Восьмиклапанный двигатель внутреннего сгорания¶

Восьмиклапанный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, газораспределительный механизм которого оснащён ровно двумя клапанами на каждый цилиндр: одним впускным и одним выпускным. При четырёхцилиндровой компоновке общее число клапанов составляет восемь, что и дало обиходное название «8 клапанов». Такая схема является исторически первой массовой конфигурацией газораспределения и до сих пор применяется в бюджетных, а также в некоторых специализированных силовых агрегатах.

¶Общее устройство

Клапан представляет собой стержень с тарелкой, который открывает и закрывает доступ газов в камеру сгорания. В восьмиклапанном двигателе на цилиндр приходится минимально необходимое число клапанов — по одному на впуск и выпуск. Привод клапанов осуществляется от распределительного вала через толкатели, коромысла или гидрокомпенсаторы; в верхнеклапанных схемах (OHV) распредвал расположен в блоке цилиндров, в схемах SOHC — в головке блока.

Классическая компоновка с двумя клапанами на цилиндр предполагает их вертикальное или слабонаклонное расположение, что упрощает конструкцию головки блока и снижает её стоимость.

¶Принцип работы

Работа газораспределительного механизма синхронизирована с вращением коленчатого вала. За два оборота коленвала (полный рабочий цикл четырёхтактного двигателя) распределительный вал совершает один оборот. Впускной клапан открывается на такте впуска, наполняя цилиндр топливовоздушной смесью, выпускной — на такте выпуска, удаляя отработавшие газы. Фазы открытия и закрытия клапанов задаются профилем кулачков распредвала.

¶Преимущества

• Простота конструкции и меньшее число деталей: один распредвал, два клапана на цилиндр, компактная головка блока.
• Низкая стоимость производства и ремонта, доступность запасных частей.
• Меньшие габариты и масса головки блока цилиндров по сравнению с многоклапанными аналогами.
• Достаточно высокий крутящий момент на низких оборотах, что удобно для городской езды и тяжёлых условий.
• Надёжность и неприхотливость к качеству обслуживания.

¶Недостатки

• Ограниченная пропускная способность газовых каналов: два клапана не обеспечивают эффективного наполнения цилиндров на высоких оборотах.
• Более низкая литровая мощность по сравнению с четырёхклапанными схемами (16 клапанов на четырёхцилиндровом двигателе).
• Меньшая эффективность сгорания топлива и, как следствие, повышенный расход и больший объём вредных выбросов при прочих равных.
• Ограниченные возможности форсировки и тюнинга.
• Склонность к детонации при высокой степени сжатия из-за худшего охлаждения камеры сгорания.

¶Сравнение с многоклапанными схемами

Многоклапанные двигатели обеспечивают лучшее наполнение и продувку цилиндров, что повышает мощность и экономичность, однако достигается это за счёт усложнения и удорожания конструкции.

¶Применение

Восьмиклапанные двигатели широко распространены в бюджетном сегменте автомобилей, в мототехнике, в лёгких грузовиках, а также в стационарных установках и малой механизации. В России такие агрегаты устанавливались на многие модели массовых отечественных автомобилей, в частности семейство переднеприводных машин Волжского автомобильного завода, где двигатели с двумя клапанами на цилиндр долгое время были базовыми. Также схема применяется в двигателях некоторых малолитражных и коммерческих автомобилей зарубежных марок.

В мотоциклетной и скутерной технике восьмиклапанные (и вообще двухклапанные) головки встречаются повсеместно благодаря компактности и дешевизне.

¶Обслуживание и типовые неисправности

К характерным неисправностям относятся износ тарелок и направляющих втулок клапанов, потеря герметичности седел, износ кулачков распредвала и толкателей, нарушение тепловых зазоров. На двигателях без гидрокомпенсаторов требуется периодическая регулировка клапанных зазоров. При обрыве ремня или цепи привода распредвала возможно соударение клапанов с поршнями и серьёзное повреждение головки блока.

¶Историческая справка

Двухклапанная схема газораспределения возникла на раннем этапе развития двигателестроения и долгое время была единственной массовой. С середины XX века, по мере роста требований к мощности и экономичности, началось распространение многоклапанных головок, сначала в спортивных, затем в серийных автомобилях. Тем не менее восьмиклапанные двигатели сохранили позиции в бюджетном и утилитарном сегментах, где приоритетом остаются простота и стоимость.

Источники: техническая литература по устройству автомобилей, руководства по ремонту и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, отраслевые справочники по газораспределительным механизмам.