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 наиболее распространённой компоновке с четырьмя цилиндрами суммарное число клапанов составляет восемь, откуда и происходит обиходное обозначение «8 клапанов» или «8 клап». Такая схема относится к простейшим и наиболее массовым конфигурациям газораспределительного механизма (ГРМ) в автомобилестроении.
¶Общее устройство
Клапан представляет собой стержень с тарелкой на конце, который открывает и закрывает доступ рабочей смеси в камеру сгорания и выпускает отработавшие газы. В восьмиклапанном двигателе на каждый цилиндр приходится по одному впускному и одному выпускному клапану. Привод клапанов осуществляется от распределительного вала через толкатели, коромысла, гидрокомпенсаторы или непосредственно (в схемах OHC и DOHC).
Распределительный вал может располагаться в блоке цилиндров (OHV) или в головке блока (SOHC — один вал, DOHC — два вала). В восьмиклапанных моторах чаще встречается схема SOHC с одним распредвалом, обслуживающим и впускные, и выпускные клапаны.
¶Характеристики
Ключевые особенности восьмиклапанной схемы:
- Простота конструкции. Меньшее число деталей ГРМ снижает стоимость производства и обслуживания.
- Компактность. Головка блока цилиндров имеет небольшие размеры и массу.
- Низкие обороты максимальной мощности. Наполнение цилиндров ухудшается с ростом частоты вращения, поэтому пик мощности обычно смещён к средним оборотам.
- Хорошая тяга на низких оборотах. Меньшее проходное сечение и умеренные фазы газораспределения обеспечивают приемлемый крутящий момент в городском режиме.
- Ограниченная эффективность наполнения. Два клапана не позволяют быстро наполнять и опорожнять цилиндр на высоких оборотах.
¶Сравнение с многоклапанными схемами
| Параметр | 8 клапанов | 16 клапанов |
|---|---|---|
| Клапанов на цилиндр | 2 | 4 |
| Наполнение на высоких оборотах | хуже | лучше |
| Мощность при равном объёме | ниже | выше |
| Стоимость производства | ниже | выше |
| Сложность обслуживания | ниже | выше |
| Расход топлива | обычно выше | обычно ниже |
Четырёхклапанные (16-клапанные) головки обеспечивают лучшее наполнение и более эффективный газообмен, что повышает литровую мощность. Однако восьмиклапанные моторы выигрывают в стоимости, ремонтопригодности и простоте.
¶Распространение
Восьмиклапанные двигатели были массовыми в советском и российском автопроме. Среди известных примеров — двигатели семейства ВАЗ для переднеприводных автомобилей, в том числе моторы рабочим объёмом 1,5 и 1,6 литра, устанавливавшиеся на модели «Лада» различных поколений. Восьмиклапанные версии нередко предлагались как более доступная альтернатива 16-клапанным модификациям того же автомобиля.
В мировой практике восьмиклапанные моторы широко применялись в бюджетном и малолитражном сегменте, а также в двигателях с чугунным блоком, рассчитанных на длительный ресурс и неприхотливость в обслуживании.
¶Преимущества и недостатки
- меньшая стоимость изготовления и ремонта;
- простота и надёжность ГРМ;
- компактные размеры головки блока;
- приемлемая тяга в городских условиях;
- меньше деталей, подверженных износу.
Недостатки:
- ограниченная мощность при высоких оборотах;
- худшее наполнение цилиндров;
- повышенный расход топлива в ряде режимов;
- меньшая экологичность по современным нормам;
- уступает по литровой мощности многоклапанным аналогам.
¶Обслуживание
Регламент обслуживания восьмиклапанного двигателя включает замену моторного масла, воздушного и топливного фильтров, свечей зажигания, а также контроль состояния ремня или цепи ГРМ. В ряде конструкций применяются гидрокомпенсаторы, избавляющие от необходимости регулировать тепловые зазоры клапанов вручную. При отсутствии гидрокомпенсаторов требуется периодическая регулировка зазоров.
Типичные неисправности связаны с износом направляющих втулок и седел клапанов, прогоранием клапанов, растяжением ремня или цепи ГРМ. Обрыв ремня ГРМ на части восьмиклапанных моторов приводит к встрече поршней с клапанами и дорогостоящему ремонту.
¶Значение
Восьмиклапанная схема остаётся одной из базовых в двигателестроении. Она определила облик массового бюджетного автомобиля второй половины XX и начала XXI века и продолжает применяться там, где приоритетом являются низкая цена, простота и надёжность, а не максимальная мощность. Для многих моделей российского производства восьмиклапанный двигатель стал основной и наиболее распространённой модификацией.
Источники: техническая литература по устройству автомобилей, руководства по ремонту и эксплуатации двигателей ВАЗ, обзоры автомобильной периодики.