Работа восьмиклапанного двигателя

Конструкция и преимущества «восьмиклапанника»

До начала двухтысячных годов все моторы семейства ВАЗ были карбюраторными, и имели объем 1500, 1300 и 1100 см3. В новом веке 8 клапанные двигатели стали комплектовать электронными системами впрыска под управлением контроллеров GМ или Bosh, реже – «Янтарь». Итак рассмотрим устройство такого мотора на примере полтора-литрового восьмиклапанного четырехцилиндрового четырехтактного инжекторного «атмосферника», устанавливаемого на ранние модели ВАЗ 2110-2114.

Кривошипно – шатунный механизм

Блоки цилиндров на этих двигателях абсолютно ни чем не отличаются от старых-добрых 21083. Чугунное литье, с диаметром цилиндров 82 миллиметра. Расточка блока цилиндров при ремонте предусматривает следующие размеры:

Кривошипно-шатунный механизм 8 поршневой

1. Для первого ремонта увеличение диаметра на 0.4 мм;
2. И на 0.8 для второго ремонта.

Коленчатый вал

Коленвал расположен в нижней части блока цилиндров. Он отлит из чугуна, состоит из восьми противовесов и девяти шеек, пять из которых коренные (расположены на одной оси) и четыре шатунные. За коренные шейки, через подшипники на которых коленвал вращается, он крепится к блоку невзаимозаменяемыми крышками (они промаркированы соответствующим образом). На средней коренной шейке выточены пазы для опорных полуколец, заднее металлокерамическое, а переднее – сплав алюминия и стали. Эти полукольца предотвращают осевой люфт коленчатого вала. Внутри коленвала проточены масляные каналы, выполняющие двойную функцию:

• Очистка масла от механических примесей (за счет центробежной силы);
• Подача масла от коренных шеек к шатунным и их смазка.

Во время капремонта двигателя, и при любом снятии коленчатого вала эти каналы подлежат обязательной очистке, а заглушки каналов меняют.
К задней части коленвала шестью болтами привернут маховик, на который напрессовывается зубчатый венец. За шлицы венца зацепляется шестерня стартера, за счет чего осуществляется запуск двигателя. А сам маховик выполняет несколько функций. Во-первых, за счет аккумулирования и последующей отдачи кинетической энергии он выводит поршня из так называемых «мертвых точек». Во-вторых, стабилизирует частоту вращения коленчатого вала, сглаживая неровности крутящего момента и гасит вибрации двигателя. Ну и собственно через маховик энергия вращения передается на трансмиссию.

Маховик

Спереди на коленчатом вале последовательно закреплены два шкива: привода распределительного вала и генератора, соответственно.

Поршневая группа

На четырех шатунных шейках двигаются стальные шатуны, двутаврового сечения (в форме буквы Н), крышки шатунов, так же как и крышки коренных подшипников не взаимозаменяемы (на каждом шатуне и его крышке выштампован номер соответствующего цилиндра). Поршня отливаются из алюминиевого сплава, в них выточено три паза под кольца: два компрессионных и одно маслосъемное. Компрессионные кольца предотвращают проникновение газов в картер а маслосъемные отводит со стенок цилиндра масло к бобышкам поршня, за счет этого палец постоянно смазывается. Поршни крепятся к шатунам через свободно плавающие в отверстиях (бобышках) поршневые пальцы, они зафиксированы в бобышках с обоих сторон стопорными кольцами.
Поршни восьмиклапанного полтора литрового двигателя имеют выточку, что предохраняет их от встречи с этими самыми клапанами в случае нарушения фаз газораспределительного механизма (проще говоря при обрыве ремня ГРМ клапана не гнет, как это было на двигателе объемом 1.3).

Головка блока цилиндров (ГБЦ) и газораспределительный механизм (ГРМ)

ГБЦ всех переднеприводных автомобилей семейства ВАЗ одинакова, она крепится на блоке цилиндров через прокладку десятью винтами. Не стоит забывать, что прокладка ГБЦ одноразовая, повторное использование недопустимо. В верхней части головки блока цилиндров, в пяти «постелях» вращается вылитый из чугуна, распределительный вал. Распредвал состоит из чередующихся через пять опор восьми кулачков. Именно эти кулачки и открывают, в соответствующую фазу газораспределения, впускные или выпускные клапана. Распредвал приводится в движение карданным валом через зубчатый ремень, одетый на шкивы валов. Для правильной установки фаз ГРМа на маховике, приводных шестернях и крышке шкива ремня сделаны метки.
Клапана выполняются из стали, впускные – из особого жаропрочного сплава. Они отличаются и диаметром — впускные клапана больше. Клапана устанавливаются в запрессованных седлах, и двигаются по направляющим втулкам. Необходимые зазоры между кулачками распределительного вала и клапаном регулируются специальными износоустойчивыми шайбами.

Система смазки двигателя

В передней части блока цилиндров расположен масляный насос, который нагнетает давление масла в подшипники коленчатого и опорам распределительного вала. В свою очередь поверхности цилиндров, поршни с пальцами, а также кулачки распредвала и толкатели клапанов смазываются путем разбрызгивания. Таким образом система смазки 8 клапанного двигателя – комбанированная.

Восемь или шестнадцать?

С появлением модифицированных двигателей очень многие задаются этим вопросом. По большому счету конструкция и главный принцип работы двигателя остается неизменным, усовершенствована лишь система газораспределительного механизма.
Однозначного ответа на этот вопрос нет, 8 клапанный двигатель гораздо проще, но у 16 клапанного значительные конструктивные преимущества. Начнем с того, что такой двигатель имеет два распредвала, каждый вал регулирует свою пару впускных – выпускных клапанов (по четыре на каждый цилиндр), то есть система газораспределения значительно сложнее. Усовершенствованная система ГРМ делает двигатель более экономичным (особенно это заметно в городском режиме), мощность автомобиля больше, за счет хорошего «подхвата на низах» увеличивается динамика разгона (при меньшей скорости вращения коленвала, выдается больший крутящий момент чем на 8 клапаннике). Кроме того, зазоры между клапанами и кулачками распределительных валов в 16 клапанном двигателе не требуют ручной регулировки, они настраиваются с помощью гидрокомпенсаторов, поэтому звук такого мотора тише и ровнее.
Однако все эти преимущества способны вылиться и в недостатки. Здесь в силу вступает принцип «чем проще тем надежнее». Так, например 8 клапанный двигатель гораздо более неприхотлив к маслу, и средний расход его ниже. Расхода топлива выше не более чем на 8 – 10%, а прирост мощности 16 клапанника составляет порядка 15 – 20 лошадиных сил. Но вот в случае проблем с газораспределительным механизмом или выхода из строя гидрокомпенсаторов, ремонт обойдется гораздо дороже. Для такого двигателя уже не подойдет обычная «полусинтетика». Получается, за современные технологии приходится платить более дорогостоящим обслуживанием и ремонтом, что в принципе логично.
Очень часто встречаются вопросы, типа: «Гнет ли клапана на 16 клапанной Приоре?». Почему то многие автолюбители связывают возможность загибания клапанов в результате обрыва ремня ГРМ, с их количеством. Здесь все зависит только от конструкции поршня, точнее, его доработки. Если в нем есть выточка под клапан, то ничего страшного произойти не может.

Чем отличается 8 клапанный двигатель от 16 клапанного

Наиболее распространенным вариантом бензинового двигателя, встречающимся на подавляющем большинстве легковых автомобилей начального и среднего классов, является 4-цилиндровый мотор. Такие агрегаты сочетают в себе относительно высокую мощность, экономичность и доступную цену. Однако между «четверками», даже устанавливающимися на одну и ту же модель, могут иметься существенные различия в производительности и технических характеристиках. Одной из основных причин такой разницы является разное количество впускных и выпускных клапанов на цилиндр. И здесь споры не утихают до сих пор – кто-то рьяно отстаивает 8-клапанные 4-цилиндровые моторы, кто-то убежден, что 16-клапанный двигатель по всем параметрам лучше. Постараемся разобраться, в чем именно заключается разница между ними и какой все-таки двигатель лучше – с 8 или 16 клапанами?

Устройство 8 клапанного двигателя

Такие двигатели используются преимущественно на моделях начального ценового сегмента. Здесь на каждый цилиндр приходится по 2 клапана: 1 на впуск и 1 на выпуск.

Другой немаловажной особенностью таких силовых установок является то, что здесь нужен только 1 распредвал, который управляет системой впрыска бензина и выпуска отработанных газов. Для приведения его в действие достаточно простейшего ременного либо цепного механизма. Такая система гораздо проще в обслуживании и ремонте по сравнению со сложными ГРМ более дорогих машин. А такая элементарная конструкция существенно сказывается на итоговой стоимости автомобиля.

Для примера приведем схему устройства 8 клапанного двигателя ВАЗ-2114.

Плюсы и минусы 8 клапанного двигателя

У такой схемы двигателя, несмотря на ее почтенный возраст, есть немало достоинств:

• простота конструкции – в 8-клапанном двигателе значительно меньше изнашивающихся деталей, соответственно, и ремонт его будет проще и дешевле;
• отсутствие гидрокомпенсаторов – моторам данного типа они попросту не нужны, поэтому конструкция дополнительно упрощается и удешевляется;
• меньшая требовательность к характеристикам масла – 8-клапанные движки позволяют использовать смазку более низкого качества, которая заметно дешевле;
• меньшая чувствительность к качеству бензина – большинство используемых сегодня 8-клапанников были разработаны в те времена, когда топлива лучше 92-го не было;
• небольшие размеры – один распредвал занимает гораздо меньше места, поэтому такие моторы компактнее своих 16-клапанных собратьев, а это облегчает доступ к навесному оборудованию.

Однако есть здесь и немало существенных минусов:

• меньшая мощность – впуск-выпуск через 2 клапана существенно лимитирует количество подаваемого в цилиндры топлива и общую мощность двигателя;
• несколько больший расход топлива – уменьшенная пропускная способность 1 пары клапанов заставляет двигатель прикладывать больше усилий для выталкивания отработанных газов в коллектор, соответственно на это тратится больше энергии;
• шум на больших скоростях – толкатели в процессе работы двигателя изнашиваются, образуются зазоры, из-за чего двигатель начинает ощутимо шуметь;
• необходимость более частой регулировки клапанов – если это игнорировать, то производительность двигателя упадет, а расход топлива, наоборот, вырастет.

Устройство 16 клапанного двигателя

В таких 4-цилиндровых двигателях на каждый цилиндр приходится уже по 2 пары впускных и выпускных клапанов. Для работы такой системы требуется 2 распредвала. А для их слаженной работы используется гораздо более сложный газораспределительный механизм. В то же время 2 впускных клапана позволяют подавать в цилиндры за 1 такт больше топлива – а отсюда существенное увеличение мощности и КПД. В то же время сокращается и расход топлива благодаря наличию 2 выпускных клапанов.

Для прижимания клапанов к валу в таких двигателях часто используются гидрокомпенсаторы. В отличие от 8-клапанников с механическим толкателями такая система работает более плавно и тихо. Также это обеспечивает дополнительную прибавку мощности и дополнительную экономию топлива.

Еще одна специфическая черта 16-клапанников, которая становится особенно актуальной на фоне постоянно ужесточающихся экологических требований, такие моторы благодаря более точной работе газораспределительного механизма более безопасны для окружающей среды.

Для примера приведем схему устройства 16 клапанного двигателя ВАЗ 2112.

Читайте также: Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного и что лучше.

Плюсы и минусы 16 клапанного двигателя

Итак, вот основные преимущества 4-цилиндровых моторов с 16 клапанами:

• существенная прибавка мощности, увеличенная максимальная скорость и динамика;
• меньший расход топлива и экологичность;
• гораздо меньший уровень шума;

Как видно, плюсы у таких двигателей существенные. Но есть у них и весомые недостатки:

• гидрокомпенсаторы очень чувствительны к качеству масла, рекомендуется использовать только синтетическое масло;
• для эффективной работы «четверки» с 16 клапанами нужен качественный бензин, в идеале не ниже АИ-95;
• конструктивно такие двигатели значительно сложнее, в частности, замена ГРМ здесь, как правило, стоит несколько десятков тысяч рублей;
• сам мотор крупнее, из-за чего доступ к навесному оборудованию усложняется.

Основные отличия 16 и 8 клапанного двигателей

С особенностями этих видов двигателей мы разобрались, теперь конкретизируем отличия между ними.

8-клапанные моторы конструктивно значительно проще, что положительно сказывается на цене всего автомобиля, его обслуживания и ремонта. Однако они значительно уступают в мощности 16-клапанным аналогам с тем же рабочим объемом – в среднем разница в мощности здесь составляет 15-25 л.с. Из-за этого страдает приемистость двигателя, динамика разгона, максимальная скорость.

В то же время 4-цилиндровые моторы с 8 клапанами гораздо проще и доступнее в ремонте. Здесь существенно меньше элементов, которые могут сломаться, а если что-то все-таки выходит из строя, то устранить поломку можно меньшими силами. Да и запчасти для таких моторов, как правило, дешевле.

С экономичностью все не так однозначно. Да, 8-клапанники расходуют больше топлива – но в то же время в них можно лить менее качественный недорогой бензин. Масло тоже может быть не самым дорогим. Еще один спорный момент – использование гидрокомпенсаторов. Они устанавливаются на 16-клапанные двигатели и избавляют от необходимости систематически регулировать клапана. В то же время они иногда выходят из строя, а их замена влетит в копеечку.

Нужно также отметить еще один важный момент: в 16-клапанных двигателях может взаимно заклинить поршень и клапаны – а это неизбежно приводит к затратному ремонту, а иногда и к полной замене двигателя. У 8-клапанников же такой болезни в принципе нет. Однако такие заклинивания встречаются, как правило, на российских и китайских машинах, которые по умолчанию уступают западному и японскому автопрому.

Читайте также: Что такое распредвал в автомобиле и для чего он нужен.

Что лучше 16 клапанов или 8

Итак, попробуем определить, какой вариант и в какой ситуации все-таки будет предпочтительнее. Новые машины с 4-цилиндровыми двигателями, предлагаемые в салонах, практически всегда оснащаются исключительно 16-клапанниками, такие двигатели уже вытеснили с рынка устаревшую 8-клапанную конструкцию. Однако у некоторых производителей, как правило, из нижнего ценового сегмента такие упрощенные варианты еще встречаются. Их главным преимуществом является как раз более доступная цена.

Но, если есть возможность доплатить, авто выбирается для личного, а не коммерческого использования, и обслуживать его самостоятельно вы не собираетесь, то резоннее будет купить машину с 16-клапанным двигателем. Она порадует вас более высокой мощностью и динамикой, а также экономичностью и уменьшенной шумностью.

В ситуации, когда автомобиль берется с рук, 8-клапанные варианты могут оказаться предпочтительнее. Дело в том, что они конструктивно проще и более неприхотливы в выборе топлива и масла, соответственно, здесь шанс взять авто с «живым» и бодрым двигателем будет выше, чем в случае с более чувствительными 16-клапанниками.

Однозначно же сказать, какой вариант лучше, здесь нельзя. Нужно, прежде всего, учитывать собственные цели и задачи, финансовые возможности, условия, в которых будет эксплуатироваться автомобиль. Если для вас первостепенными требованиями являются надежность и неприхотливость, то имеет смысл присмотреться к 8-клапанным модификациям. Если же вам важна скорость, мощность, то выбор лучше делать в пользу 16-клапанных двигателей.

Читайте также: Что такое гидрокомпенсаторы в двигателе и почему они стучат.