Сегодня хочу разобрать что к чему в плане выбора двигателя для автомобиля, а именно какой лучше — восьмиклоп или шестнарь (8-клапанный или 16-клапанный).
Полазив по интернету я нашел много всяких мнений и высказываний в пользу каждого двигателя. Кто-то считает, что 8-клапанный двигатель куда более надёжный чем “шестнарь”, а кто-то думает, что 8-клапанному двигателю никогда не угнаться за 16-клапа
Пропускная способность и технические потери
Собственно задача ГРМ, и в частности клапанов одна – максимально быстро подводить воздушно топливную смесь и также максимально быстро ее отводить из блока цилиндров. Я думаю это понятно, и никаких сложностей не вызывает.
А как сделать так чтобы «смесь» быстрее подавалась? ДА вроде все просто, нужно увеличить диаметр отверстия!
Так думали и многие инженеры, на первых моторах клапана были достаточно большими, они закрывали большие проходы в головки блока цилиндров (которые шли на впускной и выпускной коллектора). Нужно отметить, что четырехтактные моторы были именно с 8 клапанами, это является как бы классической схемой.
Но большой клапан имеет большую инерцию и при высоких оборотах увеличивались механические потери. Ведь кулачку распределительного вала, нужно было толкать этот тяжелый механизм.
Затем их начали уменьшать. Да, потери снизились, но и пропускная способность также уменьшилась.
Как выйти из положения?
Начали увеличивать количество, то есть делать их миниатюрными, но больше. Так появились варианты с 12 – 16 – 20 и даже с 24 клапанами. НО опять же выжили только два, основных типа — это 8 и 16, то есть 2 и 4 клапана на цилиндр (если брать 4 цилиндровый мотор).
Пару слов
Статья является моим личным мнением и не претендует на абсолютную истину. Как мы все знаем, современные двигатели в основном имеют конфигурацию, подразумевающую 4 клапана на один цилиндр. Но так ли это хорошо для простых гражданских автомобилей?
?Что такое двигатель SOHC
Single Over Head Camshaft (единый верхний распредвал) — такие моторы были на пике популярности в 60-70-е года впрошлого века. Компоновка представляет собой верхнее расположение распредвала (в головке блока цилиндров), а также несколько вариантов расположения клапанов:
- приведение клапанов посредством коромысел, которые установлены на отдельной оси, при этом впускные и выпускные клапана распложены V-образно. Подобная система широко применялась на американских автомобилях, отечественом моторе УЗАМ-412, пользовалась популярностью благодаря отличной продувки цилиндра;
- приведение клапанов в действие с помощью рокеров, на которые действует сила кулачков вращающегося вала, при этом клапана расположены в ряд;
- наличие толкателей (гидрокомпенсаторов или подпятников), которые расположены между клапаном и кулачком распредвала.
На сегодняшний день многие производители автомобилей с 8-клапанным мотором используются компоновку SOHC, как базовую, соответственно дешевую версию.
Устройство мотора с 16 клапанами
Шестнадцатиклапанный двигатель конструктивно сложнее восьмиклапанного, но более эффективней, тише и экологичнее. На каждый цилиндр приходит по 2 впрыска и 2 выпуска. Распредвалов может быть один или два, в зависимости от схемы газораспределения. Привод ГРМ ременной или цепной.
Для автоматической регулировки теплового зазора между клапанами и распредвалом в 16-клапаннике устанавливают гидрокомпенсаторы. Они снижают шум двигателя, но усложняют конструкцию и требуют масла высшего качества. Гидрокомпенсаторы встречаются не во всех моделях движков. Например, в реношном К7М или хондовском К20А стоят механические толкатели, которые нужно регулировать через 90 — 150 ткм.
Система впрыска двигателя с 16 клапанами занимает много места под капотом, и как правило, закрывается большим кожухом. Кроме того, что доступ к мотору затруднён, сложное устройство, наличие гидрокомпенсаторов, требовательность к техническим жидкостям делают ремонт и обслуживание дорогим.
Тип бензиновой системы впрыска
Бензиновая система впрыска обеспечивает бесперебойную подачу топлива в камеры сгорания. Различают системы с одноточечным и многоточечным впрыском. Первый тип системы требует большего количества бензина и не гарантирует правильной работы двигателя, поэтому современные автомобили не оснащают одноточечной системой впрыска. Многоточечный метод впрыска создает в камере сгорания равномерную топливную смесь, которая позволяет автомобилю стабильно работать в любых условиях.
Есть еще один тип бензиновой системы впрыска – прямой. Такой метод подачи бензина увеличивает срок эксплуатации автомобиля, позволяет ему работать без перебоев и снижает расход топлива. Однако установка такой системы станет для автолюбителя дорогим удовольствием. Кроме того, она имеет существенные недостатки. Если вы все таки установили на автомобиль систему прямого впрыска бензина, то использовать нужно только высококачественное топливо. Также, стабильность работы двигателя может быть нарушена и при холодном старте могут появляться перебои.
Технические параметры
Рассмотрим технические характеристики 8 и 16 клапанных двигателей на примере моделей ВАЗа.
|
Техническая характеристика |
ВАЗ 21116 |
ВАЗ 21126 |
| Количество цилиндров | 4 | 4 |
| Кол-во клапанов | 8 | 16 |
| Объём, см3 | 1596 | 1597 |
| Диаметр цилиндра, мм |
82 |
|
| Ход поршня, мм |
75,6 |
|
| Степень сжатия | 10,5 | 11,0 |
| Мощность, л.с. при об/мин | 87/5100 | 98/5600 |
| Крутящий момент, Нм при об/мин | 140/3800 | 145/4000 |
| Бензин |
АИ-95 |
|
| Расход смешанный, л/100 км | 7,3 | 7,0 |
Что же лучше 8 или 16 клапанный мотор? По техническим показателям 16-клапанник выигрывает в мощности и экономичности, но стоит учесть и расходы, которые придётся понести за пользование динамикой и комфортом.
При покупке машины на вторичке отличить 16 клапанный движок можно по внешнему виду. Широкий впускной коллектор двигателя напоминает улитку, и обычно закрыт кожухом с логотипом компании и надписью 16Valve.
Объем двигателя
Вместительность камер сгорания двигателя – это, пожалуй, один из самых основных характеристик, определяющих мощность и потребление вашего будущего железного «друга». Большой объем двигателя нуждается в большем количестве топлива. Для городского пользования оптимальный вариант объема движка – 1,5 и 1,6 литра.
Мощность
Мощность ДВС зависит от объёма сгораемой смеси, которая превращается в механическую энергию. Если рассматривать 8 клапанный мотор, то на каждый цилиндр приходится по 1 впускному и 1 выпускному клапану. Такая схема работает медленно, поэтому мощность мотора не превышает 100 л.с.
В 16-клапаннике подача и выпуск работают парами, поэтому в блоке цилиндров за 1 такт сжигается больше смеси. В двигателях, где использована схема газораспределения DOHC, впускные клапаны расположены под большим углом относительно выпускных, что позволяет проходить большему воздушному потоку с меньшим сопротивлением.
На высоких оборотах 16 клапанов дают большую мощность, чем 8. В среднем мощность 16 клапанного двигателя на 15-20% выше. Однако, до 4 000 об/мин 8-клапанник работает лучше. Это связано с тем, что большое проходное сечение впускного канала 16 кл. обеспечивает малую скорость протока смеси в цилиндры, хуже распыляет и даёт мощность ниже, чем 8 кл.
16-клапанный двигатель
В таком типе двигателя уже имеется по 4 клапана на цилиндр. Соответственно и распределительных валов уже два: один на впуск, второй на выпуск.
Но зачем это нужно? Это даёт неплохую прибавку к скорости получения топливной смеси и выпуску отработанных газов. Возрастает КПД двигателя. Более экологичные по сравнению с “восьмиклопами” из-за более точной работы ГРМ.
Минусов тут тоже хватает, особенно в денежном плане. Но давайте обо всём по порядку.
Плюсы
- Мощность. 16-клапанные двигатели мощнее своих 8-клапанных собратьев, а значит и максимальная скорость выше и время разгона меньше.
- Расход топлива. Более высокий КПД двигателя позволяет сэкономить на топливе, так как нужно меньше “крутить” мотор, чтобы набрать скорость.
- Тишина. В отличие от 8-клапанного в этом двигателе есть гидрокомпенсаторы, которые автоматически регулируют клапана, да и сама конструкция предполагает более тихую и плавную работу.
Минусы
- Масло. Из-за наличия гидрокомпенсаторов двигателю требуется более качественное моторное масло для их нормальной работы. Желательно лить синтетическое, которое стоит на порядок дороже полусинтетики для 8-клапанных двигателей.
- Топливо. Так же на топливе не стоит экономить и лить минимум 95-й бензин.
- Ремонт. Если что-то выйдет из строя, то ремонт “шестнаря” будет в два раза дороже.
- Габариты. Из-за увеличенной ГБЦ будет уже не так просто добраться до каких-либо узлов, генератора или стартера.
Количество клапанов
В классическом варианте четырехтактному двигателю для работы достаточно иметь по два клапана на каждый цилиндр. Но к современным моторам предъявляются все большие требования по мощности, расходу топлива и экологичности, поэтому для них этого уже становится недостаточно. Поскольку чем больше клапанов, тем более эффективно происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. В разное время на двигателях пробовались следующие схемы:
- трехклапанные (впуск – 2, выпуск – 1);
- четырехклапанные (впуск – 2, выпуск – 2);
- пятиклапанные (впуск – 3, выпуск – 2).
Лучшее наполнение цилиндров и их очистка обеспечиваются при использовании большего числа клапанов на один цилиндр. Но при этом усложняется конструкция двигателя.
На сегодняшний день наиболее популярными являются моторы с 4 клапанами на цилиндр. Первые такие двигатели появились еще в 1912 году на автомобиле Peugeot Gran Prix. Тогда широкого применения данное решение не получило, но начиная с 1970 года начали активно выпускаться серийные автомобили с таким количеством клапанов.
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.
Рабочие циклы двигателей
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя
Работа двигателя внутреннего сгорания может быть представлена в виде систематически повторяющихся процессов, которые принято называть рабочими циклами. Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодических повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. При этом каждый полный рабочий цикл может быть разделен на одинаковые (повторяющиеся) части – такты.
Запас хода
Сложно оценить отличие 16 клапанного от 8 клапанного двигателя по запасу ходу. На одном баке машина может проехать одинаковое расстояние на любом из моторов. Показатель будет отличаться в зависимости от размеров топливного бака, сопротивления дороги, скорости движения.
Какой силовой агрегат лучше выбрать
Какой двигатель окажется лучше, 8 или 16 клапанный, зависит от целей его использования, возможности обслуживания и требований к затратам. Так, 8 клапанный мотор подойдёт водителям, желающим получить простой, неприхотливый и надёжный агрегат. Движок подходит для тягания прицепов, езде по бездорожью или городу на скорости до 120 км/ч. Такой агрегат можно обслуживать самостоятельно.
Кто готов переплатить за мощность, возможность погонять и сохранить окружающую среду, лучше присмотреться к 16 клапанной конструкции. В этом случае, нужно рассчитывать, что обслуживать мотор придётся в сервисе. По отзывам сторонников 16-клапанника, движок едет мягче, плавнее, но для поддержания тяги нужно больше давить на газ.
Напоследок сравним стоимость ВАЗовских моторов. Новый 8-клапанник 11186 можно купить за 85 — 110 тысяч рублей. ВАЗ 21126 с 16 клапанами обойдётся в 105 — 150 тысяч. Цена зависит от комплектации сборки: наличия впускных и выпускных коллекторов, генератора и прочего навесного оборудования.