Клапанов на цилиндр 5: Надежность и проблемы турбомоторов с 5-ю клапанами на цилиндр

Содержание

Надежность и проблемы турбомоторов с 5-ю клапанами на цилиндр

 13.12.2018

Примерно в 1980-х годах двигатели с двумя распредвалами в головке (или головках) блока шагнули в массовый сегмент и появились на гражданских автомобилях со спортивным характером. Однако производители решили не останавливаться на достигнутом: помимо головок с четырьмя клапанами на цилиндр некоторые автокомпании предложили ГБЦ, в которых на каждый цилиндр приходилось по 5 клапанов.

 

Инженеры компании Audi создали и начали испытывать 5-цилиндровый 25-клапанный двигатель объемом всего 2,2 литра еще в 1986 году. В начале 1988 года на этот мотор под капотом Audi 200 Turbo Quattro установил рекорд скорости на итальянской трассе Нардо: машина проехала 1000 км со средней скоростью в 326 км/ч. Мощность 25-клапанного двигателя с 5-ю цилиндрами общим рабочим объемом 2,2 литра составляла 650 л.с. при 6200 об/мин.

 

Выбрать и купить двигатель 1.8Т для Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в нашем каталоге силовых агрегатов.

 

Гоночные двигатели V8 и V10 с пятью клапанами на цилиндр разработала и выпускала компания Yamaha с 1989 по 1996 годы. Их устанавливали на болиды «Формулы-1». Разумеется, инженеры Yamaha выпустили и мотоциклетные моторы с 5-клапанами на цилиндр: в 2001 году дебютировали кроссовые мотоциклы YZ250F и YZ450F, которые до 2014 и 2010 года соответственно оснащались 2-тактными 1-цилиндровыми 5-клапанными моторами.

 

Однако первыми представили гражданский двигатель с 5-ю клапанами на цилиндр инженеры компании Mitsubishi. В 1989 году появился крохотный 548-кубовый двигатель 3G81. Силовой агрегат дебютировал на модели Minica Dangan ZZ. Двигатель развивает от 30 до 64 л.с., существует в атмосферном и турбированном исполнении.

 

Компания Yamaha разрабатывала ГБЦ с 5-ю клапанами на цилиндр для компании Toyota. В частности, для установки на двигатель 4A-GE, который был представлен  1991 году. 1,6-литровая рядная 20-клапанная «четверка» с 20-ю клапанами, высокой степенью сжатия 10,5:1 и системой изменения фаз газораспределения выдавала 160 л.с.

 

Двигатели с 5-ю клапанами на цилиндр встречались и спортивных автомобилях, таких как Bugatti EB110, Ferrari F355, F360 и F50. Широкое распространение такие двигатели получили на автомобилях концерна VAG. Во второй половине 1990-х немецкие инженеры представили гамму моторов с 5-клапанами на цилиндр, в которую входили агрегаты объемом от 1,8 до 4,2 литра. Среди них были рядные «четверки» (атмосферные и турбированные), V6 и V8.

 

Зачем понадобилось доводить количество клапанов до 5 на цилиндр?

 

Мощность и КПД двигателя зависит от многих факторов. Также и от того, насколько быстро и легко камеры сгорания получают воздух и топливо, и насколько быстро и легко от них избавляются. В 5-клапанной конструкции 3 клапана отвечают за поступление воздуха в цилиндры. Отработавшие газы выходят через два клапана. И выходят они довольно легко, т.к. они раскалены, находятся под некоторым давлением и потому буквально самостоятельно покидают цилиндры, подгоняемые поршнем.

 

Как известно, от схемы с 5-ю клапанами на цилиндр отказались и сегодня таких серийных моторов нет. Как показала практика, 3 впускных клапана не всегда оправдывают себя.

 

Во-первых, преимущество в общем сечении впускных каналов не настолько уж и велико.

 

Во-вторых, лишние 5-клапнов, 5 кулачков и пружин в газораспределительном механизме – это лишняя масса и детали, которые нужно приводить в движение. Да, пружины трех клапанов менее упругие, но все же, толку не много.

 

В-третьих, впускные каналы трех клапанов в ГБЦ довольно узкие и создают сопротивление потоку воздуха.

 

В-четвертых, тремя впускными клапанами практически невозможно управлять, что пришлось делать ради соответствия экологическим нормам. Как известно, в начале двухтысячных многие автопроизводители научили свои моторы с 4-мя клапанами на цилиндр работать по 2-клапанной (вернее, даже по 3-клапанной) схеме в некоторых режимах. Оказалось, что поступление воздуха по одному из двух впускных клапанов на низких и средних оборотах обеспечивает ускорение потока, лучшее перемешивание воздуха в цилиндрах и, как результат, повышение крутящего момента.

 

 

Самая первая 20-клапанная четверка (двигатель ADR мощностью 125 л.с.) объемом 1,8 литра дебютировала на Audi A4 B5 в конце 1994 года. Через год, в декабре 1995-го, началось производство продольных 20-клапанных турбированных «четверок», которые дебютировали на все той же Audi A4 B5. В их конструкции нашли применение решения с 2,2-литрового 25-клапанного экспериментального двигателя Audi 200 Quattro.

 

Первая 20-клапанная «четверка» для продольной установки носит индекс AEB. В конце 1996 года под капотом Audi A3 появился двигатель AGU для поперечной установки. Это двигатели-близнецы. Они выдают по 150 л.с. Головки двигателей AEB и AGU невзаимозаменяемые: у первого она крепится болтами на 11 мм, у другого (и всех остальных двигателей 1.8T от VAG) – болтами на 10 мм.

 

Двигатель 1.8T с индексом AGU считается самым прочным и наиболее пригодным для тюнинга. У этого двигателя (а также у AEB, AJL, ADR,AFY) головка блока с широкими (55 мм против 43 мм) впускными каналами, 20-мм поршневым пальцем (позже устанавливали 19-мм палец), а также кованный коленвал (кованный коленвал получили все двигатели 1.8T поперечного расположения в подкапотном пространстве). Эти особенности сделали его любимцем тех, кто может и умеет «надуть» двигатель большой турбиной. Правда, наилучших результатов при тюнинге можно достичь с ЭБУ Bosch ME 7.5, которого двигатель AGU отродясь не имел, а также с установкой форсунок с «длинным носиком» и датчика давления воздуха.

 

Вообще потенциал 1,8-литровых турбомоторов моторов для тюнинга очень высок. Двигатели хорошо «отзываются» на чип-тюнинг и способны держать наддув от большой турбины. Без особых вмешательств в конструкцию ГБЦ и переделок цилиндро-поршневой группы с этого двигателя «снимают» до 300-350 л.с. Серьезными переделками с 1,8-литров рабочего объема специалисты снимают до 500 и даже 700 л.с. А вообще самый мощный стоковый 1.8T с оригинальной прошивкой и турбиной выдает 245 л.с., на Audi TT (двигатель BFV, который выпускался совсем не долго: с марта 2005 года по июнь 2006).

 

С 1996 года по 2008 год выпускали двигатели 1.8T для поперечной установки. Блоки всех этих двигателей взаимозаменямые, хотя и имеют незначительные отличия.

 

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть разборку двигателя 1.8T, снятого со Skoda Octavia RS (обозначение двигателя – AUQ) с пробегом 200 000 км.

 

 

Этот двигатель (AUQ) выдает 180 л.с. И при этом практически ничем не отличается от 150-сильного двигателя (AUM, ARX, AGN, AGU, ARX и некоторых других). Разницу в мощности дает прошивка и настройка актуаторов турбин. В частности, на более мощном двигателе актуатор позже открывает перепускной клапан, что позволяет турбине развивать более высокое давление наддува.

 

Двигатель AUQ помимо Skoda Octavia RS устанавливали на VW Golf, Bora, Seat Toledo, Audi TT Quattro.

 

Все двигатели 1.8T очень схожи. У них одинаковый диаметр цилиндра (81 мм) и ход поршня (86,4 мм), одинаковая длина шатунов (144 мм). Блоки у двигателей чугунные. ГБЦ из алюминиевого сплава. Распредвал выпускных клапанов приводится во вращение зубчатым ремнем от звездочки коленвала, а вал впускных клапанов приводится от выпускного вала цепной передачей, расположенной на задних концах валов. У всех 20-клапанных «четверок» поперечного расположения кованный коленвал.

 

С 1995 года до октября 1998 года все двигатели 1.8Т оснащались механическим впрыском топлива с ЭБУ Bosch M 3.8.3, катушками зажигания с внешним коммутатором и дроссельной заслонкой с тросовым приводом. Электронный дроссель, датчик давления воздуха (MAP-сенсор), ЭБУ Bosch ME 7.5 и катушки зажигания с индивидуальными (встроенными) коммутаторами впервые появились на моторе с индексом APX (225 л.с. Audi TT). Уже в 2000 году все двигатели 1.8Т перешли на новый блок управления (у всех этих двигателей свои собственные индексы-обозначения).

 

 

Приблизительно с 2000-го года на моторах 1.8Т внедрили оригинальный механизм изменения фаз газораспределения: фазовращатель как таковой отсутствует, а вот положение впускного распредвала относительно выпускного меняется за счет изменения положения цепи. Для этого используется управляемый регулируемый гидронатяжитель цепи привода впускного распредвала. Опусканием и поднятием башмака гидронатяжителя изменяется длина цепи между распредвалами. В результате впускной распредвал поворачивается относительно выпускного, который приводится от коленчатого вала, вследствие чего перекрытие клапанов уменьшается. Головки блоков двигателей AUM, AUQ, BAM, ARX, APX с управляемыми натяжителями идентичны и взаимозаменяемы.

 

 

На моторах 1.8T мощностью не более 180 л.с. используется турбокомпрессор KKK K03. На более мощных – К04. Примерно с 2000 года младшую турбину немного модифицировали – увеличили диаметр ротора компрессора примерно на 5 мм. Такая турбина известна как K03S. Соответственно при тюнинге двигатель с турбиной К03 может выдавать до 195 л.с., а с К03S – до 250 л.с. Однако турбины K03 для двигателей 1.8Т полностью взаимозаменяемые. У турбин К04 своя конфигурация фланца под выпускной коллектор.

 

 

Проблемы и надежность двигателя 1.8T 20 клапанов

 

20-клапанные 4-цилиндровые турбомоторы получились очень надежными и неприхотливыми. По механике обычно проблем не возникает. Сложный 20-клапанный механизм газораспределения вообще никаких проблем не создает. Этот двигатель способен пройти более 500 км, однако владелец должен быть внимателен к его обслуживанию и сервису. При высокой механической надежности у этого двигателя немало нюансов и болячек.

 

Двигатель 1.8T не заводится

 

Если двигатель Audi, Volkswagen, Skoda, Seat 1.8T не заводится или очень трудно запускается на холодную, то проблема может быть в бензонасосе, установленном в баке. Он выходит из строя или начинает работать с перебоями, что отражается на запуске двигателя. Бензонасосы двигателя 1.8T для передне- и полноприводного автомобиля немного отличаются.

 

Выбрать и купить бензонасос (топливный насос) для двигателя 1.8Т для Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

 

Двигатель 1.8T «не едет». Подсосы или утечки воздуха

 

Во впускной системе двигателя 1. 8T очень много соединений с многочисленными хомутами, прокладками и патрубками. Если где-то возникнет подсос воздуха, неучтенного расходомером, двигатель «перестанет ехать». По ощущениям мощность падает чуть ли не на треть. В таких случаях диагностика нередко бессильна. Если все датчики в порядке, но лишний воздух нарушает смесеобразование, то искать можно долго. А поиски сводятся к опрессовке, нагнетании воздуха во впуск за расходомером и поиском утечек. Утечки бывают в самых неожиданных местах. Даже подсос через негерметично защелкнутый масляный щуп или недокрученную крышку маслозаливной горловины сказывается на производительности двигателя.

 

 

Датчик температуры охлаждающей жидкости

 

Еще одна причина, из-за которой двигатель 1.8T не заводится на холодную – датчик температуры охлаждающей жидкости. До 2002 года на двигателях 1.8T использовался дефектный датчик охлаждающей жидкости, который затем был заменен на улучшенный, он отличается зеленым цветом корпуса.

Но все равно датчик со временем просто выходит из строя и дает некорректные данные. Обычно он врет, что температура антифриза на совершенно холодном двигателе составляет 80 градусов. ЭБУ думает, что двигатель теплый и не подает нужного «заряда» топлива для запуска.

 

При замене датчика ОЖ можно обнаружить антифриз в его разъёме. Течь устраняется заменой уплотнительного колечка датчика.

 

 

Расходомер воздуха

 

Самый важный датчик на бензиновом двигателе измеряет количество всасываемого воздуха. На 20-клапанных двигателях 1.8T мощностью от 150 до 190 л.с. используется одинаковый расходомер воздуха. Расходомер тут пленочный, очень чувствительный к загрязнению. Его можно быстро вывести из строя применением некачественного «холодного впуска» или нештатного воздушного фильтра нулевого сопротивления. Также расходомер быстро выйдет из строя при сильном повышении мощности двигателя в результате чип-тюнинга с установкой более производительной турбины.

 

Симптомы выхода из строя расходомера – «машина не едет», мощность упала, как будто не сняли с ручника. Здоровье расходомера легко диагностируется. Не имея под рукой диагностического сканера можно просто отсоединить клемму расходомера. Если двигатель оживет, то однозначно проблема в нем.

 

Однако на самом деле расходомер не выходит из строя, а загрязняется. Можно попробовать очистить средством на основе изопропилового спирта. Вообще знатоки превентивно чистят его при каждой смене моторного масла. Если чистка расходомера не помогает, то можно поменять только его вставку (06A906461L) с чувствительным пленочным элементом.

 

Выбрать и купить расходомер (ДМРВ, MAP-сенсор) для автомобиля с двигателем 1.8Т для Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

 

Течь антифриза

 

На заднем торце двигателя находится пластиковый тройник системы охлаждения. От старости и температуры фланец тройника деформируется, начинается течь антифриза.

 

 

Катушки зажигания

 

На двигателях 1.8T, появившихся с 2000 года, используются катушки зажигания со встроенными коммутаторами. Эти катушки капризные, по ним даже была отзывная кампания. Если сгорела одна из катушек, то нужно менять сразу все и как можно быстрее. При одной неисправной катушке возрастает нагрузка на остальные. В результате после замены первой сгоревшей начинают выходить из строя остальные. И так по кругу.

 

На двигателях до 2000 года (это все 150-сильные варианты 1.8T) обычно выходит из строя каскад во внешнем коммутаторе.

 

Также пропуски зажигания возникают из-за трещин в оплетке на высоковольтных проводах. О пропусках зажигания машина уведомляет морганием лампы check engine.

 

 

Выбрать и купить катушки зажигания для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

 

Датчик температуры во впуске

 

При загрязнении маслом датчик дает неверные показания, что в итоге отражается на расходе топлива и мощности двигателя. Этот датчик поддается очистке.

 

Клапан N75

 

Производительностью турбины управляет соленоидный клапан N75. По команде блока управления клапан при помощи вакуумного актуатора открывает перепускной клапан в корпусе турбины, через который часть выхлопных газов уходят в выпуск в обход ее крыльчатки.

 

При неисправности клапана возникают ошибки по недодуву или передуву турбины. Отказ клапана прекрасно диагностируется, также возможно запустить его диагностику и проверить работоспособность соленоида.

 

 

Выбрать и купить клапан N75 для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

 

Система вторичного воздуха

 

Двигатель 1.8T оснащен системой вторичного воздуха. Она представляет собой электрический насос, подающий воздух в выпускной коллектор. Подача воздуха осуществляется в течение полутора минут после запуска холодного двигателя. Свежий воздух в выпуске запускает процесс догорания топлива, что разогревает катализатор. То есть, это чисто экологическая система. Ее обычно удаляют, так как она беспокоит ошибками, вызванными утечками подаваемого воздуха или неисправностью самого насоса.

 

 

Выбрать и купить насос продувки (насос системы вторичного воздуха) для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

 

Воздушный патрубок от расходомера к турбине

 

В первый за расходомером патрубок, известный в народе как «гусеница», подключены патрубки от системы вентиляции картерных газов, системы вентиляции топливного бака и от вакуумной системы. В местах соединения этих патрубков могут возникать подсосы воздуха.

 

 

Система вентиляции бака

 

В самый маленький сосок первого патрубка впускной системы подключается шланг системы вентиляции бака. Шланг тянется буквально от бака. Если в нем возникнет подсос или выйдет из строя расположенный на нем клапан N80, то мощность двигателя сильно упадет, а расход топлива вырастет в несколько раз.

 

Дроссельная заслонка

 

Дроссельная заслонка становится жертвой присутствия масла во впуске. Если ход заслонки нарушается, то обороты двигателя начинают плавать, появляются вибрации, увеличивается расход топлива. Заслонка нуждается в очистке и адаптации.

 

 

Выбрать и купить дроссельную заслонку для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

 

Турбина и трубка подачи масла для смазки

 

В большинстве случаев на моторах 1.8T (150-180 л.с.) применяются турбины KKK K03. Трубка подачи масла оказалась не совсем удачной: она огибает весь мотор, проходит вблизи раскаленного выпускного коллектора, а потому нагревается сама и масло в ней. Масло коксуется, откладывается на стенках трубки. Уменьшается ее сечение, в результате смазка охлаждение маслом подшипников и вала турбины резко ухудшается. Турбина выходит из строя. Новую или б/у турбину на двигатель 1.8T следует ставить вместе с заменой трубки, подводящей масло, и трубки, по которой масло уходит из картриджа.

 

 

Выбрать и купить турбину для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

 

Вентиляция картерных газов

 

Как и на любом турбированном двигателе, система вентиляции картерных газов весьма сложная. На двигателе 1.8T в ее конструкцию входит два клапана: простой односторонний «блидер» (клапан PCV) и редукционный клапан «грибок». «Блидер» должен перекрывать поток газов во впускной коллектор, а «грибок» регулирует их количество в зависимости от разряжения во впускном коллекторе. Вся эта система нужна для того, чтобы не было гипервентиляции картера. Если говорить простым языком, «чтобы турбокомпрессор не высосал все масло из картера».

 

При разрушении мембраны в грибке или затвердевании мембраны в блидере работа вентиляции нарушается.

 

 

В итоге турбина засасывает во впускной коллектор не только картерные газы, но и пары масла, которое загрязняет впуск и оседает на пленке расходомера. Помимо этого, коксом загрязняются многочисленные патрубки вентиляции картерных газов, что ухудшает работу вентиляции и приводит к повышению давления картерных газов. Их надо чистить, а лучше – менять на новые.

А еще от старости и пробега трубки рассыхаются, трескаются и тогда возникает подсос воздуха, приводящий в итоге к потери мощности двигателя.

 

 

Натяжитель цепи

 

Прокладка под натяжителем потеет маслом и является одним из источников подсоса воздуха. Для замены прокладки приходится приподнимать впускной распредвал.

 

Сам натяжитель цепи нередко выходит из строя и его рекомендуется менять каждые 250 000 км. Симптомы его старения – цокот или грохот цепи при холодном запуске двигателя. Впоследствии ослабление натяга цепи приводит к ее перескоку и встрече поршней и клапанов. Правда, натяжитель может не обеспечивать нормального натяжения цепи и при проблемах с давлением масла.

 

 

Жор масла

 

Двигатель 1.8T обычно не расходует масло: маслосъемные кольца работают хорошо в течение сотен тысяч километров. Если все-таки наблюдается расход масла на угар, а система вентиляции картерных газов и турбина в порядке, то, скорее всего нужно менять маслосъемные колпачки. Обычно они нуждаются в замене при пробеге 250 000 км.

 

Засорение маслоприемника

 

На двигателе 1.8T засоряется сетка маслоприемника. Причинами засорения являются некачественное масло, забитая система вентиляции картерных газов и некачественные масляные фильтры. При засорении маслоприемника снижается давление масла. Об этом может свидетельствовать стук гидрокомпенсаторов или загорание индикатора низкого давления масла.

 

 

Также нередко выходит из строя сам масляный насос – снижается его производительность.

 

Низкое давление масла чревато задирами на шейках распредвалов и его заклиниванием, обрывом шпонки и встрече клапанов и поршней.

 

 

Для очистки маслоприемника приходится снимать поддон, а перед этим, на многих моделях Audi, Volkswagen, Seat, Skoda нужно еще подвесить мотор и опустить подрамник.

 

Выбрать и купить двигатель 1.8Т для Фольксваген Пассат, Гольф, Бора, Шкода Октавия, Шкода Суперб, Ауди А3, Ауди А4, Ауди А6, Сеат вы можете у компании «АвтоСтронг-М» с гарантией и доставкой.

Надежность и проблемы турбомоторов с 5-ю клапанами на цилиндр | Автостронг М

Примерно в 1980-х годах двигатели с двумя распредвалами в головке (или головках) блока шагнули в массовый сегмент и появились на гражданских автомобилях со спортивным характером. Однако производители решили не останавливаться на достигнутом: помимо головок с четырьмя клапанами на цилиндр некоторые автокомпании предложили ГБЦ, в которых на каждый цилиндр приходилось по 5 клапанов.

Инженеры компании Audi создали и начали испытывать 5-цилиндровый 25-клапанный двигатель объемом всего 2,2 литра еще в 1986 году. В начале 1988 года на этот мотор под капотом Audi 200 Turbo Quattro установил рекорд скорости на итальянской трассе Нардо: машина проехала 1000 км со средней скоростью в 326 км/ч. Мощность 25-клапанного двигателя с 5-ю цилиндрами общим рабочим объемом 2,2 литра составляла 650 л.с. при 6200 об/мин.

Выбрать и купить двигатель 1.8Т для Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в нашем каталоге силовых агрегатов.

Гоночные двигатели V8 и V10 с пятью клапанами на цилиндр разработала и выпускала компания Yamaha с 1989 по 1996 годы. Их устанавливали на болиды «Формулы-1». Разумеется, инженеры Yamaha выпустили и мотоциклетные моторы с 5-клапанами на цилиндр: в 2001 году дебютировали кроссовые мотоциклы YZ250F и YZ450F, которые до 2014 и 2010 года соответственно оснащались 2-тактными 1-цилиндровыми 5-клапанными моторами.

Однако первыми представили гражданский двигатель с 5-ю клапанами на цилиндр инженеры компании Mitsubishi. В 1989 году появился крохотный 548-кубовый двигатель 3G81. Силовой агрегат дебютировал на модели Minica Dangan ZZ. Двигатель развивает от 30 до 64 л.с., существует в атмосферном и турбированном исполнении.

Компания Yamaha разрабатывала ГБЦ с 5-ю клапанами на цилиндр для компании Toyota. В частности, для установки на двигатель 4A-GE, который был представлен  1991 году. 1,6-литровая рядная 20-клапанная «четверка» с 20-ю клапанами, высокой степенью сжатия 10,5:1 и системой изменения фаз газораспределения выдавала 160 л.с.

Двигатели с 5-ю клапанами на цилиндр встречались и спортивных автомобилях, таких как Bugatti EB110, Ferrari F355, F360 и F50. Широкое распространение такие двигатели получили на автомобилях концерна VAG. Во второй половине 1990-х немецкие инженеры представили гамму моторов с 5-клапанами на цилиндр, в которую входили агрегаты объемом от 1,8 до 4,2 литра. Среди них были рядные «четверки» (атмосферные и турбированные), V6 и V8.

Зачем понадобилось доводить количество клапанов до 5 на цилиндр?

Мощность и КПД двигателя зависит от многих факторов. Также и от того, насколько быстро и легко камеры сгорания получают воздух и топливо, и насколько быстро и легко от них избавляются. В 5-клапанной конструкции 3 клапана отвечают за поступление воздуха в цилиндры. Отработавшие газы выходят через два клапана. И выходят они довольно легко, т.к. они раскалены, находятся под некоторым давлением и потому буквально самостоятельно покидают цилиндры, подгоняемые поршнем.

Как известно, от схемы с 5-ю клапанами на цилиндр отказались и сегодня таких серийных моторов нет. Как показала практика, 3 впускных клапана не всегда оправдывают себя.

Во-первых, преимущество в общем сечении впускных каналов не настолько уж и велико.

Во-вторых, лишние 5-клапнов, 5 кулачков и пружин в газораспределительном механизме – это лишняя масса и детали, которые нужно приводить в движение. Да, пружины трех клапанов менее упругие, но все же, толку не много.

В-третьих, впускные каналы трех клапанов в ГБЦ довольно узкие и создают сопротивление потоку воздуха.

В-четвертых, тремя впускными клапанами практически невозможно управлять, что пришлось делать ради соответствия экологическим нормам. Как известно, в начале двухтысячных многие автопроизводители научили свои моторы с 4-мя клапанами на цилиндр работать по 2-клапанной (вернее, даже по 3-клапанной) схеме в некоторых режимах. Оказалось, что поступление воздуха по одному из двух впускных клапанов на низких и средних оборотах обеспечивает ускорение потока, лучшее перемешивание воздуха в цилиндрах и, как результат, повышение крутящего момента.

Самая первая 20-клапанная четверка (двигатель ADR мощностью 125 л.с.) объемом 1,8 литра дебютировала на Audi A4 B5 в конце 1994 года. Через год, в декабре 1995-го, началось производство продольных 20-клапанных турбированных «четверок», которые дебютировали на все той же Audi A4 B5. В их конструкции нашли применение решения с 2,2-литрового 25-клапанного экспериментального двигателя Audi 200 Quattro.

Первая 20-клапанная «четверка» для продольной установки носит индекс AEB. В конце 1996 года под капотом Audi A3 появился двигатель AGU для поперечной установки. Это двигатели-близнецы. Они выдают по 150 л.с. Головки двигателей AEB и AGU невзаимозаменяемые: у первого она крепится болтами на 11 мм, у другого (и всех остальных двигателей 1.8T от VAG) – болтами на 10 мм.

Двигатель 1.8T с индексом AGU считается самым прочным и наиболее пригодным для тюнинга. У этого двигателя (а также у AEB, AJL, ADR,AFY) головка блока с широкими (55 мм против 43 мм) впускными каналами, 20-мм поршневым пальцем (позже устанавливали 19-мм палец), а также кованный коленвал (кованный коленвал получили все двигатели 1.8T поперечного расположения в подкапотном пространстве). Эти особенности сделали его любимцем тех, кто может и умеет «надуть» двигатель большой турбиной. Правда, наилучших результатов при тюнинге можно достичь с ЭБУ Bosch ME 7.5, которого двигатель AGU отродясь не имел, а также с установкой форсунок с «длинным носиком» и датчика давления воздуха.

Вообще потенциал 1,8-литровых турбомоторов моторов для тюнинга очень высок. Двигатели хорошо «отзываются» на чип-тюнинг и способны держать наддув от большой турбины. Без особых вмешательств в конструкцию ГБЦ и переделок цилиндро-поршневой группы с этого двигателя «снимают» до 300-350 л.с. Серьезными переделками с 1,8-литров рабочего объема специалисты снимают до 500 и даже 700 л.с. А вообще самый мощный стоковый 1.8T с оригинальной прошивкой и турбиной выдает 245 л.с., на Audi TT (двигатель BFV, который выпускался совсем не долго: с марта 2005 года по июнь 2006).

С 1996 года по 2008 год выпускали двигатели 1.8T для поперечной установки. Блоки всех этих двигателей взаимозаменямые, хотя и имеют незначительные отличия.

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть разборку двигателя 1.8T, снятого со Skoda Octavia RS (обозначение двигателя – AUQ) с пробегом 200 000 км.

Этот двигатель (AUQ) выдает 180 л.с. И при этом практически ничем не отличается от 150-сильного двигателя (AUM, ARX, AGN, AGU, ARX и некоторых других). Разницу в мощности дает прошивка и настройка актуаторов турбин. В частности, на более мощном двигателе актуатор позже открывает перепускной клапан, что позволяет турбине развивать более высокое давление наддува.

Двигатель AUQ помимо Skoda Octavia RS устанавливали на VW Golf, Bora, Seat Toledo, Audi TT Quattro.

Все двигатели 1.8T очень схожи. У них одинаковый диаметр цилиндра (81 мм) и ход поршня (86,4 мм), одинаковая длина шатунов (144 мм). Блоки у двигателей чугунные. ГБЦ из алюминиевого сплава. Распредвал выпускных клапанов приводится во вращение зубчатым ремнем от звездочки коленвала, а вал впускных клапанов приводится от выпускного вала цепной передачей, расположенной на задних концах валов. У всех 20-клапанных «четверок» поперечного расположения кованный коленвал.

С 1995 года до октября 1998 года все двигатели 1.8Т оснащались механическим впрыском топлива с ЭБУ Bosch M 3.8.3, катушками зажигания с внешним коммутатором и дроссельной заслонкой с тросовым приводом. Электронный дроссель, датчик давления воздуха (MAP-сенсор), ЭБУ Bosch ME 7.5 и катушки зажигания с индивидуальными (встроенными) коммутаторами впервые появились на моторе с индексом APX (225 л.с. Audi TT). Уже в 2000 году все двигатели 1.8Т перешли на новый блок управления (у всех этих двигателей свои собственные индексы-обозначения).

Приблизительно с 2000-го года на моторах 1.8Т внедрили оригинальный механизм изменения фаз газораспределения: фазовращатель как таковой отсутствует, а вот положение впускного распредвала относительно выпускного меняется за счет изменения положения цепи. Для этого используется управляемый регулируемый гидронатяжитель цепи привода впускного распредвала. Опусканием и поднятием башмака гидронатяжителя изменяется длина цепи между распредвалами. В результате впускной распредвал поворачивается относительно выпускного, который приводится от коленчатого вала, вследствие чего перекрытие клапанов уменьшается. Головки блоков двигателей AUM, AUQ, BAM, ARX, APX с управляемыми натяжителями идентичны и взаимозаменяемы.

На моторах 1.8T мощностью не более 180 л.с. используется турбокомпрессор KKK K03. На более мощных – К04. Примерно с 2000 года младшую турбину немного модифицировали – увеличили диаметр ротора компрессора примерно на 5 мм. Такая турбина известна как K03S. Соответственно при тюнинге двигатель с турбиной К03 может выдавать до 195 л.с., а с К03S – до 250 л.с. Однако турбины K03 для двигателей 1.8Т полностью взаимозаменяемые. У турбин К04 своя конфигурация фланца под выпускной коллектор.

Проблемы и надежность двигателя 1.8T 20 клапанов

20-клапанные 4-цилиндровые турбомоторы получились очень надежными и неприхотливыми. По механике обычно проблем не возникает. Сложный 20-клапанный механизм газораспределения вообще никаких проблем не создает. Этот двигатель способен пройти более 500 км, однако владелец должен быть внимателен к его обслуживанию и сервису. При высокой механической надежности у этого двигателя немало нюансов и болячек.

Двигатель 1.8T не заводится

Если двигатель Audi, Volkswagen, Skoda, Seat 1.8T не заводится или очень трудно запускается на холодную, то проблема может быть в бензонасосе, установленном в баке. Он выходит из строя или начинает работать с перебоями, что отражается на запуске двигателя. Бензонасосы двигателя 1.8T для передне- и полноприводного автомобиля немного отличаются.

Выбрать и купить бензонасос (топливный насос) для двигателя 1.8Т для Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

Двигатель 1.8T «не едет». Подсосы или утечки воздуха

Во впускной системе двигателя 1.8T очень много соединений с многочисленными хомутами, прокладками и патрубками. Если где-то возникнет подсос воздуха, неучтенного расходомером, двигатель «перестанет ехать». По ощущениям мощность падает чуть ли не на треть. В таких случаях диагностика нередко бессильна. Если все датчики в порядке, но лишний воздух нарушает смесеобразование, то искать можно долго. А поиски сводятся к опрессовке, нагнетании воздуха во впуск за расходомером и поиском утечек. Утечки бывают в самых неожиданных местах. Даже подсос через негерметично защелкнутый масляный щуп или недокрученную крышку маслозаливной горловины сказывается на производительности двигателя.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Еще одна причина, из-за которой двигатель 1.8T не заводится на холодную – датчик температуры охлаждающей жидкости. До 2002 года на двигателях 1.8T использовался дефектный датчик охлаждающей жидкости, который затем был заменен на улучшенный, он отличается зеленым цветом корпуса. Но все равно датчик со временем просто выходит из строя и дает некорректные данные. Обычно он врет, что температура антифриза на совершенно холодном двигателе составляет 80 градусов. ЭБУ думает, что двигатель теплый и не подает нужного «заряда» топлива для запуска.

При замене датчика ОЖ можно обнаружить антифриз в его разъёме. Течь устраняется заменой уплотнительного колечка датчика.

Расходомер воздуха

Самый важный датчик на бензиновом двигателе измеряет количество всасываемого воздуха. На 20-клапанных двигателях 1.8T мощностью от 150 до 190 л.с. используется одинаковый расходомер воздуха. Расходомер тут пленочный, очень чувствительный к загрязнению. Его можно быстро вывести из строя применением некачественного «холодного впуска» или нештатного воздушного фильтра нулевого сопротивления. Также расходомер быстро выйдет из строя при сильном повышении мощности двигателя в результате чип-тюнинга с установкой более производительной турбины.

Симптомы выхода из строя расходомера – «машина не едет», мощность упала, как будто не сняли с ручника. Здоровье расходомера легко диагностируется. Не имея под рукой диагностического сканера можно просто отсоединить клемму расходомера. Если двигатель оживет, то однозначно проблема в нем.

Однако на самом деле расходомер не выходит из строя, а загрязняется. Можно попробовать очистить средством на основе изопропилового спирта. Вообще знатоки превентивно чистят его при каждой смене моторного масла. Если чистка расходомера не помогает, то можно поменять только его вставку (06A906461L) с чувствительным пленочным элементом.

Выбрать и купить расходомер (ДМРВ, MAP-сенсор) для автомобиля с двигателем 1.8Т для Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

Течь антифриза

На заднем торце двигателя находится пластиковый тройник системы охлаждения. От старости и температуры фланец тройника деформируется, начинается течь антифриза.

Катушки зажигания

На двигателях 1.8T, появившихся с 2000 года, используются катушки зажигания со встроенными коммутаторами. Эти катушки капризные, по ним даже была отзывная кампания. Если сгорела одна из катушек, то нужно менять сразу все и как можно быстрее. При одной неисправной катушке возрастает нагрузка на остальные. В результате после замены первой сгоревшей начинают выходить из строя остальные. И так по кругу.

На двигателях до 2000 года (это все 150-сильные варианты 1.8T) обычно выходит из строя каскад во внешнем коммутаторе.

Также пропуски зажигания возникают из-за трещин в оплетке на высоковольтных проводах. О пропусках зажигания машина уведомляет морганием лампы check engine.

Выбрать и купить катушки зажигания для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

Датчик температуры во впуске

При загрязнении маслом датчик дает неверные показания, что в итоге отражается на расходе топлива и мощности двигателя. Этот датчик поддается очистке.

Клапан N75

Производительностью турбины управляет соленоидный клапан N75. По команде блока управления клапан при помощи вакуумного актуатора открывает перепускной клапан в корпусе турбины, через который часть выхлопных газов уходят в выпуск в обход ее крыльчатки.

При неисправности клапана возникают ошибки по недодуву или передуву турбины. Отказ клапана прекрасно диагностируется, также возможно запустить его диагностику и проверить работоспособность соленоида.

Выбрать и купить клапан N75 для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

Система вторичного воздуха

Двигатель 1.8T оснащен системой вторичного воздуха. Она представляет собой электрический насос, подающий воздух в выпускной коллектор. Подача воздуха осуществляется в течение полутора минут после запуска холодного двигателя. Свежий воздух в выпуске запускает процесс догорания топлива, что разогревает катализатор. То есть, это чисто экологическая система. Ее обычно удаляют, так как она беспокоит ошибками, вызванными утечками подаваемого воздуха или неисправностью самого насоса.

Выбрать и купить насос продувки (насос системы вторичного воздуха) для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

Воздушный патрубок от расходомера к турбине

В первый за расходомером патрубок, известный в народе как «гусеница», подключены патрубки от системы вентиляции картерных газов, системы вентиляции топливного бака и от вакуумной системы. В местах соединения этих патрубков могут возникать подсосы воздуха.

Система вентиляции бака

В самый маленький сосок первого патрубка впускной системы подключается шланг системы вентиляции бака. Шланг тянется буквально от бака. Если в нем возникнет подсос или выйдет из строя расположенный на нем клапан N80, то мощность двигателя сильно упадет, а расход топлива вырастет в несколько раз.

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка становится жертвой присутствия масла во впуске. Если ход заслонки нарушается, то обороты двигателя начинают плавать, появляются вибрации, увеличивается расход топлива. Заслонка нуждается в очистке и адаптации.

Выбрать и купить дроссельную заслонку для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

Турбина и трубка подачи масла для смазки

В большинстве случаев на моторах 1.8T (150-180 л.с.) применяются турбины KKK K03. Трубка подачи масла оказалась не совсем удачной: она огибает весь мотор, проходит вблизи раскаленного выпускного коллектора, а потому нагревается сама и масло в ней. Масло коксуется, откладывается на стенках трубки. Уменьшается ее сечение, в результате смазка охлаждение маслом подшипников и вала турбины резко ухудшается. Турбина выходит из строя. Новую или б/у турбину на двигатель 1.8T следует ставить вместе с заменой трубки, подводящей масло, и трубки, по которой масло уходит из картриджа.

Выбрать и купить турбину для двигателя 1.8Т для автомобиля Фольксваген, Шкода, Ауди, Сеат вы можете в каталоге на нашем сайте.

Вентиляция картерных газов

Как и на любом турбированном двигателе, система вентиляции картерных газов весьма сложная. На двигателе 1.8T в ее конструкцию входит два клапана: простой односторонний «блидер» (клапан PCV) и редукционный клапан «грибок». «Блидер» должен перекрывать поток газов во впускной коллектор, а «грибок» регулирует их количество в зависимости от разряжения во впускном коллекторе. Вся эта система нужна для того, чтобы не было гипервентиляции картера. Если говорить простым языком, «чтобы турбокомпрессор не высосал все масло из картера».

При разрушении мембраны в грибке или затвердевании мембраны в блидере работа вентиляции нарушается.

В итоге турбина засасывает во впускной коллектор не только картерные газы, но и пары масла, которое загрязняет впуск и оседает на пленке расходомера. Помимо этого, коксом загрязняются многочисленные патрубки вентиляции картерных газов, что ухудшает работу вентиляции и приводит к повышению давления картерных газов. Их надо чистить, а лучше – менять на новые.

А еще от старости и пробега трубки рассыхаются, трескаются и тогда возникает подсос воздуха, приводящий в итоге к потери мощности двигателя.

Натяжитель цепи

Прокладка под натяжителем потеет маслом и является одним из источников подсоса воздуха. Для замены прокладки приходится приподнимать впускной распредвал.

Сам натяжитель цепи нередко выходит из строя и его рекомендуется менять каждые 250 000 км. Симптомы его старения – цокот или грохот цепи при холодном запуске двигателя. Впоследствии ослабление натяга цепи приводит к ее перескоку и встрече поршней и клапанов. Правда, натяжитель может не обеспечивать нормального натяжения цепи и при проблемах с давлением масла.

Жор масла

Двигатель 1.8T обычно не расходует масло: маслосъемные кольца работают хорошо в течение сотен тысяч километров. Если все-таки наблюдается расход масла на угар, а система вентиляции картерных газов и турбина в порядке, то, скорее всего нужно менять маслосъемные колпачки. Обычно они нуждаются в замене при пробеге 250 000 км.

Засорение маслоприемника

На двигателе 1.8T засоряется сетка маслоприемника. Причинами засорения являются некачественное масло, забитая система вентиляции картерных газов и некачественные масляные фильтры. При засорении маслоприемника снижается давление масла. Об этом может свидетельствовать стук гидрокомпенсаторов или загорание индикатора низкого давления масла.

Также нередко выходит из строя сам масляный насос – снижается его производительность.

Низкое давление масла чревато задирами на шейках распредвалов и его заклиниванием, обрывом шпонки и встрече клапанов и поршней.

Для очистки маслоприемника приходится снимать поддон, а перед этим, на многих моделях Audi, Volkswagen, Seat, Skoda нужно еще подвесить мотор и опустить подрамник.

Выбрать и купить двигатель 1.8Т для Фольксваген Пассат, Гольф, Бора, Шкода Октавия, Шкода Суперб, Ауди А3, Ауди А4, Ауди А6, Сеат вы можете у компании «АвтоСтронг-М» с гарантией и доставкой.

Находим плюсы индивидуального управления клапанами — ДРАЙВ

Авторы системы говорят, что с её помощью можно модернизировать уже выпускаемые двигатели. Да, придётся изменить головку блока, но это намного проще, чем разрабатывать весь мотор полностью с нуля.

О пользе изменения фаз газораспределения ДВС на впуске и (или) выпуске мы рассказывали ещё одиннадцать лет назад. Ныне такие моторы — обычное дело. Иногда они дополняются устройством, меняющим высоту подъёма клапана. И всё же полной свободы регулирования там нет. Ведь «умные» актуаторы действуют не на сами клапаны, а сдвигают на несколько градусов распредвалы, вращение которых связано с поворотом коленчатого вала. Либо такие системы переводят работу клапана с одного кулачка на другой, с иным профилем. Избавить регулировку фаз от каких-либо ограничений позволяет другая технология: Intelligent Valve Actuation (IVA) от британской компании Camcon Auto.

Так выглядит механизм IVA для одного цилиндра. На каждый клапан (в данном примере их четыре) — свой мини-распредвал, поворачиваемый на любой желаемый угол электромотором, плюс свой механизм связи кулачок–клапан.

В таком интеллектуальном актуаторе распредвал, персональный для каждого клапана, не крутится постоянно, а поворачивается только в момент, когда клапан надо открыть или закрыть. Причём поворот идёт сначала в одну сторону, а потом в другую. Кулачок с клапаном связывает десмодромный механизм. То есть обратный ход осуществляется не за счёт пружины, а, опять же, жёстко управляется распредвалом. Клапан можно открыть намного быстрее, чем в обычном ДВС, затем оставить практически неподвижным, потом закрыть. Можно заставить его открыться дважды за один ход поршня. Или одним софтом поменять порядок зажигания в цилиндрах. Ещё можно задать персональный профиль подъёма и опускания для каждого цилиндра и в любой момент его изменить.

Система работает с моторами, чей рабочий диапазон — до 6500 об/мин. Полный подъём клапана происходит за пять миллисекунд.

Обычный ДВС с технологией IVA может по желанию программистов реализовывать какой угодно термодинамический цикл — хоть Отто, хоть Миллера/Аткинсона, хоть с воспламенением от сжатия HCCI, хоть его маздовскую версию SCCI. Такой мотор можно простой заменой программы переводить с четырёхтактного цикла на двухтактный или даже на сверхэкономичный 12-тактный. Последний представляет собой вариацию давней идеи отключения части цилиндров под малой нагрузкой. Но в обычных ДВС электроника деактивирует, например, половину цилиндров на энное продолжительное время. А в случае IVA работают все цилиндры равномерно. Но только каждый из них получает топливо и включает зажигание не раз в четыре такта, а на каждый третий свой рабочий ход (один раз за 12 тактов). Так все цилиндры остаются в нормальном рабочем температурном режиме.

В случае рядного мотора (например, переделанной в виде опыта «четвёрки» JLR Ingenium) каждый миниатюрный распредвал системы IVA ориентирован поперёк общей оси ДВС (то есть оси коленчатого вала).

Конечно, Camcon — далеко не первая фирма, задумавшаяся над системой полного и совершенно свободного контроля за фазами газораспределения. Такие проекты существовали у GM и Форда, Ricardo и Lotus Engineering. Из последних примеров нужно вспомнить систему Qamfree вовсе без единого распредвала. Ту разработку начали в Кёнигсегге, а продолжили в фирме FreeValve вместе с Коросом. В Camcon Auto, как видим, пошли противоположным путём — поставили по персональному распредвалу на каждый клапан.

Для демонстрации фактической работы IVA авторы устройства переделали мотор Ягуара и выпустили такую легковушку на дорожные тесты.

Как говорят разработчики, потенциально система IVA может сократить выбросы углекислого газа на 15–20%. На опытных образцах моторов («турбочетвёрки» 2.0) удалось продемонстрировать экономию топлива в 7,5%. В серии IVA обходилась бы дешевле, чем гибридная силовая установка, считают британцы. А расход у машин с бензиновым агрегатом был бы примерно сопоставим с дизелем. Фирма Camcon готова поставлять производителям комплекты своих актуаторов и наборы для адаптации их к моторам либо сотрудничать с поставщиками компонентов. Британцы прогнозируют, что на серийных машинах IVA появится в течение пяти лет.

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объёмом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмёркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестёрка» объёмом 23 л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана...

Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости всё расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далёком прошлом. Средний объём цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трёхсот до шестисот кубических сантиметров. Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового «атмосферника». Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.

Очень маленькие цилиндры часто встречаются на японских микролитражках: например, объём рядной «четвёрки» у Subaru R1 — всего 658 см³. Из «европейцев» отличился трёхцилиндровый дизельный Smart — 799 «кубиков». Есть цилиндры-напёрстки и у «корейцев»: трехцилиндровый Matiz — это 796 «кубиков», а четырёхцилиндровый — 995. «Четвёркой» объёмом 1086 см³ оснащаются Hyundai i10 и Kia Picanto. На другом полюсе — конечно же «американцы». Объём V-образной «восьмёрки» купе Chevrolet Corvette Z06 составляет 7011 см³. Хотя японцы, например, оснащали внедорожник Nissan Patrol предыдущего поколения рядной «шестёркой» TB48DE объёмом 4758 «кубиков».

Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. в большинстве случаев окажется четырёхцилиндровым, у 200-сильного будет четыре, пять или шесть цилиндров, у 300-сильного — восемь... Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

  • Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
  • Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
  • А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на 85-сильной двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах. Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А V-образный мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

О силах и моментах

Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров. Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями...

Отчего возникают вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента. Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне. В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мёртвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.

  • Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент.
  • В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один.

Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверённой частотой вращения коленвала... Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться. Плюс к этому, пары сил, приложенные на определённом расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.

Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.

Яркий представитель вымершего племени автомобилей с рядной «восьмёркой» — модель 1930-х годов Alfa Romeo 8C.

А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.

Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зелёным в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).

Степень уравновешенности (зелёная ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные)
1 R2 R2* V2 B2 R3 R4 V4 B4 R5 VR5 R6 V6 VR6 B6 R8 V8 B8 V10 V12 B12
Силы инерции первого порядка
Силы инерции второго порядка
Центробежные силы**
Моменты от сил инерции первого порядка
Моменты от сил инерции второго порядка
Моменты от центробежных сил
* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.

Что же получается? Из распространённых типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестёрки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали. Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.

Шестицилиндровый «оппозитник» водяного охлаждения Porsche. С левой и правой сторон блока в целях экономии стоят одинаковые головки, поэтому цепные приводы распредвалов пришлось устраивать и спереди, и сзади.

Уравновешенные и не очень

Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (такой, например, стоял на отечественной «Оке»). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе «Оки» слева и справа от коленвала применялись два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить ещё два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешёвых автомобилей, было бы совершенно неуместным.

Впрочем, это ещё ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата... Но мотор зато получался простым и дешёвым! Дешевизна двухцилиндровых двигателей соблазняет разработчиков и сегодня: не зря же эту схему использовали создатели самого доступного автомобиля планеты, индийского хэтчбека Tata Nano.

Машин с оппозитной «двойкой» — по экономическим и компоновочным соображениям — было немного. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.

Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180°), можно встретить сегодня только на мотоциклах. Поскольку поршни в нём всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше. Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели устанавливались на довоенные DKW и их прямых наследников, пластиковые гэдээровские Трабанты. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.

Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1. А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно. Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают...

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

Трёхцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четвёрка», и поэтому производители трёхцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. В своё время опелевские двигателисты решили отказаться от балансирного вала, разрабатывая трёхцилиндровый мотор семейства Ecotec для Корсы второго поколения — в целях удешевления и уменьшения механических потерь. И трёхцилиндровая Corsa после дебюта в 1996-м была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».

В самой популярной среди двигателистов рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка. Её можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью. (Вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?) А для компенсации момента от балансирного вала придётся ставить ещё один, вращающийся в противоположную сторону. Дорого? Безусловно. Однако моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat и самых разных марок концерна Volkswagen.

Пример рядной «четвёрки» с балансирными валами — двухлитровый двигатель Audi. Валы располагаются по обе стороны от коленвала и с удвоенной скоростью вращаются в противоположные стороны. Здесь балансирные валы расположены снизу и соединены зубчатой передачей, а раньше (как, например, на приведённом на картинке внизу двигателе Saab 2.3) их располагали сверху и у каждого был свой шкив цепного привода.

Кстати, оппозитная «четвёрка» уравновешена лучше, чем рядная, — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.

Subaru из компоновочных соображений предпочитает рядной «четвёрке» оппозитную. Что до вибраций, то силы инерции второго порядка у «боксера» уравновешены, но момент от них всё же остаётся свободным.

У рядных «пятёрок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил... Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жёстким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата или применяя специальные противовесы (как у наддувной «пятёрки» 2.5 TFSI на Audi TT RS). И только фиатовские мотористы применяли балансирный вал, который полностью уравновешивал все моменты.

  • На картинке FIAT JTD от хэтчбека Croma — потомок пятицилиндрового турбодизеля Fiat TD 125 объёмом 2387 см³, образованного путём добавления одного цилиндра к 1,9-литровой «четвёрке» TD 100. Балансирный вал — слева, в нижней части картера.
  • Под каким углом расположить кривошипы коленвала рядной «пятёрки»? 360° делим на пять... Правильно — 72°!

Кстати, практически все «пятёрки» образованы путём прибавления ещё одного цилиндра к четырёхцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четвёрки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72°.

О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали. А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные «шестёрки», ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трёшки», то есть не ахти. Поэтому, например, балансирным валом в развале блока цилиндров был оснащён самый первый двигатель V6 фирмы Mercedes-Benz — заслуженный М112 с тремя клапанами на цилиндр. У трёхлитровой «шестёрки» концерна PSA вал находился в одной из головок блока. На других моторах того времени инженеры пытались не усложнять конструкцию и старались свести уровень вибраций к минимуму за счёт усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещённого расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).

  • В моторе V6 с углом развала блока 90° сдвоенные кривошипы расположены под углом 120°. А в моторах с развалом 60° каждый шатун приходится устанавливать на своём кривошипе.
  • Для уравновешивания свободного момента от сил второго порядка мотору V6 90° необходим один балансирный вал (показан стрелкой). В двигателе Citroen 3.0 V6 он был установлен в одной из головок блока.

У новейших мерседесовских двигателей V6 угол развала блока сократился до 60°, в результате чего необходимость в балансирном вале отпала.

Добавим сюда ещё одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90° не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счёт утяжелённого маховика, но лишь отчасти. Вот вам и ещё один источник вибраций...

Двигатели V8 с углом развала цилиндров в 90° и коленвалом, кривошипы которых располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров. Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят...

Двигатель V8: и развал блока, и угол между кривошипами — 90°.

Напоследок можно поговорить о схемах необычных. Сначала вспомнить о моторах V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного «Запорожца». Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.

  • Ford и ЗАЗ выбрали экзотику: мотор V4, в котором и угол развала блока, и угол между кривошипами составляют 90°.
  • Угол развала цилиндров моторов V2 колеблется от 25° до 90°.

А что насчёт V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5. Впрочем, конструкторы прежних моторов Формулы-1 или монстров Dodge Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думали далеко не в первую очередь.

Как жаль, что Viper и его коллосальный V10 — уже история.

Двигателями V10 отметилась целая череда знаковых машин: BMW M5, Audi S6 и S8, а также RS6 с наддувной «десяткой». Не говоря уже об автомобилях Lamborghini. Наконец, Lexus LFA тоже оснащается двигателем V10.

Ну а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмёрка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четвёрки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестёркам».

VR6, VR5, W12...

Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах? Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60° или 90°, а выигрыш в компактности тогда ценили не так...

Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, повсеместно применяются гидроопоры силового агрегата, которые значительно ослабляют вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста! Всё началось с Фольксвагена Golf VR6 третьего поколения.

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2.8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

Двигатель VR5 2.3 конструкторы Фольксвагена получили, отняв один цилиндр от мотора VR6. Угол развала компактного блока — 15°, все пять цилиндров укрыты одной головкой блока.

Они придумали суперкомпактный двигатель W12, который дебютировал в 1998 году на концепт-каре W12 Roadster. Это два двигателя VR6, установленные под углом 72° на одном коленвале. Но прежде в серию пошёл мотор W8, которым оснащалась топ-модель седана Passat. Там тоже два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале. Когда-то в Вольфсбурге подумывали и о восемнадцатицилиндровом двигателе — но в итоге остановились на W16 с четырьмя турбокомпрессорами, который разгоняет Bugatti Veyron до 431 км/ч.

Супермотор W12, показанный на концепте имени себя, приводит в движение представительские модели фирм Audi, Volkswagen и Bentley. На фото хорошо видно шахматное расположение цилиндров пары блоков, объединённых в одной отливке под углом 72°. Длина 420-сильного мотора — всего 51 см, ширина — 70 см.

Почему же таких моторов не было раньше? Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится! Создателям новых схем должен помогать компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без помощи вычислительных мощностей обойтись очень сложно.

Теория и практика

Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас всё чаще строятся по модульному принципу. Говоря упрощённо, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трёхцилиндровый, и W12. Вслед за Фольксвагеном на модульные конструкции переходит всё больше производителей. Новейшая линейка моторов Mercedes — тому отличное подтверждение.

А вибрации... Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестёрку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации узлов под нагрузкой. Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора...

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Двигатели SOHC и DOHC: два против одного

Двигатели SOHC и DOHC: два против одного

Выбирая новый автомобиль, покупатель может столкнуться с необычной на первый взгляд задачкой: взять машину с двигателем SOHC или DOHC? О том, что означают эти аббревиатуры, чем отличаются эти двигатели, и какие они имеют преимущества и недостатки — читайте в данной статье.


Что такое SOHC и DOHC?

Ответ на вопрос, заданный в подзаголовке, очень прост: SOHC и DOHC — эти два различных типа газораспределительных механизма (ГРМ) двигателя внутреннего сгорания. Причем неважно, какого двигателя — и бензиновые, и дизельные моторы могут быть и SOHC, и DOHC.

SOHC. Этой аббревиатурой обозначается такая конструкция двигателя, в которой предусмотрен один распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров. SOHC — это Single OverHead Camshaft, или «одиночный верхний распределительный вал». Также можно встретить название OHC — Overhead Camshaft, или «верхний распределительный вал». OHC — то же самое, что и SOHC, данный термин появился еще в начале 1960-х годах прошлого века, и лишь после создания двигателей DOHC во избежание путаницы двигатели с одним распредвалом стали обозначать как SOHC.

DOHC. Это двигатель с двумя распределительными валами, расположенными в головке блока цилиндров. Аббревиатура DOHS означает Double OverHead Camshaft, или «двойной верхний распределительный вал».

То есть SOHC — это двигатель, в котором все клапаны приводятся в движение одним распредвалом, а DOHC — двигатель, в котором для привода клапанов используется сразу два распределительных вала. Обе конструкции начали применяться около полувека назад, и сегодня существует несколько разновидностей двигателей каждой из конструкций.


Двигатели SOHC

Силовые установки с одним верхним распределительным валом пережили пик своей популярности еще в 60-х – 70-х годах прошлого века, однако они и в наше время устанавливаются на автомобили эконом-класса.

Существует три схемы, по которым реализуется ГРМ типа SOHC, они отличаются типом привода и расположением клапанов:

- Привод клапанов с помощью коромысел, которые толкаются кулачками распредвала. Клапаны расположены V-образно по обе стороны вала;
- Привод клапанов рычагами, которые, в свою очередь, толкаются кулачками распредвала. Клапаны расположены в ряд;
- Привод клапанов с помощью толкателей, которые расположены непосредственно под распредвалом. Клапаны расположены в ряд.

Схема с коромыслами проста. Коромысла насажены на ось, на которой могут свободно качаться. С одной стороны они упираются в стержни клапанов, с другой — в кулачки распредвала. При вращении вала коромысла толкаются кулачками, и передают эти движения клапанам, открывая их в нужные моменты (закрываются клапаны, как известно, под действием пружины).

Схема с рычагами во многом похожа на схему с коромыслами, однако ось качания рычага находится с одной из его сторон, а другой он нависает над стержнями клапанов. Распределительный вал находится примерно над серединой рычагов, толкая их своими кулачками. Эта схема широко использовалась на отечественных автомобилях, однако сейчас практически вышла из употребления.

Схема с толкателями до гениального проста и очевидна. Распределительный вал расположен непосредственно над клапанами, однако движение от кулачков вала к стержням клапанов передается через специальные толкатели — обычно это короткие цилиндры, которые установлены в промежутке между стержнем и кулачком.


Двигатели DOHC

В сущности, двигатели с двумя распределительными валами в головке блока цилиндров — это усовершенствованные двигатели SOHC с толкателями. Сегодня выделяют две разновидности моторов DOHC:

- Двигатели с двумя клапанами на цилиндр, впускные и выпускные клапаны расположены в два ряда, каждый из них приводится в движение своим распредвалом;
- Двигатели с четырьмя, шестью и большим количеством клапанов на цилиндр. Клапаны расположены в два ряда, которые приводятся в движение отдельным распределительным валом.

Как видно, основное отличие DOHC от SOHC заключается в том, что здесь впускные и выпускные клапаны открываются с помощью отдельного распределительного вала, расположенного непосредственно над одним рядом клапанов.

Именно двигатели DOHC в настоящее время получили наибольшее распространение, так как они обладают относительно простой конструкцией и большой мощностью при малом весе (то есть, имеют высокую энерговооруженность). Причем одинаково популярны моторы и с двумя клапанами на цилиндр, и с четырьмя.


Преимущества и недостатки SOHC и DOHC

Существование и широкое применение двигателей обеих конструкций говорит о том, что они имеют как преимущества, так и недостатки.

Большое преимущество моторов SOHC — простая конструкция и низкая стоимость. С другой стороны, они менее мощные, поэтому используются, преимущественно, на небольших легковых автомобилях. Однако разные схемы SOHC имеют свои достоинства и недостатки. Так, моторы с коромыслами легко поддаются регулировке, но при этом не обеспечивают высоких показателей мощности. Двигатели с рычагами создают много шума, да еще и не слишком надежны. А моторы с толкателями наиболее просты, но создают некоторые сложности с регулировками.

Преимущество двигателей DOHC заключается в том, что они позволяют более точно установить фазы ГРМ, а в случае четырех и более клапанов на цилиндр обеспечивают высокую мощность и обладают более высокой надежностью. Показатели мощности возрастают из-за лучшего перемешивания и сгорания топливно-воздушной смеси. А надежность повышается за счет того, что увеличение количества клапанов позволяет снизить массу каждого из них, а значит, клапаны могут двигаться быстрее, создавая меньше нагрузок на пружину и седло. Так что, как ни странно, кажущийся на первый взгляд более сложным двигатель DOHC на деле оказывается более простым и надежным.

Однако чаще всего окончательный выбор в пользу SOHC или DOHC покупатель делает исходя из своих финансовых возможностей: автомобили, оснащенные двигателями с разными типами ГРМ, находятся и в разных ценовых категориях, что нередко имеет решающее значение.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Пятицилиндровые моторы Audi празднуют 40-летний юбилей — Авторевю

Ровно сорок лет назад, в августе 1976 года, был представлен седан Audi 100 второго поколения, под капотом которого находился первый в истории компании пятицилиндровый мотор. Его создание стало результатом компромисса: хозяева из фирмы Volkswagen приняли решение двигать Audi вверх по рыночной лестнице, но разработка престижного шестицилиндрового мотора тогда оказалась слишком хлопотной, да и его размещение под капотом потребовало бы перекомпоновки моторного отсека. Поэтому в итоге было принято решение добавить еще один цилиндр к существующей рядной «четверке» семейства EA827. Получившийся двигатель объемом 2,1 л имел систему впрыска Bosch K-Jetronic и развивал 136 л.с. Это был первый в мире серийный бензиновый пятицилиндровый мотор, хотя выпуск аналогичных дизелей еще в 1974 году начал концерн Daimler-Benz.

Audi 100 5E с пятицилиндровым атмосферником (1976 год)

Уже в 1978 своя дизельная «пятерка» появилась и у Audi, а год спустя вышел наиболее дорогой седан Audi 200: бензиновый мотор 2.1 с турбокомпрессором KKK развивал 170 л.с.! Позже пятицилиндровые агрегаты устанавливали и на «младшие» модели Audi 80/90, а также на легендарные полноприводные купе Audi quattro. Именно на гоночной версии Sport quattro в 1983 году появилась новая головка блока с четырьмя клапанами на цилиндр.

Audi 200 5T

В дальнейшем рабочий объем «пятерок» вырос до 2,5 л, а мощность наиболее «заряженной» версии на универсале Audi RS2 Avant, доводкой и сборкой которого занималась компания Porsche, достигала 315 л.с. Однако в 1991 году на модернизированном седане Audi 80 дебютировал мотор V6, и вскоре началось постепенное вытеснение пятицилиндровых агрегатов — со сцены они сошли в 1997 году.

Турбопятерка от Audi quattro мощностью 200 л.с.

Второе рождение произошло неожиданно. Еще в 2005-м был разработан простой пятицилиндровый атмосферник 2.5, который устанавливали на автомобили Volkswagen Jetta, Golf/Rabbit и Passat для американского рынка. Именно этот агрегат и выбрали за основу инженеры Audi, когда потребовалось создать компактный, но мощный мотор для «горячей» двухдверки Audi TT RS (340 л.с.). Хотя головка блока и шатунно-поршневая группа были разработаны заново, а блок впервые отлили не из обычного, а из упрочненного чугуна, который раньше использовался только в дизелях TDI.

Сейчас эти моторы ставятся на автомобили Audi RS 3 Sportback и Audi RS Q3. А для TT RS нынешнего поколения разработан новый агрегат: рабочий объем остался прежним (2480 «кубиков»), но картер и другие детали теперь алюминиевые, установлен новый турбокомпрессор, более эффективный интеркулер, а также комбинированный впрыск топлива (в коллектор и напрямую в цилиндры). Мощность — 400 л.с.

Новейший пятицилиндровый турбомотор 2.5 TFSI

Интересно, что характерный «нечетный» звук и относительная компактность — единственные преимущества пятицилиндровых моторов. Дело в том, что они неважно уравновешены: если силы инерции компенсируются, то моменты от этих сил «гуляют» свободно. Во время работы двигателя по блоку постоянно пробегает волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жестким, а для борьбы с вибрациями нужны особые опоры, противовесы или балансирные валы — это все дополнительные затраты.

Audi TT RS нового поколения

Поэтому кроме Audi производством пятицилиндровых моторов сейчас занимается только Ford: такие дизели объемом 3,2 л устанавливаются на пикапы Ranger и коммерческое семейство Transit. Хотя в разное время «пятерки» были в арсенале компаний Volvo, Land Rover, Fiat, Honda, General Motors и даже SsangYong (по лицензии Даймлера). Однако в Audi от необычной схемы отказываться не собираются. Ходят слухи, что нынешний двигатель 2.5 TFSI вскоре появится на базовой версии суперкара Audi R8.

Гильзовое газораспределение – прошлое или будущее? - Энергетика и промышленность России - № 5 (69) май 2006 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 5 (69) май 2006 года

Немного истории

Первая двойная возвратно-поступательная гильза была разработана компанией «Даймлер», а изобретена она была Чарльзом Найтом. За ней последовало множество других аналогичных конструкций. Из их довольно многочисленного семейства самой надежной оказалась конструкция, запатентованная Бертом и Мак-Колумом.

В двигателе Найта использовались две концентричные возвратно-поступательные движущиеся гильзы. Они приводились в действие от промежуточного вала, вращающегося со скоростью вдвое меньшей, чем коленчатый вал. Этот механизм очень хорошо работал в двигателях с относительно небольшой мощностью и широко использовался в дорогих комфортабельных автомобилях. Но при попытках получить высокую литровую мощность двигатели с двойной гильзой из‑за масляного голодания развитых поверхностей трения становились причиной выхода агрегата из строя, – поэтому от них довольно быстро отказались.

В конструкции Берт-Мак-Колум, использовавшейся на первых автомобилях фирмы «Агрилл», применялась одна гильза с комбинированным вращательным и возвратно-поступательным движением. Такое движение полностью решало проблему смазки, так как было невозможно найти более идеального движения для распространения и механического распределения смазки между двумя трущимися поверхностями. Автомобили с подобными двигателями имели значительный коммерческий успех.

В начале 1914 года фирма «Агрилл» представила на конкурс двигателей для военной авиации шестицилиндровый двигатель с гильзовым газораспределением. Двигатель показал хорошие результаты, но перед окончанием испытаний у него сломался коленвал,  что было скорее просто невезением, но из‑за этого первые моторы с гильзовым газораспределением так и не были использованы.

Однако выдающийся исследователь Г. Р. Риккардо в течение тридцати последующих лет проводил исследовательские работы по гильзовому газораспределению. Результаты этих исследовательских работ трудно переоценить. В дизельной версии двигателя удавалось довести расход топлива до 154 г/л. с. в час – исключительные показатели даже в наше время.

Двигатели Рикардо

Первоначально, для проведения испытаний в 1921‑22 г.г. в авиационном центре фирмы «Ройал» были спроектированы и построены для сравнительных испытаний два двигателя: четырехклапанный и одноцилиндровый одногильзовый четырехтактный диаметром 140 мм и ходом поршня 178 мм. При толщине гильзы 3,18 мм он развивал 1300 об/мин. Чугунная гильза приводилась в движение посредством консольного кривошипного пальца на валу, вращающегося в два раза медленнее коленчатого вала. Двигатель был снабжен тремя впускными и двумя выпускными окнами.

Полная проходная площадь как впускных, так и выпускных окон равнялась по площади четырехклапанной конструкции головки с тарельчатыми клапанами.

При проведении сравнительных испытаний бензиновых двигателей выяснилось, что:

1. При использовании одного моторного топлива двигатель с тарельчатыми клапанами на режиме максимальной мощности работал на границе детонации. В то время как двигатель с гильзовым газораспределением не имел следов детонации даже при опережении зажигания, увеличенном до значения, вызывающего падение крутящего момента.

2. В двигателе с тарельчатыми клапанами оптимальное опережение зажигания составляло 31°, а скорость нарастания давления – около 1,76 кг / см. На двигателе же с гильзовым газораспределением оптимальное опережение зажигания равно только 14°, а скорость нарастания давления 3,16 кг / см. Из чего следует, что у первого степень турбулизации была ниже, а у последнего – даже выше оптимальной.

3. Температура поршней при равновеликой мощности была значительно ниже у двигателя с гильзовым газораспределением.

4. Механический КПД двигателя с гильзовым газораспределением был заметно выше, чем у двигателя с тарельчатыми клапанами.

5. Двигатель с гильзовым газораспределением работал более устойчиво, чем двигатель с клапанами.

6. Механический шум при гильзовом распределении был заметно меньше, тогда как шум от сгорания был явно больше – что явилось следствием большой скорости нарастания давления.

7. Предусмотренная смазка гильзы оказалась ненужной, так как брызг от масляной системы кривошипных головок шатунов оказалось достаточно. При этом было установлено, что гильза равномерно смазана по всей площади окружности – как изнутри, так и снаружи гильзы, даже при резкой остановке двигателя на полной нагрузке.

Дополнительно выяснилось также, что в двигателе с гильзовым газораспределением можно поднять степень сжатия, используя то же топливо, что и для двигателя с тарельчатыми клапанами.

В момент наполнения воздухом цилиндра двигателя впускные окна открываются посредством углового движения гильзы, а закрываются – при ее движении вверх. В начальный период поток направляется кромкой окна цилиндра только с одной стороны, и поэтому воздух поступает наклонно, заставляя заряд вращаться в направлении, противоположном вращению гильзы.

Этот тангенциальный вход устанавливает интенсивный вращающийся вихрь. Когда открытие увеличивается, эффект уменьшается, пока в конце периода он вообще не исчезает, и направление входа тогда определяется контуром канала, ведущего к окну.

Было установлено, что путем установки очень маленьких направляющих во впускном трубопроводе можно обеспечить полное управление воздушным вихрем.

Для этого изготовили специальный анемометр, который устанавливался внутри камеры сгорания для записи средней скорости вращения воздуха при проворачивании вала. Отношение между скоростью анемометра и скоростью вращения коленчатого вала выражалось вихревым соотношением, т. е. если анемометр делает четыре оборота за один оборот коленвала, то вихревое соотношение равно 4. Было найдено, что оптимальное вихревое соотношение несколько отличается от первоначального и находится в пределах 1– 2. Одно это позволило:
1. Увеличить среднее эффективное давление с 9,55 до 10,3 кг/см2.
2. Уменьшить расход топлива с 209 до 206 г/л. с/час.
3. Увеличить угол опережения зажигания с 16° до 21°.
4. Уменьшить общий поток теплоты в охлаждающую жидкость с 70% до 64% от теплоты, эффективной эквивалентной мощности.

И бензиновая, и дизельные установки в дальнейшем показали очень высокие результаты. На бензиновой установке с октановым числом около 60 было достигнуто среднее эффективное давление 10,3 кг/см2 с минимальным расходом топлива 202 г/л. с/ч (274г/кВт-ч). А на двигателе с воспламенением от сжатия – давление 8,5 кг/см2 на границе дымления с минимальным расходом топлива 161 г/л. с/ч (219 г/кВт-ч). Позднее на таком же, только многоцилиндровом двигателе был достигнут минимальный расход топлива всего 154 г/л. с/ч (209 г/кВт-ч) – это очень хорошие показатели и для современных дизельных двигателей.

Двухтактные двигатели

В первую очередь гильзовое газораспределение предназначено для дизельных двигателей, в которых двухтактный цикл вполне оправдан экономически. Конечно, и бензиновые версии имеют право на существование,  но только те из них, где топливо, так же как и в дизелях, подается прямо в цилиндр. Однако эти системы имеют массу ограничений. Их применение сравнимо, по затратам на горюче-смазочные материалы, к бензиновым четырехтактным моторам.

Во время работ по созданию двухтактных двигателей с гильзовым газораспределением было решено использовать весь накопленный материал, полученный при исследовании четырехтактных двигателей. В двухтактном варианте движение гильзы соответствует скорости вращения коленчатого вала, и гильза может, в результате этого, приводиться прямо от эксцентрика, расположенного на коленчатом валу. Кроме того, в двухтактном варианте для управления окнами требуется только возвратно-поступательное движение гильзы, хотя для осуществления лучшей смазки необходимо небольшое ее вращение. Это вращение обеспечивалось введением качающегося рычага с точкой опоры между эксцентриком и шаровым шарниром.

Воздух в двигатель впускался через круговой пояс окон, расположенных внизу гильзы, окна открывались поршнем. Выпуск производился через другой пояс окон около верхнего конца гильзы. В результате обеспечивалась прямоточная продувка, причем выпуск управлялся одной гильзой, а впуск – поршнем.

С первого, опытного, пуска установка показала хорошие показатели: был получен минимальный расход топлива 168 г/л. с. ч (229 г/кВт-ч). При этом на такой же четырехтактной установке, с равными условиями работы расход составлял 161 г/л. с/ч (219 кВт-ч).

Как и следовало ожидать, очень скоро появились и первые неисправности:

1. Очень быстро закоксовывались кольца головки цилиндра.

2. Температура поршня была очень высокой, что приводило к залеганию и потере упругости поршневых колец.

3. Масло по наружной поверхности гильзы не могло проходить через промежуток в стенке цилиндра, образованный впускным поясом.

4. Очень быстро изнашивались подшипники поршневого пальца – как в поршне, так и в шатуне.

Первая из неисправностей была устранена установкой шарового соединения со сферическим концом шатуна вместо обычного поршневого пальца и охлаждением поршня потоком масла, подаваемого вверх и вниз по шатуну и циркулирующего с высокой скоростью непосредственно под днищем поршня.

Неисправности со смазкой наружной поверхности гильзы были устранены установкой лубрикатора местной смазки, питающего маслом кольцевую канавку в корпусе цилиндра выше впускного пояса окон, с очень незначительным количеством подаваемого масла.

Главной проблемой, однако, была проблема с кольцами головки, так как они закоксовывались уже после нескольких часов работы на полной нагрузке. В двухтактном двигателе с гильзовым газораспределением кольца головки цилиндра находятся в таких же тяжелых условиях работы, как и поршневые кольца двухтактного двигателя – с регулированием открытия выпускных окон поршнем.

То есть они подвергаются сильному эрозийному воздействию горячих выпускных газов с высоким давлением через края поршня или на его днище, а также воздействию скопления частично закоксовавшегося масла, соскобленного с кромок выпускных окон.

Кольца головки находятся в худших условиях еще и потому, что они не имеют активного движения качения, как в поршне. Все манипуляции с улучшением теплоотвода этой части головки ничего не дали.

В итоге было решено перейти на вариант гильзы без верхнего ряда окон – как бы полагая, что уплотнение от прорыва газов будет обеспечено самой гильзой.

Конструкция оказалась на редкость удачной и позволила провести испытания на прочность при полной нагрузке.

Предано забвению

С 1935 по 1945 г. в Англии двигателей с гильзовым газораспределением только для нужд авиации было выпущено суммарной мощностью свыше 200 млн л. с.

Однако в скором времени об этих двигателях… забыли. Причина забвения комплексная и скрывается отнюдь не в конструкции агрегатов (их показатели превосходили существующие четырехклапанные двигатели, а у некоторых даже превосходят и до сих пор).

Рикардо не повезло так же, как не повезло в Германии Х. Юнкерсу с его двухтактными двигателями и В. Баландину с его бесшатунными двигателями в России.

Причина – отказ авиации от поршневых машин.

В книге «Конструкция и расчет поршневых и комбинированных двигателей», изданной под редакцией проф. А. Орлина в 1972 году, отмечено, что «… золотниковое одногильзовое газораспределение имеет следующие преимущества по сравнению с клапанным:

1. Возможность осуществления большего время/сечения при тех же факторах газораспределения.

2. Меньший нагрев заряда и минимальные гидравлические потери.

3. Принудительное движение золотников, не требующих регулировки, вследствие постоянной кинематической связи золотников с коленчатым валом, – при этом уменьшаются динамические нагрузки на звенья газораспределительного механизма, что обуславливает возможность повышения скорости вращения вала.

4. Бесшумность работы.

5. Возможность применения повышенной степени сжатия в карбюраторных двигателях без опасения появления детонации, так как нет раскаленных выпускных клапанов.

К основным недостаткам названного газораспределения относят сложность привода конструкции…»

Однако «хоронить» гильзовое газораспределение пока рано.

Шторковое газораспределение – и гильза, и клапан

Шторковый механизм газораспределения – новшество, способное соединить воедино достоинства и гильзового, и клапанного механизмов.

Конструктивно это будет выглядеть следующим образом: стальная тонкостенная гильза по периметру в 360° набирается из отдельных секторов – шторок. При обычном газораспределении достаточно и двух секторов, по 180° каждый. Один управляет впуском, а второй – выпуском.

На внутренней поверхности цилиндра шторки в статическом состоянии удерживаются упором друг в друга (минимальный тепловой зазор остается). Разжимание шторок к стенкам цилиндра происходит с помощью поршневых колец и самого поршня. При работающем моторе сюда еще добавятся газовые силы.

Каждая шторка может управляться отдельно с помощью:

1. Принудительного десмодромного привода с остановкой шторки в крайних положениях.

2. Кулачкового привода с остановкой шторки в крайних положениях.

3. Принудительного привода с непрерывным возвратно-поступательным движением шторки. Первые два приводных механизма содержат кулачковые распредвалы, а последний – эксцентриковый вал.

Привод шторок может производиться с любой стороны основания цилиндра, в том числе – и со стороны головки.

Тепловой зазор шторкового механизма может находиться в пределах обычных допусков цилиндропоршневой группы.

Расчеты показывают, что при такой конструкции газораспределения площадь проходного сечения впускных каналов для четырехтактного двигателя может достигать 33‑38% (выпускных – 25‑27 %) от площади поршня. Такая величина проходного сечения недостижима ни в одном приводе газораспределения четырехтактных моторов, она снимает лимитирование по проходному сечению газов через органы газораспределения до средней скорости поршня 21‑24 м/сек вместо 10‑12 м/сек, и это при предельной скорости воздуха на впуске 64 м/сек (максимальная допустимая скорость находится в районе 120 м/сек).
Шторка, изготовленная из хромо-никелевой стали при толщине всего в 1,2 мм под диаметр поршня 92 мм будет весить 150‑170 граммов.

Какие преимущества дает использование новой конструкции?

1. Тонкостенная шторка независимо от износа всегда будет прижиматься к цилиндру – облегая его с внутренней стороны. Ей не грозит потеря устойчивости и развитие микротрещин на кромках – из‑за отсутствия напряжений формы и, соответственно, термических напряжений.

2. Шторковый привод можно разместить в основании цилиндров, при этом головка цилиндров приобретает форму «плоской крышки».

3. При отсутствии верхнего ряда окон впускная и выпускная кромки шторок становятся линейными. Это позволит снизить высоту любых существующих тронковых двигателей (с приводом, расположенным в основании цилиндров) на 25‑30%, что уменьшит высоту двигателя в значительно большей степени, чем может дать даже бесшатунный силовой механизм.

4. Поломка шторки или ее привода не выведет двигатель из работоспособного состояния. Максимум неприятностей – отключится один рабочий цилиндр.

Шторковое газораспределение не только устраняет присущие двигателям с гильзовым газораспределением недостатки, но и будет удовлетворять современным экологическим показателям по дымности и содержанию паров масла в двигателе.

Шесть 5-клапанных двигателей, от двух до двенадцати цилиндров

Кажется, что в наши дни в море доступных двигателей с верхним расположением распредвала используются две конфигурации клапана головки блока цилиндров. Похоже, что промышленность остановилась на конструкции с двумя и четырьмя клапанами на цилиндр, а иногда и с трехклапанным двигателем в качестве хорошей меры.

Однако в 1980-х и 1990-х годах это был более дикий мир, когда ряд различных производителей двигателей превышали количество клапанов на цилиндр в серийных двигателях, а не только в небольших прототипах.В этом видео рассматривается шесть таких двигателей, размер которых варьируется от двухцилиндрового мотоциклетного двигателя Yamaha объемом 850 куб. См до 12-цилиндрового 3,5-литрового двигателя суперкара Bugatti с четырьмя турбонагнетателями и 12 дроссельными заслонками.

Итальянский жеребец

Ferrari, вероятно, имеет самую известную линейку больших 5-клапанных двигателей, выпускающую три варианта за десятилетний период. Двигатели 3.5L Tipo F129B и F129C в F355, 3.6L Tipo F131 от 360 Modena, а затем большой мальчик 4.5-литровый V12 Tipo F130B произошел от двигателя того времени Tipo 036 Formula One.

Сумасшедший Bugatti

Bugatti всегда был немного сумасшедшим, и EB110 тому подтверждение. Начиная с очень квадратного 3,5-литрового двигателя V12, который вращался к северу от 8000 об / мин, компания решила, что этого недостаточно. Каждому цилиндру был предоставлен собственный корпус дроссельной заслонки, что само по себе не слишком много, пока вы не добавите четыре турбокомпрессора. К сожалению, будучи продуктом технологий начала 90-х, все это добавляло только 603 лошадиных сил и 479 фунт-фут крутящего момента из производительности модели.

Пятиклапанный Toyota 4A-GE можно увидеть здесь с установленной переднеприводной трансмиссией OEM. На заводе не было задних приводов двигателя, но это не помешало двигателю стать популярной заменой двигателя.

11-летний 5-клапанный двигатель Toyota

Партнерство между Toyota и Yamaha (которые разработали пятиклапанную головку) привело к тому, что с 1991 по 2002 год почтенный 1,6-литровый двигатель 4A-GE с двумя верхними распредвалами получил дополнительный впускной клапан. заводская мощность, неэффективная отделка, это происходило к северу от 7500 оборотов в минуту.Японскому тюнинговому рынку понравился пятиклапанный 4A-GE, и благодаря гоночным усилиям Toyota был выпущен гоночный вариант двигателя для серии Formula Atlantic, развивающий мощность 240 лошадиных сил и вращающийся до 10000 об / мин.

Четыре кольца, пять клапанов

Audi уже давно является поклонником пятиклапанной ГБЦ. Начиная с 1986 года, они использовали пятиклапанную головку на пятицилиндровом двигателе для 25-клапанного двигателя, который побил несколько значительных рекордов скорости, установленных внутри 200 Quattro.Оттуда он использовал эту конфигурацию в нескольких серийных двигателях с различными конфигурациями цилиндров и объемами, как в вариантах с наддувом, так и с турбонаддувом.

Это только краткий обзор четырех из шести двигателей, представленных на видео выше, и ни в коем случае не исчерпывающий список. У вас есть любимый пятиклапанный двигатель, о котором мы не упомянули? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Audi была, вероятно, самым большим приверженцем технологии «пять клапанов на цилиндр», причем эти конфигурации использовались на двигателях различных размеров и конфигураций.

Наши истории : 22 Первый в мире 5-клапанный двигатель DOHC - История

В сентябре 1984 года на IFMA, крупнейшей в мире выставке мотоциклов, которая проходила в том же году в Кельне, тогдашняя Западная Германия, главной темой шоу была суперспортивная модель Yamaha FZ750.

FZ750, первый 4-тактный суперспортбайк Yamaha, был новой флагманской моделью компании, в которой реализованы все ее сильные стороны. Силовая установка была оснащена первым в мире 5-клапанным двигателем с двумя верхними распредвалами, а его наклон вперед и низкий центр тяжести улучшили общие характеристики мотоцикла.

FZ750, представленный на IFMA в Кельне (сентябрь 1984 г.) Иллюстрация 5-клапанного двигателя FZ750

Разработка FZ750 была сосредоточена на неуклонном стремлении объединить человека и машину. Были объединены все новейшие технологии, и общая производительность была улучшена. На мотоцикле установлен первый в мире 5-клапанный двигатель с двумя распредвалами. Было задействовано пять клапанов, чтобы максимально раскрыть потенциал двигателя. Зона всасывания была расширена за счет использования большого количества впускных клапанов, легкие клапаны были адаптированы, а высокая степень сжатия была достигнута за счет использования компактной камеры сгорания.С тремя впускными клапанами и двумя выпускными клапанами Yamaha создала идеальную камеру сгорания: компактная и почти сферическая, клапаны расположены под острым углом, а вокруг свечей зажигания много места. Выпуклая форма камеры сгорания обеспечивала высокую мощность и крутящий момент, в то же время обеспечивая отличную экономию топлива. Мощность и крутящий момент были лучше в широком диапазоне частот вращения двигателя по сравнению с обычными 4-клапанными двигателями, при этом общая мощность была на 10% выше, а топливная эффективность - на 5% (Источник: испытания двигателей Yamaha).

FZ750P Полицейское женское мотоциклетное подразделение

Компоновка двигателя, которая преследовала интеграцию человека и машины, получила название Genesis. Вслед за FZ750 эта концепция дизайна была внедрена в FZ250, FZX750, FZR400 и другие байки, дав начало серии Genesis. Серия преследовала марку абсолютных характеристик, которая привлекала внимание гонщиков не только с точки зрения плавности хода и управляемости, но и с точки зрения дизайна, звука и других характеристик. Стремясь к гармоничному единству между гонщиком и машиной, концепции дизайна, основанные на Genesis, постоянно присутствовали в последующих разработках мотоциклов Yamaha.

Первые мотоциклы FZ750 и XJ700, оснащенные двигателем Genesis, сошли с конвейера (1985 г.)

.

Краткое руководство по клапанным механизмам и оптимальному дизайну

Какая конструкция клапанного механизма самая лучшая? В чем преимущества различного количества клапанов? Давайте рассмотрим различные варианты

Двигатель хорош только в том случае, если конструкция позволяет ему дышать.Ограничьте поток воздуха, и результаты мощности рухнут. Имея это в виду, конструкция клапанного механизма играет решающую роль в оптимизации выходной мощности и эффективности двигателя. Большинство современных двигателей попадают в следующие категории:

  1. Верхний клапан или толкатель (OHV)
  2. Одинарный верхний кулачок (SOHC)
  3. Двойной верхний кулачок (DOHC)
  4. 2, 3, 4 и 5 клапанов на цилиндр

1.OHV

Верхний клапан просто означает, что клапаны на двигателе расположены над головкой блока цилиндров, но обычно он используется для обозначения двигателей с толкателем, которые опускают распределительный вал ниже и используют толкатели с толкателями для приведения в действие клапанов. Несмотря на олдскульный характер дизайна, есть неотъемлемые преимущества.

Преимущества

  • С V-образными блоками цилиндров размещение распределительного вала внутри V делает конструкцию чрезвычайно компактной по сравнению с конструкцией верхнего кулачка.Это не только снижает центр тяжести, но и помогает освободить место для других вещей в моторном отсеке. Возможно, это может привести к большей гибкости конструкции подвески или к возможности сдвинуть двигатель назад для лучшего распределения веса.
  • Хотя по сравнению с DOHC используются дополнительные детали, они также могут быть сохранены. Вместо использования четырех распредвалов на блоке цилиндров V8 можно использовать только один. Иногда также можно использовать прямую передачу для запуска распределительного вала, поскольку она находится намного ближе к коленчатому валу, а не полагается на ремень или цепь ГРМ.

Узнайте, как устроены двигатели GM с толкателем!

Недостатки

  • В большинстве двигателей с толкателем используется два клапана на цилиндр, а не четыре, поскольку довольно сложно создать конструкцию с четырехклапанным верхним клапаном.Использование двух клапанов может ограничить поток воздуха при более высоких оборотах.
  • При использовании двух клапанов часто клапаны настолько велики, что центральная свеча зажигания невозможна, как в случае с конструкциями с четырьмя клапанами. Это может привести к менее эффективному процессу сгорания или к необходимости установки двух свечей зажигания в каждом цилиндре, что усложняет работу.
  • Возвратно-поступательное движение толкателя может быть устранено за счет конструкции OHC.
  • Клапаны большего размера в двухклапанных установках имеют большую возвратно-поступательную массу, что требует более жестких пружин клапана и делает клапан более распространенным, что затрудняет достижение относительно высоких оборотов.

2. SOHC

Размещение распределительного вала сверху освобождает большую гибкость конструкции головки блока цилиндров. Установка с четырьмя клапанами теперь намного проще в реализации, со всеми дополнительными преимуществами этого.

Преимущества

  • Простая установка по четыре клапана на цилиндр, что обеспечивает больший воздушный поток при высоких оборотах.
  • SOHC также использовался с двигателями с двумя клапанами на цилиндр, с тем преимуществом, что исключались возвратно-поступательные толкатели.
  • Экономия на стоимости и сложности по сравнению с DOHC (и может с толкателями).
  • Размещение распределительного вала на головке блока цилиндров делает ее более доступной для обслуживания в случае V-образных блоков.

Недостатки

  • Не в полной мере использует преимущества воздушного потока конструкции DOHC.
  • Многие из тех же недостатков, что и конструкции OHV для двухклапанных установок.
  • Объем двигателя по сравнению с OHV.

3. DOHC

Добавление еще одного распределительного вала в смесь обеспечивает максимальную гибкость конструкции и, возможно, самый простой способ реализовать четыре клапана на цилиндр.При наличии двух распределительных валов на каждом ряду цилиндров впускные и выпускные клапаны управляются отдельным распределительным валом.

Преимущества

  • Простая установка, четыре клапана на цилиндр.
  • Независимое управление распределительными валами позволяет изменять фазы газораспределения как на впуске, так и на выпуске, оптимизируя поток воздуха в более широком диапазоне оборотов.
  • Регулируемый подъем клапана легче реализовать, обеспечивая больший воздушный поток при более низких оборотах (и более высоких оборотах) по сравнению с распредвалом с регулируемым подъемом.
  • Распределительные валы обычно более доступны по сравнению с конструкциями OHV.

Недостатки

  • Стоимость и сложность.
  • Размер (а часто и вес) по сравнению с конструкциями OHV.

4. Как насчет 2, 3, 4 или даже 5 клапанов на цилиндр?

На протяжении многих лет производители автомобилей пробовали различные комбинации клапанных механизмов и количества клапанов.В то время как практически любая комбинация клапанов возможна с любым клапанным механизмом, большинство двигателей сегодня - это DOHC с четырьмя клапанами на цилиндр. Некоторые компании продолжают использовать установки OHV, как правило, с двумя клапанами на цилиндр. Обычно впускные клапаны будут немного больше выпускных клапанов, так как выхлопные газы высокого давления легче выталкивать, чем вытягивать в атмосферном воздухе относительно низкого давления для такта впуска.

2 клапана

Меньшее количество движущихся частей, как правило, всегда хорошо, но в случае конструкции с двумя клапанами клапаны часто бывают большими и тяжелыми, требуют более жестких пружин клапана и приводят к смещению клапана на высоких оборотах.Это ограничивает верхний воздушный поток. Тем не менее, крутящий момент на низких оборотах часто лучше (по сравнению с установками с четырьмя клапанами), поскольку воздушный поток быстрее на более низких скоростях из-за ограниченной конструкции. Несмотря на то, что в целом это правда, есть способы смягчить это с помощью конструкции с четырьмя клапанами.

3 клапана

Нередко можно увидеть конструкции SOHC с двумя впускными клапанами и одним выпускным клапаном на цилиндр. Возможно, неудобная фаза для четырехклапанных головок, это улучшает поток воздуха на верхнем конце по сравнению с типичным OHV.

Почему 4 клапана обеспечивают больший воздушный поток, чем 2 клапана?

4 клапана

Чем больше количество клапанов, тем лучше поток воздуха через верхнюю часть, как это математически демонстрирует видео выше.Это также позволяет использовать более легкие клапаны с более мягкими пружинами клапана. Низкий крутящий момент можно компенсировать, используя регулируемый ход клапана, синхронизацию или даже регулируемый впускной коллектор. Некоторые конструкции даже открывают только один впускной клапан на более низких оборотах, например трехступенчатый VTEC.

5 клапанов

Больше всегда лучше, правда? Добавьте еще один впускной клапан для идеальной конструкции со свободным дыханием. Так почему бы не шесть, 12 или 20 клапанов? С каждым дополнительным клапаном ставятся под сомнение стоимость, сложность и надежность, и все это с уменьшающейся отдачей.Ожидайте, что в обозримом будущем у большинства автомобилей останется четыре клапана.

Невозможный шестиклапанный двигатель Maserati, построенный почти в 1985 году

Сегодня очень легко посмеяться над Maserati 80-х. Его автомобили того времени не слишком устарели, их стиль немного чересчур характерен для 1980-х годов и репутация менее чем звездной надежности. Но в то время итальянский автопроизводитель на самом деле был довольно умной компанией и какое-то время считался успешным в бизнесе.

Аргентинский предприниматель Алехандро Де Томазо, известный в Pantera, в 1975 году купил Maserati у находившегося в затруднительном положении Citroën и немедленно решил сменить итальянскую компанию. «Когда мы пришли, не было ничего нового - ни двигателей, ни механизмов, ничего, - сказал Де Томазо в газете New York Times в 1984 году. - Единственное, что у нас было, - это традиции, и этого было недостаточно».

После того, как Gestione Partecipazioni Industriali, итальянская государственная холдинговая компания, созданная для поддержки итальянской промышленности, выкупила долю в Maserati за 14 миллионов долларов, Де Томазо решил превратить бренд спортивных автомобилей в успешную торговую марку с помощью целого ряда новых продуктов. .Самым важным был Biturbo.

Maserati Biturbo

1982 года Maserati

Выпущенный в 1982 году, Biturbo был двухдверным спортивным седаном, сопоставимым с современным BMW 3-й серии и, что особенно важно, примерно вдвое дешевле, чем предыдущие модели Maserati. Он был оснащен 2,0-литровым двигателем V6 с трехклапанными головками и небольшим турбонагнетателем для каждого ряда цилиндров, что делало его первым серийным автомобилем с двойным турбонаддувом. Этот двигатель не был полностью новым - он был основан на 90-градусном V6, разработанном Maserati для Merak и Citroën SM почти десятью годами ранее, и в нем все еще использовался карбюратор Weber.

Но это была умная силовая установка. В то время Италия облагала высокими налогами автомобили с двигателями объемом более 2,0 л. Двигатель Biturbo объемом 1996 куб. См избежал этого налога, а сдвоенные турбокомпрессоры не пострадали от производительности, с приличными 180 л.с.

Благодаря всему этому Biturbo имел успех. The New York Times сообщила, что Maserati получила 1,6 миллиона долларов прибыли в 1983 году и ожидала, что она удвоится в 1984 году. Именно этот успех привел Chrysler к покупке пяти процентов акций Maserati, сделка на 600 миллионов долларов, которая частично , привел к провальному Chrysler TC от Maserati.

На тот момент Maserati была в прекрасном положении, чтобы сделать флагман производительности, нечто ультрасовременное, чтобы продемонстрировать свое техническое мастерство. А поскольку двигатели объемом менее 2,0 литра оставались благоприятными для налогообложения в Италии, у Maserati была веская причина продолжать разработку крошечного V6 Biturbo. Поэтому автопроизводитель решил попробовать то, чего раньше никогда не делали: двигатель с шестью клапанами на цилиндр.

Maserati

Если вы хотели занять лидирующие позиции в области высокопроизводительных автомобилей в 1980-х годах, вашему двигателю требовалось четыре клапана на цилиндр.И Ferrari 308 QV, и Lamborghini Countach LP5000 Quattrovalvole рекламировали свои четырехклапанные головки прямо в названиях своих моделей. А в 1984 году Yamaha выпустила супербайк FZ750, первый с пятиклапанными головками.

Увеличение количества клапанов может творить чудеса с объемным КПД, позволяя двигателю легче всасывать воздух и топливо и выводить выхлопные газы. Два клапана меньшего размера пропускают больше воздуха в цилиндр и из него, чем один более крупный, что позволяет двигателю более эффективно использовать мощность.

Maserati

Итак, Maserati сделала шаг вперед, точнее, два.Объявленный в конце 1985 года пресс-релиз под названием «Новости высоких технологий», двигатель Maserati 6.36 представлял собой 2,0-литровый 36-клапанный V6, который всего за несколько лет отправился в путь в двухместном спортивном автомобиле. Благодаря двум турбокомпрессорам с водяным охлаждением, работающим под давлением 11,6 фунтов на квадратный дюйм, 6.36 развивал 257 л.с. при 7200 об / мин.

Maserati

Maserati заявила, что, имея по три клапана для впуска и выпуска, она смогла увеличить площадь циркуляции газа на 34 процента по сравнению с эквивалентной четырехклапанной установкой.Что помогло сделать это возможным, так это запатентованная система «управления пальцами», в которой три клапана совместно используют одно коромысло, приводимое в движение одним кулачком распределительного вала. Это помогло уменьшить количество движущихся частей в двигателе, что теоретически повысило надежность и долговечность.

Maserati также расположила центральные клапаны под другим углом по сравнению с двумя боковыми клапанами, чтобы способствовать созданию эффекта завихрения в камере сгорания, что, по словам автопроизводителя, помогло двигателю работать на идеальной топливовоздушной смеси.Двойные турбокомпрессоры имели собственную систему водяного охлаждения, «гарантирующую полную надежность и беспрецедентную долговечность», по словам автопроизводителя.

Это довольно дикий двигатель, и заявленные Maserati 257 л.с. были довольно невероятными для 2,0-литрового двигателя - в 1985 году это почти соответствовало 270-сильному 3,2-литровому V8 тогдашнего Ferrari 328. При мощности 128,5 лошадиных сил на литр он предлагал гораздо более высокую удельную мощность, чем 3,3-литровая 6-цилиндровый двигатель Porsche 911 Turbo с 282-сильным двигателем. Чтобы превзойти его удельную мощность, вам нужно было взглянуть на Ferrari 288 GTO, у которого был 2.8-литровый V8 мощностью 400 л.с., или 140 лошадиных сил на литр.

Но, похоже, это последний раз, когда кто-либо слышал о шестиклапанном двигателе V6 от Maserati. Двигатель так и не поступил в производство; вместо этого Maserati постоянно совершенствовала оригинальную трехклапанную версию двигателя на протяжении всего срока службы Biturbo и его производных. Мы даже не уверены, для какой машины Maserati предназначал этот шестиклапанный мотор, хотя наиболее вероятным кандидатом является высокопроизводительный ограниченный выпуск Karif. Эта машина получила 2.8-литровый трехклапанный двигатель V6 с двойным турбонаддувом мощностью 285 л.с., что на 28 больше, чем предполагалось для 6.36.

Maserati Karif

1988 года Maserati

Другие компании, экспериментировавшие с шестиклапанными головками, не обнаружили таких преимуществ. В сентябрьской 1985 г. в статье Popular Science о пятиклапанном двигателе Yamaha отмечается, что японская компания экспериментировала с шестиклапанными и семиклапанными головками, но обнаружила, что поток воздуха на самом деле уменьшился за пределы пяти клапанов на цилиндр.По мере добавления дополнительных клапанов диаметр каждого клапана должен уменьшаться; Общая площадь открытия клапана у головки с шестью клапанами меньше, чем у головки с пятью клапанами, как выяснила компания Yamaha.

И хотя Maserati заявила, что ее клапанный механизм достаточно прост, чтобы сделать этот серийный автомобиль двигателем жизнеспособным, нет никаких сомнений в том, что это была сложная и, вероятно, дорогая инженерная разработка. Даже для флагманского двухместного автомобиля этот двигатель мог оказаться слишком дорогостоящим в производстве.

Прототип Maserati 6.36 двигатель.

Maserati

Maserati в конечном итоге выпустила четырехклапанную версию 2,0-литрового двигателя V6 Biturbo в 1989 году, который развивал 245 л.с. благодаря двойным интеркуллерам и впрыску топлива. В следующем году Maserati выпустила версию Biturbo, названную просто Racing, которая имела версию этого 24-клапанного 2,0-литрового двигателя мощностью 283 л.с. С такой мощностью этот четырехклапанный V6 сделал бы более сложный шестиклапанный двигатель устаревшим.

Возможно, Maserati, как и Yamaha, осознали, что шестиклапанный двигатель был бы слишком сложным для того, чего он стоил.Зачем использовать 36 клапанов, если 24 могут выполнять ту же работу, если не лучше?

На сегодняшний день никто из известных нам не построил шестиклапанные головки блока цилиндров для использования в автомобилях, хотя некоторые двигатели Ferrari, Volkswagen и Audi 1990-х и начала 2000-х годов использовали пятиклапанные головки. Шестиклапанные головки просто не имеют смысла. Но Maserati 6.36 остается захватывающим образцом инженерной мысли, открывающим нам новый взгляд на Maserati 80-х годов. Поистине, это была компания, раздвигающая технологические границы. Даже если одно из его самых смелых нововведений так и не стало реальностью.

Maserati

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Почему 4 клапана лучше 2? DOHC vs OHV

Почему 4 клапана на цилиндр лучше, чем 2 клапана на цилиндр? DOHC лучше, чем OHV? 4 клапана на цилиндр обеспечивают больший воздушный поток, чем 2 клапана на цилиндр, так как открытое пространство больше, когда клапаны открыты.Наличие конфигурации с DOHC и четырьмя клапанами на цилиндр означает лучший воздушный поток, особенно на высоких оборотах двигателя, что приводит к лучшей максимальной мощности. Хотя можно использовать 4 клапана на цилиндр с установкой толкателя (OHV), гораздо чаще запускают 2 клапана из-за сложности требований к упаковке, связанных с установкой с четырьмя клапанами.

Основным преимуществом головки с несколькими клапанами является то, что она обеспечивает больший поток воздуха за счет большего охвата, размещение свечи зажигания в центре головки для лучшего распространения пламени, что приводит к большей эффективности, и это значительно снижает смещение клапана при более высоком Число оборотов в минуту за счет использования меньших и легких клапанов с меньшей инерцией возвратно-поступательного движения.Благодаря предотвращению смещения клапана двигатели могут увеличивать обороты и производить больше мощности.

Преимущество двух клапанов на цилиндр заключается в уменьшении количества деталей, что снижает стоимость и сложность. Конструкция также имеет тенденцию быть лучше для низкого и среднего крутящего момента, поскольку воздушный поток быстрее на этих оборотах двигателя в результате более ограниченного потока. Кроме того, двигатели OHV позволяют размещать распределительный вал по центру в V-образном двигателе V8, что означает меньший размер и меньший CG.

Видео по теме:
DOHC vs SOHC vs OHV - https: // youtu.be / 1GZtShToroc
HEMI Engine - https://youtu.be/qLns7ibeUps
VTEC - https://youtu.be/G6S4D14VS7w
3-ступенчатый VTEC - https://youtu.be/Ol3nWQbatrQ

комментируйте и подписывайтесь!

И не забудьте заглянуть на другие мои страницы ниже!
Facebook: http://www.facebook.com/engineeringexplained
Официальный веб-сайт: http://www.howdoesacarwork.com
Twitter: http://www.twitter.com/jasonfenske13
Instagram: http: // www. instagram.com/engineeringexplained
Car Throttle: https: // www.carthrottle.com/user/engineeringexplained
EE Extra: https://www.youtube.com/channel/UCsrY4q8xGPJQbQ8HPQZn6iA

Чтобы помочь создать больше видео, посетите мою страницу Patreon!
http://www.patreon.com/engineeringexplained

НОВОЕ ВИДЕО КАЖДУЮ СРЕДУ!

5 клапанов на цилиндр Архив

Обновление 27.11.2019: ПРОДАНО менее чем за три недели! Поздравляем покупателя и продавца! -dc

Допустим, вы фанат Yamaha и хотите собрать что-нибудь значимое.С чего начать? Что ж, редкие омологационные машины - всегда отличное место для поиска. Думаешь, тебе нужен OW-01? Вы можете найти эту мощную машину очень, очень дорогой и не такой редкой, как вы думаете. Если вы действительно хотите купить подходящий велосипед в нужное время, обратите внимание на вариант FZR750R 1980-х годов. Линия FZR750R, созданная для гонок AMA Superbike, была быстрой и хитрой и по сей день остается доступным вариантом для коллекционеров. Возьмем, к примеру, сегодняшнее «Рекомендуемое объявление»: модель Yamaha FZR750R 1987 года выпуска.

Рекомендованный список: 1987 Yamaha FZR750RT

Для создания FZR750R Yamaha инвестировала в новые технологии. Например, для создания рамы DeltaBox компания Yamaha использовала роботизированные процедуры для складывания и сварки тонких алюминиевых компонентов. В этой жесткой, но легкой раме размещался важнейший 106-сильный двигатель Genesis. Обладая уникальной системой клапанов, состоящей из 5 клапанов на цилиндр (3 впускных, 2 выпускных), семейство двигателей Genesis также увеличило отклонение веса за счет наклона ряда цилиндров вперед, чтобы разместить больший вес ниже и ближе к передней шине.Благодаря высокой скорости вращения, обеспечиваемой потоком воздуха через головку (и карбюраторы с пониженным потоком воздуха) и управляемостью, обеспечиваемой шасси и идеальным распределением веса, FZR750R был серьезным конкурентом на гоночной трассе.

От продавца:
Оригинальный мотоцикл Yamaha FZR750RT 1987 года выпуска, №2 ** из 500 специальных предложений по омологации на 1987 год, это велосипед для канадского рынка с пробегом 26290 км / с

Этот мотоцикл - нереставрированный выживший, в отличном общем состоянии и, похоже, не участвовал в гонках (нет просверленных болтов тормозных суппортов, осей и т. Д.), Выхлоп никогда не красился с нового.Как показано на рисунке, на выступающих воздухозаборниках с обеих сторон обтекателя имеются царапины, на этих участках обтекатель не имеет трещин или трещин.

Велосипед в очень оригинальном состоянии, со всеми оригинальными отражателями, ручками, концами руля, подножками, ветровым стеклом и обшивкой. Байк прошел полное обслуживание: сделаны зазоры клапанов, карбюратор отремонтирован и сбалансирован, у него новые шины Bridgestone Battleax спереди и сзади, все работает как надо.

Поставляется с оригинальным руководством пользователя на английском / французском языках, так как оно является канадским.

Запрашиваемая цена: 5 950 долларов США

Анекдотические истории предполагают, что дилеры Yamaha не поощрялись предлагать эти омологационные машины покупателям, намеревающимся использовать их на улице; в конце концов, Yamaha построила эти мотоциклы для гонок. И хотя многие FZR750R участвовали в гонках, мы (к счастью) видели, как некоторые из этих мотоциклов появлялись на улице. Некоторые из них были переведены из статуса гоночного велосипеда. Этот конкретный пример, кажется, спас тяжелую жизнь гоночной трассы, и вместо этого прожил свою жизнь как избалованный уличный байк.Это плюс для коллекционеров. Нельзя сказать, что этот байк не использовался - с 16 000 миль на полностью метрических часах это не королева гаража, а выглядит в полной и оригинальной форме.

Yamaha произвела только 200 таких мотоциклов для рынка США и только 500 - по всему миру. Это довольно низкие цифры по стандартам «Limited Edition», и вы смотрите на байк №2 в серийной серии. Но прежде чем вы подумаете, что «это будет стоить мне руки и ноги», продавец просит всего 5 950 долларов.Это как раз то место, где сейчас находятся эти удивительные машины, и удивительная сделка, если учесть, что они предназначались для соревнований AMA Superbike. Велосипед находится в Осаке, Япония, и владелец готов поговорить о упаковке, доставке внутри страны или (я слышал, в отпуске!) О доставке на месте. Проверьте выбор, а затем напишите Треву строчку. Мотоциклы омологации популярны, и FZR750R был недооцененным пасынком этого жанра. Они обязательно будут расти, поэтому мы рекомендуем изучить отличный пример, прежде чем рынок их обнаружит.Удачи!!

MI

2, 3, 4 или 5 клапанов на цилиндр? - Общие вопросы

Запомните эти три момента: [ul] [li] Двигателю легче выталкивать воздух из цилиндра, чем всасывать его. [] Если вы можете подавать больше воздуха в двигатель и из него, вы можете производить больше энергии. [] Воздух имеет массу, поэтому у него есть импульс. Столб воздуха продолжит движение, как только он начнет двигаться. [/ Ul] [/ li]
Собираем их по порядку,
Двигателю легче вытолкнуть воздух из цилиндра, чем всасывать его. В то время как поршень, поднимающийся в цилиндре, может выталкивать выхлопные газы под очень высоким давлением, атмосфера Земли находится под давлением около 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря, что означает, что при падении поршня в канал ствола не может быть более 14,7 фунтов на квадратный дюйм. перепада давления для втягивания всасываемой смеси в цилиндр. Поскольку вам нужно переместить в двигатель такое же количество вещества, сколько вы будете выходить, впускной канал должен быть больше в поперечном сечении, чем выпускной. Обычно либо впускные клапаны в двигателе больше, чем выпускные, либо впускных клапанов больше, чем выпускных.

Если вы можете подавать больше воздуха в двигатель и из него, вы можете производить больше мощности , поэтому имеет смысл сделать впускной и выпускной тракты как можно большими. Было бы здорово, если бы они могли сделать двигатель, в котором большая часть головной части открывалась бы как впускной клапан, а остальная часть открывалась бы как выпускной. Это непрактично, но увеличение количества клапанов помогает приблизиться к этому идеалу.

Клапаны меньшего размера также могут работать на более высоких оборотах, поскольку их меньший вес облегчает управление ими на высокой скорости.

Воздух имеет массу, поэтому он имеет импульс. Столб воздуха продолжит движение, как только он начнет двигаться. Меньшее или меньшее количество клапанов может помочь при работе двигателя на более низких оборотах , поскольку более высокие скорости порта могут помочь набирать воздух и топливо в двигатель и вытягивать выхлоп.
Я думаю, что наличие четырех клапанов на цилиндр в двигателе с двумя верхними распредвалами популярно, потому что легко увеличить площадь клапана с минимальными затратами. Обычно каждый клапан напрямую управляется кулачком.
Casdave , я не знаком с двигателями Honda V-TEC, но я думаю, что они используют тот же принцип, что и Yamaha для XT-600, где есть отдельные впускные тракты для первичного и вторичного портов двигателя. карбюратор. Первичная передача (которая используется для всех скоростей) имеет короткий выступ распределительного вала; вторичный (для высоких скоростей и высокой нагрузки) имеет более длительный лепесток. Каждый путь оптимизирован для своего диапазона оборотов.