并非没有可取之处—解读OHV发动机

　　对于克莱斯勒的HEMI发动机，争议的声音不少。认同的人自不必说，毕竟HEMI的名头摆在那儿；而另外一些注重发动机新技术的人，却并不认同HEMI，认为那只不过是美国厂商传统技术的“苟延残喘”罢了；甚至有的人直接把HEMI发动机归入落后发动机的行列。然而对于这种说法，估计所有开过大切诺基5.7L的人都不会认同，因为它所表现出的性能的确相当令人信服，丝毫不比那些所谓最先进的发动机差。

　　类似上述这些争议不光在HEMI上存在，通用新推出的LT1发动机也曾一度成为争议的焦点。这些发动机都有一个共同的特点，即采用的是OHV技术。那么OHV到底是什么，它为何会引发如此多的争议呢？

　　OHV本身的确是很古老的技术

　　OHV这个词或许你看上去有点陌生，甚至觉得这是不是什么厂商推出的新名词。因为从各式各样的技术文章或者宣传文章中，都很难找到OHV的字样。事实上，OHV之所以让人感觉陌生不是因为它新，恰恰相反是因为太古老了。OHV是由别克发明的，并于上世纪五十年代开始在美国市场上逐步普及。

　　OHV从字面的意思理解，可以称作顶置气门。了解发动机构造的人会觉得好笑：顶置气门？难道气门还有不是顶置的吗？现在的SOHC、DOHC发动机，气门不都是顶置的吗？

　　还真别这么说。在OHV普及之前，多数汽车发动机的气门还真是下置的。这种发动机的气门朝下设计，气门机构本体在汽缸内，气门开口朝上。这种结构现在看起来很滑稽，但从发动机的基本结构却非常好理解：气门置于下部，凸轮轴自然也可以设计在下部，然后曲轴带动凸轮轴，凸轮轴驱动气门都很方便。这样可以让结构变得非常简单，降低制造工序。在发动机技术和制造工艺相对落后的过去，是非常有利于成本控制和可靠性保证的。

　　顶置气门相对于下置气门算是一项伟大的改变。气门处于燃烧室的上端，整个进气和燃烧情况都与下置气门截然不同。在这之后，这个基本结构就再也没有本质性的改变了，新的技术无非是增加气门以及在凸轮轴的位置上做文章。不过OHV改变的地方也真的只有气门位置而已，例如：它的凸轮轴依然是设计在下部的。也正因为如此，很多人更愿意把OHV发动机称作底置凸轮轴发动机或者侧置凸轮轴发动机。

　　凸轮轴侧置确实会影响到性能的发挥

　　诞生时间早并不代表就一定是过时的技术， 要知道，DOHC双顶置凸轮轴出现的时间比OHV还要早，只不过对于那个时代的汽车制造商而言，DOHC结构的复杂程度和制造难度相当高，因此它在早期被视为发动机尖端科技而仅应用于一些不惜工本的跑车上。之所以说OHV古老，是因为它的结构本身存在着劣势。当然，这种劣势是相较于随后普及的SOHC和DOHC而言的。

　　前面说过，OHV虽然将气门顶置，但却并没有挪动凸轮轴的位置。如此一来，凸轮轴要想驱动气门，就必须通过一根长长的顶杆。这种结构在早期的下置气门发动机上没有，在新型的OHV发动机上更没有，因此也有人将OHV称作顶杆式发动机。通过直观想象也可以发现，通过顶杆驱动气门，显然没有像顶置凸轮轴那样靠凸轮轴自身或者仅通过短短的摇臂驱动气门来得方便。这种设计在发动机设计和制造工艺尚不完善的时期，最大的问题就是会限制发动机转速的提升。

　　在相当长的一段时间内，发动机的升功率一直是设计者所追求的一项重要指标。这种竞争甚至到现在也未停止过。那么发动机的升功率如何提升？从现在来看方法有很多（例如：采用增压），但在当时，提升转速是最有效、最直接的办法（这一点现在仍然适用）。这其中的原理也很简单—转速越高，单位时间内发动机做功的次数就越多，发动机的功率自然也就可以越大。OHV发动机的长顶杆结构对顶杆的材质、震动的平衡会有更高的要求。当设计要求达不到的时候，转速就被限制了。除此之外，OHV发动机复杂的顶杆结构让多气门技术无法应用。换句话说，OHV发动机永远只能停留于（每缸）两气门的时代。经历过（每缸）两气门向（每缸）四气门转变的人都知道，后者在功率提升方面的作用也是很明显的。

　　OHV以上的这些限制，SOHC和DOHC结构都可以轻松解决，例如：它可以轻松获得更高的转速，可以很容易地设计成四气门结构，从而在升功率方面大幅度超越OHV。早期制约SOHC和DOHC发展的瓶颈是成本和工艺，一旦这个瓶颈被突破，它们取代OHV就变得非常的顺理成章。从历史的发展来看也的确如此—很多厂商就是因为OHV在功率提升方面的瓶颈而放弃它的。

　　再往后，更多厂商进一步放弃OHV的原因则在于它的经济性。这一点也不难理解，OHV结构不利于升功率的提升，那么要想获得更大的功率，就不得不采用更大的排量。这样一来，在同等性能的情况下，OHV发动机的油耗肯定要高于SOHC或者DOHC发动机。另外，很多新的技术也都是伴随新的结构诞生的。例如：DOHC让VVT可变气门正时技术得以轻松实现，而OHV的单凸轮轴结构让这些新技术（在当时）都无法移植到对应的发动机上，这无疑进一步影响了OHV发动机经济性的提升。伴随着全球能源危机的愈演愈烈，放弃OHV的厂商也就自然而然地越来越多。

　　为何只有美系厂商沿用OHV发动机？

　　纵观全球，除美系以外的厂商，基本上都已经彻底淘汰了OHV发动机。那么为何美系厂商如此偏爱OHV呢？

　　首先是美国本土市场的特殊性，让OHV的短板变得不那么突出。全球不同的地域对车的需求是不一样的，这与地域的特点有关，并由此形成了相对固定的汽车文化。例如：美国国土面积大，平原多，再加上美国汽车工业的领先优势，造就了美国公路等基础设施方面的完善。这种特点，让多数的美国人喜欢宽大、舒适的车型。OHV发动机的特性，就非常符合此类车型的特点。性能不够排量凑，反正车子装得下。OHV发动机的运转非常平稳，低速扭矩强大，开起来很轻松很舒服。与此同时，美国对限速卡得很严，这也制约了人们对于极速的追求。这样一来，对于所谓性能车而言，人们更多追求的是低速提速快，而并不追求最终能跑多快。OHV的低速爆发力很强，加速感直接，很多开过大切诺基5.7L的人对此应该深有体会。而这个特点，恰好是符合美国汽车文化的（准确地说就是所谓肌肉车文化）。它的瓶颈功率低，影响的只是极速而已，这又不被美国人所看重。至于OHV发动机经济性的问题，要从两方面来看：一个是在相当长的一段时间内，美国人对于经济性是不注重的，至少不像其他地区的消费者那么注重；另一个是美系厂商坚持用OHV，并非所有发动机都用OHV，中小排量机型早就全球同步改为SOHC或DOHC了，存续下来的OHV基本上都是排量5.0L以上的V8发动机。这种排量的机型或者车型，对于经济性自然也不会太敏感。

　　其次在于北美市场的相对封闭和美系厂商之前的优势。在全球，越是小地方的厂商（如日本），思路转变速度越快，越注重全球同步。为什么？因为它的市场在全球，不同步就可能失去竞争力。北美汽车市场在相当长的一段时间内都是全球最大的市场，它的市场容量足够大，足以吸收美系厂商绝大部分的产能。如此，只要这个市场的需求没有大的变化，对应的美系厂商就不会有大的变化。与此同时，美系厂商在汽车工业发展的早期是一直领先全球的，这当然与其坐拥全球最大且最早发展起来的汽车市场有关。这种曾经的领先，发展到后面就会形成一种保守。例如：克莱斯勒因为HEMI获得了很多荣誉和口碑，那么它自然就不愿意轻易放弃。这种优势，让美系厂商在某些领域的动作偏慢，最后错失了技术更新的时机而导致了这样的结果。

　　OHV并非没有优势

　　说了半天，似乎所有的地方都是OHV不如SOHC或者DOHC，美系厂商沿用OHV就没有一点对的地方，其实不然。在过去的这段时间里，美系厂商是尝试过改变的。例如：通用研发的北极星发动机就基本上采用了所有的全球主流技术，然而事实证明北极星并不成功。它所获得的荣誉和市场口碑，远不如看起来老旧的HEMI发动机。这个例子虽然不能说明OHV就比DOHC好，但至少说明OHV并非一无是处。也就是说，不能简单地认为采用DOHC的发动机就一定比OHV的发动机好。设计不够理想的DOHC发动机，完全有可能竞争不过OHV发动机。这一点非常重要，它相当于OHV到DOHC只能算是“量变”而非“质变”。通过良好的设计和技术的革新，OHV完全有可能拉近与DOHC之间的距离。与此同时，OHV也存在着一些DOHC所不具备的优势。

　　常规的优势前面已经说过。由于通过顶杆直接驱动气门，OHV发动机的低速特性非常好，尤其是低速响应性和爆发力，对应到大排量发动机上，效果非常理想。在电影《速度与激情》里面，我们经常会看到那些美系车起步的时候前轮离地，这其实就是对O H V 发动机特性的最好诠释—你什么时候见过欧洲车或者日本车这么起步的？

　　其实OHV发动机还有另一项优势很多人没有注意。拆解过发动机的人应该会发现，一款发动机缸盖部分的高度是相当可观的。因为对于DOHC发动机而言，在气门之上还有凸轮轴，也就是要增加一个凸轮轴室。这样一来，就会导致整个发动机的高度大大增加，而这部分高度与排量是没有关系的。如果你再进一步拆解OHV发动机会发现，它的缸盖非常矮。原因很简单—OHV发动机的凸轮轴在缸体内，自然就不必那么高了。这种区别不光体现为发动机的高度，也体现为发动机的重量—DOHC上面的那一大堆东西是很沉的。那么对于OHV和DOHC两种发动机的升功率问题，我们就必须要换一个角度看了。毕竟大多数人对于升功率的追求，是想以更小（体积）的发动机获得更大的动力，以更利于装车，同时更利于控制整体重量。那么假设一台5.7L的OHV发动机与一台4.5L的DOHC发动机体积相同、重量相同、性能也相同，我们其实就可以视同为它们的“升功率”相当。事实也的确是这样，例如：利用OHV特性采用小缸体设计的通用LT1发动机拥有6.2L的排量，动机的种种问题在设计师的努力之下都渐渐被解决了。

　　首先是转速问题，这曾经是困扰OHV最大的问题。随着材料技术的革新，再加上设计师在平衡震动方面的努力，现在的OHV发动机已将这一问题基本解决。例如：大切诺基SRT上的那台6.4L的HEMI，最大功率转速已高达6100转；还有通用的LT1发动机，最高转速已经超过7000转，这个转速已经和DOHC发动机并无太多区别了。这种提升，也使得大切诺基SRT可以拥有4.9秒的百公里加速力，并不比那些配备涡轮增压V8发动机的欧洲对手差。

　　其次是经济性问题。平心而论，现存的OHV车型都不省油，但别忘了它们都是V8的大块头，所以说经济性只能和过去比。而在这方面，美系厂商也确实做了相当多的努力，一个重要的进步就是VVT问题的解决。我们知道，VVT可变气门正时改变的是气门叠加角。所谓气门叠加角是进气门与排气门同时开启的时段。DOHC的发动机现在很容易实现，因为它的进气门和排气门是由不同的凸轮轴控制的。排气凸轮轴不变，进气凸轮轴改变角度，叠加角就改变了。如果是双VVT，进排气门的角度变化也是反向的，可以进一步增大叠加角的调整幅度。但OHV只有一根凸轮轴，要想实现VVT这在过去看似不可能。美系厂商的工程师想到了“套轴”这种绝妙的方式—看似一根凸轮轴，但其实是两根套在一起的，从而可以实现进气凸轮尺寸和重量却要比宝马的4.4T发动机还小。通用当年开发的北极星4.6L V8，就比同时期的5.7L OHV发动机还大。

　　当然，OHV仅凭这些特点还是不够的。它之所以沿用至今，并且没有说要退出历史舞台的迹象，更在于美系厂商针对它们所进行的技术革新。

　　现在的OHV发动机确实不可同日而语了

　　我们回过来看看昔日OHV发动机，会发现现在的OHV发和排气凸轮的分别调整，达到改变气门叠加角的效果。现在克莱斯勒的HEMI、通用的LT1都实现了此项功能。而通用的LT1则更进一步，甚至采用了缸内直喷技术，令性能和经济性都同时大幅度提升。

　　结论

　　OHV发动机充满了美国特色，它有自己的个性与特点，所带来的驾驶感受也是非常独特的，这些特点注定了它不会也没有必要彻底退出历史舞台。在美系厂商的努力与革新之下，现在的OHV发动机已完全可以拥有独属于自己的一席之地。它不可能卷土重来，也不可能再成为主流，但会在属于自己的领域中长时间存在下去。

　　文/张俊

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