1985 год. 6 клапанов на цилиндр!
Прототип ‘Hi-Tech»-двигателя на базе двигателя Biturbo представленный Мазерати 14 декабря 1985 года.
6-цилиндровый, 36-клапанный, четырехраспредвальный, двух-турбиный и с множеством технологических ноу-хау «Hi-Tech» двигатель Maserati имел:
— Улучшенный смешивающий эффект для максимальной эффективности сгорания топлива;
— Камера сгорания двойной выпуклости;
— Низкая температура камеры сгорания, благодаря более эффективному теплосъёму охлаждающей жидкостью;
— Свеча в центре камеры сгорания для улучшения эффективности сгорания;
— Большая мощность 261 лс при 7200 об/мин при низком давлении наддува – 0,8 бар;
— Высокая эффективность использования топлива – меньший удельный расход;
— Простота настройки зазоров клапанов благодаря запатентованной Мазерати схеме;
— Центральные клапаны под другим углом относительно крайних в группе, что даёт дополнительный эффект турбулентности для лучшего смешивания топлива с воздухом;
— Двойной турбонаддув с водяным охлаждением;
— Четыре верхних распредвала приводимых зубчатым ремнем;
— Снижение инерции клапанов благодаря их малому размеру;
— Электронное управление подачи топлива.
Но, прежде всего — это истинное удовольствие от вождения автомобиля, который сочетает в себе престиж славных традиций спортивных технологий с авангардом.
Рекламная литература заявляла:
«Захватывающие новости от Мазерати – новый Twin Turbo V6 двигатель с четырьмя верхними распредвалами и шестью клапанами на цилиндр. Этот двигатель объёмом 2 литра развивает 261 л.с. при 7200 об/мин будет установлен на новый двухместный Мазерати в 1986 году. 130 л.с. с одного литра объёма двигателя – это значительное достижение для стандартного серийного блока цилиндров.»
На протяжении всей истории создания ДВС поиск максимальной производительности имел целый ряд разных направлений. Для увеличения производительности двигателя топливовоздушная смесь, поступающая в камеру сгорания, должна быть преобразована в механическую энергию. Топливовоздушная смесь всегда состоит из микроскопических капель топлива и воздуха.
Опыт показал, что в случае изменения направления потока воздуха (как в цилиндрических окнах у обычных двигателей с одним впускным клапаном) топливовоздушная смесь будет иметь тенденцию быть неравномерной, что приводит плохому распределению пламени при сгорании, снижении производительности двигателя и увеличенному расходу топлива, в результате чего увеличиваются вредные выбросы в атмосферу несгоревших частиц топлива. Двигатели с двумя впускными клапанами на цилиндр также имеют некоторые проблемы, вызванные медленным прохождением газов во впускной фазе, что ухудшает качество наполнения цилиндра смесью.
Эти и другие соображения на протяжении многих лет привели к увеличению числа клапанов с целью увеличения наполняемости цилиндров, тем самым увеличивая площадь циркуляции воздуха и потери давления вокруг клапанов. Если количество клапанов увеличить, то потоки смеси будут сталкиваться, ывеличивая турбулентность и тем самым приводя к более однородной смеси.
Далее важно обеспечить эффективное удаление отработавших газов на этапе выхлопа с наименьшими затратами энергии на удаление газов. Неудаленные газы ухудшают мощностные характеристики двигателя. Преимущества двигателя с более чем двумя выпускными клапанами на цилиндр – это более качественное и легкое удаление отработавших газов и тем самым увеличение эффективной мощности двигателя.
Таким образом увеличение числа клапанов приносит много преимуществ.
Тем не менее, опыт и история показывают, что предел с четырьмя клапанами на цилиндр почти не был превзойден. Причина тому – технические трудности реализации и увеличение сложности конструкции, что ведет к более высоким затратам при производстве. Всё это остановило прогресс в этом направлении.
После многих лет исследований Мазерати усовершенствовали двигатель спортивного автомобиля с шестью клапанами на цилиндр (3 впускных и 3 выпускных). Разработчики смогли избежать все трудности реализации конструкции.
Мазерати запотентовала конструкцию с двумя распредвалами, которую назвали «finger control» (пальцевое управление), в которой нагрузка равномерно распределялась по клапанам – каждый привод управления на 3 клапана. Регулировка зазора клапанов проста – это тип винт-гайка, которая не требует особого внимания при обслуживании, без необходимости проведения сложной дорогостоящей работы по регулировке клапанов.
И как следствие наличия деталей с малым весом металл не подвергается какому-либо сильному напряжению при больших оборотах двигателя, что обеспечивало максимальную производительность двухлитрового двигателя.
Центральные клапаны (впускных и выпускных групп) установлены под другими углами относительно крайних клапанов. В то время как крайние клапаны наклонены на 11,25 (впуск) и 10,5 (выпуск) градусов центральные клапаны наклонены на 3 (впуск) и 2,5(выпуск) градусов от плоскости разъема головки ГБЦ. Это разница в углах порождает турбулентность в камере сгорания в момент, когда смесь поступает в цилиндр. Это дает эффект более равномерного распределения топливовоздушной смеи по камере сгорания, что даёт двигателю работать с близкой к оптимальной стехиометрической смесью (стехиометрическое горение является идеальным процессом, когда топливо сжигается полностью), что обеспечивает потребление топлива не более 200 г/л.с./час. Последний и самый очевидный результат показал максимальную мощность двухлитрового двигателя 261 л.с! И это при 7200 оборотов в минуту при относительно небольшом наддуве — всего 0,8 бар. Сами турбонаддувы были с водяным охлаждением, что гарантировало полную надежность и беспрецедентную прочность.
…Мазерати решила пойти на более традиционный вариант с четырьмя клапанами на цилиндр и хотя это был самый разумный и правильный выбор, но революционный двигатель с шестью клапанами было бы приятно видеть в производстве.
Тем не менее, данный двигатель послужил базой для 24 клапанного четырехраспредвального двигателя, которые устанавливались на Maserati после 88 года.
Сколько клапанов в двигателе? Разберем редкие случаи
Как то мне стало интересно, а сколько клапанов бывает в двигателе внутреннего сгорания. Ведь сейчас на рынке преобладают в основном версии с 8 и 16 клапанами. НО неужели никто и никогда не делал больше или наоборот меньше? Какие еще варианты были и почему они не пошли в массовое производство? Собственно об этом и пойдет сегодняшняя речь, как обычно будет интересно + полезное видео. Так что читаем – смотрим …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
В этом материале мы будет говорить именно про четырехтактный мотор, про двухтактные это немного другая тема. Стоит отметить, что вся система ГРМ (газо-распределительного механизма), очень важна для мотора. Кто и как только с ней не «игрался» чтобы увеличить ее работоспособность, но почему то сейчас пиком эволюции моторостроения считается вариант именно с 16-ю клапанами. В этом материале я вам расскажу про типы силовых агрегатов у которых было различное количество клапанов, и почему же они все были сняты с производства и не дошли до наших дней. ТО есть материал скажем познавательный, но он вам ответит на вопрос – «так, сколько же» и «почему»?
Пропускная способность и технические потери
Собственно задача ГРМ, и в частности клапанов одна – максимально быстро подводить воздушно топливную смесь и также максимально быстро ее отводить из блока цилиндров. Я думаю это понятно, и никаких сложностей не вызывает.
А как сделать так чтобы «смесь» быстрее подавалась? ДА вроде все просто, нужно увеличить диаметр отверстия!
Так думали и многие инженеры, на первых моторах клапана были достаточно большими, они закрывали большие проходы в головки блока цилиндров (которые шли на впускной и выпускной коллектора). Нужно отметить, что четырехтактные моторы были именно с 8 клапанами, это является как бы классической схемой.
Но большой клапан имеет большую инерцию и при высоких оборотах увеличивались механические потери. Ведь кулачку распределительного вала, нужно было толкать этот тяжелый механизм.
Затем их начали уменьшать. Да, потери снизились, но и пропускная способность также уменьшилась.
Как выйти из положения?
Начали увеличивать количество, то есть делать их миниатюрными, но больше. Так появились варианты с 12 – 16 – 20 и даже с 24 клапанами. НО опять же выжили только два, основных типа — это 8 и 16, то есть 2 и 4 клапана на цилиндр (если брать 4 цилиндровый мотор).
«8» и «16»
Как я писал выше – это считается классическая компоновка. Только второй вариант с «16» или 4–мя клапанами на цилиндр, является более производительным, мощность примерно на 15 – 20 л.с. больше.
Как этого добиваются? По сути, очень просто:
У 8-ми клапанного агрегата, один распределительный вал, который в себе объединяется и впуск и выпуск. То есть и те и другие кулачки, находятся на одном «стержне», если один открывает впуск, то второй находится в противоположном направлении и как бы не работает. Затем они меняются. Здесь небольшая цепь и по сути одна шестерня (или звездочка), фазовращатели на таких моторах применяются крайне редко.
То у 16-ти клапанного варианта, все намного сложнее, но эффективнее. Здесь есть два распределительных вала. Каждый вал работает под свою задачу — есть «впускной» (открывает впускные клапана) и есть выпускной (соответственно выпускные). Усилия распространяются равномерно на два вала, а не на один. Есть такое мнение, что здесь сам клапан немного меньше, чем у «оппонента с одним валом» — возможно, однако нужно сравнивать конкретные модели двигателя.
Зачастую на эти агрегаты устанавливают гидрокомпенсаторы, которые автоматически регулируют тепловой зазор (у восьми клапанного мотора, такое устанавливается крайне редко). ТО есть вам мне нужно регулировать клапана.
Смотрим полезное видео
В итоге из-за увеличенного количества впускных и выпускных отверстий, воздушно-топливная смесь быстрее поступает и быстрее отводится, причем нет излишних механических потерь. Нужно отметить, что на эти варианты зачастую устанавливают фазовращатели, что еще больше повышает эффективность. В итоге и прибавляется мощность в 15 – 20 л.с.
12 клапанный вариант
Их также было большое количество у различных производителей. Но одним из самых массовых, был силовой агрегат у Hyundai Accent. Однако дальше компания не стала его развивать. Наименование мотора от Hyundai – G4EB (были и другие модификации, но система ГРМ, одна и та же). На впуск идет здесь два клапана, на выпуск один. Причем здесь применяется один вал и есть гидрокомпенсаторы. Объем – 1,5 литра (90 л.с.).
Это один из вариантов таких силовых агрегатов, а так их было гораздо больше.
Причины снятия с производства в том — что большие механические потери, так как применяется один вал, с тремя кулачками на цилиндр. На выпуске один клапан — он не может эффективно отводить газы, в этом была большая проблема. 16 – клапанный вариант оказался эффективнее как по потреблению топлива, так и по мощности.
В итоге в 2002 году этот мотор убрали.
20 клапанный вариант
Такая компоновка, довольно часто применялась у компании AUDI, моделей моторов было выпущено огромное количество, от 1,8 литра, до 4,2 литра V8. Они получили аббревиатуру ALT (AUDI/VOLKSWAGEN). Сняли их с производства в 2001 – 2002 годах
Здесь применяется компоновка – пять клапанов на цилиндр. НА впуске их – «ТРИ» (также три кулачка на распределительном валу), а вот на выпуске – «ДВА». ТО есть, как вы догадались здесь используется два распределительных вала, причем один приводится ременной передачей, а второй цепной с фазовращателем. Были варианты и с гидрокомпенсаторами.
Опять же такими из-за сложности конструкции и механических потерь, которые не давали большую экономию и мощность по сравнению с 16-клапанным вариантом, их сняли с производства.
24 клапана, и такое бывает
И такое тоже бывало, а именно по 6 клапанов на цилиндр. Один из ярких примеров разработала их компания HONDA для своего мотоцикла, который работал – что удивительно по 4–х тактной схеме, кодовое обозначение NR500. Было это аж в 1979 году. Мотор был объемом всего 500 «кубиков» и имел овальные поршни.
Двигатель имел 4 поршня (кстати, на поршень шло аж два шатуна), его компоновка была V4.
В итоге раскручивался аж до 16 000 оборотов и выдавал до 100 л.с и это при 0,5 литра объема.
НО! Силовой агрегат получился очень тяжелым, сложным и дорогим, весил примерно на 20 килограмм больше, чем другие мотоциклетные моторы того времени. И в серию не пошел.
Также были разработки и у компании MASERATI, да много кто экспериментировал.
Если задаться вопросом — сколько клапанов в двигателе внутреннего сгорания, можно найти много интересных разработок, 10-ти или даже 20-30 летней давности, но не один вариант не дожил до наших времен, хотя бывало, что их достаточно много производили (вспомнить моторы ХЕНДАЙ и АУДИ).
Схема «8 – 16», оказалось самой живучей и самой правильной из всех. Хотя все больше старых моторов, которые строятся на 8 клапанах уходят в прошлое, просто потому что старые, не мощные и не экологичные. Я думаю что, в «конце-концов» останется только «16». НУ и далее уже электромоторы. Думаю, мой материал был вам интересен, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР
(7 голосов, средний: 4,86 из 5)
Сколько клапанов в двигателе лучше: 8 или 16
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.
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.
Более современный 16 клапанный двигатель и 8 клапанный: разница
Начнем с того, что четырехцилиндровые двигатели с 8 клапанами (по два на каждый цилиндр) являются давней, надежной и проверенной временем конструкцией. Сегодня такие моторы некоторые авто производители активно устанавливают на свои бюджетные версии автомобилей.
Также на аналогичной модели транспортного средства можно встретить и более современный 16 клапанный двигатель. Другими словами, покупатель может самостоятельно выбрать более подходящий тип ДВС. Для лучшего понимания необходимо разобраться, какие преимущества и недостатки имеет одна и другая конструкция.
Преимущества восьмиклапанных моторов
Итак, версия с 8-ю клапанами изначально стоит дешевле и обычно ставится на автомобили в самой простой комплектации. Это сделано для максимального удешевления. Такой мотор на каждый цилиндр имеет по одному клапану для впуска топливно-воздушной смеси и по одному клапану для выпуска отработавших газов из цилиндра.
Конструктивно 8 клапанный двигатель имеет один распределительный вал. Привод ГРМ может быть реализован как путем установки ремня ГРМ, так и при помощи цепи. Главными преимуществами такой конструкции можно считать простоту и доступность ремонта, а также неприхотливость к качеству топлива и меньшую требовательность к качеству моторного масла.
Недостатки 8-и клапанных двигателей
Однако общая простота устройства имеет и свои недостатки. Прежде всего, изготовители преследуют цель тотальной экономии во время изготовления подобных ДВС. Это проявляется как в качестве исполнения отдельных элементов, так и в отсутствии некоторых решений для упрощения обслуживания.
Например, многие двигатели с 8 клапанами предполагают необходимость дополнительной регулировки тепловых зазоров клапанов. Это значит, что в таком ДВС конструктивно отсутствуют гидрокомпенсаторы. С одной стороны это плюс, так как требования к качеству масла занижаются, при этом все же возникает необходимость периодической регулировки зазоров вручную.
После сжигания топливного заряда отработавшие газы медленнее и менее эффективно выводятся из цилиндров, то есть ухудшается вентиляция. Все это приводит к тому, что такой двигатель отличается замедленной реакцией на нажатие педали газа.
Получается, ДВС этого типа не подходят для активного разгона «с низов», при этом неплохо «тянут» на низких оборотах. Приемлемая динамика достигается в среднем диапазоне оборотов, то есть мотор нужно крутить. В результате подобные агрегаты закономерно расходуют больше топлива. Некоторые замечания возникают и применительно к комфорту. Моторы с 8 клапанами больше вибрируют, могут работать менее устойчиво, сильнее шумят.
Плюсы 16-и клапанных двигателей
Основным преимуществом такого мотора считается лучшая отдача и большая мощность при одинаковом рабочем объеме. Параллельно достигается топливная экономичность. Все дело в том, что система впуска и выпуска на таких агрегатах работает более эффективно.
Как мы уже говорили, четыре отверстия под клапаны имеют больший суммарный диаметр по сравнению с двумя. Благодаря этому за единицу времени в камеру сгорания удается подать больше рабочей топливно-воздушной смеси, а также эффективнее вывести отработавшие газы.
Минусы моторов с 16 клапанами
Прежде всего, устройство ГРМ в таких агрегатах более сложное. При этом сразу стоит выделить повышенную чувствительность к качеству моторного масла и горючего. Загрязнение системы смазки или рабочей жидкости приводит к быстрому выходу гидрокомпенсаторов из строя.
Что касается ремонта и обслуживания, такой агрегат сложнее и дороже. Конструкция предполагает не только гидрокомпенсаторы, но и два распределительных вала (один для впускных, другой для выпускных кланов), а также большее количество клапанов.
Определенные сложности возникают и с заменой привода механизма газораспределения, так как требуется более точная настройка фаз, особые требования выдвигаются к максимально точному вставлению по меткам.
Что касается установки газобаллонного оборудования, моторы с 16 клапанами более требовательны к качественной настройке ГБО, так как сбои и нарушения смесеобразования могут привести к быстрому прогару клапанов при работе на газу.
Какой силовой агрегат лучше выбрать
Если суммировать все перечисленные выше особенности, тогда становится понятно следующее:
Если стоит выбор из этих двух типов ДВС, тогда следует отдельно учесть индивидуальные предпочтения и особенности последующей эксплуатации. В случае, когда нужна динамика и экономичность, при этом автомобиль планируется обслуживать на профессиональной сервисной станции, тогда оптимально приобрести более технологичный 16 клапанный вариант.
Если же вопросы динамики, мощности и топливной экономичности не так важны, при этом планируется обслуживать машину самостоятельно для экономии или с учетом отсутствия возможности посещать СТО, тогда мотор с 8 клапанами выглядит более подходящим вариантом.
Получается, главными их преимуществами остается более доступная начальная цена автомобиля, меньшая чувствительность к горючему и составу топливно-воздушной смеси, а также простота ремонта, особенно при самостоятельном обслуживании.
Подведем итоги
Не трудно догадаться, что 16 клапанные версии закономерно и достаточно активно вытесняют упрощенные варианты с 2 клапанами на цилиндр. Если говорить о покупке нового автомобиля с 8 клапанным двигателем сегодня, тогда решающим аргументом зачастую является только более привлекательная цена.
Машина с таким мотором будет стоить на 15-20% дешевле по сравнению с аналогичной моделью, но уже с 16 клапанами. При этом снижение стоимости достигается не только из-за разницы в силовых установках. Дело в том, что производители также стараются делать версии автомобилей с 8 клапанными ДВС самыми бюджетными, то есть максимально простыми по комплектации.
Указанный подход очень важен в нижнем ценовом сегменте, позволяя сформировать выгодное предложение для покупателей с сильно ограниченными финансовыми возможностями или же для тех целей, когда автомобили приобретаются для коммерческого использования (службы такси и т.п.).
Однако если сравнивать восьми и шестнадцатиклапанные версии на вторичном рынке, тогда в ряде случаев оптимально уделить внимание более простой конструкции. С учетом того, что 8 клапанный мотор проще конструктивно и не так чувствителен к качеству топлива, шансы приобрести работоспособный исправный экземпляр значительно возрастают.
При этом даже если двигателю в дальнейшем будет необходим ремонт, затраты на восстановление ДВС будут существенно ниже, благодаря его ремонтопригодности и доступности запчастей. Однако не следует забывать, что покупка такого агрегата для форсирования, установки турбины и другого тюнинга может оказаться неоправданной.
Именно по этой причине одним из распространенных видов тюнинга автомобиля является замена 8 клапанного двигателя на 16 клапанный, после чего производятся дальнейшие усовершенствования. При этом силовые агрегаты с 8 клапанами хорошо зарекомендовали себя в качестве простых моторов на гражданских рабочих автомобилях, тогда как для получения большей мощности однозначно предпочтителен другой вариант.
