На автомобилях устанавливаются двигатели одинаковой конструкции, но с различным объемом цилиндров. Они различаются, в основном, размерами блока цилиндров, поршней, коленчатого вала и деталей цепного привода. Блок цилиндров 18 отлит из специального чугуна. Цилиндры блока по диаметру подразделяются через 0,01 мм на пять классов, обозначаемых буквами А , В, С, D, Е. Класс цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягающийся с ним поршень должны быть одного класса для обеспечения зазора между поршнем и цилиндром 0, 05-0.07 мм. Диаметры цилиндров каждого класса следующие, мм :
Диаметр цилиндра ВАЗ-2103
Диаметр цилиндра ВАЗ-2106
В нижней части блока цилиндров расположены пять опор коренных подшипников коленчатого вала с тонкостенными сталеалюминиевыми вкладышами. Отверстия под подшипники коленчатого вала в блоке цилиндров обрабатываются в сборе с крышками 2. Поэтому крышки подшипников невзаимозаменяемы , и для различия на их наружной поверхности сделаны риски. В задней опоре имеются гнезда для установки упорных полуколец 36, удерживающих коленчатый вал от осевых перемещений. Спереди устанавливается сталеалюминиевое полукольцо, а сзади — металлокерамическое (желтого цвета), пропитанное маслом.
Величина осевого зазора коленчатого вала при сборке двигателя обеспечивается в пределах 0,06-0,26 мм. Если в эксплуатации зазор превышает максимально допустимый (0,35 мм), необходимо заменять упорные полукольца новыми или ремонтными, увеличенными на 0,127 мм. Канавки, находящиеся на одной стороне полуколец, должны быть обращены к упорным поверхностям коленчатого вала. В передней части блока цилиндров имеется полость для привода механизма газораспределения, закрытая крышкой 8. С задней стороны к блоку цилиндров прикреплен держатель 35 заднего сальника.
В крышку 8 и держатель 35 установлены самоподжимные сальники. В левой части блока установлен валик 12 привода вспомогательных агрегатов. В отверстия под подшипники валика запрессованы сталеалюминиевые втулки 51. Головка цилиндров 19 общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава. В головку запрессованы чугунные седла и направляющие втулки клапанов. В отверстиях направляющих втулок нарезаны спиральные канавки для смазки. Для уменьшения проникновения масла в камеру сгорания через зазоры между втулкой и стержнем клапана применены металлорезиновые маслоотражательные колпачки.
Головка цилиндров крепится к блоку цилиндров одиннадцатью болтами. Между головкой и блоком цилиндров установлена прокладка, изготовленная из асбестового материала на металлическом каркасе и пропитанная графитом. Поршни 15 изготовлены из алюминиевого сплава и покрыты слоем олова для улучшения прирабатываемости . Юбка поршня в поперечном сечении овальная, а по высоте имеет коническую форму. Кроме того, в бобышки поршня залиты стальные терморегулирующие пластины. Все это выполнено для компенсации неравномерной тепловой деформации поршня при нагреве. В бобышках поршня имеются отверстия для прохода масла к поршневому пальцу.
Отверстие под поршневой палец смещено от оси симметрии на 2 мм в правую сторону двигателя для уменьшения стука поршня при переходе через ВМТ. Поэтому около отверстия под поршневой палец есть метка «П», которая при сборке должна быть обращена в сторону передней части двигателя.
Поршни, как и цилиндры, по наружному диаметру сортируются на пять классов через 0,01 мм, а по диаметру отверстия под поршневой палец — на три категории через 0,001 мм, обозначаемые цифрами 1. 2, 3. Класс поршня (буква) и категория отверстия под поршневой палец (цифра) клеймятся на днище поршня. Поршни по массе в одном и том же двигателе должны быть подобраны с максимально допустимым отклонением (2.5 г).
Поршневые пальцы 14. 16 и 17 изготовлены из чугуна. Наружная поверхность верхнего компрессионного кольца 17 хромирована для повышения износостойкости и для улучшения прирабатываемости имеет бочкообразную форму образующей. Нижнее компрессионное кольцо 16 — скребкового типа (с проточкой по наружной поверхности), фосфатированное . Кольцо надо устанавливать проточкой вниз. Масл о- съемное кольцо 14 имеет прорези для снимаемого с цилиндра масла и внутреннюю витую пружину (расширитель). Шатуны 49 — стальные, кованые, с разъемной нижней головкой, в которой устанавливаются вкладыши шатунного подшипника. Шатун обрабатывают вместе с крышкой, поэтому при сборке номера на шатуне и крышке должны быть одинаковы.
Коленчатый вал 1 — пятиопорный . отлит из чугуна. Шейки вала закалены токами высокой частоты на глубину 2-3 мм. В заднем конце коленчатого вала выполнено гнездо под передний подшипник первичного вала коробки передач, по наружному диаметру которого центрируется маховик 31. Маховик устанавливается на коленчатый вал так, чтобы метка (конусообразная лунка около зубчатого обода маховика) и ось шатунной шейки первого цилиндра находились в одной плоскости и по одну от оси коленчатого вала. Вкладыши коренных и шатунных подшипников — тонкостенные, сталеалюминиевые .
Все шатунные вкладыши одинаковые и взаимозаменяемые. Верхние вкладыши 1-го, 2-го, 4-го и 5-го коренных подшипников одинаковые, с канавкой на внутренней поверхности, а нижние без канавки. Вкладыши З-го коренного подшипника отличаются от остальных большей шириной и отсутствием канавки на внутренней поверхности.
2. Двигатель
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Продольный разрез двигателя мод. 2110
Поперечный разрез двигателя мод. 2110
Поперечный разрез двигателя мод. 2111
Продольный разрез двигателя мод. 2112
Поперечный разрез двигателя мод. 2112
На автомобилях семейства ВАЗ-2110 устанавливают двигатели моделей 2110 (рис. Продольный разрез двигателя мод. 2110 и рис. Поперечный разрез двигателя мод. 2110), 2111 (рис. Поперечный разрез двигателя мод. 2111) и 2112 (рис. Продольный разрез двигателя мод. 2112 и рис. Поперечный разрез двигателя мод. 2112), созданные на базе двигателя мод. 21083. На части автомобилей могут быть установлены двигатели мод. 21083. Все двигатели бензиновые, четырехтактные, четырехцилиндровые, рядные. Двигатели мод. 2110 — карбюраторные, двигатели мод. 2111 и 2112 — с системой впрыска топлива.
Блок цилиндров отлит из специального высокопрочного чугуна, что придает конструкции двигателя жесткость и прочность.
Протоки для охлаждающей жидкости, образующие рубашку охлаждения, сделаны по всей высоте блока, это улучшает охлаждение поршней и уменьшает деформации блока от неравномерного перегрева. Рубашка охлаждения открыта в верхней части в сторону головки блока. В нижней части блока цилиндров расположено пять опор коренных подшипников коленчатого вала, крышки которых крепятся болтами. В опорах установлены тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши, выполняющие роль подшипников коленчатого вала. В средней опоре имеются проточки, в которые вставлены упорные полукольца, удерживающие коленчатый вал от осевых перемещений. Коленчатый вал отлит из специального высокопрочного чугуна. Коренные и шатунные шейки вала прошлифованы. Для смазки шатунных вкладышей в коленчатом валу просверлены масляные клапаны, закрытые заглушками. Для уменьшения вибраций служат восемь противовесов, расположенных на коленчатом валу.
На переднем конце коленчатого вала установлен масляный насос, зубчатый шкив ремня привода распределительного вала и шкив привода генератора или демпфера. На заднем конце коленчатого вала установлен маховик, отлитый из чугуна. На маховик напрессован стальной зубчатый обод.
Шатуны стальные кованые с крышками на нижних головках. В нижней головке шатуна установлены тонкостенные вкладыши, в верхнюю — запрессована сталебронзовая втулка.
Поршни отлиты из алюминиевого сплава. На каждом из них установлены три кольца: два верхних — компрессионные и нижнее — маслосъемное. На днищах поршней двигателей мод. 2110 и 2111 выполнены углубление под камеру сгорания и два углубления под клапаны, у двигателя мод. 2112 днище поршней плоское с четырьмя углублениями под клапаны. На двигателе мод. 2112 поршни охлаждаются маслом, для этого в опорах коренных подшипников установлены специальные форсунки. Форсунки представляют собой трубки, в которых находятся подпружиненные шарики. Во время работы двигателя шарики открывают отверстия в трубках и струя масла попадает на поршень снизу.
Масляный картер стальной, штампованный, прикреплен к блоку цилиндров снизу болтами.
Сверху на блок цилиндров установлена головка блока, отлитая из алюминиевого сплава. В нижней части головки отлиты каналы, по которым циркулирует жидкость, охлаждающая камеры сгорания. В верхней части головки установлен распределительный вал (у двигателей мод. 2112 — два распределительных вала: один для впускных клапанов, второй — для выпускных). У двигателей мод. 2110 и 2111 распределительный вал вращается в опорах, в верхней части головки блока и двух корпусах подшипников, закрепленных гайками на шпильках, ввернутых в головку блока. У двигателя мод. 2112 распределительные валы установлены в опорах, выполненных в верхней части головки блока, и одном общем корпусе подшипников, закрепленном болтами на головке блока. Распределительные валы отлиты из чугуна. Для уменьшения износа рабочие поверхности кулачков, поверхности под сальник и эксцентрика привода топливного насоса термообрабатываются — отбеливаются. Кулачки распределительных валов через толкатели приводят в действие клапаны. У двигателей 2110 и 2111 в верхней части толкателей установлены стальные регулировочные шайбы, подбором этих шайб регулируют зазоры в приводе клапанов. У двигателя мод. 2112 установлены гидротолкатели клапанов, которые автоматически компенсируют зазоры в приводе клапанов. Поэтому у этих двигателей в процессе эксплуатации не нужно регулировать зазоры.
Двигатели мод. 2110 и 2111 имеют по два клапана на цилиндр: один впускной и один выпускной, у двигателя мод. 2112 четыре клапана — два впускных и два выпускных.
Направляющие втулки и седла клапанов запрессованы в головку блока. Направляющие втулки, кроме того, имеют стопорные кольца, удерживающие их от выпадания. На направляющих втулках установлены маслосъемные колпачки, уменьшающие попадание масла в цилиндры.
У двигателей мод. 2110 и 2111 на каждом клапане установлены две пружины, у двигателя мод. 2112 — одна. Распределительные валы приводятся в действие резиновым зубчатым ремнем от коленчатого вала.
Система смазки комбинированная: разбрызгиванием и под давлением. Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники и опоры распределительных валов. Система состоит из масляного картера, шестеренчатого масляного насоса с маслоприемником, полнопоточного масляного фильтра, датчика давления масла и масляных клапанов.
Система охлаждения двигателя состоит из рубашки охлаждения, радиатора с электровентилятором, центробежного водяного насоса, термостата и шлангов.
Система питания состоит из воздушного фильтра, топливного бака, топливного насоса, топливопроводов и карбюратора у двигателя мод. 2110 или топливной рампы с форсунками и регулятором давления топлива у двигателей мод. 2111 и 2112. Кроме того, в систему питания двигателей мод. 2111 и 2112 входят датчики, топливный фильтр и дроссельный патрубок. Топливный насос двигателя 2110 установлен на головке блока и приводится в действие от эксцентрика на распределительном валу через толкатель. У двигателей мод. 2111 и 2112 топливный насос электрический, погружного типа, установлен в топливном баке и объединен с датчиком указателя уровня топлива.
Система зажигания двигателя мод. 2110 бесконтактная с распределителем зажигания, установленным на головке блока и приводимым в действие и приводимым в действие от распределительного вала.
Система зажигания двигателей мод. 2111 и 2112 микропроцессорная, управляется контроллером (блоком управления). Контроллер также управляет системой впрыска топлива.
Схема двигателя продольный разрез
Рис. 6. Двигатель (продольный разрез).
1. Коленчатый вал; 2. Крышка первого коренного подшипника; 3. Шкив привода распределительного вала; 4. Шкив привода генератора; 5. Передний сальник коленчатого вала; 6. Масляный насос; 7. Шатун; 8. Передняя защитная крышка зубчатого ремня; 9. Поршень; 10. Впускной клапан; 11. Выпускной клапан; 12. Ремень привода распределительного вала; 13. Шкив распределительного вала; 14. Задняя защитная крышка зубчатого ремня; 15. Сальник распределительного вала; 16. Передний корпус подшипников распределительного вала; 17. Распределительный вал; 18. Сетка маслоотделителя системы вентиляции картера; 19. Крышка головки цилиндров; 20. Крышка маслоотделителя; 21. Задний корпус подшипников распределительного вала; 22. Эксцентрик привода топливного насоса; 23. Датчик-распределитель зажигания; 24. Корпус вспомогательных агрегатов; 25. Отводящий патрубок рубашки охлаждения; 26. Свеча зажигания; 27. Головка цилиндров; 28. Блок цилиндров; 29. Держатель с задним сальником коленчатого вала; 30. Маховик; 31. Кронштейн с опорой передней подвески двигателя; 32. Силовой агрегат (двигатель с коробкой передач и сцеплением); 33. Кронштейн с опорой левой подвески двигателя; 34. Кронштейн с опорой задней подвески двигателя; 35. Опора передней подвески двигателя; 36. Кронштейн передней подвески двигателя; 37. Масляный картер; 38. Указатель уровня масла; 39. Пробка отверстия для слива масла из картера; 40. Кронштейн левой подвески двигателя; 41. Опора левой подвески двигателя; 42. Кронштейн задней подвески двигателя; 43. Опора задней подвески двигателя.
На автомобилях установлены четырехцилиндровые четырехтактные карбюраторные двигатели различного объема цилиндров, с рядным расположением цилиндров и с распределительным валом, размещенным на головке цилиндров. Двигатель специально спроектирован для поперечного расположения на переднеприводном автомобиле. Поэтому его компоновка и основные размеры выбраны такими, чтобы он вместе с коробкой передач мог разместиться поперек между брызговиками передних колес. Три унифицированных двигателя рабочим объемом 1100, 1300 и 1500 см3 образуются сочетанием трех различающихся по высоте и диаметру цилиндров блоков, двух головок цилиндров с различными по диаметру впускными каналами, а также двух поршней, отличающихся по диаметру (76 и 82), и двух коленчатых валов с радиусами кривошипов, соответствующих ходам поршня 60,6 и 71 мм. В сборе с коробкой передач и сцеплением двигатель образует единый жесткий узел — силовой агрегат. Он установлен на автомобиле на трех эластичных опорах. Они воспринимают как массу силового агрегата, так и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении. Эластичные опоры поглощают вибрации работающего двигателя и не передают их на кузов, благодаря чему уменьшается шум в салоне автомобиля. С другой стороны, эластичные опоры защищают силовой агрегат от резких ударов при движении автомобиля по неровностям дороги. На автомобиле принята трехточечная схема крепления силового агрегата, состоящая из передней, задней и левой опор. Передняя и левая опоры имеют одинаковое устройство и состоят из наружной стальной обоймы и внутренней алюминиевой втулки, между которыми находится привулканизированная к ним резина. Задняя опора крепится болтами снизу к днищу кузова. Она состоит из наружной стальной арматуры и внутренней алюминиевой втулки также разделенных резиной. Кронштейн задней подвески — стальной, кованый, крепится на коробке передач болтами, соединяющими картер сцепления с картером коробки передач.
Блок цилиндров . Все цилиндры двигателя объединены вместе с верхней частью картера в один общий узел — блок цилиндров, отлитый из специального высокопрочного чугуна. При такой компоновке обеспечивается прочность конструкции, жесткость, компактность и уменьшается масса двигателя. Протоки для охлаждающей жидкости сделаны по всей высоте блока цилиндров, что улучшает охлаждение поршней и поршневых колец и уменьшает деформации блока цилиндров от неравномерного нагрева. Класс цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягающийся с ним поршень должны быть одного класса. При ремонте цилиндры могут быть расточены и отхонингованы под увеличенный диаметр поршней на 0,4 и 0,8 мм. В нижней части блока цилиндров расположены пять опор коренных подшипников коленчатого вала с тонкостенными сталеалюминиевыми вкладышами. Верхние и нижние вкладыши среднего (3-го) коренного подшипника без канавки на внутренней поверхности. У остальных опор верхние вкладыши с канавкой на внутренней поверхности, а нижние — без канавки. До 1988 г. нижние вкладыши этих подшипников тоже были с канавками. Подшипники имеют съемные крышки 2, которые крепятся к блоку цилиндров самоконтрящимися болтами. Отверстия под подшипники коленчатого вала в блоке цилиндров обрабатываются в сборе с крышками, что обеспечивает высокую точность, правильную геометрическую форму отверстий и их соосность. Поэтому крышки подшипников невзаимозаменяемы и для различия имеют на наружной поверхности риски (см. рис. 6). В средней опоре имеются гнезда для установки упорных полуколец 12 (см. рис. 6), удерживающих коленчатый вал от осевых перемещений. С задней стороны от средней опоры ставится металлокерамическое полукольцо (желтого цвета), а с передней стороны — сталеалюминиевое. Величина осевого зазора коленчатого вала должна быть 0,06-0,026 мм. Если зазор превышает максимально допустимый (0,35 мм), необходимо заменить полукольца ремонтными, увеличенными на 0,127 мм. Следует иметь в виду, что канавки, находящиеся на одной стороне полуколец, должны быть обращены к упорным поверхностям коленчатого вала. Снизу блок цилиндров закрывается стальным штампованным картером 37. Картер имеет перегородку для успокоения масла. Между масляными картером и блоком цилиндров установлена прокладка из пробкорезиновой смеси. К заднему торцу блока цилиндров крепится картер сцепления. Точное расположение картера относительно блока цилиндров и соосность коленчатого вала и первичного вала коробки передач обеспечивается двумя центрирующими втулками, запрессованными в блок цилиндров.
Головка цилиндров 27 общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава, имеет камеры сгорания клиновидной формы. В головку запрессованы направляющие втулки клапанов и седла, изготовленные из чугуна. Седла, предварительно охлажденные в жидком азоте, вставлены в гнезда нагретой головки цилиндров. Благодаря этому обеспечивается надежная и прочная посадка седел в головке. Между головкой и блоком цилиндров установлена специальная безусадочная прокладка на металлическом каркасе. Головка центрируется на блоке цилиндров двумя втулками и крепится к нему десятью болтами. Для равномерного обжатия всей поверхности прокладки головки блока, для обеспечения надежного уплотнения и исключения в последующем подтяжки болтов при техническом обслуживании автомобиля болты крепления головки цилиндров затягиваются равномерно без рывков в четыре приема и в строго определенной последовательности (см. рис. 7):
В верхней части головки цилиндров расположены пять опор под шейки распределительного вала 17. Опоры выполнены разъемными. Верхняя половина находится в корпусах подшипников 16 и 21 (переднем и заднем), а нижняя — в головке цилиндров. Установочные втулки корпусов подшипников распределительного вала размещены у шпилек крепления корпусов. Отверстия в опорах обрабатываются в сборе с корпусами подшипников, поэтому они невзаимозаменяемы, и головку цилиндров можно заменять только в сборе с корпусами подшипников. На поверхности головки цилиндров, сопрягающиеся с корпусами подшипников, в зоне крайних опор распределительного вала наносят герметик типа КЛТ-75ТМ. Устанавливают корпуса подшипников и затягивают гайки их крепления в два приема:
1-й прием — предварительно затягивают гайки в последовательности, указанной на листе 7, до прилегания поверхностей корпусов подшипников к головке цилиндров, следя за тем, чтобы установочные втулки корпусов свободно вошли в свои гнезда;
2-й прием — окончательно затягивают гайки моментом 2,2 кг/см в той же последовательности.
Фазы газораспределения. За один рабочий цикл в цилиндре двигателя происходит четыре такта — впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов. Эти такты осуществляются за два оборота коленчатого вала, т.е. каждый такт происходит за полоборота (180°) коленчатого вала. Впускной клапан начинает открываться с опережением, т.е. до подхода поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) на расстояние, соответствующее 33° поворота коленчатого вала до ВМТ. Это необходимо для того, чтобы клапан был полностью открытым, когда поршень пойдет вниз, и через полностью открытое впускное отверстие поступило по возможности больше свежей горючей смеси. Впускной клапан закрывается с запаздыванием, т.е. после прохождения поршнями нижней мертвой точки (НМТ) на расстоянии, соответствующем 79° поворота коленчатого вала после НМТ. Вследствие инерционного напора струи всасываемой горючей смеси она продолжает поступать в цилиндр, когда поршень уже начал движение вверх, и тем самым обеспечивается лучшее наполнение цилиндра. Таким образом, впуск практически происходит за время поворота коленчатого вала на 292°. Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к НМТ на расстояние, соответствующее 47° поворота коленчатого вала до НМТ. В этот момент давление в цилиндре еще довольно велико, и газы начинают интенсивно истекать из цилиндра, в результате чего их давление и температура быстро падают. Это значительно уменьшает работу двигателя во время выпуска и предохраняет двигатель от перегрева. Выпуск продолжается и после прохождения поршнем ВМТ, т.е. когда коленчатый вал повернется на 17° после ВМТ. Таким образом, продолжительность выпуска составляет 244′. Из диаграммы фаз видно, что существует такой момент (50° поворота коленчатого вала около ВМТ), когда открыты одновременно оба клапана — впускной и выпускной. Такое положение называется перекрытием клапанов. Из-за малого промежутка времени перекрытие клапанов не приводит к проникновению отработавших газов во впускной трубопровод, а наоборот, инерция потока отработавших газов вызывает подсос горючей смеси в цилиндр и тем самым улучшает его наполнение. Описанные фазы газораспределения имеют место при зазоре А между кулачком распределительного вала и толкателем клапана на холодном двигателе.
