Принцип работы 16 клапанного двигателя

Этот вопрос не часто, но стабильно задают мои читатели и зрителя канала — что же лучше 8 или 16 клапанов в головке блока двигателя? Многие считают, что 8 клапанный вариант это прошлый век и тратить на него свои «кровные», как минимум глупо! А вот 16 это ДА, ДЕЛО! Другие наоборот твердят, что 16 клапанный вариант, дороже, требовательнее в обслуживании, если сломается – «пиши — пропало»! А где же правда, да и собственно в чем разница этих двух агрегатов, сильно ли они отличаются? Предлагаю взвесить все плюсы и минусы, так будет и видео версия …

Знаете в интернете действительно много баталий на эту нескончаемую тему, но как я считаю каждый здесь прав по-своему. Ведь одни ждут надежность и не прихотливость, а другие большую мощность и плавность работы. Задачи разные, да и двигатели отличаются, однако давайте подробнее.

Про техническую составляющую

Технически двигатель на 8 и 16 клапанов отличаются достаточно сильно. Хотя все различие хранятся в верхней части (головка блока двигателя), где установлен/установлены распределительные валы автомобиля (распред.вал). По сути, в этом и кроется основная конструктивная особенность, но что я хочу заметить — практически из каждого двигателя можно сделать как 8 так и 16 клапанный вариант. Например, на наших ВАЗ, моторы очень похожи, и гипотетически на один и тот же блок, можно посадить различную головку блока, с одним или двумя распределительными валами.

Потребительские характеристики

Помимо мощности и экономичности двигатель оценивают с точки зрения затрат на ремонт и обслуживание. Возможность улучшить характеристики мотора также повышают его «ценность». Например, для увеличения рабочего объёма двигателя, растачивают цилиндры или увеличивают ход поршня.

Ремонтные работы

Любой двигатель испытывает высокую нагрузку при агрессивной езде. Будь то 8 или 16 клапанный мотор. Даже при условии правильной эксплуатации силовой агрегат имеет ограничения по ресурсу. Множество задействованных деталей изнашиваются и нуждаются в замене. Частые неполадки:

• плавающие или высокие холостые обороты. Во время диагностики проверяют датчики массового расхода воздуха, регулятор холостого хода и дроссельную заслонку;
• перегрев мотора может быть связан с неисправным термостатом, недостатком охлаждающей жидкости или загрязнением радиатора;
• забитые форсунки или старые свечи могут вызывать троение двигателя;
• на отечественных моторах часто происходят сбои электрики;
• стуки под капотом указывают на неисправные гидрокомпенсаторы, неотрегулированные толкатели или повреждённую шатунно-поршневую группу.

Если двигатель оснащён втыковыми поршнями, без выточек на днище, обрыв ремня ГРМ становится причиной загибания штоков клапанов. Чтобы избежать проблемы, нужно ставить качественный ремень и проверять его состояние каждые 15 000 км. Вариант понадёжней — заменить поршни на невтыковые.

Падение компрессии или повышенный аппетит к маслу уже служат поводом для капитальной переборки, но на практике это случается после 200 000 км. Разница в стоимости капитального ремонта 8 и 16 клапанных двигателей ВАЗ составляет 5 — 10 тыс. рублей. Средняя цена за полную переборку 8кл. — 35 000 р.

Похожая статья Технические характеристики и обслуживание 603 мотора Мерседес

Тюнинг

Двигатели тюнингуют для достижения лучшей производительности, как 8, так и 16 клапанного агрегата. Чтобы добиться тяговистости автомобиля, «наращивают» рабочий объём мотора:

1. Растачивают цилиндры или увеличивают их количество.
2. Увеличивают ход поршней.

Наиболее популярным способом является расточка цилиндров. Однако, срезание более 3 мм от исходного размера может привести к истончению стенок. Это снижает ресурс детали и приводит к протечкам.

Другие возможности тюнинга:

1. Увеличение количества клапанов.
2. Установка спортивного распредвала для увеличения мощности и экономичности.
3. Увеличение объёма выпускного ресивера для стабилизации движка.
4. Замена воздушного фильтра на нулевик для увеличения количества поступающего воздуха.
5. Турбирование двигателя.

Главные отличия.

У 8-клапанного двигателя головка блока узкая, так как он имеет один распредвал. Свечи расположены на блоке горизонтально и под определенным углом. Распределительный вал контролирует поочередность их открытия – вначале открывает впускной, затем выпускной. Открытие клапана происходит с помощью конусных частей расположенных на распредвале, а закрытие происходит с помощью пружин, находящихся на нем. В четырехцилиндровом – на каждый один цилиндр мотора по два клапана – впускной и выпускной. Собственно, поэтому их получается восемь на силовой агрегат.

В 16-клапанном двигателе головка блока широкая по отношению к однорядному четырехцилиндровому блоку, так как на ней расположены два распредвала. Сама конструкция усложненная, клапана регулируются с помощью гидрокомпенсаторов. Открытие и закрытие имеют принцип такой же, как в 8-клапанном двигателе. Свечи в таких двигателях расположены строго вертикально, как бы утопая в крышке блока цилиндров. На каждый один цилиндр двигателя уже по 4 клапана – значит, соответственно, 16 на двигатель. А что если вместо двух маленьких клапанов вставить два больших по размеру клапана… В принципе можно, но тогда газ камеру сгорания будет заполнять неравномерно, двигатель будет работать не так бесшумно, как хотелось бы.

Достоинства двигателя с 8 клапанами:

1. Изначально двигатель по конструкции, относительно, очень простой и, соответственно, прост в обслуживании.
2. Отсутствие гидрокомпенсаторов, несомненно, упрощает конструкцию силовой установки в целом.
3. Нетребователен к маслу.

Недостатки:

1. Мощность меньше по отношению к 16 клапанному двигателю. Таких высоких оборотов достигнуть тоже не получается – два клапана на цилиндр не позволяет ускорить впуск и выпуск топлива и газов из камеры. Процесс происходит медленнее, чем бы хотелось.
2. Увеличен расход топлива. По причине того, что газ выходит через один клапан, который не может пропустить больше, чем ему положено.
3. Такие двигатели, в сущности, более шумные, особенно когда передвигаешься на больших оборотах.
4. Отсутствие гидрокомпенсаторов требует регулировку клапанов по мере нарушения их четкой синхронизации (даже при небольшой деформации профиля кулачков распедвала), в худшем случае – появление стука.

Двигатель 16-клапанный и его значимые достоинства:

1. Более мощный. Лучше разгоняется и, следовательно, максимальная скорость будет значительно выше, чем у 8-клапанного двигателяБолее мощный. Лучше разгоняется и, следовательно, максимальная скорость будет значительно выше, чем у 8-клапанного двигателя.
2. Немаловажно, что расход топлива заметно меньше (должен быть).
3. Шумность двигателя меньше.
4. Клапана регулируются гидрокомпенсаторами.

Недостатки:

1. Присутствие гидрокомпенсаторов требует своевременно менять масло в двигателе во избежание закоксовывания гидрокомпенсаторов.
2. Обслуживание двигателя обходится дороже. Ведь конструкция такого двигателя на порядок сложнее, нежели конструкция 8-клапанного двигателя.

Несколько слов об еще одной из причин, почему клапана должны плотно сидеть в седле. Помимо обеспечения полной герметичности камеры сгорания, следует учитывать то, что тарелки на клапанах работают в тяжелых условиях сильного нагревания. К тому же тарелки должны плотно соприкасаться с седлом, которое расположено на головке цилиндра, которая охлаждается. Ведь нагретая тарелка передает седлу большую часть тепла. Особенно это касается выпускного клапана, так как он охлаждается только через плотное пролегание тарелки к седлу, а охлаждение впускного – при поступающей воздушно-топливной смеси в контакте с седлом. При плохом контакте с седлом никакой (даже самый жаростойкий) клапан не выдержит такого сильного перегрева. Он просто-напросто прогорит и разрушится, поэтому плотная его посадка в седло очень важна. Поэтому они делаются из жаростойких металлических сплавов. К тому же, они не обладают магнитными свойствами.

Экономичность

По расходу топлива 16 клапанный двигатель отличается от 8 клапанного чуть большей экономичностью. Многоклапанные головки лучше наполняются и распределяют смесь за счёт разностороннего заполнения камеры. Эта конструктивная особенность и обеспечивает экономичную работу. Кроме того, быстрый разгон позволяет сэкономить топливо, которое расходуется на высоких оборотах.

На практике расход зависит от манеры вождения, типа топлива, давления в шинах, снаряженной массы и температуры за бортом.

Несмотря на экономичность в плане расхода топлива, 16 клапанный двигатель требует лучшего масла и бензина. Если в 8 клапанном можно обойтись полусинтетикой или минералкой, в 16 клапанном допустимо использовать только синтетику.

Похожая статья Технические характеристики двигателя Москвич 412

8-клапанный мотор

Это действительно уже архаичная, но, тем не менее, надёжная, простая и дешёвая в ремонте схема. Новые автомобили с таким двигателем стоят несколько дешевле, при этом практически не уступают 16-клапанным ни в динамических характеристиках, ни в расходе топлива. Регулярное ТО таких машин стоит дешевле. На большинстве 8-клапанных моторов стоят «безвтыковые» поршни, то есть в случае обрыва ремня ГРМ не произойдёт встреча поршня с клапаном. Такие моторы не требовательны к качеству моторного масла и могут спокойно ездить на 92-ом бензине.

К минусам можно отнести невысокую мощность, в сравнении с 16-клапанным мотором она ниже на 10–15%. Происходит это из-за невозможности сильнее раскрутить двигатель, потому что впуск и выпуск происходит медленнее. 8-клапанные моторы достаточно шумные из-за механических толкателей, а не гидрокомпенсаторов, но это одновременно и плюс.

На чём остановить свой выбор

Теперь следует подвести некоторые итоги и решить, какой же автомобильный двигатель лучше: 8- или 16-клапанный.

Такой вопрос стал актуальным буквально сразу, как только на рынке появились модифицированные моторы. Важно не забывать о том, что принцип работы и ключевые конструктивные особенности в обоих случаях остаются неизменными. Основная разница кроется именно в усовершенствовании и изменении газораспределительного механизма.

Восьмиклапанники являются более простым вариантом силовой установки, в то время как у 16-клапанного конкурента имеются определённые конструктивные преимущества. У мотора с большим числом клапанов используется пара распредвалов, каждый из которых отвечает за регулировку собственной пары выпускных и впускных клапанов. Это даёт некоторое превосходство по параметрам, которые были рассмотрены ранее. Но одновременно сама система газораспределения оказалась заметно сложнее.

Одновременно за счёт усложнения газораспределительного механизма улучшились показатели экономичности, мощности и эффективности работы силовых агрегатов с 16 клапанами. Особенно это становится очевидным в рамках городской эксплуатации транспортного средства.

Конструкторам удалось поднять показатели мощности двигателей, оснащённых сразу 16 клапанами. Такие моторы превосходно подхватывают на низких оборотах, демонстрируют превосходную динамику и пр. То есть 16-клапанные двигатели при меньшей скорости совершаемого вращения коленвала выдают больший показатель крутящего момента. Аналогичными возможностями 8-клапанный конкурент похвастаться не может.

Ещё немаловажным моментом считается отсутствие необходимости проведения ручной настройки при установке зазором между клапанами и кулачками распредвалов, что актуально для моторов только с 16 клапанами. Задачу по регулировке полностью берут на себя гидрокомпенсаторы. Это способствует уменьшению шума от двигателя и обеспечению его более ровной работы.

При всех своих очевидных преимуществах эти же достоинства могут с лёгкостью превратиться в важные недостатки. Двигатели на 8 клапанов хороши тем, что они простые, а от этого более надёжные. Для восьмиклапанников не принципиально важной является чистота топлива и качество используемых рабочих жидкостей. Что касается именно моторного масла, то средние показатели его расхода ниже именно у моторов с 8 клапанами.

Следует обратить внимание на расход топлива при показателях мощности. У 16-клапанных двигателей процесс горения топливовоздушной смеси более оптимизирован, что позволяет ему расходовать не более чем на 10% топлива больше, но при этом обеспечивать прирост мощности в 15-20 лошадиных сил. При прочих равных 16-клапанники потребляют меньше, но дают больше мощности.

Но за такие технические превосходства приходится платить. Ремонт и обслуживание, как и эксплуатационная стоимость, выше именно у 16-клапанных.

Чтобы выбрать себе двигатель среди двух вариантов, нужно учесть целый ряд параметров, критериев, а также предъявить собственные требования к мотору. Только так удастся определить фаворита конкретно в вашей ситуации.

16-клапанный мотор

Такие двигатели мощнее, эластичнее и тише своих 8-клапанных собратьев. Позволяют более тонко настроить работу ГРМ, что сказывается на ровности работы мотора и на экологии. Не нуждается в периодической регулировке клапанов, так как на нём установлены гидрокомпенссаторы. К плюсам также можно отнести и широкое поле для тюнинга, вплоть до установки турбины.

Минусов у этого двигателя тоже хватает и, наверное, больше, чем у 8-клапанного: дорогой ремонт, потому что всего по два; высокие требования к качеству моторного масла. Рекомендуется использовать более дорогой 95-й бензин. Если речь идёт об ВАЗовских моторах, то их 16-клапанные традиционно страдают течью масла, так как их головка блока цилиндров состоит аж из трёх частей.

Для покупателя нового автомобиля подобный выбор встанет, если он будет выбирать что-то из продукции АвтоВАЗа или Рено. Большинство марок уже давно не предлагают альтернативы 16-клапанным моторам, причина тому — высокие экологические требования. При покупке подержанного автомобиля. Можно смело покупать машину с 8-клапанным мотором, он простой, дешёвый и неприхотливый в работе, а также хорошо переносит переход с бензина на газ. Машины с 16-клапанными моторами приятнее в управлении, но дороже в содержании.

Конструкция двигателей

Для получения ответа на вопрос, какой двигатель для ВАЗ, «Рено», «Калины» или другой марки автомобиля лучше и почему нужно изучить их конструкцию и знать принцип работы. Основываясь на полученных результатах можно выявить все преимущества, недостатки каждой модели и провести их сравнительный анализ.

8-ми клапанный двигатель

Конструкция 8-ми клапанного двигателя считается традиционной. Он состоит из следующих основных узлов:

• Блок цилиндров. Двигатели такой компоновки включают в себя четыре цилиндра, которые расположены последовательно в один ряд.
• Клапаны. Восьми клапанная система получила свое название за счет расположения в одном цилиндре двух клапанов: впускной для впрыска в цилиндр топливной смеси и выпускной для выброса отработанных газов. Они расположены в верхней части поршневой камеры.
• Распределительный вал (распред. вал). Он осуществляет открытие в нужный момент времени соответствующего клапана в цилиндре. Соответственно, основная задача этой детали регулирование открытия и закрытия клапанов, за счет наличия на нем кулачков (эксцентриков).

  Для 8-ми клапанного двигателя нет ограничений по качеству моторного масла

Принцип работы заключается во впрыске топливной смеси через впускной канал и в момент максимальной степени сжатия поршнем горючего за счет образования искры оно воспламеняется. Высвободившаяся энергия через систему механизмов передается к колесной группе.

16-ти клапанный двигатель

Основная компоновка данного типа двигателя несколько отличается от традиционной схемы. Эти различия заключаются в следующих основных составляющих мотора:

• Блок цилиндров. Расположение цилиндров и их количество осталось такое же, как и в стандартном исполнении. То есть четыре поршня, расположенные в один ряд.
• Клапаны. В этом узле находится одно из основных отличий. В данном типе ДВС (двигатель внутреннего сгорания) клапаны выполнены попарно. В каждом цилиндре имеется по два впускных и два выпускных клапана, всего 4 на один «котел» и 16 на весь мотор.
• Распределительный вал. В данном силовом агрегате для регулировки клапанов, т.е. для их своевременного открытия и закрытия используется два распределительных вала. Конструктивно они выполнены аналогично тому, который устанавливается в 8-ми клапанном агрегате.

Принцип действия 16-ти клапанного ДВС аналогичен предыдущему типу. Исключением является то, что топливная смесь подается через два впускных клапана, а отработанные газы отводятся через два выпускных клапана.

Изучив основные компоненты двух типов двигателей можно провести сравнительный анализ этих двух механизмов.

Распределительный вал двигателя

Сравнение двух типов двигателей

Для сравнения и определения лучшей компоновки выберем двигатели одинакового объема. В качестве предмета анализа выберем, например силовой агрегат объемом 1,6 л, устанавливаемый на ВАЗ. Для лучшего восприятия результаты сравнения технических характеристик представлены в виде таблицы, расположенной ниже:

Технические параметры	V8	V16
Максимальная мощность, кВт / л. с.	59,5 / 81	66 / 90
Максимальный крутящий момент, Н*м	120	131
Время разгона до 100 км/ч, сек.	13,2	11,2
Максимальная скорость, км/ч	160	190
Размер тормозных дисков, дюйм	13	14
Вентилируемая полость	нет	есть

Как видно из сравнительного анализа двух двигателей одинакового объема, но разной компоновки, вариант V16 более скоростной и обладает большей мощностью.

Внимание! Увеличение тяговой силы повлекло за собой установку тормозных дисков большего размера с доработанной конструкцией (наличие вентиляции для охлаждения).

Преимущества 8-ми клапанного мотора

Выполнив сравнение этих двух видов силовых агрегатов, и изучив конструкцию можно определить их преимущества и недостатки. К преимуществам 8-ми клапанного двигателя можно отнести:

• Обрыв ремня газораспределительного механизма (ГРМ). В случаях когда рвется ремень не происходит загиб клапанов.
• Масло. Во время эксплуатации нет строгих ограничений по качеству моторного масла.
• Доступность во время ремонта. Малые габариты силовой установки обеспечивают свободный доступ в разные места и к любым механизмам автомобиля и двигателя.
• Крутящий момент. 8-ми клапанный тип мотора способен выдавать достаточно высокий крутящий момент на низких оборотах работы двигателя.

Недостатки

Традиционная схема обладает малым количеством недостатков своей компоновки. Основные минусы:

• Шум и вибрация. Морально устаревшая модель двигателя обладает высокой шумность и вибрацией во время своей работы.
• Тепловые зазоры. Через установленный срок эксплуатации заводом изготовителем силовой агрегат требует регулировки тепловых зазоров.
• Ремень ГРМ. Мотор нуждается в периодической регулировке ремня газораспределительного механизма.

Внимание! Регулировка тепловых зазоров требует высокой точности.При ручной операции легко допустить ошибку.

Преимущества 16-ти клапанного двигателя

Как и все агрегаты, данный тип двигателей имеет свои достоинства и недостатки. К преимуществам относятся:

• Шум. Обладает улучшенной шумоизоляцией. Соответственно, при его работе уровень шума в несколько раз ниже, чем у 8-ми клапанного аналога.
• Тепловые зазоры. Улучшенная конструкция мотора не требует периодической регулировки тепловых зазоров.
• Мощность. Максимальная мощность, развиваемая данным агрегатом на порядок выше, чем у предыдущего типа.
• Скорость. Развивает большую максимальную скорость и хорошо подходит к скоростному режиму езды.

  16-ти клапанный двигатель хорошо подходит к скоростному режиму езды

Недостатки

Среди минусов можно выделить следующие:

• Обрыв ремня ГРМ. В случаях обрыва ремня ГРМ происходит загиб клапанов, что связано с большими капиталовложениями при ремонте.
• Громоздкость. Внушительные размеры агрегаты ограничивают доступ к ремонтируемому узлу.
• Моторное масло. Наличие гидрокомпенсаторов предъявляет высокие требования к качеству моторного масла. Применение смазки низкого качества приводит к закоксовыванию гидрокоменсаторов и их преждевременной замене.
• Крутящий момент. На низких оборотах двигатель обладает недостаточным крутящим моментом.