Двигатель
Двигатель (продольный разрез) 1. Коленчатый вал; 2. Крышка 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 валика привода вспомогательных агрегатов; 11. Ремень привода водяного насоса и генератора; 12. Валик привода вспомогательных агрегатов; 13. Шкив водяного насоса; 14. Маслосъемное кольцо; 15. Поршень; 16. Нижнее компрессионное кольцо; 17. Верхнее компрессионное кольни; 18. Блок цилиндров; 19. Головка цилиндров; 20. Цепь привода механизма газораспределения; 21. Прокладка; 22. Звездочка распределительного вала; 23. Установочный выступ; 24. Выпускной клапан; 25. Впускной клапан; 26. Корпус подшипников распределительного вала; 27. Распределительный вал; 28. Рычаг привода клапанов; 29. Маслоналивная горловина; 30. Крышка головки цилиндров; 31. Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 32. Свеча зажигания; 33. Поршневой палец; 34. Маховик; 35. Держатепь заднего сальника коленчатого вала; 36. Упорное полукольцо; 37. Передняя опора двигателя; 38. Задняя опора двигателя; 39. Датчик указателя давления масла; 40. Штуцер-датчика лампы давления масла; 41. Датчик лампы недостаточного давления масла; 42. 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. Крышка шатуна; 50. Пробка отверстия для слива масла; 51. Втулки валика привода вспомогательных агрегатов; 52. Поперечина задней подвески двигателя; 53. Дистанционная втулка.
На автомобилях ВАЗ-2107, -21072, -21074 установлены четырехцилиндровые, четырехтактные карбюраторные двигатели 2103, 2105 и 2106 с различным объемом цилиндров. Двигатель 2105, имеющий ременный привод распределительного вала, применяется только на автомобилях ВАЗ-21072, которых выпускается незначительное количество. Поэтому в данном разделе он не описывается. а с его устройством можно ознакомиться в разделе ВАЗ-2105, ВАЗ-2104.
Двигатели 2103 и 2106, которые описываются ниже, отличаются друг от друга блоком цилиндров и поршнями с поршневыми кольцами. Компоновка двигателей отличается простотой и удобством обслуживания. Все узлы двигателя, требующие регулировки и ухода (распределитель зажигания, свечи, карбюратор, воздушный фильтр, регулировочные винты рычагов привода клапанов, гайка натяжителя цепи, масляный фильтр, генератор), установлены в легкодоступных местах.
Нумерация цилиндров ведется от шкива привода генератора и водяного насоса. С левой стороны головки цилиндров около нижней ее плоскости отлит номер каждого цилиндра, а также порядок работы цилиндров (1-3-4-2). Цилиндры двигателя объединены вместе с верхней частью картера и представляют собой единую отливку — блок цилиндров. При такой компоновке обеспечивается прочность конструкции, жесткость, компактность, надежность и уменьшается масса двигателя.
В нижней части блока цилиндров на пяти опорах установлен коленчатый вал. Передний и задний концы коленчатого вала уплотняются самоподжимными резиновыми сальниками. В каждом цилиндре двигателя имеется по одному впускному и одному выпускному клапану. Поршни 15 имеют по два компрессионных кольца 16 и 17 и одно маслосъемное 14 с пружиной. Соединен поршень с шатуном поршневым пальцем 33, запрессованным в верхнюю головку шатуна.
Распределительный вал 27 установлен на головке цилиндров в корпусе 26 и приводится во вращение от коленчатого вала двухрядной роликовой цепью 20. Достоинством привода являются простота конструкции и меньшая масса по сравнению с другими видами передач. Блок цилиндров 18 является базовой деталью двигателя и служит для установки и крепления механизмов, аппаратов и вспомогательных агрегатов двигателя. Блок отлит из специального низколегированного чугуна. Протоки для охлаждения двигателя сделаны по всей высоте цилиндров, что улучшает охлаждение поршней и поршневых колец и уменьшает деформации блока от неравномерного нагрева. Для повышения жесткости нижняя плоскость опущена на 50 мм ниже оси коленчатого вала.
Цилиндры блока по диаметру подразделяются на пять классов через 0,01 мм, обозначаемых буквами А. В, С, D, Е:
| Класс | Диаметр цилиндра ВАЗ 2103 |
Диаметр цилиндра |
|---|---|---|
| А | 76,000-76.010 | 79.000-79.010 |
| B | 76,010-76,020 | 79.010-79.020 |
| C | 76,020-76.030 | 79.020-79.030 |
| D | 76,030-76,040 | 79,030-79.040 |
| E | 76,040-76,050 | 79,040-79,050 |
Класс цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягающий с ним поршень должны иметь одинаковый класс. При ремонта цилиндры могут быть расточены и хонингованы под увеличенный диаметр поршней (на 0,4-0,8 мм) с учетом обеспечения зазора между поршнем и цилиндром 0,05-0,07 мм Для обеспечения ремонта кривошипно-шатунного механизма выпускаются детали ремонтных размеров поршни и поршневые кольца, увеличенные по диаметр) на 0,4 и 0,8 мм; вкладыши коренных и шатунных подшипников для шеек коленчатого вала, уменьшенных по диаметру на 0,25; 0,5; 0,75 и 1 мм.
В нижней части блока цилиндров расположены пять опор коренных подшипников коленчатого вала с тонкостенными сталеалюминиевыми вкладышами. Подшипники имеют съемные крышки 2, которые крепятся к блоку) самоконтрящимися болтами. Отверстия под подшипники коленчатого вала в блоке цилиндров обрабатываются в сборе с крышками. Поэтому крышки подшипников не взаимозаменяемы и для различия на наружной поверхности имеются риски. Опоры подшипников и соответствующие им крышки отсчитываются от переднего торца блока цилиндров. В задней опоре имеются гнезда для установки упорных полуколец 36, удерживающих коленчатый вал от осевых перемещений.
Величина осевого зазора должна быть 0,06-6,26 мм. Если зазор превышает максимально допустимый (0,35 мм), необходимо заменять полукольца ремонтными, увеличенными на 0,127 мм. Следует иметь в виду, что канавки, находящиеся на одной стороне полуколец 36. должны быть обращены к упорным поверхностям коленчатого вала. С октября 1981 года на двигателях устанавливается переднее сталеалюминиевое полукольцо, заднее металлокерамическое, пропитанное маслом.
В левой части блока установлен валик 12 привода масляного насоса, распределителя зажигания и топливного насоса. В отверстия под подшипники валика запрессованы свертные сталеалюминиевые втулки 51. Совместной их обработкой в блоке обеспечивается необходимая соосность подшипников. При проверке технического состояния блока и ремонте необходимо следить за совпадением смазочного отверстия в передней втулке с каналом в блоке цилиндров.
В передней части блока цилиндров имеется полость для цепного привода механизма газораспределения. Эта полость закрыта крышкой 8. С задней стороны к блоку цилиндров прикреплен держатель 35 заднего сальника, 6 крышку 8 и держатель 35 установлены самоподжимные сальники. С левой стороны к блоку цилиндров прикреплены масляный фильтр, топливный насос, устанавливается система вентиляции картера и электрические датчики давления масла. С правой стороны на блок цилиндров устанавливается водяной насос и генератор. В нижней части блока цилиндров с правой и левой стороны имеются приливы для установки двигателя на кронштейнах подвески.
На верхней плоскости в передней левой ее части устанавливается распределитель зажигания. Снизу блок цилиндров закрыт стальным штампованным картером 43, картер имеет перегородку для успокоения масла. Между картером и блоком цилиндров установлена прокладка из пробкорезиновой смеси.
Головка цилиндров 19 общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава, имеет камеры сгорания клиновидной формы. В головку запрессованы направляющие втулки клапанов и седла, изготовленные из чугуна. Размеры седла впускного клапана больше размеров седла выпускного клапана. Между головкой и блоком цилиндров установлена про кладка, изготовленная из асбестового материала на металлическом каркасе, пропитанная графитом, по краям отверстий под цилиндры прокладка имеет окантовку из мягкой стали. Отверстие канала подачи масла к распределительному валу окантовано медной лентой. Чтобы прокладка не прилипала к блоку и головке цилиндров, перед сборкой ее рекомендуется натереть графитом. Головка цилиндров крепится к блоку цилиндров одиннадцатью болтами.
Для равномерного и плотного прилегания к блоку и исключения коробления болты необходимо затягивать на холодном двигателе в два приема с помощью динамометрического ключа и в строго определенной последовательности (от центра к периферии налево и направо поочередно). В первый прием затяжка осуществляется предварительно момент затяжки приблизительно 39,2 Нм (4 кгс-м) для десяти основных болтов и 14,7 Н-м (1,5 кгс-м) для одного болта на приливе. Во второй прием производится окончательная затяжка — момент затяжки 115,7 Н-м(11,5 кгс-м) для десяти болтов и 37,24 Н-м (3,8 кгс-м) для болта на приливе.
Болты крепления головки цилиндров следует подтягивать после пробега первых 2000-3000 км. а в дальнейшем после снятия головки цилиндров или при появлении признаков прорыва газов или пропуска охлаждающей жидкости между блоком и головкой цилиндров. Сверху головка цилиндров закрывается стальной штампованной крышкой. В верхней части крышка имеет горловину для заливки масла в двигатель. Для устранения течи масла между головкой цилиндров и крышкой установлена прокладка из резинопробковой смеси. Крышка крепится к головке цилиндров с помощью шпилек и гаек. Для улучшения прилегания крышки к горловине под гайки установлены широкие жесткие шайбы.
Двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач устанавливается на автомобиле на трех эластичных опорах. Опоры воспринимают как массу силового агрегата, так и нагрузки. возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении. Двумя передними опорами 37 двигатель крепится к поперечине передней подвески автомобиля, а задней 38 — к поперечине задней подвески автомобиля. Передние опоры имеют резиновые подушки 47, в которых завулканизированы стальные шайбы с болтами крепления. Для увеличения жесткости в отверстии внутри подушек находятся пружины 45.
Для ограничения ходов применены буферы 46. которые представляют собой резиновый стержень с завулканизированной стальной втулкой. Подушка крепится к промежуточным пластинам, а те, в свою очередь, к кронштейнам 44 передней опоры двигателя. Кронштейны закрепляются на фланце блока цилиндров четырьмя шпильками. Задняя опора 38 состоит из трех стальных пластин, привулканизированных к разделяющей их резине. Верхняя пластина крепится к задней крышке коробки передач, а нижние — к поперечине задней подвески двигателя.
Чтобы не помялись полки поперечины при затягивании болтов крепления опоры, между полками устанавливаются дистанционные втулки. Конструкция подвески силового агрегата обеспечивает минимальные колебания двигателя и устраняет передачу вибрация его на кузов.
Двигатель (поперечный разрез) 1. Крышка шатуна; 2. Шатунный вкладыш; 3. Шатун; 4. Стартер; 5. Теплоизолирующий щиток стартера; 6. Коллектор выпускной; 7. Труба впускная; 8. Трубка дренажная впускной трубы; 9. Штуцер трубки отвода охлаждающей жидкости; 10. Пружина клапана наружная; 11. Пружина клапана внутренняя; 12. Сухарь клапана; 13. Тарелка пружин; 14. Колпачок маслоотражательный; 15. Рычаг привода клапана; 16. Пружина рычага привода клапана; 17. Болт клапана регулировочный; 18. Контргайка регулировочного болта; 19. Распределитель зажигания; 20. Пластина стопорная пружины рычага клапана; 21. Втулка регулировочного болта; 22. Втулка клапана направляющая; 23. Седло клапана; 24. Поршень; 25. Эксцентрик привода топливного насоса; 26. Шестерня валика привода масляного насоса и распределителя зажигания; 27. Шестерня привода масляного насоса и распределителя зажигания; 28. Топливный насос; 29. Штуцер крепления масляного фильтра; 30. Фильтр очистки масла; 31. Прокладка; 32. Валик масляного насоса; 33. Ось ведомой шестерни масляного насоса; 34. Корпус масляного насоса; 35. Шестерня ведущая масляного насоса; 36. Пружина редукционного клапана масляного насоса: 37. Клапан редукционный масляного насоса; 38. Крышка масляного насоса; 39. Шестерня ведомая масляного насоса; 40. Приемный патрубок масляного насоса; 41. Установочная метка на корпусе подшипников распределительного вала; 42. Установочная метка на звездочке распределительного вала; 43. Звездочка распределительного вала; 44. Успокоитель цепи; 45. Звездочка валика привода масляного насоса и распределителя зажигания; 46. Цепь привода механизма газораспределения; 47. Установочная метка на блоке цилиндров; 48. Установочная метка на звездочке коленчатого вала; 49. Звездочка коленчатого вала; 50. Палец ограничительный цепи привода механизма газораспределения; 51. Башмак натяжителя цепи; 52. Натяжитель цепи; 53. Установочная метка на шкиве коленчатого вала; 54. Установочная метка на крышке привода распределительного вала, соответствующая О' опережения зажигания (в.м.т.); 55. Установочная метка, соответствующая 5° опережения зажигания; 56. Установочная метка, соответствующая 10° опережения зажигания; 57. А. Впуск горючей смеси; 58. В. Сжатие; 59. С. Рабочий ход; 60. D. Выпуск; 61. I. Метки для установки момента зажигания; 62. II. Фазы газораспределения.
Привод вспомогательных агрегатов. Вспомогательные агрегаты двигателя. также как и клапанный механизм, приводятся в действие от коленчатого вала с помощью цепной передачи, которая расположена в передней полости блока цилиндров и закрывается алюминиевой крышкой. Особенностью привода является применение полуавтоматического натяжного устройства (включающего натяжитель и его башмак) и успокоителя цепи.
Цепная передача состоит из двухрядной втулочно-роликовой цепи 46, ведущей звездочки 49. установленной на коленчатом валу, ведомой звездочки 45, ведомой звездочки 43 распределительного вала, успокоителя 44 цепи и натяжители 52 с башмаком 51. Башмак натяжителя и успокоитель цепи имеют стальной каркас привулканизированным слоем резины. При отворачивании фиксирующей гайки 9 цепь натягивается башмаком 5, на который действуют пружины 12 и 13 через плунжер 14. Башмак натяжителя вращается вокруг болта крепления. После затяжки гайки 9 стержень 11 зажимается цангами сухаря 10, вследствие чего блокируется пружина 12 натяжителя цепи.
При работе на плунжер 14 воздействует только внутренняя пружина 13. обеспечивающая благодаря зазору 0,2-0,5 мм в механизме натяжителя компенсацию колебаний цепи. Успокоитель 44 цепи гасит колебания ведущей ветви цепи. Приработе двигателя цепь вытягивается. Она считается работоспособной, если натяжитель обеспечивает ее натяжение, т.е. если цепь вытянулась не более чем на 4 мм. Длина цепи проверяется на приспособлении, имеющем два ролика диаметром 31,72+0,01 мм, на которые надевают цепь. Прикладывая усилие 15 кгс к одному из роликов, замеряют расстояние между осями роликов, которое для новой цепи должно быть равным 495.3 мм.
В нижней части блока цилиндров устанавливается ограничительный палец 50. не допускающий спадания цепи в картер двигателя при снятии звездочки распределительного вала (когда снимается головка цилиндров на автомобиле). Валик привода масляного насоса и распределителя зажигания установлен вдоль двигателя и имеет две опорные шейки, винтовую шестерню 26 и эксцентрик 25, который через толкатель приводит в действие топливный насос. Валик отлит из чугуна, поверхность эксцентрика закалена токами высокой частоты на глубину 2+0,5 мм. Валик вращается в сталеалюминиевых втулках, запрессованных в блоке цилиндров.
Для прохода масла передняя втулка имеет отверстие, располагаемое против канала смазки в блоке цилиндров. Окончательная обработка втулок по внутреннему диаметру выполнена после запрессовки втулок в гнезда. Зазоры между втулками и опорными шейками валика привода масляного насоса и распределителя зажигания должны соответствовать для передней опоры 0,046-0,091 мм, для задней 0,040-0,080 мм, предельно допустимый зазор для обеих опор — 0,15 мм. По оси валика имеется отверстие для подвода масла к его задней опоре. Винтовая шестерня 26 валика находится в зацеплении с шестерней 27 и приводит к действие распределитель зажигания и масляный насос.
Шестерня 27 установлена вертикально и вращается в металлокерамической втулке, запрессованной в блок цилиндров. В шестерне выполнено отверстие со шлицами, в которые входят шлицевые концы валиков распределителя зажигания и масляного насоса. Корпус распределителя зажигания установлен на верхней плоскости блока цилиндров и крепится к нему стальной пластиной. Масляный насос крепится болтами к нижней плоскости блока цилиндров.
Фазы газораспределения. За один рабочий цикл в цилиндре 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 (180гр.) коленчатого вала. Впускной клапан начинает открываться с опережением, т.е. до подхода поршня к верхней мертвой точке (в.м. т.) на расстояние, соответствующее 12гр. поворота коленчатого вала до в.м.т.
Это необходимо для того, чтобы клапан был полностью открыт, 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 поршнем нижней мертвой точки (н.м.т.) на расстоянии, соответствующем 40гр. поворота коленчатого вала после н.м.т. Вследствие инерционного напора струи всасываемой горючей смеси она продолжает посыпать 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 232гр. Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к н. м.т. на расстояние, соответствующее 42гр. поворота коленчатого вала до н.м.т.
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 в.м.т., т.е. когда коленчатый вал повернется на 10гр. после в.м.т. Таким образом, продолжительность выпуска составляет 232гр. Из диаграммы фаз газораспределения видно, что существует такой момент (22гр. поворота коленчатого вала около в.м.т.), 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 0,30 мм между кулачком распределительного вала и рычагом привода клапана на холодном двигателе.
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 на корпусе подшипников распределительного вала. Если фазы газораспределения установлены правильно, то при положении поршня четвертого цилиндра в в.м.т. в конце такта сжатия метка 41 на корпусе подшипников распределительного вала должна совпадать с меткой 42 на звездочке распределительного вала, а метка 48 на звездочке коленчатого вала — с меткой 47 на блоке цилиндров.
Когда полость привода распределительного вала закрыта крышкой, то положение коленчатого вала можно определить по меткам на шкиве и крышке привода распределительного вала. При положении поршня четвертого цилиндра в в.м.т. метка 53 на шкиве должна совпадать с меткой 54 на крышке привода распределительного вала. Несовпадение меток на одно-два звена цепи приводит к ударам клапанов о поршень и отказу двигателя в работе. Для обеспечения работы двигателя зазор между кулачком и рычагом привода клапана устанавливается равным 0,15 мм на холодном двигателе. Отклонение величины зазоров у разных клапанов на одном двигателе не должно превышать 0,02-0,03 мм.
Если зазоры отличаются от указанной величины, то диаграмма фаз газораспределения искажается: при увеличенном зазоре клапаны открываются с запаздыванием и закрываются с опережением, а при недостаточном зазоре открываются с опережением и закрываются с запаздыванием. Если зазора нет, то клапаны остаются немного приоткрытыми постоянно, что резко сокращает долговечность клапанов и седел.
Зазоры между кулачками и рычагами привода клапанов устанавливаются следующим образом: повернув коленчатый вал по часовой стрелке до совпадения метки 42 на звездочке распределительного вала с меткой 41 на корпусе подшипников, что соответствует концу такта сжатия в четвертом цилиндре, устанавливают зазор у выпускного клапана четвертого цилиндра (восьмой кулачок) и впускного клапана третьего цилиндра (шестой кулачок).
Затем последовательно поворачивая коленчатый вал на 180гр., устанавливают зазоры клапанов остальных цилиндров в порядке, указанном в таблице. Для установки требуемого зазора следует, держа гаечным ключом регулировочный болт 17 рычага, другим ключом ослабить контргайку 18, вставить между рычагом и кулачком распределительного вала щуп толщиной 0,15 мм и гаечным ключом завертывать или отвертывать регулировочный болт 17 с последующим затягиванием контргайки 18, пока при затянутой контргайке щуп не будет входить с легким защемлением.
