美式OHV架构引擎特点在于大排量、低转速、大扭矩，并且结构简单、易于维护；融合最新技术后，OHV引擎更省油。欧洲及中国汽车迫于排量税，主要用小排量+涡轮：即复杂的DOHC引擎结构，因其低转速扭矩输出是天然不足，所以配合涡轮则可以加以弥补。

 

 

源自：美式肌肉车

转自：汽车之家论坛，有删减

原题目：什么才是美式肌肉的灵魂？详解OHV的是是非非

 

1、 什么才是美式肌肉的灵魂？

让我们先从一个测试说起：

“2009年，CTS-V以7分59秒32跑完德国纽博格林赛道！打破了多年来量产四门轿车无法超越的8分钟魔咒！” 

凯迪拉克2009款CTS-V受惠于与克尔维特LS同系列的6.2升LSA机械增压V8引擎，可输出最大马力556匹，最大扭矩747Nm，这组变态的数据是什么概念？根据美国通用几年前的测试，CTS-V凭借夸张的扭矩已经可以轻易撕裂普通的轮胎！

而同样使用这一LSA引擎的，还有雪佛兰的Camaro ZL1；在2012款Camaro ZL1上，LSA引擎的输出马力更是达到了580匹！这样的动力，已经可以轻松超越众多昂贵的欧系超跑，比如保时捷911 Turbo S、奔驰SLS AMG、兰博基尼盖拉多等等。

 

（2009款CTS-V的LSA发动机）

 

 

（Camaro ZL1和它的LSA发动机）

而在最新的2016款CTS-V上，更是凭借进一步升级的LT4引擎，最大马力达到了649hp，峰值扭力855Nm的恐怖水平。

上面说到的能够刷新出这些夸张数据的引擎，全部都基于美国传统的OHV架构，而不是欧洲各类超跑上的DOHC架构。

 

国内不少人认为（尤其包括不少国内欧系车改装店里的各种砖家、老板），美国车素以“大而笨”著称，技术上与德国车相比毫无优势。

可实际上真是这样吗？作为称霸全球多年的世界第一强国美国，难道汽车工业真的会落后吗？一个军事实力领先全球、一个孕育了苹果、谷歌、英特尔等高科技公司的国家，一个拿诺贝尔拿到手软的国家，稍微用大脑想一想就会知道，汽车工业不可能比保守的欧洲人更落后。

 

事实上，美国人在打造高性能汽车方面，有自己的一套哲学，看似平凡无奇的车型，但性能却吓退不少欧洲名门跑车。

例如克尔维特C6R，装备一副LS7 7.0L V8机械增压引擎，采用“老旧”的OHV气门设计，不仅动力有着压倒性的优势，而且赛车式的底盘设计令其操控性能总是跑在很多V12跑车前面。

 

在FIA GT的最高级的GT1组别，克尔维特C6R速度甚至比昂贵的玛莎拉蒂MC12，阿斯顿?马丁DB9还要快，以致越来越多车队开始转用廉价的C6R。克尔维特绝对是平民的法拉利，因为它的身价与法拉利相差甚远，但这辆“粗糙”的跑车却能经常跑赢法拉利。

 

2、 什么是“美式肌肉车”应有的风格？

 

美式肌肉车前提条件就是要有巨大的扭矩输出，而肌肉车的特色就在于能在低转速区间输出巨大的扭矩；在美国流行的1/4英里直线加速赛（Drag Race），就是肌肉车的舞台，而这类直线加速赛车的特点就是故意调校为在低转速区间输出大扭矩！

可能你会说，“我的小排量后驱车一样可以烧胎啊”，但是这种感觉是完全不一样的，至于怎么个不一样呢？

就是油门不用踩太深，就可以感觉到野马在不安分的摆屁股，在肆意的烧胎！可能你会说，V6 3.7L的排量还不够大，马力不够呗！——其实能带来这种“狂野”的关键，在于是否能在低转速区间输出足够的扭矩！在开始下面详细的技术分析之前，我先拿出足够的数据和现象给大家，免得被人说我在瞎忽悠：

下面给大家看看几张用马力机跑出来的dyno曲线图，都是来自美国AIRAID的测试。图看不懂没关系，只要看几个关键点就好：每张图下面的横坐标代表发动机转速（从左到右就是转速越拉越高），蓝线代表输出的扭矩大小，看看能否在低转速区间输出足够大的扭矩： 

上图是V6的野马，可以看出扭矩曲线出现了两个小台阶，第一个小台阶的平台区间从接近2800转开始。也就是说，油门要踩到约2800转时才会感觉挺有劲；如果觉得劲不够，还得拉高到约4000转才行。

再对比一下上图的V8野马，代表扭矩的蓝线仍然出现了类似的两个台阶，第一个台阶出现的转速更低，不到2500转就达到了，而且扭矩值比V6高出了不少。这就说明了为什么V8的野马会爽很多，不用像V6那样把油门踩那么深，就有足够的扭矩输出让屁股摆起来，这就是“狂野”的来源。

但如果你对于野马和科迈罗的发动机架构理解不深刻，下面这张图可能会吓到你，这张是第五代Camaro SS的曲线：

 

 

同样看蓝线，整个曲线输出平缓得多，并没有因为转速拉高而突然出现几个“台阶”，几乎从2200转开始，就进入了扭矩输出的平缓阶段 ，说明扭矩输出的持续性更好，而且如果从蓝色纵坐标轴的数字来对比，会发现Camaro SS输出的扭矩更强大。所以光从这个数据来看，就已经可以想象得到SS玩烧胎会更轻易、更疯狂。

这里面的原因在于野马和Camaro的发动机架构是有很大差异的，上面提到的第五代野马，发动机架构为DOHC、而Camaro是美系传统的OHV架构，至于这是什么意思、为什么会这样，下面会详细聊一聊。

 

在正式开始技术分析之前，先抛出个简单的结论：

 

1、美式肌肉车的传统和灵魂就是基于OHV架构的引擎，其特点在于大排量、低转速、大扭矩输出，并且结构简单、易于维护，燃油经济性好；融合最新发动机技术的发展后，OHV引擎还变得更加省油。

2、欧洲及中国的汽车发展，作为当前的“主流文化”，被迫于排量税的原因，发展方向在于小排量+涡轮；排量既然被政策人为限制了，所以自然要在高转速上做文章：均主要采用DOHC的引擎结构，特点在于引擎复杂程度高，通过攀升引擎转速来获取更大的马力，但DOHC架构的低转速扭矩输出是天然不足，所以配合涡轮则可以加以弥补。

 

一、汽车引擎的基本概念

 

1、有没有听说过OHV引擎？

 

OHV（overhead valve底置凸轮轴）是比较传统和老式的气门结构，驱动气门的凸轮轴在引擎下面，依靠长长的顶杆推动气门。这种“老掉牙”的设计一般出现在卡车上，老美的SUV和皮卡就经常采用，而美国通用和克莱斯勒则是非常喜欢OHV，比如上面说的CTS-V和克尔维特的引擎都是采用几乎相同设计的V8引擎，它们都是OHV和每缸两气门的设计！

 

OHV引擎由于凸轮轴位于缸体内，不需要在设计发动机时为凸轮轴和凸轮轴室留出空间，因此相比顶置凸轮轴结构，底置凸轮轴形式的发动机结构更为紧凑，尤其是发动机的高度比较低（这里是针对V6、V8发动机而言的，实际上现在基本上也没有直列四缸的OHV结构汽车发动机了）。

客观来说，OHV的优点也很明显：结构紧凑，驱动系统简单，低速动力表现好，适合低转速大扭矩输出。而这种结构简单、安装方便的发动机，也可以大大提高厂家的发动机制造、装配效率！

但缺点也明显，即OHV发动机转速一般都比较低。

 

2、欧洲人喜欢的DOHC引擎

 

DOHC（double overhead camshaft），表示双顶置凸轮轴发动机（OHC就代表顶至凸轮轴，前面加个D表示双凸轮轴），一般每缸有多个气门，普遍是4气门（即2个进气门2个排气门），多气门发动机燃烧更充分，能让更多新鲜空气进入发动机，排放效率更好，通常DOHC有较强的高转速功率，可以把转速做得很高，也就意味着可以压榨出更高的马力。现在技术先进的主流引擎都一般采用DOHC的架构。DOHC的特点是扭矩输出相对于OHV更为线性和平顺，驾驶感受的舒适性会更好，不会像OHV那么“冲”。

 

3、关于OHC和DOHC的结构图：

 

从结构方面看，DOHC顶置凸轮轴结构的发动机需要通过正时齿带或者链条来让曲轴驱动凸轮轴，同时中间还有各种涨紧轮、压板等部件，这也增加了发动机的复杂性和重量。

 

 

OHV和DOHC对比来说，OHV底置凸轮轴发动机的曲轴可以采用很小的链条来驱动凸轮轴，甚至也可以直接通过齿轮驱动凸轮轴，所以OHV的可靠性和可维护性都大大增强；且由于OHV结构简单，随着发展，现在OHV都走的是小体积、轻量化的路线，比如美国通用的小缸体Small block V8系列引擎，就非常受欢迎。

 

二、DOHC技术先进，不一定最有效

 

1、OHV落后？LSA为何如此强悍

弄清楚了OHV和DOHC这两种不同的引擎设计思路，下面来回答这个问题：OHV真的落后吗？

但如果真是落后，上面谈到的LSA就没理由如此强悍，要说清楚这个问题，我们还得从气门谈起：

引擎相当于一个空气压缩机，决定它的动力两个指标——功率和扭力，完全是看它在单位时间内吸入了多少空气。功率是一个计算出来的数值，单位时间内做功的大小，因此不管引擎每次进气冲程吸入多少气体，但如果引擎转速够快，在一定时间内吸入的气体总量比较大，引擎最终输出的功率就大。但扭力就不一样，可以理解为它是引擎气缸每一次点火做功输出的力的大小，因此扭力的大小差不多就决定于每一次进入冲程能吸入多少空气。而气门就是决定气缸进气量的部件。

最简单的想法，把气门做得大一点，让进气的面积增加就可以了。但气门是连接气缸的，两个气门加起来的横截面积不能大于气缸的直径，于是2个气门的面积，是没有4个小面积气门的总面积来得大，这就是为什么4气门比2气门要先进的原因。而另一个增加气门进气量的方法，就是采用气门升程技术，让气门抬起高一点，进气量就大一点。但事情总要分两方面来看，技术上越先进，等于结构上也越复杂，为了保证引擎的耐用性和降低成本，在材料和设计上也会限制许多。对于都是采用普通材料和设计标准的普通引擎，新技术是会带来不错的效果；但对于高性能的引擎，如果采用成熟架构，而在材料和设计上下功夫，就能突破传统架构对性能的限制，达到很好的效果。通用坚持使用V8 OHV引擎的设计原意就在于此。

 

2、通用的LS引擎长期沉迷OHV

DOHC就意味着每列气缸需要两支凸轮轴，而V型气缸引擎就需要4支凸轮轴，结构将变得非常复杂，如果是大众的W型引擎，就需要8支凸轮轴。当要提升引擎的性能时，凸轮轴就必须要做得更结实耐用，这将会增加不少重量，而且磨擦带来的损耗将会增加许多。如大众W型引擎虽然其结构非常紧凑，但因为结构比V型引擎复杂，所以升功率不高，动力输出相比同排量V型引擎并不出色，特别是低转扭力不足。相比之下，OHV引擎就简单得多，因为它只需要一支中置在引擎气缸底部的凸轮轴，结构相对简单，就可以在减轻重量的同时采用一些特殊设计来改善性能。

OHV由于只有一根凸轮轴，结构也比较简单，在改装方面也衍生出了很大的市场，比如很多美国的克尔维特C6的车主，买车回来第一件事就是通过更换凸轮轴来提升动力，自己操作也比较简单；相比之下DOHC的凸轮轴不但有很多根，而且结构还复杂很多，自己更换简直成了不可能完成的任务。

 

（上图为OHV引擎上的凸轮轴，工程师正在安装）

 

对于OHV来说，比DOHC引擎增加了推杆的重量，还要保证推杆的强度，因此缩短推杆的长度是设计的关键。LS引擎采用的是大缸径、短行程的设计，行程的减小意味着更轻的曲轴、连杆，更矮的曲轴箱，大大减轻引擎的重量，也大大缩短推杆的长度。

 

（上图是OHV引擎上的推杆，通过结构优化，进一步缩短了推杆，增加了强度）

 

（上图为OHV引擎上的凸轮轴和推杆、气门工作示意图，红色圆点为凸轮轴、黄色为推杆、绿色为气门）

 

另一方面，大气缸的设计，由于气缸的直径增大，即使是采用简单的2气门设计，仍能应付高强度的进气需要，而且2气门在低转速时的空气流动效率通常比4气门好很多，因为前者有更多的旋转气流（平行于汽缸中心线的气流）和翻滚气流（垂直于汽缸中心线的气流）。为了进一步缩短推杆的长度，LS引擎采用加大凸轮轴的做法，这样也令气门抬升的高度更大，进气量更充足。

原本不善高转速的OHV引擎，经这样特殊设计后，因体积、重量相对减小，结构简单冲程短，反而克服了转速不高的困扰，转速的提高也令引擎的功率大大提升，而OHV大气缸天生的扭力大的优点仍然保留。但与主流的OHC引擎相比，OHV的升功率仍然不高，因此通用的LS系列OHV引擎一直在靠增大排量的手段获得性能提升，以克尔维特Z51装备的LS2引擎为例，这是一副GM第四代Smallblock OHV V8家族的成员，排量6升，功率400hp。但即使是这样，LS2引擎的重量却能控制在185kg以下，这远远要比主流的OHC V8引擎要轻得多，同级别排量在4-4.6升之间的DOHC V8通常在200kg以上，因此LS引擎在“功率密度”上是要远远胜出。

2013年，通用又推出了第五代小缸体Small block OHV V8，对OHV做了进一步的升级，出现了高压缸内直喷等流行的技术，比如上文提到的LT4引擎，应用于2016款CTS-V和克尔维特C7 Z06，提供了更为强大的动力，而且更为省油。

 

顺便说一下美国通用的Small block系列引擎，其实从原来的第一到第四代，一直没有出现VVT和缸内直喷等技术，但在第五代上面一下就加入了很多这类新技术，这也导致了第五代的变得更重了，新增的VVT、缸内直喷等配置增加了差不多有20公斤的重量，但效果也是很明显的，就是更加省油了。新技术的加入，对改装也产生了影响，比如第四代Small block改装凸轮轴非常方便，成本也很低，但第五代由于变成了缸内直喷，要改起来代价就要高很多。

 

在第六代2016款Camaro SS上出现的6.2L V8引擎，就是属于第五代Smallblock的LT1。

 

3、克莱斯勒同样坚持OHV的发展

在新技术的推动下，2002年克莱斯勒推出了采用OHV结构的5.7 HEMI发动机，并且沿用至今，这台发动机采用HEMI球形燃烧室，并引入可变气缸管理系统，由于优良的综合性能，这台发动机多次跻身沃德十佳。

 

 

同时更具时代意义的是，克莱斯勒也首次实现了在OHV结构上完成进、排气的可变气门正时，也即CamInCam技术，并从2008款道奇蝰蛇的SRT-10发动机（600马力）开始得到应用。在2014款道奇蝰蛇上，这台Odd firing 8.4L Viper V10发动机，借助缸内直喷等新技术的应用，输出马力提升到了640匹，最大扭矩达到813Nm，同时还可以做到非常省油。

 

三、讲讲OHV引擎的优秀案例

 

1、三款典型的通用OHV发动机

（1）经典的克尔维特LS1引擎，之所以先说LS1，是因为LS1开创了一个引擎移植时代，是个经典的里程碑！LS1最早出现在克尔维特C5上，5.7L排量可输出345匹马力；由于其出色的性能，而且较上一代重新进行了设计，结构更精简，装配更简单（厂家开发LS1时就是以提高制造和装配效率作为目的之一），后来出现了LS1引擎的移植热潮，比如在美国买个普通家用车，把LS1加配套变速箱整个移植过来，成本非常的低，只要1500美金就可以搞定，而且由于LS1的缸盖与LS2通用，凸轮轴与LS6通用，所以买个LS1回来，再简单的升级一下缸盖、凸轮轴，就可以轻轻松松获得400匹马力！还特别耐用！

 

LS1的应用和改装，不但在美国本土很热门，在澳大利亚也非常广泛；其实在国内的网络上搜索一下，也可以找到一些车辆更换LS1的作业，比如现代的劳恩斯酷派。

 

（上面是更换LS1引擎的保时捷和马自达）

 

美国有个网站叫做LS1tech.com，就是讨论LS1移植的专业网站，直到现在也还很热门。

此外，1997-1998年LS1连续两年获得了沃德十佳引擎的荣誉。

 

（2）回到开头讲的CTS-V和Camaro ZL1，这副6.2升V8 LSA发动机，不仅体积较小，动力输出也较兄弟车型的LS3和LS7引擎更为亮眼——当引擎转速2800rpm时，便可输出90％最大扭力，这又是OHV的优势。LSA是以克尔维特的LS9引擎为基础全新调校而成的，为了提供更强劲的动力， LSA引擎装备了第六代Eaton Gen机械增压器（最大增压值0.62 bar）。在引擎的带动下，增压器内的160度四叶转子能够一刻不停地为气缸注入23472克gms/h的空气，从而让发动机获得额外的相当于1.9L排量的动力提升。

 

机械增压器设计紧凑，可以轻易“塞入”到90度夹角V形气缸组内原来进气歧管的位置。而为了帮助压缩空气进一步冷却，LSA将单块中冷器连接在一个独立冷却回路上方，从而提高了进入燃烧室空气的含氧量。

最后，机械增压器的气路非常短，这就意味着扭矩增加非常快，响应速度甚至超过同排气量的自然吸气式引擎。LSA引擎对于油门的反应十分灵敏，以09款CTS-V为例，它可以轻而易举地将转速飙升到6000rpm，并且在6100rpm时达到额定输出功率556hp。

 

（3）克尔维特LS7：7.0升V8自然吸气引擎，LS7可以说是高性能自然吸气的代表，有着OHV配气机构，每缸两气门，峰值功率505马力和65kg/m的最大扭矩。可能有人会问了，7升排量的引擎是什么样的庞然大物呢？其实不然，LS7采用全铝材质打造，并采用OHV布局和较小缸头设计为减重带来了巨大贡献。本体重量仅仅只有170公斤，加上变速箱一共才249公斤，比起同样的全铝材质打造的宝马M3的S65B40 4.0升V8引擎要轻50公斤之多。强大的低扭加上超轻的重量，让LS7引擎成为不少玩家心中最终的归宿。

 

更有许多手工超跑厂商也十分爱选用LS系列引擎。同时在油耗方面，LS7这样的大排量引擎同样可以做到很出色，根据美国车友的实际测试，克尔维特C6的综合油耗（高速+城市拥堵）可以低至8～9L/百公里。

 

 

由于LS7表现出色，不少古典肌肉车的玩家也用LS7来翻新改装自己的经典肌肉车，上图是翻新的1968款Camaro。

 

2、获得2015沃德全球十佳发动机中的OHV代表

 

（1）雪佛兰6.2L OHV V8 LT1发动机

2014年底，雪佛兰科尔维特C7 Stingray再次成就了LT1型号6.2升V8发动机在沃德十佳发动机评选中的辉煌，这是它连续第二次拿到这个奖项，单从发动机本身来说，这台大排量V8发动机在保留了美国情怀的同时，又通过加持一些主流技术让它更适应全球化的发展趋势。不可否认，科尔维特C7 Stingray的出现，赋予了美式超跑不同的意义。

 

 

“V8不死”——这台LT1发动机在保留美式传统大排量、OHV架构的基础上，缸内直喷、全铝发动机、可变正时等先进技术的运用让这台发动机进一步提高了动力效能和燃油经济性。

 

（2）道奇6.2L OHV机械增压V8 Hellcat发动机

 

著名的道奇Hellcat“地狱猫”发动机，也获得了沃德全球十佳发动机的荣誉，是美式肌肉情怀的另外一个代表。

 

传统的古典肌肉车有个特点，怠速时晃动的发动机让整个车身都随之颤抖，排气声轰隆作响，尽管在进入电喷时代后，现在已经很难感受到这种经典的特色，但是美国人为了重新感受这种古典肌肉车的情怀，故意在挑战者Hellcat上面增加了一个复古的设计：

 

四、燃油经济性：大排量一定更耗油？

 

经过上面的各种分析，不难看出OHV架构的特性，如低转速、大扭矩等，就决定了不会比DOHC更费油，再加上目前如美国通用主要发展的Small block V8本身就属于小缸体、轻量化的思路，相对于沉重的欧系DOHC发动机，在省油方面也更具优势。所以可以肯定的说，国内大部分人对于“美系大排量=更耗油”的认识是错误的。

 

关于美系的燃油经济性控制，还有些有趣东西：

 

美国有个CAFE能耗标准（CAFE的测试方法也堪称全球最科学有效的典范），对于在本土销售的车辆有极其严格的油耗限制，如果达不到就不给卖，那么这个标准究竟有多严格呢？比如2011年时就要求车企在本土销售的车辆平均油耗控制在27.3mpg（约合每百公里8.6L）。

 

疯狂的是，奥巴马上台后，为了获得人心，经过和车企的多次讨价还价，2012年时公布了更为苛刻的要求——于2016年起达到35.5mpg（约合每百公里6.6L），并且以每年约5%的幅度逐步提升燃油效率，至2025年时要达到54.5mpg（约合每百公里4.3L），而面对这样苛刻的标准，保时捷就曾明确表示过，往后如果不做电动车根本达不到这样的“变态”要求。

 

所以可想而知，为什么美系钟情于OHV架构，这也是有自身原因的，OHV省油是一方面；而且美系那么多6.2.08.4L之类的大排量，还能不越过CAFE的红线，相当难能可贵！

 

五、最后：OHV坚守与放弃

 

1、为什么说野马已经全面欧化

既然聊到肌肉车，不得不说三巨头之一的福特野马，至于野马长达半个世纪的发展历程就不再赘述了，但值得注意的是，野马作为福特家族的最具传奇色彩的产品之一，同样担负着福特推行全球战略的重任，在这样的背景下，野马从第五代开始，无论V6还是V8发动机，其架构就已经以SOHC和DOHC为主，即单顶置凸轮轴或双顶置凸轮轴，不再采用过去的OHV架构；同时在最新的第六代新款野马上，从2.3T、V6到V8，均清一色的采用DOHC架构。尤其以推出2.3T的野马为标志，与其说是妥协，不如说是福特认清了欧洲和中国市场的现实——排量税只能通过“小排量+涡轮”来应对。但要说到肌肉情怀，恐怕野马从第五代开始就已经抛弃了OHV这个传统老式肌肉的灵魂。

 

野马从第五代开始，已经抛弃了OHV的美式传统，与三巨头的另外两家已经越走越远。

然而为了继续保持美式肌肉的那种传统感觉，福特选择了用DOHC来“模拟”那种狂野的味道，具体做法就是在发动机的调教上，尽量把V8的扭矩输出往低转速区间靠近，这样不至于让车手一上来就察觉到野马怎么不够“野”；虽然相比Camaro和挑战者来说，DOHC的低扭并不是优势，但到了高转速区间，DOHC的高转优势就会发挥作用。

对于补足DOHC的低扭，尤其是小排量发动机上面的扭矩缺失，2.3T这样的产品应运而生，而且完全符合于避让排量税的战略初衷。

 

总而言之，本质上第五、第六代的野马，在发动机基础架构方面，与60-70年代的古典肌肉，已经不再具有传承的概念，全面走向了欧化、或者说是全球化的路线。

 

2、仍然坚持OHV的“幸存者”

在当前残酷的市场环境下，典型的肌肉“幸存者”恐怕只剩下Camaro、CTS-V、克尔维特、挑战者、Charger、蝰蛇等V8或V10的车型了。而且这些车型的V6版本也基本都采用了DOHC架构；或者说这些Modern Muscle的Pony版本，其实发动机也都跟欧系车没有太大区别。

 难能可贵的是，最新发布的第六代科迈罗，仍然在V8的型号上保留了OHV架构的LT1发动机，美式肌肉的灵魂得以继续传承。 

尽管福特对于发展的选择，稍微有些让人遗憾；但在历史演变的长河中，仍希望OHV能够继续发展，并留下属于自己的一席之地；不会因为在人类汽车工业发展史中，曾经出现“排量税”这样一个可笑的因素，而扼杀了汽车文明曾经繁衍出的一支璀璨的花朵。