[Công Nghệ] Phân biệt giữa SOHC và DOHC. Tại sao DOHC ngày càng được sử dụng nhiều?

Vì sao động cơ DOHC thường có nước đề không ấn tượng bằng động cơ SOHC? Hay vì sao động cơ DOHC thường có một chút độ trễ/hụp ga ở tua thấp? Có lẽ là những câu hỏi mà anh rất muốn biết. Trong bài này mình sẽ chia sẻ cho anh em biết về những ưu nhược điểm chính của 2 loại động cơ DOHC và SOHC và vì sao DOHC ngày càng được các hãng xe chọn hơn.

Đầu tiên mình sẽ điểm qua cách bố trí trục cam vì nó liên quan đến "OHC" trong của 2 loại 2 loại động cơ trên.

Khi mới chế tạo ra trục cam điều khiến các van đóng/mở (nạp hỗn hợp nhiên liệu/đẩy ngược khí thải lại ra ngoài) thì có hai loại thiết kế chính là OHV và OHC.

OHV (Overhead valve): trục cam được đặt phía dưới gần trục khuỷu, điều khiển gián tiếp các xúp-pắp thông qua một hệ thống dũa và cò mổ rất phức tạp và cồng kềnh. Kiểu thiết kế này hiện nay đã lỗi thời do tính phức tạp của nó và thường chỉ thích hợp cho các loại động cơ có tốc độ thấp vì quá nhiều chi tiết tạo quán tính khiến nó không phù với các loại động cơ có vòng tua cao hiện nay.

Bố trí trục cam OHV

OHC (Overhead camshaft): trục cam được đặt phía trên buồng đốt, điều khiển trực tiếp các xúp-pắp bằng gối cam hoặc cò mổ. Đây là kiểu bố trí trục cam của cả 2 loai SOHC và DOHC. Vậy thì SOHC khác DOHC ở chỗ nào?

Bố trí trục cam OHC

1. SOHC(Single overhead camshaft)

Đối với loại trục cam đơn SOHC, người ta chỉ bố trí được hai xúp-pắp, (gối cam đẩy trực tiếp các xúp-pắp). Do đó, nếu muốn tăng thêm các cửa nạp và đóng lên thành ba hoặc bốn thì buộc các kỹ sư phải bố trí thêm hệ thống cò mổ và trục cam duy nhất vẫn đặt ở giữa để điều khiển hai nhánh cò mổ này. Điều này khiến bu-gi không thể được bố trí ngay đỉnh giữa trên buồng đốt để tối ưu việc kích nổ hỗn hợp cháy.

Bố trí trục cam SOHC với DOHC điều khiển 4 van

Động cơ Yamaha Exciter 150 với trục cam SOHC 4 van

Lợi thế của động cơ SOHC là chỉ có một trục cam duy nhất đóng/mở các van theo chu kỳ bằng sên cam nên cục máy sẽ ít bị ảnh hưởng hơn bởi chính lực cản của chính trục cam khi vận tốc tăng lên. Đặc biệt khi ở tốc độ thấp, việc vận hành hệ thống trục cam này trở nên dễ dàng khiến cho mô-men xoắn đầu ra sẽ lớn. Điều này lý giải cho việc tại sao người ta vẫn thường hay nói động cơ SOHC bốc hơn ở “nước đề”.

Thêm vào đó do kết cấu gọn nhẹ nên chi phí sản xuất và bảo dưỡng ít tốn kém, thích hợp cho các phương tiện được chế tạo ra với mục đích vận hành ở mức vừa phải.

2. DOHC (Dual overhead camshaft)

Loại trục cam đôi DOHC được thiết kế ra như một bước cải tiến nhằm loại bỏ các yếu điểm của SOHC khi tua máy cao. Ở DOHC, các van được điều khiển riêng biệt bởi 2 trục cam (gối cam đội thẳng vào các van), 1 trục cho van nạp, 1 trục cho van xả.

DOHC khắc phục các yếu điểm của SOHC như tạo ra nhiều rung động, tiếng ồn, và không ổn định. Cách thiết kế DOHC cũng giúp bu-gi được đặt ngay tại chính giữa đỉnh buồng đốt giúp tối ưu được hiệu suất đánh lửa. Ở vòng tua máy cao, động cơ hoạt động ổn định chính xác hơn do không có quá nhiều các chi tiết truyền lực và di chuyển (gối cam đội trực tiếp các van). Các góc đặt các xúp-pắp được thiết kế linh hoạt hơn phù hợp với từng mục đích. Ví dụ như việc điều chỉnh các van mở sớm/đóng trễ dễ dàng hơn so với SOHC.

Bố trí trục cam DOHC điều khiển 4 van

Động cơ Honda Winner 150 với trục cam DOHC 4 van

Nhưng ở tại vòng tua máy thấp, do phải điều khiển 2 trục cam, mô-men xoắn đầu ra của động sẽ sẽ giảm sút và chuyển động trục cam khó khăn do kết cấu phức tạp hơn so với SOHC. Đây cũng là lý do vì sao một số xe sử dụng động cơ DOHC trong thực tế sẽ có một chút độ trễ ở tay ga (throttle response) ở những dải tua thấp. Ngoài ra, chi phí sản xuất và bảo dưỡng DOHC cũng sẽ cao hơn.

Tùy vào mục đích vận hành mà nhà sản xuất sẽ quyết định trang bị cho chiếc xe động cơ sử dụng loại trục cam nào. Ví dụ, ngôn ngữ thiết kế Exciter của Yamaha hướng đến “ông vua đường phố” nên chọn loại động cơ SOHC, cho cảm giác lướt hơn khoẻ hơn ở tốc độ thấp. Còn về phía Honda họ thiết kế Winner với mục đích chinh phục những đoạn đường trường, các kỹ sư đã trang bị cho Winner với động cơ DOHC để hiệu suất vận hành ở vòng tua cao ổn định hơn. Tuy nhiên, hiện nay thì những nhà sản xuất cũng nghĩ ra nhiều cách để cải thiện độ nhạy ga ở tua thấp trên DOHC cũng như là dải công suất đầu ra ở nước đề.

Nguồn: Tổng hợp