Устройство двигателя автомобилей ВАЗ-2106 и ВАЗ-2103
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
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:
| Класс | Диаметр цилиндра двигателей 2101, 2103 | Диаметр цилиндра двигателей 21011, 2106 |
| А | 76,000-76,010 | 79,000-79010 |
| В | 76,010-76,020 | 79,010-79,020 |
| С | 76,020-76,030 | 79,020-79,030 |
| D | 76,030-76,040 | 79,030-79,040 |
| Е | 76,040-76,050 | 79,040-79,050 |
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
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
Поршни 15 изготовлены из алюминиевого сплава и покрыты слоем олова для улучшения прирабатываемо-сти. 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
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. Маслосъемное кольцо 14 имеет прорези для снимаемого с цилиндра масла и внутреннюю витую пружину (расширитель).
Шатуны
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
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
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 3-го коренного подшипника отличаются от остальных большей шириной и отсутствием канавки на внутренней поверхности.
Газораспределительный механизм
Газораспределительный механизм обеспечивает наполнение цилиндров двигателя горючей смесью и выпуск отработавших газов в соответствии с принятым для двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. К деталям механизма относятся: распределительный вал, клапаны и направляющие втулки, пружины с деталями крепления, рычаги привода клапанов.
Распределительный вал, управляющий открытием и закрытием клапанов, чугунный, литой. Трущиеся поверхности кулачков подвергнуты отбеливанию. Этот процесс заключается в электродуговом оплавлении поверхностей, в результате которого образуется слой так называемого «белого» чугуна, обладающего высокой твердостью. Вал вращается на пяти опорах в специальном корпусе 26 (см. рис. 3), а от осевых перемещений удерживается упорным фланцем, помещенным в проточке передней опорной шейки вала.
Клапаны (впускной и выпускной) расположены в головке цилиндров наклонно в один ряд. Головка впускного клапана имеет больший диаметр для лучшего наполнения цилиндра, а рабочая фаска выпускного клапана, работающая при высоких температурах в агрессивной среде выпускных газов, имеет наплавку из жаростойкого сплава. Пружины 10 и 11 (рис. 4) прижимают клапан к седлу и не позволяют ему отрываться от рычага привода. Верхняя опорная тарелка 13 пружин удерживается на стержне клапана двумя сухарями 12, имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса.
Рычаги 15 передают усилие от кулачка распределительного вала к клапану. Рычаг одним концом опирается на сферическую головку регулировочного болта 17, а другим на торец клапана. Регулировочный болт ввернут во втулку 21 и стопорится контргайкой 18.
Привод вспомогательных агрегатов
Вспомогательные агрегаты двигателя и механизм газораспределения приводятся в действие от коленчатого вала с помощью цепной передачи. Она состоит из двухрядной втулочно-роликовой цепи 46, ведущей звездочки 49 на коленчатом валу, ведомой звездочки 43 распределительного вала, успокоителя 44 цепи и натяжителя 61 с башмаком 60. Башмак натяжителя и успокоитель цепи имеют стальной каркас с привулканизированным слоем резины.
При отворачивании фиксирующей гайки 55 цепь натягивается башмаком 60, на который действуют пружины 52 и 57 через плунжер 59. Башмак натяжителя вращается вокруг болта крепления. После затяжки гайки 55 стержень 53 зажимается цангами сухаря 54, вследствие чего блокируется пружина 52 натяжителя цепи. При работе двигателя на плунжер 59 воздействует только внутренняя пружина 57, обеспечивающая благодаря зазору 0,2-0,5 мм в механизме натяжителя компенсацию колебаний цепи. Успокоитель 44 цепи гасит колебания ведущей ветви цепи. При работе двигателя цепь вытягивается. Она считается работоспособной, если натяжитель обеспечивает ее натяжение, т.ё. если цепь вытянулась не более, чем на 4 мм.
Валик 26 привода масляного насоса, распределителя зажигания и топливного насоса установлен вдоль двигателя и имеет две опорные шейки, винтовую шестерню и эксцентрик 25, который через толкатель приводит в действие топливный насос. Винтовая шестерня валика 26 находится в зацеплении с шестерней 27, которая приводит в действие распределитель зажигания и масляный насос. Шестерня 27 вращается в металлокерамической втулке, запрессованной в блок цилиндров. В шестерне выполнено отверстие со шлицами, в которое входят шлицевые концы валиков распределителя зажигания и масляного насоса.
Работа двигателя
За один рабочий цикл в цилиндре двигателя происходит четыре такта — впуск горячей 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 за 12° до подхода поршня к верхней мертвой точке (ВМТ). Это необходимо для того, чтобы клапан был полностью открытым, когда поршень пойдет вниз. Закрывается клапан через 40° после прохождения поршнем нижней мертвой точки (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.
Выпускной клапан начинает открываться за 42° до НМТ. В этот момент давление в цилиндре еще довольно велико, и газы начинают интенсивно истекать из цилиндра. Закрывается клапан через 10° после прохождения поршнем ВМТ.
Существует такой момент (22° 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 улучшает его наполнение.
Чтобы обеспечить согласование моментов открытия и закрытия клапанов с углами поворота коленчатого вала (т.е. обеспечить правильную установку фаз газораспределения), на звездочках коленчатого и распределительного валов имеются метки 48 и 42, а также 47 на блоке цилиндров и 41 (выступ) на корпусе подшипников распределительного вала. Если фазы газораспределения установлены правильно, то при положении поршня четвертого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия метка 41 должна совпадать с меткой 42, а метка 48 — с меткой 47. Когда полость привода распределительного вала закрыта крышкой, то положение коленчатого вала можно определить по меткам на шкиве коленчатого вала и крышке привода распределительного вала.
Чтобы обеспечить правильную работу механизма газораспределения при тепловом расширении деталей на работающем двигателе, зазоры между кулачками и рычагами привода клапана устанавливаются равными 0,15 мм на холодном двигателе. Если зазоры больше, то клапаны будут открываться с запаздыванием и закрываться с опережением. Если зазора нет, то клапаны на работающем двигателе будут оставаться немного приоткрытыми. В результате резко сократится долговечность клапанов и седел, упадет мощность двигателя.
Двигатель ВАЗ 2103
- 1. Коленчатый вал;
- 2. Крышка первого коренного подшипника;
- 3. Звездочка коленчатого вала;
- 4. Шкив коленчатого вала;
- 5. Шпонка шкива и звездочки коленчатого вала;
- 6. Храповик;
- 7. Передний сальник коленчатого вала;
- 8. Крышка привода механизма газораспределения;
- 9. Шкив генератора;
- 10. Звездочка привода масляного насоса и распределителя зажигания;
- 11. Ремень привода насоса охлаждающей жидкости и генератора:
- 12. Валик привода масляного насоса, топливного насоса и распределителя зажигания;
- 13. Шкив водяного насоса охлаждающей жидкости:
- 14. Маслосъемное кольцо;
- 15. Поршень;
- 16. Нижнее компрессионное кольцо;
- 17. Верхнее компрессионное кольцо;
- 18. Блок цилиндров;
- 19. Головка цилиндров;
- 20. Цепь привода механизма газораспределения;
- 21. Прокладка крышки головки цилиндров;
- 22. Звездочка распределительного вала;
- 23. Установочный выступ на корпусе подшипников распределительного вала;
- 24. Выпускной клапан.
- 25. Впускной клапан;
- 26. Корпус подшипников распределительного вала:
- 27. Распределительный вал:
- 28. Рычаг привода клапана:
- 29. Маслоналивная горловина.
- 30. Крышка головки цилиндров;
- 31. Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости;
- 32. Свеча зажигания;
- 33. Палец порщня:
- 34. Маховик:
- 35. Держатель заднего сальника коленчатого вала;
- 36. Упорное полукольцо коленчатого вала;
- 37. Передняя опора двигателя;
- 38. Задняя опора двигателя;
- 39. Датчик указателя давления масла;
- 40. Штуцер;
- 41. Датчик контрольной лампы давления масла;
- 42. Передняя крышка картера сцепления;
- 43. Масляный картер;
- 44. Кронштейн передней опоры;
- 45. Пружина передней опоры;
- 46. Буфер подушки передней опоры;
- 47. Резиновая подушка передней опоры;
- 48. Указатель уровня масла;
- 49. Шатун с крышкой в сборе;
- 50. Пробка сливного отверстия масляного картера;
- 51. Втулки валика привода масляного насоса, топливного насоса и распределителя зажигания.