Đầu tiên, về những từ viết tắt được nêu trên, OHV là Overhead Valve, chỉ loại động cơ có xu-páp được đặt trên đầu xy-lanh, sử dụng trục cam đặt trong thân máy, vận hành đũa đẩy (Push-rod) để đóng/mở các xu-páp này. Đây cũng là sự khác biệt lớn nhất giữa động cơ OHV với động cơ OHC.
OHC là từ viết tắt của Overhead Camshaft, chỉ loại động cơ có trục cam được đặt trên đầu xy-lanh, trực tiếp vận hành xu-páp thông qua cò mổ. Loại động cơ này tiếp tục được chia thành hai dạng gồm SOHC – Single Overhead Camshaft có một trục cam cho một dãy xy-lanh; và DOHC – Double Overhead Camshaft có hai trục cam cho một dãy xy-lanh.
Động cơ OHV
Là kiểu động cơ lâu đời nhất trong số các loại kể trên, động cơ OHV hiện nay thường được sử dụng trên những mẫu xe cơ bắp và xe thể thao đến từ Mỹ, những chiếc xe buýt cũng như xe tải cũng thường sử dụng loại động cơ này.
Ưu điểm
Động cơ này mang lại khả năng cho ra mô-men xoắn cực đại ngay từ vòng tua máy thấp, cùng với điều này là thiết kế nhỏ gọn hơn so với kiểu động cơ trục cam đặt trên đầu xy-lanh.
Lấy ví dụ với động cơ V8 với bốn xy-lanh mỗi bên của Corvette C7 Z06. Động cơ này có chiều dài ngắn hơn động cơ của Honda Civic đến 110 mm. Điều này có được là do thiết kế đặt trục cam bên trong thân máy, dẫn động trực tiếp bởi trục khuỷu nên giảm bớt được kích thước của bộ bánh răng và đai truyền giúp trục khuỷu dẫn động trục cam như động cơ của Civic.
Vì đã có mặt rất lâu trên thị trường, kết cấu không quá phức tạp cùng việc các hãng xe Mỹ cũng bán lẻ các loại động cơ OHV, vì thế, chúng thường có giá thành rẻ. Động cơ kiểu này thường cũng rất bền và có tuổi thọ cao, chi phí bảo dưỡng, sửa chữa cũng không quá đắt đỏ.
Nhược điểm
Vì đặt trục cam bên trong thân máy và sử dụng cơ cấu đũa đẩy để vận hành nên cơ cấu phân phối khí của động cơ OHV thường có nhiều chi tiết để hoạt động. Điều này khiến khối lượng quán tính của hệ thống này tăng lên, làm cho nó khó có thể hoạt động ở tua máy cao. Vì thế, thiết kế động cơ này thường sử dụng ở dạng V8 hoặc lớn hơn để tối ưu hóa ưu điểm của chúng.
Động cơ OHC
SOHC – Single Overhead Camshaft
Ưu điểm
Động cơ trục cam đơn, đặt trên đầu xy-lanh SUV sử dụng gối đẩy của trục cam để đóng/mở các xu-páp. Trục cam của động cơ này được dẫn động bởi trục khuỷu, kết nối thông qua đai truyền. Nhờ kiểu thiết kế này, hệ thống phân phối khí trở nên gọn nhẹ hơn so với OHV, từ đó giúp động cơ hoạt động ở tốc độ cao hơn. Loại động cơ này cũng có thể được bố trí đến ba, bốn xu-páp mỗi xy-lanh, mang đến khả năng nạp và xả tốt hơn.
Do chỉ có một trục cam duy nhất và đóng/mở các xu-páp theo chu kỳ bằng sên cam nên động cơ SOHC sẽ ít bị ảnh hưởng hơn bởi 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 dễ dàng khiến cho mô-men xoắn đầu ra lớn. Điều này lý giải cho việc tại sao người ta vẫn thường hay nói động cơ SOHC bốc hơn ở “nước đề”. Sử dụng cơ cấu này, động cơ cũng có được thiết kế gọn hơn so với DOHC và dễ dàng bảo dưỡng hơn.
Nhược điểm
Vì phải trang bị thêm bộ bánh răng, dây dẫn và bộ căng đai,… động cơ sử dụng kiểu bố trí trục cam này phải có khối động cơ lớn hơn. Cơ cấu đai dẫn động này có thể được làm bằng cao su cũng như xích, vì thế, chúng cần phải được thay thế khi “tới tuổi”. Cuối cùng, động cơ này khó có thể vừa bố trí được nhiều xu-páp, vừa có chỗ đặt bu-gi tối ưu vì cơ chế cò mổ sẽ chiếm hết không gian.
DOHC – Double Overhead Camshaft
Động cơ DOHC thường được gọi là động cơ Twin Cam hoặc Dual Cam, cả 2 đều có nghĩa là cam đôi. Hầu hết tất cả các xe hiện đại ngày nay đều được trang bị động cơ DOHC, từ động cơ xe máy cho đến động cơ ô tô. Kết cấu của động cơ này có hai trục cam, đặt trên đầu xy-lanh. Hệ thống phân phối khí có đến bốn xu-páp, gồm hai nạp và hai xả cho mỗi xy-lanh.
Ưu điểm
Vì mỗi trục cam sẽ đảm nhận vai trò nạp và xả tách biệt, vì thế, động cơ này sẽ khắc phục được nhược điểm không thể tách biệt thời gian nạp, xả trên động cơ SOHC. Việc sử dụng trục cam đôi cũng mang đến khả năng mở sớm, đóng muộn của xu-páp, tăng lượng khí lưu thông ra và vào buồng đốt. Điều này giúp động cơ DOHC sở hữu khả năng tạo ra công suất lớn.
Lấy ví dụ động cơ V8 dung tích 5.0 lít của Ford và động cơ V8 Small Block của GM, dung tích 6.2 lít. Động cơ của Ford dùng hệ thống trục cam DOHC trong khi của GM sử dụng loại Push-rod. Công suất của Ford có được là 460 mã lực, ở tua máy 7.000 vòng/phút trong khi sức mạnh cực đại của động cơ GM ở mức 420 mã lực, tốc độ máy 5.600 vòng/phút.
Nhược điểm
Đây là động cơ có kích thước lớn nhất trong số cả ba loại khi cơ cấu phân phối khí bao gồm cả hai trục cam, bộ đai truyền, bộ căng đai,… Giống với động cơ SOHC, động cơ DOHC cũng phải được thay thế đai truyền sau một khoảng thời gian sử dụng nhất định.
Vì phải kéo đến hai trục cam nên ở tua máy thấp, mô-men xoắn của động cơ sinh ra sẽ giảm đáng kể so với SOHC, dẫn đến việc nước đề sẽ chậm hơn. Bù lại, khi đạt được tốc độ cần thiết, các hệ thống sẽ quay theo quán tính, từ đó có được công suất lớn ở tua máy cao. Cấu trúc của động cơ này khá phức tạp nên chi phí sản xuất và sửa chữa của chúng thường cao hơn.
Gần đây, động cơ DOHC là mẫu động cơ được thiết kế mang lại hiệu suất nhiên liệu cao nhất. Thế nhưng thiết kế động cơ OHV cổ điển lại mang đến tuổi thọ cao hơn trong những điều kiện tương tự và chi phí bảo dưỡng thấp hơn. Tùy thuộc vào mục đích vận hành của động cơ mà người dùng có thể tùy chọn để phục vụ và mang lại lợi ích cao nhất cho mình.
Tổng hợp
