汽车文化：发动机上的配气机构是怎么发展起来的？标致雪铁龙
在很多车辆参数说明书中，经常可以看到发动机型号一栏下有说明。 一般写为“SOHC”或“DOHC”，但许多制造商有意强调应用于该机构的技术，例如VVT可变气门正时系统和VVL可变气门升程系统。 当然，很多人会薅草，或者继续下面列举的“最大马力”或“最大马力”
那么，SOHC和DOHC这些术语对汽车发动机有什么用呢？ 或者今天我们来谈谈这个“配气机构”的发展历程。
图：这是基本的配气机构结构，是发动机能否正常工作的核心组件之一，如果没有空气和燃料混合的“小炸弹”，推动活塞的就不是内燃机。
配气机构，英文为Valvetrain，其作用是控制四冲程发动机进气门和排气门何时开启和关闭的机构，进气门( Intake Valves )是将新鲜空气或燃料的混合气输入气缸内，排气
因此，配气机构整体主要包括凸轮轴、推杆、推杆、推杆、摇臂、阀弹簧、阀、阀等主要部件，如上所述，例如
图：凸轮及其轴承杆的凸轮轴自内燃机问世以来一直负责气门的开启。 初期部分车型只有排气阀，进气通过排气阀进入的结构称为IOE结构。 同样，也需要通过凸轮控制阀门的开闭。 除非更原始的进气依靠进气，在气缸底部放置排气阀的发动机不需要凸轮，否则它们是少数派，不被讨论。
在四冲程发动机中，凸轮轴的转速是曲轴的1/2。
图：推杆，民间又称“筷子”。 该推杆见于OHV发动机内，位于中筒内的凸轮轴推动推杆，打开气缸盖进气或排气门。
俗称筷子引擎里的筷子就是这个。
图：用于气门间隙检查和调整的顶置凸轮轴配气机构专用斗杆顶( Bucket Tappet )，1919年瑞士发明家Ernest Henry (欧内斯特.亨利)成功开发，你也是1930年以后，美国推出了带液隙补偿功能的液压千斤顶( Hydraulic Tappets )，并一直沿用至今。
图：摇臂一说操纵杆就很容易理解，凸轮轴推摇臂的一侧，带动另一侧阀门的机构常见于OHV和SOHC发动机，但DOHC只要不需要可变阀门升程机构，其他基本上都是
图：气门弹簧。 用于阀复位。 目前普遍出现在各种OHV、SOHC、DOHC发动机中，但如果是更高科技的赛车，1990年气压弹簧和液压弹簧开始陆续使用。 最新的技术还有电磁阀驱动弹簧等。
但是，比螺旋弹簧更早的是使用弹簧片或直接机械驱动阀门复位的“Desmodromic Valve”结构。
图：这是一种Desmodromic Valve格式，诞生于1896年，1910年应用于船用发动机。 其产生的原因是当时的弹簧制作技术不佳，直到20世纪50年代，气门弹簧仍不能有效地控制8000转以上的转速，这种机械控制形式可以解决问题，曾经被德古拉赛车、迈瑞士
图：同一台发动机内一般有两种尺寸的阀门。 大的是进气阀，小的是排气阀。 造成这种差异的主要原因是各自流动的气体流速不同。 进气通过真空吸力或增压器提供其0.0~2.0 bar左右的压力，进气阀越大可以加入更多的混合气。 排气阀通过的是燃烧后的高温高压气体，接近音速向外排出。 两者的区别就是这个造成的。
关于配气机构如何工作、原理性的文章，无论是在大学教科书还是各种网络科学论文中都很常见，尤其是近二三十年来，几乎所有的欧日汽车品牌都把凸轮轴结构对准了。 因此，如果我们是以“汽车文化”为中心来考虑的话，就谈谈配气机构的发展史吧。 也请了解汽车发动机配气机构的发展历史、每次技术创新给人们带来的汽车带来的影响
在发展过程中，曾经的配气机构形式有很多，但在实际使用中逐渐被淘汰。 例如，在气缸底部设置排气阀、IOE(inletoverexhaust )等在历史上被淘汰了，所以无视吧。
汽车发动机从诞生到现在，配气机构主要经历三个阶段。 最初普及、普遍普及的配气机构称为侧阀式( SideValve )，简称SV发动机，边进气边排气形式也称为平板发动机，从1890年左右开始出现，是汽油四冲程发动机能够实用化的阶段这款发动机最大的特色是打开盖子，有三个环，中间最大的是活塞，旁边两个小的是进气门和排气门，这两个气门由曲轴旁边的凸轮轴直接驱动，气缸盖上有活塞
图：这是典型的侧阀式配气机构剖视图，凸轮轴位于曲轴箱内，阀门贯穿气缸体，阀门由空气或水路冷却，空气和废气从气缸体的一侧或两侧流入流出。 其头部非常简单，除了放置火花塞以外没有其他设备。
图：这就是典型的风冷式侧阀发动机，最大的银色物体是活塞，两个小原型物体是进气门和排气门。
图： IOE发动机是进气阀和排气阀位于同一通道中，通过曲轴驱动的齿轮和摇臂打开排气，进气完全由气缸内的真空吸入。
侧阀式发动机因其结构简单、维护方便等优点，在相当长的一段时间内一直是主流配置。 特别是在摩托车领域，汽车领域甚至连二战各国的军用摩托车都多使用侧阀式发动机，比如福特t型车、A型车、劳斯莱斯、凯迪拉克，甚至是30年代的飞机发动机。
但是，侧阀式配气机构的缺点也很明显，例如容积效率低，过热容易发生爆震，需要通过提高转速来获得更大动力输出的设计时不适用等。
侧瓣式配气机构到了20世纪70年代基本退出历史舞台。
通过照片介绍更独特的配气机构。 这是气缸气门发动机( Sleeve Valve )，又名骑士发动机( Knight sleeve-valve engine )。 因为发明者的名字是Charles Yale Knight )查尔斯.耶鲁.奈特，所以1903年开始了开发
原理不容易理解。 是在气缸上开设进气阀和排气阀。 这种设计后来被当时的大多数豪华车采用，包括丹娜、Mercedes、潘哈德和标致。 虽然油耗高，但安静耐用，维护也比较简单。
这种设计在二战前几乎消失了。
取代Sidevalve和Sleeve Valve配气形式的是Overhead Valve这种配气形式，即所谓的OHV引擎。
在OHV出现之前，相当多的汽车发动机只控制排气阀。 例如，在刚才介绍的侧阀式结构中，只有排气阀是可以控制的，进气过程取决于气缸的真空状态，打开进气阀进行进气。 但是随着对进气要求的提高，1898年，美国自行车制造商Walter Lorenzo Marr制造了第一台单缸OHV发动机。 1899年，法国车厂Buchet开发出顶置阀盖结构并获得专利，于20世纪初投产。
后来，美国的Marr老师把他的OHV技术带到了Buick别克。 经过厂家的完善，1904年别克获得了OHV顶置阀发动机专利，同年首次批量生产OHV2缸发动机用于Buick B型车。
但由于OHV结构比SV格式复杂得多，早期的OHV发动机也存在维护性差、噪声大、使用复杂等问题，并未广泛使用，直到二战结束后的40年代末、50年代初，才陆续出现侧阀
图： OHC结构出现于1904年，早于OHV的正式成型，“OHV其实是介于SV侧的阀门式和OHC的顶置凸轮式之间的结构。
”OHV配气机构的出现，对汽车科技的进步最大的贡献是为不同形状的燃烧室研究提供了便利条件，从而增加了进气道和排气道的空气动力学设计研究，大大提高了汽车发动机或内燃机的性能，因此在与SV并行的几十年里，OHV与赛车发动机并行另一方面，相对于同时代出现的OHC顶置凸轮轴配气结构，OHV的缺点也很明显。 它是由于整个机构惯性大，运动部件多，重量也大，容易达到转速上限。
但是，在OHV的发展中，也出现了名为CIH(camshaftinhead )的与OHC混合结构的配气设计。 也采用了没有气缸盖的结构。 大体原理是将原本位于曲轴侧的凸轮向上移动到发动机气缸的高度，但这里仍然是中气缸的一部分，从这里开始直接驱动摇臂控制阀。 OHC传统上把气缸盖上的进气通道做成中气缸的形状
该发动机由位于底特律的通用电气研发中心研究，之后交给欧宝实用化，1965年上市，直到1995年停产退出历史舞台。
图：欧宝的CIH发动机名义上是综合了OHV和OHC结构的混合体，但效果不理想，发动机容易过热。
最后登场的是OHC(Overheadcamshaft )顶置凸轮轴形式，与SV和OHV最大的不同在于，使凸轮轴从发动机的中筒内向缸盖燃烧室的上方移动，这也进一步减小了气门传动机构的惯性，实现了高次
使用单顶置凸轮轴( SOHC )配气机构的第一台汽车发动机于1902年问世，是由英国mauds lay mozzlices公司)的工程师Alexander Craig设计的3缸发动机，用于驱动油泵
Maudslay主要以卡车和巴士为主要产品，轿车较少，被AEC收购，并入美国Meritor汽车零部件公司名下。
图： Maudslay的特色是桶形引擎室，从1902年的第一款车型开始就采用了这种设计。
第一台采用DOHC配气机构的发动机于1912年问世，首次用于标致的L76赛车的7.6L直列4缸发动机。 但是，那个阀门不是弹簧，而是用刚才提到的Desmodromic机构控制着每缸4个阀门，在2200转的时候发出了148马力，最高时速190 kph，是第一次世界大战前最成功的
随后，Mercedes和Alfa Romeo继推出SOHC或DOHC赛车后，将OHC供气机构投入民用量产的车厂来自意大利，Isotta Fraschini汽车公司于1910年推出了名为Tipo KM的豪华车
图： 1912年标致l76 glamping赛事。
图(这是人类第一个DOHC引擎，由瑞士发明家Ernest Henry (欧内斯特亨利)设计，因此也被称为“Henry Engine亨利引擎”。 排量为7.6L，最大马力为148匹，搭载它的标致L76成为了1912-1916年间最成功的glamping级赛车
由于早年工业制造和材料开发等基础学科水平不高，在高精度OHC机构中的应用十分狭窄，大部分应用场景为豪华车、豪华车模型，且大部分采用双气门型，直到20世纪50年代，一般民用车才广泛应用例如，Alfa Romeo是将链传动技术引入量产车的DOHC机构，Mercedes在M180发动机上使用了链条和摇臂的控制方式，在民用车上首次采用了同步带是德国的Hans Glas公司发售的S1004
民用发动机首次使用DOHC 16阀门技术是1970年开发成功的莲花907发动机，但当时莲花没有可以自己安装使用的车，在Jensen-Healey之前被使用。 1975年第一代Esprit S1发售时正式成为本公司制。
图： M180系列发动机是Mercedes于1951年4月在法兰克福车展上发布的逆流式(进气排气位于同侧气缸盖)发动机，排量2.2~2.8L，链传动的SOHC配气机构
图： Glas S1004发动机于1962年8月上市，使用该排量为992cc的直列4缸SOHC发动机首次采用同步带驱动顶置凸轮轴。 最大扭矩69牛米/2500转，最大马力42匹/4800转，当时售价为5595马克，是一款非常入门的轿车。
图：全球首款量产的DOHC多气门发动机是莲花907，标致的L76等赛车已经应用，但实际投入使用的民用量产由莲花推动。
一些主流和一些非主流配气机构的发展史就介绍到这里了，最后需要补充的是，内燃机基本机构的研发并没有因为电动汽车的兴起而停止，随着机械控制技术的进步，“凸轮轴应力活塞发动机”( Camless Engine ) 包括与莲花、福特、雷诺、菲亚特、宝马、通用汽车、康尼世格、国内摩天轮等相关的成品。 例如，2016年摩天轮推出了Qamfree技术。 消除了碍事的传动机构的负担，发动机尺寸变小，重量变轻，动力提高了30%。
图：据了解，FreeValve公司推出的电磁阀驱动阀组件使用了该公司的技术推出了1.6T发动机，而康尼塞格的Gemera四座轿车也使用了同样的技术。
通过一个电磁阀和控制系统，可以实现一直以来被我们奉为神的VTEC、Valvetronic等气门升程技术，实现更大范围的VVT可变气门正时控制，未来内燃机将实现SOHC、DOHC、OHV等
汽车发动机配气机构已经发展了100多年，进入汽车社会近20年的中国汽车消费者，能关注配气机构，认识配气机构实际对一台发动机的影响有多大吗？ 还是在可以将电机功率推论为内燃机动力的媒体时代，配气机构呢？ 别以为我不太了解。