanie zoptymalizowany, silnik dusi się od własnych spalin lub doświadcza głodu powietrza.
Zaleta czterech zaworów
Główną zaletą mechaniczną konstrukcji z podwójnym wałkiem rozrządu w głowicy jest łatwość wdrożenia w konstrukcjach o dużym przepływie. Ponieważ nad głowicą cylindrów znajdują się dwa wałki rozrządu, jeden rząd steruje zaworami dolotowymi, a drugi zaworami wydechowymi. To oddzielenie znacznie upraszcza instalację czterech zaworów na cylinder zamiast tradycyjnych dwóch.
Dlaczego liczba zaworów ma znaczenie? Wszystko zależy od powierzchni.
Dzięki czterem zaworom można zapewnić większą całkowitą powierzchnię przekroju poprzecznego dla przepływu gazów. Więcej powietrza wchodzącego do cylindra oznacza, że można spalić więcej paliwa, co skutkuje wyższą mocą wyjściową. Jednocześnie łatwiejsze usuwanie gazów spalinowych oznacza, że silnik zużywa mniej energii na wypompowywanie gazów spalinowych. Przy małych prędkościach różnica ta może nie być zauważalna. Jednak przy dużych prędkościach silnik wprawia w ruch ogromne ilości powietrza. Konstrukcja z dwoma zaworami po prostu nie jest w stanie przemieszczać powietrza wystarczająco szybko, aby utrzymać moc. Konfiguracja czterozaworowa zapewnia, że silnik oddycha głęboko nawet przy 7000 obr./min.
Dostrojone doloty: darmowa moc
Niektórzy producenci idą dalej, wykorzystując dodatkową przestrzeń do zainstalowania oddzielnych portów dolotowych dla każdego z dwóch zaworów dolotowych. To tutaj inżynieria staje się szczególnie interesująca.
Zazwyczaj jeden kanał jest zaprojektowany jako szeroki i krótki, aby zapewnić maksymalny przepływ surowego powietrza. Inny kanał ma ustawioną określoną długość. Oto fizyka, która tu działa:
Kiedy zawór wlotowy otwiera się, powietrze wpada do cylindra. Kiedy zawór się zatrzaskuje, poruszająca się kolumna powietrza uderza w ścianę i zatrzymuje się. Ona nie tylko znika; gromadzi się, tworząc falę wysokiego ciśnienia, która rozprzestrzenia się z powrotem do portu wlotowego. Kiedy fala ta dociera do kolektora lub kolektora dolotowego, zostaje odbita i wraca przez rurę.
Jeśli króciec zostanie przycięty na odpowiednią długość, fala ciśnienia powraca do cylindra dokładnie w momencie otwarcia zaworu wlotowego w następnym cyklu. Ten wzrost ciśnienia wtłacza do komory więcej mieszanki paliwowo-powietrznej. Wynik? Większy moment obrotowy i moc bez konieczności dodawania turbosprężarki lub kompresora. Jest to faktycznie darmowy boost.
„Unikalna konstrukcja silnika DOHC pozwala, aby cztery zawory na cylinder i dostrojone otwory dolotowe znacznie poprawiły osiągi przy wysokich obrotach”.
To właśnie połączenie zwiększonego przepływu powietrza i dostrojenia fali ciśnienia wyjaśnia, dlaczego silniki DOHC można spotkać w samochodach sportowych i sportowych sedanach. Są zaprojektowane tak, aby „krzyczeć”. Mechanizm rozrządu pozostaje stabilny, przepływ powietrza jest wydajny, a silnik wykorzystuje każdą kroplę potencjału z paliwa.
Nie jest to tylko kwestia posiadania dwóch wałków rozrządu. Rzecz w tym, na co pozwalają te wałki rozrządu. Możliwość zamontowania czterech zaworów zmienia cały profil oddychania silnika. Dostrojone kanały dodają warstwę złożoności, zamieniając podstawowy wlot powietrza w układ dostarczania paliwa pod ciśnieniem.
Jeśli więc usłyszysz wysokie obroty silnika i ostry dźwięk, prawdopodobnie jest to jednostka DOHC stosująca te zasady. Zawory otwierają się szerzej. Powietrze porusza się szybciej. Fale ciśnienia pokrywają się. Silnik wytwarza moc.
