Чем отличается 8 клапанный двигатель от 16 клапанного

Сегодня на автомобилях можно встретить различные типы ДВС, начиная от малообъемных 3-х цилиндровых агрегатов и заканчивая мощными V8 или V12. При этом подавляющее большинство авто под капотом имеют привычные моторы с 4 цилиндрами.

Если раньше такие силовые агрегаты ставились на модели начального и среднего класса, в данный момент 4-цилиндровый двигатель можно увидеть даже в премиальном сегменте.

Дело в том, что форсирование, увеличение количества клапанов на цилиндр, внедрение систем изменения фаз газораспределения, установка турбонаддува и другие усовершенствования позволили добиться от таких моторов необходимой мощности и эффективной отдачи.

Самым доступным решением для увеличения КПД оказалась конструкция, которая предполагает большее число клапанов на цилиндр. В самом простом варианте двигатели могут иметь 2 клапана (впускной и выпускной). В более технологичных версиях ГРМ получает 4 или 5 клапанов.

В этой статье мы поговорим о том, в чем заключается отличие 8 клапанного от 16 клапанного двигателя, а также какой двигатель лучше, 8 или 16 клапанный. Далее мы постараемся разобраться, какие преимущества и недостатки имеет большее или меньшее количество клапанов в моторе с учетом ремонта и обслуживания таких ДВС.

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.

1) шкив привода генератора; 2) масляный насос; 3) ремень привода механизма газораспределения; 4) зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости; 5) передняя крышка привода механизма газораспределения; 6) натяжной ролик; 7) зубчатый шкив распределительного вала; задняя крышка привода распределительного вала; 9) сальник распределительного вала; 10) крышка головки блока цилиндров; 11) распределительный вал; 12) передняя крышка подшипников распределительного вала;

13) толкатель; 14) направляющая втулка клапана; 15) сетка маслоотделителя системы вентиляции картера; 16) выпускной клапан; 17) впускной клапан; 18) задняя крышка подшипников распределительного вала; 19) топливный насос; 20) корпус вспомогательных агрегатов; 21) датчик-распределитель зажигания; 22) отводящий патрубок рубашки охлаждения; 23) головка блока цилиндров; 24) свеча зажигания; 25) шланг вентиляции картера;

26) маховик; 26) маховик; 27) держатель заднего сальника коленчатого вала; 28) задний сальник коленчатого вала; 29) блок цилиндров; 30) поддон картера; 31) указатель уровня масла (масляный щуп); 32) коленчатый вал; 33) поршень; 34) крышка шатуна; 35) шатун; 36) крышка коренного подшипника коленчатого вала; 37) передний сальник коленчатого вала; 38) зубчатый шкив коленчатого вала.

Взгляд на двигатели со стороны безопасности и экономичности

Многие владельцы автомобилей утверждают, что 8-ми клапанные двигатели более безопасны, чем 16-ти клапанные собратья. Это объясняется последствиями в результате разрыва ремня ГРМ. Улучшенная конструкция поршневой группы 16-ти клапанного двигателя объемом 1,8 л, который устанавливается на современные модели ВАЗ, Калину, Рено и другие марки устраняет этот недостаток.

За счет впрыска топлива и отвода отходов сгорания через два клапана осуществляет равномерное распределение и сгорание смеси. Из-за этого работа 16-ти клапанного двигателя плавная и экономичная. В тоже время технологичная конструкция агрегата требует дорогостоящего профессионального обслуживания.

Совет. Жителям отдаленных районов лучше приобретать 8-ми клапанные моторы в виду их неприхотливости в обслуживании и ремонте.

Каждый автолюбитель должен сам для себя выбирать, какой двигатель подходит именно ему. В этом вопросе нужно опираться на свой стиль вождения, финансовое состояние, ремонтопригодность установки. Также немаловажным аспектом являются отзывы потребителей и профессионалов.

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.

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.

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.

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.

1) поддон картера двигателя; 2) передний сальник коленвала; 3) коленчатый вал; 4) шкив коленчатого вала; 5) масляный насос; 6) шкив привода генератора; 7) зубчатый ремень ГРМ; передняя крышка привода механизма газораспределения; 9) шкив насоса охлаждающей жидкости (помпа); 10) натяжной ролик; 11) зубчатый шкив распредвала; 12) задняя крышка привода механизма газораспределения; 13) сальник распределительного вала;

14) выпускной распределительный вал; 15) гидротолкатель; 16) пружина клапана; 17) направляющая втулка клапана; 18) выпускной клапан; 19) ресивер; 20) крышка подшипников распределительного вала; 21) направляющая труба; 22) крышка головки блока цилиндров; 23) пластиковая крышка; 24) свеча зажигания; 25) впускной распределительный вал; 26) впускной клапан; 27) головка блока цилиндров; 28) соединительная муфта;

29) топливная рампа; 30) шланг вентиляции картера; 31) форсунка; 32) впускной коллектор; 33) маховик; 34) держатель заднего сальника коленчатого вала; 35) задний сальник коленчатого вала; 36) блок цилиндров; 37) масляный щуп; 38) поршень; 39) шатун; 40) крышка шатуна; 41) крышка коренного подшипника коленчатого вала.

Многоклапанные двигатели

Когда нижнеклапанные двигатели ушли в прошлое, клапаны перекочевали наверх в головку блока, и с тех пор их расположение не менялось. Чтобы избежать длинных толкателей, которые ограничивали возможность форсирования двигателя по оборотам (такая конструкция — инерционная и нежесткая), распределительный вал перенесли в головку блока, чем и закончилась трансформация. Потом росли только степень сжатия и обороты. Но если «оборотистый» двигатель и годится для гонок (правда, не для всех), то для повседневной эксплуатации он не подходит: высоки требования к материалам, из которых сделаны детали, топливу и маслам, велики токсичность выхлопа и эксплуатационные расходы. Пришлось искать другие пути.
Площадь четырех вписанных кругов больше, чем двух; соответственно больше проходное сечение каналов, которые прикрыты клапанами

.

Идею двигателя с четырьмя клапанами на цилиндр не назовешь особо оригинальной или новаторской, но нельзя отрицать и то, что это достаточно простой способ улучшить наполнение цилиндра горючей смесью и удаление отработавших газов из него. Нарисуйте окружность и впишите в нее две другие максимально возможного диаметра, а затем попробуйте изобразить то же, но уже с четырьмя. Большая окружность обозначает цилиндр, а малые — каналы, закрытые клапанами. Невооруженным глазом видно, в каком случае площадь, занимаемая вписанными кругами, больше и, следовательно, больше проходное сечение впускного и выпускного каналов в головке двигателя. Четыре клапана «спустились» с высот формулы 1 сначала на другие гоночные, затем на более простые спортивные автомобили, а сейчас они бодро «шествуют» от дорогих машин в средний класс и дальше, к малым и дешевым (этот этап начался в начале 1990-х).

Типичная схема механизма газораспределения двигателя (Mazda 121)

: зеленым цветом выделен распредвал, коричневым — клапаны с пружинами и фиксирующими деталями. Интересно, что рычаги распредвала выполнены из легкого сплава (показаны желтым цветом) и снабжены стальными роликами (красные). Видны винты для регулировки зазора с контргайками и свеча зажигания (эти детали — белые).

Двигателю с четырьмя клапанами на цилиндр вовсе не обязательно иметь два распределительных вала в головке, как думают иногда автолюбители. Есть моторы, в которых клапаны приводит один вал, например у «Мазды-121».

Двигатель автомобиля Mitsubishi Galant

: два распределительных вала, гидравлические компенсаторы клапанного зазора — типичные для четырехклапанных моторов.

Двигатель более дорогого «Мицубиси-Галант» — уже с двумя распределительными валами, гидрокомпенсаторами клапанных зазоров. Заметим, что схема с двумя распредвалами применяется в четырехклапанных двигателях чаще. Есть двигатели и с тремя клапанами на цилиндр: несколько таких моделей использует, например, Toyota на автомобилях Starlet и Corolla. В этом случае два клапана впускные, а один — выпускной. Это обусловлено тем, что для впуска требуется большее сечение: рабочая смесь хуже проходит по узким каналам, чем выхлопные газы. Когда фирма Opel добавила к модификациям своей Vectra модную полноприводную, то едва не оступилась. Инертная трансмиссия, возросший вес машины почти свели на нет ее достоинства по сравнению с переднеприводной. Спасти положение помогла новая головка с четырьмя клапанами на цилиндр. Прибавилась мощность, динамика и скорость выросли под стать полноприводным амбициям. Это пример настоящей конструкторской удачи. Если сечение каналов больше, это не значит, что топлива в цилиндры поступает больше и расход должен быть выше. Многоклапанные головки двигателя позволяют изменить распределение рабочей смеси по камере сгорания, снизить потери впуска и уменьшить количество оставшихся в цилиндрах отработавших газов. Все это увеличивает КПД двигателя, следовательно, появляется возможность уменьшить расход, хотя бы на некоторых режимах. Двигатель потребляет не столько топлива, сколько войдет в цилиндры, система впрыска «определяют дозу» согласно желанию конструкторов. Но и разработчики иной раз вынуждены идти на уступки, например, применять высокооктановый бензин. Конечно, улучшить характеристики автомобиля можно не только изменив конструкцию двигателя (увеличив число клапанов). Нередко вместе с этим изменяют передаточные числа в коробке передач, модифицируют систему впрыска топлива и т. д. Но все же ведущие фирмы широко применяют четырехклапанные двигатели. В условиях современного производства затраты на выпуск технологически более сложной головки блока невелики, а повышенная цена автомобиля, как правило, оправдывается хорошими характеристиками и не отпугивает покупателя. Некоторые ездят на четырехклапанных машинах, даже не подозревая об этом. Автомобильные фирмы иной раз упоминают о конструкции только в технических характеристиках: ведь потребителя волнуют эксплуатационные показатели, а не устройство двигателя. Другие, наоборот, стремятся подчеркнуть технический уровень или спортивные качества модели, тогда в названии появляются обозначения «16V», «24V». Первое говорит о том, что двигатель имеет четыре цилиндра и четыре клапана на цилиндр, всего шестнадцать, а второе — шесть цилиндров, по четыре клапана на каждый (6X4=24). Индексы трехклапанных двигателей «12V», «18V». Те же надписи могут быть и на клапанной крышке, а кроме них «DOHC» и «Twincam», что означает «два распределительных вала в головке». Если же рядом с «DOHC» не стоит «12V» или «24V», то двигатель вовсе не обязательно четырехклапанный: два распредвала могут быть и у обычного, двухклапанного.

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.

Технические параметры

Рассмотрим технические характеристики 8 и 16 клапанных двигателей на примере моделей ВАЗа.

Техническая характеристика

ВАЗ 21126

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.

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.