Что лучше и в чем отличие 8 и 16 клапанного двигателя
Не все водители считают, что 16 клапанный двигатель лучше 8-клапанника. Мнение основывается на манере вождения, требованиям к мощности, стоимости обслуживания и ремонта. Восьмиклапанники встречаются на Приорах, Грантах, Калинах, Логанах и Сандеро. Разберёмся, в чём 8 клапанный мотор выигрывает, а в каких моментах проигрывает 16 клапанной версии, и как его можно улучшить.
Устройство двигателя с 8 клапанами
Конструкция 8 клапанного двигателя простая, понятная и надёжная. Именно поэтому 8-клапанники запросто ремонтируют в гаражах. Мотор компактный, занимает мало места. Открывая капот, сразу получаешь доступ к навесному оборудованию: генератору, стартер, компрессору и т.д.
Двигатель состоит из блока с 4 цилиндрами, расположенными в ряд. В головке блока расположены по 2 клапана на каждый цилиндр: впрыск топлива и выпуск отработанных газов. Для открытия клапанов используется распределительный вал с кулачками. Когда вал вращается, кулачки давят на клапана, открывая по очереди впрыск или выпуск.
В 8 клапанном движке распредвал приводится ремнём ГРМ от коленчатого вала. Ремень может слетать или рваться, поэтому его нужно регулярно проверять на износ. Так, на ВАЗах, это нужно делать каждые 20 000 км.
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.
Технические параметры
Рассмотрим технические характеристики 8 и 16 клапанных двигателей на примере моделей ВАЗа.
Техническая характеристика
ВАЗ 21126
Количество цилиндров
4
4
Кол-во клапанов
8
16
Объём, см3
1596
1597
Диаметр цилиндра, мм
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
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.
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.
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.
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.
Использование гидрокомпенсаторов
Гидрокомпенсаторы усложняют и удорожают конструкцию, поэтому на бюджетных восьмиклапанных моторах встречаются редко. Чаще всего это доработки самих водителей, которые не хотят регулировать зазоры клапанов вручную каждые 45 000 км.
Так ли нужны гидрокомпенсаторы? С одной стороны они избавляют от необходимости регулировать тепловые зазоры клапанов. Повышают комфорт, избавляя от шума. С другой стороны поломка детали обойдётся дорого. Неисправность гидрокомпенсаторов случается из-за грязного или некачественного масла, которое засоряет каналы и мешает нормальной работе деталей.
Гидрокомпенсаторы в шестнадцатиклапанном двигателе меняют через 100 000 км. Изношенные детали начинают стучать, появляются утечки масла. При меньшем пробеге можно попробовать сменить марку масла или поменять фильтр.
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.
Тюнинг
Двигатели тюнингуют для достижения лучшей производительности, как 8, так и 16 клапанного агрегата. Чтобы добиться тяговистости автомобиля, «наращивают» рабочий объём мотора:
Растачивают цилиндры или увеличивают их количество.
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:
Увеличение количества клапанов.
Установка спортивного распредвала для увеличения мощности и экономичности.
Увеличение объёма выпускного ресивера для стабилизации движка.
Замена воздушного фильтра на нулевик для увеличения количества поступающего воздуха.
Турбирование двигателя.
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.
Заключение
Чтобы отличить 8 или 16 клапанный мотор стоит на ВАЗе, поднимите капот и посмотрите сколько места занимает агрегат. Чем шире, тем мощнее. С другой стороны, многоклапанник усложняет и снижает надёжность конструкции. Мотор с 16 клапанами содержит на 20% больше деталей, чем 8-клапанник, что сказывается на удорожании ремонта. Однако, если не следить за состоянием автомобиля, даже самый простой агрегат быстро сломается и потребует расходов.
Бензиновый, четырехтактный, четырехцилиндровый, рядный, с поперечным расположением, шестнадцатиклапанный, с двумя распределительными валами. Порядок работы цилиндров: 1-3-4-2, отсчет – от шкива коленчатого вала. Система питания – фазированный распределенный впрыск. Управление двигателем – контроллер (Bosch, «Январь» или GM). Большинство двигателей оснащается нейтрализатором отработавших газов.
Двигатель с коробкой передач и сцеплением образуют силовой агрегат, закрепленный в моторном отсеке на четырех эластичных резинометаллических опорах. Правая и левая опоры такие же, как и на двигателях ваз 2110 и 2111. Передняя и задняя опоры – одинаковые, представляющие собой штанги. Одним концом штанга крепится к кронштейну на двигателе, другим – к кронштейну на кузове.
Справа на двигателе (по ходу автомобиля) расположены: приводы распределительных валов ваз 2112 и насоса охлаждающей жидкости (зубчатым ремнем) и генератора (поликлиновым ремнем). Слева расположены: термостат, датчики температуры охлаждающей жидкости, датчик давления масла, стартер (на картере сцепления). Спереди: впускной коллектор, топливная рампа с форсунками, датчик детонации, масляный щуп, шланг вентиляции картера, генератор (внизу справа), датчик фаз (вверху справа). Сзади: выпускной коллектор, масляный фильтр, датчик положения коленчатого вала (внизу справа). Сверху (под пластиковой крышкой) расположены ресивер, свечи (в направляющих трубах, уплотненных резиновыми кольцами) и высоковольтные провода.
Блок цилиндров отлит из чугуна и имеет индекс «21083» – как и у двигателей 2110 и 2111, однако они невзаимозаменяемы: отверстия под винты головки цилиндров имеют резьбу М10х1,25 (в отличие от М12х1,25 для блоков двигателей 2110 и 2111) и меньшую глубину. Другое отличие связано с более напряженным тепловым режимом двигателя 2112 по сравнению с двигателями 2110 и 2111. Для охлаждения поршней во время работы двигателя их днища омываются снизу маслом через специальные форсунки, запрессованные во вторую, третью, четвертую и пятую опоры коренных подшипников.
Цилиндры расточены непосредственно в блоке. Номинальный диаметр 82 мм при ремонте может быть увеличен на 0,4 или 0,8 мм. Класс цилиндра маркируется на нижней плоскости блока латинскими буквами в соответствии с диаметром цилиндра в мм: А – 82,00-82,01, В – 82,01-82,02, С – 82,02-82,03, D – 82,03-82,04, Е – 82,04-82,05. Максимально допустимый износ цилиндра составляет 0,15 мм на диаметр.
В нижней части блока цилиндров имеется пять опор коренных подшипников со съемными крышками, которые крепятся к блоку специальными болтами. Крышки невзаимозаменяемы (отверстия под подшипники обрабатываются в сборе с крышками) и маркированы для отличия рисками на наружной поверхности (см. рисунок в разделе Разборка и сборка двигателя). В средней опоре имеются гнезда для упорных полуколец, препятствующих осевому перемещению коленчатого вала. Спереди (со стороны шкива коленчатого вала) ставится сталеалюминиевое полукольцо, сзади – металлокерамическое. Кольца изготовляются с номинальной и увеличенной на 0,127 мм толщиной. При превышении осевого зазора коленчатого вала 0,35 мм меняются одно или оба полукольца (номинальный зазор – 0,06-0,26 мм). Вкладыши коренных и шатунных подшипников – тонкостенные сталеалюминиевые. Верхние коренные вкладыши первой, второй, четвертой и пятой опор, устанавливаемые в блоке цилиндров, снабжены канавкой на внутренней поверхности. У нижних коренных вкладышей, верхнего вкладыша третьей опоры и шатунных вкладышей канавки отсутствуют. Ремонтные вкладыши выпускаются под шейки коленчатого вала, уменьшенные на 0,25, 0,50, 0,75 и 1,00 мм.
Коленчатый вал изготовлен из высокопрочного чугуна. Он имеет пять коренных и четыре шатунных шейки и снабжен восемью противовесами, отлитыми заодно с валом. Коленчатый вал двигателя 2112 отличается от коленчатого вала двигателей 2110 и 2111 формой противовесов и повышенной прочностью. Поэтому не допускается установка коленчатого вала от двигателей 2110 и 2111 в двигатель 2112. Для подачи масла от коренных шеек к шатунным в коленчатом вале просверлены каналы, выходные отверстия которых закрыты запрессованными заглушками. На переднем конце коленчатого вала на сегментной шпонке установлен зубчатый шкив привода распределительного вала, к нему крепится шкив привода генератора, который также является демпфером крутильных колебаний коленчатого вала. На зубчатом венце шкива два зуба из 60 отсутствуют – впадины служат для работы датчика положения коленчатого вала.
К заднему концу коленчатого вала шестью самоконтрящимися болтами через общую шайбу крепится маховик (индекс 2110), отлитый из чугуна, с напрессованным стальным зубчатым венцом, служащим для пуска двигателя стартером. Конусообразная лунка около венца маховика должна находиться напротив шатунной шейки четвертого цилиндра (это необходимо для определения ВМТ после сборки двигателя ваз 2112).
Шатуны – стальные, двутаврового сечения, обрабатываются вместе с крышками. На крышках, как и на шатунах, клеймится номер цилиндра (он должен находиться по одну сторону шатуна и крышки). Шатуны по диаметру сталебронзовой втулки, запрессованной в верхнюю головку, подразделяются на три класса с шагом 0,004 мм. Номер класса клеймится на крышке шатуна. Также шатуны подразделяются на классы по массе – они маркируются краской или буквой на крышке шатуна.
Поршневой палец – стальной, трубчатого сечения, плавающего типа (свободно вращается в верхней головке шатуна и в бобышках поршня). От выпадения он зафиксирован двумя стопорными пружинными кольцами, которые располагаются в проточках бобышек поршня. Различают три класса пальцев по наружному диаметру (через 0,004 мм): 1 – с синей, 2 – зеленой, 3 – красной (наименьшего диаметра) метками.
Поршень — из алюминиевого сплава. Юбка поршня в продольном сечении – коническая, в поперечном – овальная. В верхней части поршня проточены три канавки под поршневые кольца. Канавка маслосъемного кольца имеет выходящие в бобышки сверления, по которым масло, собранное кольцом со стенок цилиндра, поступает к поршневому пальцу. Отверстие под поршневой палец смещено от диаметральной плоскости поршня на 1 мм. При установке поршня необходимо ориентироваться по стрелке, выбитой на днище (она должна быть направлена в сторону шкива коленчатого вала). У поршней двигателя 2112 днище плоское, с четырьмя углублениями под клапаны (у поршней двигателей 2110 и 2111 днище имеет овальную выемку).
Поршни по наружному диаметру (измеряется в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу, на расстоянии 51,5 мм от днища поршня), как и цилиндры, подразделяются на пять классов (маркировка – на днище). Диаметр поршня (для номинального размера, мм): А – 81,965-81,975; В – 81,975-81,985; С – 81,985-81,995; D – 81,995-82,005; Е – 82,005-82,015. В продажу поступают поршни классов А, С и Е (номинального и ремонтных размеров): расчетный зазор между ними — 0,025-0,045 мм, а максимально допустимый зазор при износе — 0,15 мм. Не рекомендуется устанавливать новый поршень в изношенный цилиндр без его расточки: проточка под верхнее поршневое кольцо в новом поршне может оказаться чуть выше, чем в старом, и кольцо может сломаться о «ступеньку», образующуюся в верхней части цилиндра при его износе. У поршней ваз 2112 ремонтных размеров на днище выбивается треугольник (+ 0,4 мм) или квадрат (+ 0,8 мм).
По диаметру отверстия под поршневой палец поршни подразделяются на три класса: 1 – 21,978-21,982; 2 – 21,982-21,986; 3 – 21,986-21,990. Класс поршня также выбивается на его днище. Поршень и палец должны быть одного класса. Поршни одного двигателя подбирают по массе (разброс не должен превышать 5 г) – это делается для уменьшения дисбаланса кривошипно-шатунного механизма.
Верхние два поршневых кольца – компрессионные, препятствующие прорыву газов в картер двигателя. Также они способствуют отводу тепла от поршня к цилиндру. Нижнее кольцо – маслосъемное.
Головка цилиндров – общая для всех четырех цилиндров – из алюминиевого сплава. Центрируется на блоке двумя втулками и крепится десятью винтами. Между блоком и головкой (их поверхности должны быть сухими) устанавливается безусадочная металлоармированная прокладка (ее повторное использование не допускается). Порядок и момент затяжки винтов головки блока указаны в приложении.
В верхней части головки цилиндров расположены опоры распределительных валов – по пять с каждой стороны головки. Отверстия в опорах, выполненных разъемными, обрабатываются в сборе с корпусом подшипников. Заменять корпус необходимо в сборе с головкой цилиндров. На поверхности головки цилиндров, сопрягающиеся с корпусом подшипников, наносят герметик Локтайт № 574. Порядок и момент затяжки гаек корпуса подшипников указаны в приложении.
Распределительные валы – литые, чугунные, пятиопорные, у каждого – восемь кулачков (пара соседних кулачков открывает одновременно два клапана в цилиндре). Распределительные валы приводятся во вращение зубчатым ремнем от коленчатого вала. В связи с повышенными нагрузками на зубчатый ремень его ширина в двигателе 2112, по сравнению с 2110 и 2111, увеличена с 19,0 до 25,4 мм (соответственно, увеличена ширина зубчатых шкивов и роликов). Под шкивом впускного распределительного вала находится опорный ролик, под выпускным – натяжной. Для работы датчика фаз к зубчатому шкиву впускного распределительного вала приварен диск. На приводных шестернях имеются установочные метки: если метка на шкиве коленчатого вала совпадает с меткой на корпусе масляного насоса (метка на маховике находится против среднего деления шкалы на картере сцепления), то метки на шкивах распределительных валов должны совпадать с метками на задней крышке привода распределительных валов.
Седла (изготовленные из металлокерамики) и направляющие втулки клапанов (латунные) запрессованы в головку цилиндров. Отверстия во втулках обрабатываются после запрессовки. Внутренний диаметр втулок уменьшен, по сравнению с двигателями 2110 и 2111, с 8 до 7 мм. В комплекте запасных частей поставляются также ремонтные втулки с наружным диаметром 12,279-12,290 мм (увеличенным на 0,2 мм по сравнению с номинальным). На внутренней поверхности втулок для смазки выполнены канавки, похожие на резьбу: у втулок впускных клапанов – на всю длину, у выпускных – до половины длины отверстия. Сверху на втулки надеты маслоотражательные колпачки, изготовленные из маслостойкой резины.
Клапаны – стальные, выпускной – с головкой из жаропрочной стали с наплавленной фаской. Площадь тарелки впускного клапана больше, чем выпускного. По размерам они меньше, чем клапаны двигателей 2110 и 2111. Клапаны расположены в два ряда, V-образно. Приводятся в действие от кулачков распределительных валов через гидротолкатели. Ось кулачка смещена относительно оси гидротолкателя на 1 мм. За счет этого при работе двигателя корпус толкателя поворачивается вокруг своей оси, что способствует его более равномерному износу. Гидротолкатели выбирают зазор между кулачком и корпусом толкателя при работе двигателя ваз 2112, что уменьшает шум газораспределительного механизма, а также исключает его обслуживание (регулировка зазора не требуется). Для работы гидротолкателей необходима постоянная подача масла под давлением. Для этого в головке цилиндров имеется канал с обратным шариковым клапаном (он предотвращает слив масла из каналов после остановки двигателя), а также каналы на нижней плоскости корпуса подшипников (они же подводят масло и к шейкам распределительных валов).
Гидротолкатели весьма чувствительны к качеству масла и его чистоте. При наличии в масле механических примесей возможен быстрый выход из строя плунжерной пары гидротолкателя, что сопровождается повышенным шумом в газораспределительном механизме и интенсивным износом кулачков распределительного вала лада 2112. Неисправный гидротолкатель ремонту не подлежит, его следует заменить.
Клапан закрывается под действием одной пружины. Нижним концом она опирается на шайбу, а верхним — на тарелку, удерживаемую двумя сухарями. Сложенные сухари снаружи имеют форму усеченного конуса, а на внутренней поверхности – три упорных буртика, входящие в проточки на стержне клапана.
Смазка двигателя ваз 2112 – комбинированная. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники, пары «опора – шейка распредвала», гидротолкатели. Разбрызгиванием масло подается на стенки цилиндров (далее к поршневым кольцам и пальцам), на днище поршней, к паре «кулачок распределительного вала – толкатель» и стержням клапанов. Остальные узлы смазываются самотеком.
Масляный насос ваз 2112 – с шестернями внутреннего зацепления и редукционным клапаном – установлен на передней стенке блока цилиндров. Ведущая шестерня установлена на двух лысках на переднем конце коленчатого вала. Предельный диаметр гнезда под ведомую (большую) шестерню при износе не должен превышать 75,10 мм, минимальная ширина сегмента на корпусе, разделяющего ведущую и ведомую шестерни, – 3,40 мм. Осевой зазор для ведущей шестерни не должен превышать 0,12 мм, для ведомой – 0,15 мм.
К крышке второго коренного подшипника и корпусу насоса болтами крепится маслоприемник.
Масляный фильтр – полнопоточный, неразборный, снабжен перепускным и противодренажным клапанами.
Система вентиляции картера – закрытая, принудительная, отсосом газов через маслоотделитель, расположенный в крышке головки цилиндров.
Системы питания ваз 2112, охлаждения, выпуска отработавших газов и управления двигателями описаны в соответствующих разделах. Операции по разборке двигателей, одинаковые для всех трех моделей, приведены на примере одного из двигателей без указания его модели. Для операций, отличающихся у разных двигателей, модель двигателя указана в названии работ.