16V – to oznaczenie silnika benzynowego lub wysokoprężnego, w którym producent zastosował układ rozrządu, w skład którego wchodzi szesnaście zaworów – po cztery na każdy cylinder. Silnik oznaczony symbolem 16V nazywany jest „szesnastozaworowym”. V – to skrót od angielskiego słowa „valve”, czyli zawór.
Prawie do końca lat osiemdziesiątych ubiegłego stulecia producenci samochodów stosowali pod maskami swoich aut przede wszystkim jednostki czterocylindrowe, mające osiem zaworów (8V). Na każdym cylindrze znajdował się jeden zawór dolotowy (tzw. ssący) i jeden zawór wylotowy (odpowiedzialny za odprowadzanie spalin). Zawory były duże. Takie rozwiązanie miało swoje zalety – silniki miały prostszą konstrukcję (stosowano jeden wałek rozrządu) przez co były tańsze w produkcji, tańsze i prostsze w naprawach, jak również okazywały się trwałe.
Były też i wady – jednostki nie zapewniały zbyt dobrych osiągów. Zastosowanie dwóch dużych zaworów na każdym cylindrze powodowało, że przepływ mieszanki paliwowo powietrznej był utrudniony. Krawędzie zaworów znajdowały się blisko siebie a także blisko ścianek każdego z cylindrów, co wywoływało pewne opory w zasysaniu mieszanki paliwowo powietrznej i w usuwania spalin.
16V – jak powstały silniki z rozrządem szesnastozaworowym?
Pod koniec lat osiemdziesiątych ubiegłego stulecia, konstruktorzy silników musieli sprostać nowym wyzwaniom. Silniki miały mieć większą moc (bez zwiększania ich pojemności), miały być też bardziej elastyczne i przyjazne środowisku. Rozwiązaniem okazała się technika wielozaworowa. Zastosowanie dwóch par mniejszych zaworów na jednym każdym cylindrze pozwoliło wyeliminować opory w zasysaniu i w usuwaniu spalin. Dzięki temu sprawność, moc i osiągi jednostek napędowych mogła wzrosnąć o minimum kilkanaście procent w stosunku do jednostek ośmiozaworowych.
Zastosowanie większej liczby zaworów z jednej strony skomplikowało budowę silników, bo konieczne stało się zaprojektowanie nowego układu rozrządu, wykorzystującego dwa wałki. Trzeba było też zmodyfikować układ smarowania i chłodzenia. Z drugiej strony jednak mniejsze i lżejsze zawory są bardziej odporne na uszkodzenia przy wysokich obrotach silnika.
Dwa mniejsze zawory wydechowe (odpowiedzialne za usuwanie spalin z cylindrów) mogą być też łatwiej chłodzone, niż jeden duży (stosowany w 8V), co zdecydowanie wpływa na ich trwałość. Pozwala to też zwiększyć stopień sprężania. Dzięki wydatniejszemu chłodzeniu gazy spalinowe rozprężają się do większej objętości i mają niższą temperaturę. To przekłada się na mniejsze straty energii cieplnej, a silnik szesnastozaworowy ma znacznie wyższą sprawność niż jednostka ośmiozaworowa.
Producenci samochodów stosują cały szereg rozwiązań wielozaworowych. Przykładem mogą być
• 12 V – silnik czterocylindrowy, dwunastozaworowy, w którym na każdym cylindrze są
dwa małe zawory ssące i jeden duży wylotowy na każdym cylindrze
• 20 V – silnik czterocylindrowy, piętnastozaworowy, w którym na każdym cylindrze znajdują się trzy zawory dolotowe i dwa wylotowe.
16V – budowa układu rozrządu w silniku szesnastozaworowym
Na poniższym zdjęciu widoczna jest technologia czterech zaworów na cylinder, zastosowana w 3.5 litrowym silniku Ecoboost firmy Ford, z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Czarne zawory po prawej to zawory dolotowe, srebrne – wylotowe. Pośrodku pomiędzy zaworami znajduje się świeca zapłonowa. W prawym, górnym rogu umieszczona jest końcówka wtryskiwacza. (jednostka Ecoboost V6 posiada łącznie 24 zawory, ale technologia 4 zaworów na cylinder jest taka sama, jak w czterocylindrowych jednostkach 16V)
Układ szesnastozaworowy to zdecydowanie najpopularniejsze rozwiązanie, stosowane od lat dziewięćdziesiątych do dziś. Jak taki układ jest zbudowany? Spójrzmy na typowy układ w wolnossącym benzynowym silniku czterocylindrowym.
Dwa zawory dolotowe umieszcza się naprzeciw dwóch zaworów wylotowych. Zawory dolotowe mogą być większe od zaworów wylotowych. Świeca zapłonowa zamontowana jest najczęściej w samym środku komory spalania.
Do napędu rozrządu używa się dwóch wałków rozrządu umieszczonych ponad głowicą (układ DOHC – double overhead camshaft). Jeden wałek rozrządu służy do poruszania zaworami dolotowymi, a drugi wylotowymi. Pomiędzy krzywkami, znajdującymi się na wałkach rozrządu, a zaworami, stosowane są popychacze hydrauliczne szklankowe. Zbudowane są one z dwóch elementów – części prowadzącej (obudowy tzw. szklanki i części wewnętrznej) oraz części hydraulicznej (zbudowanej z tłoka, cylindra i zaworu zwrotnego). Pomiędzy tłokiem a cylindrem znajduje się sprężynka powrotna, jej zadaniem jest zapewnienie ścisłego przylegania szklanki do krzywki walka rozrządu. Ma to wpływ na precyzyjne otwieranie i zamykanie zaworu.
Do napędu rozrządu wykorzystywany jest wzmocniony pasek z kauczuku albo metalowy łańcuch, stosowane wraz z elementami towarzyszącymi (napinacz, ślizgi, koła pasowe itd.).
16V – wady
Jednostki 8V mogą mieć mniejszą moc od jednostek 16V, ale za to mogą generować wyższy moment obrotowy. Starsze silniki 16V z lat dziewięćdziesiątych bywały mniej elastyczne, co przekładało się na częstą konieczność zmiany biegów.
Naprawa silnika szesnastozaworowego jest droższa od ośmiozaworowego, ze względu na bardziej skomplikowany i składający się z większej ilości części układ rozrządu.
16V – największe zalety
Jednostki szesnastozaworowe oferują optymalne osiągi, a do tego ich konstrukcja pozwala na spełnienie wyśrubowanych norm emisji spalin Euro. Przy odpowiedniej eksploatacji i właściwym serwisowaniu (w przypadku silników wolnossących) okazują się bardzo trwałe.
