Двигатель ВАЗ 2101

На автомобилях установлены четырехцилиндровые, четырехтактные карбюраторные двигатели с различным объемом цилиндров. Двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач образует силовой агрегат и 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. Конструкция подвески силового агрегата обеспечивает минимальные колебания двигателя и устраняет передачу его вибраций на кузов. Двумя передними опорами 37 двигатель крепится к поперечине передней подвески автомобиля, а задней 39 к поперечине задней подвески двигателя. Блок цилиндров. Цилиндры двигателя объединены вместе с верхней частью картера и представляют собой единую отливку - блок цилиндров 14. Он является базовой деталью двигателя и служит для установки и крепления механизмов, аппаратов и вспомогательных агрегатов двигателя. Блок отлит из специального низколегированного чугуна. Протоки для охлаждающей жидкости сделаны по всей высоте цилиндров, что улучшает охлаждение поршней и поршневых колец и уменьшает деформации едока от неравномерного нагрева. Цилиндры блока по диаметру подразделяются через 0,01 мм на пять классов, обозначаемых буквами А,В,С,D,Ё. Диаметры цилиндров, соответствующие этим классам, следующие, мм: Класс Диаметр цилиндра двигателей 2101, 2103 А 76, 000-76.010 В 76, 010-76, 020 С 76, 020-76.030 D 76, 030- 76, 040 Е 76, 040-76, 050 Диаметр цилиндра двигателей 21011 79.000-79.010 79.010-79.020 79.020-79.030 79, 030-79.040 79, 040-79, 050 Класс цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягающийся с ним поршень должны иметь одинаковый класс. При ремонте цилиндры могут быть расточены и отхонингованы под увеличенный диаметр поршней (на 0, 4; 0.8 мм) с учетом обеспечения зазора между поршнем и цилиндром 0,06-0, 67 мм. Для проведения ремонта кривошипно-шатунного механизма выпускаются детали ремонтных размеров: поршни и поршневые кольца, увеличенные по диаметру на (1, 4 и 0, 6 мм: вкладыши коренных и шатунных подшипников для шеек коленчатого вала, уменьшенных по диаметру на 0, 25; 6, 5; 0, 75 и 1, 00 мм. В нижней части блока цилиндров расположены пять опор коренных подшипников коленчатого вала с тонкостенными сталеалюминевыми 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 невзаимозаменяемы и для различия на их наружной поверхности сделаны 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 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. Следует иметь в виду, что канавки, находящиеся на одной стороне полуколец, должны быть обращены к упорным поверхностям коленчатого вала. С октября 1981г. на двигателях устанавливается переднее сталеалюминевое полукольцо, а заднее - металлокерамическое (желтого цвета), пропитанное маслом. В передней части блока цилиндров имеется полость для привода механизма газораспределения. Эта полость закрыта 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 масляного насоса, распределителя зажигания и топливного насоса. В отверстия под подшипники валика запрессованы свертные сталеалюминевые втулки 48. 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. Головка цилиндров 15 общая для четырех цилиндров. отлита из алюминиевого сплава, имеет камеры сгорания клиновидной формы. С левой стороны в передней и задней части головни цилиндров выполнены каналы для стока масла в масляный картер. В головку запрессованы седла клапанов, изготовленные из специального чугуна, чтобы обеспечить высокую прочность при воздействии ударных нагрузок. Размеры седла впускного клапана больше размеров седла выпускного клапана. Рабочие фаски седел обрабатываются после запрессовки в сборе с головкой цилиндров, чтобы обеспечить точную соосность фасок с отверстиями направляющих втулок клапанов. Направляющие втулки клапанов также изготавливаются из чугуна и запрессовываются в головки цилиндров с натягом. В отверстиях направляющих втулок нарезаны спиральные канавки для смазки. У втулок впускных клапанов канавки нарезаны до половины длины отверстия, а у втулок выпускных клапанов - на всей длине отверстия. Для уменьшения проникновения масла в камеру сгорания через зазоры между втулкой и стержнем клапана применены маслоотражательные колпачки, изготовленные из маслостойкой резины. Между головкой и блоком цилиндров установлена прокладка, изготовленная из асбестового материала на металлическом каркасе и 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 головки к блоку цилиндров и исключения коробления болты необходимо затягивать на холодном двигателе в два приема с помощью динамометрического ключа и в строго определенной последовательности 1от центра к периферии налево и направо поочередно). В первый прием затяжка осуществляется предварительно - момент затяжки приблизительно 39, 2 Н-м (4 кгс м).Во второй прием производится окончательная затяжка моментом 112, 7 H-m (11.5 кгс-м) для основных десяти болтов и моментом 37, 24 Н-м (3, 8 кгс-м) для основных десяти болтов и моментом 37, 24 Н-м (3, 8 )затяжки приблизительно 39, 2 Н-м (4 кгс-м). 60 второй прием производится окончательная затяжка моментом 112, 7 H-m (1"' кгс-м) для основных десяти болтов и моментом 37, 24 Н-м ( кгс-м) для болта на приливе около распределителя зажигания. Болты крепления головки цилиндров следует подтягивать после пробега первых 2000-ЗООС) км, а в дальнейшем после снятия головки цилиндров или при появлении признаков прорыва газов или пропуска охлаждающей жидкости между блоком и головкой цилиндров. Поршни 20 изготовлены из алюминиевого сплава и покрыты слоем олова для улучшения прирабатываемости. Юбка поршня в поперечном сечении овальная, причем большая ось овала перпендикулярна оси поршневого пальца. По высоте поршень имеет коническую форму: в верхней части меньший диаметр, чем в нижней. Кроме того, в бобышки поршня залиты стальные терма- регулирующие пластины. Все это выполнено для компенсации неравномерности тепловой деформации поршня при работе в цилиндрах двигателя, возникающей из-за неравномерного распределения массы металла внутри юбки поршня. 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. Это уменьшает возможность появления стука поршня при переходе через в.м.т. Для правильной установки поршня в цилиндр около отверстия под поршневой палец имеется метка "П". Поршень должен устанавливаться в цилиндр так, чтобы метка была обращена в сторону передней части двигателя. Поршни, как и цилиндры, по наружному диаметру подразделяются на пять классов через 0.01 мм и индивидуально подбираются к каждому цилиндру. По диаметру отверстия под поршневой палец поршни подразделяются через 0,064 мм на три категории, 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 подобраны с максимально допустимым отклонением +2.ёг. Поршневой палец стальной, цементированный, трубчатого сечения, запрессован в верхнюю головку шатуна с натягом и свободно вращается в бобышках поршня. Поршневые пальцы, как и отверстия в бобышках поршня, по наружному диаметру подразделяются на три категории через 0.бб4 мм. Категория пальца маркируется на его торце соответствующим цветом: синим - первая категория, зеленым - вторая, красным - третья. Собираемые палец и поршень должны принадлежать к одной категории. Поршневые кольца 19, 21 и 22, обеспечивающие необходимое уплотнение цилиндра, изготовлены из чугуна. На поршне установлены два компрессионных (уплотняющих) кольца, которые уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и отводят теплоту от поршня. и одно маслосъемное, которое препятствует попаданию масла а камеру сгорания. Кольца прижимаются к стенке цилиндра силами собственной упругости и давлением газов. Верхнее компрессионное кольцо 22 работает в условиях высокой температуры, агрессивного воздействия продуктов сгорания и недостаточной смазки, поэтому для повышения износоустойчивости наружная поверхность его хромирована и для улучшения прирабатываемости имеет бочкообразную форму образующей. Нижнее компрессионное кольцо 21 скребкового типа (имеет проточку по наружной поверхности), фосфатированное, выполняет также дополнительную функцию и маслосбрасывающего кольца. Кольцо устанавливается обязательно проточкой вниз, иначе возрастают расход масла и нагарообразование в камере сгорания. Маслосъемное кольцо 19 имеет прорези для снимаемого с цилиндра масла и внутреннюю витую пружину расширитель, обеспечивающий дополнительное прижатие кольца к стенке цилиндра. Шатуны 46 стальные, кованые со стержнем двутаврового сече-нияТО1жняя головка шатуна разъемная; в ней устанавливаются вкладыши шатунного подшипника. Крышка нижней головки крепится двумя болтами и самоконтрящимися гайками. Шатун обрабатывают вместе с крышкой, и поэтому при сборке имеющиеся номера на шатуне и крышке должны быть одинаковы и находиться с одной стороны. До 1996г. у шатунов было отверстие, в месте перехода нижней головки шатуна в стержень, для подачи масла на стенки цилиндра. Коленчатый вал 1 отлит из чугуна и является основной .силовой эмалью, которая воспринимает действие давления газов и инерционных сил. Материал вала работает на усталость. Повышение усталостной прочности достигается большим перекрытием коренной и шатунной шеек, наличием пяти опор (полноопорный), поверхностной закалкой шеек токами высокой частоты на глубину 2-5 мм, специально выполненными плавными переходами между шейками и щеками, тщательной обработкой напряженных мест. Смазка от коренных подшипников к шатунным подводится по сверленым каналам, которые закрываются колпачковыми заглушками. Передний и задний концы коленчатого вала уплотняются самоподжимными резиновыми сальниками. В заднем конце коленчатого вала выполнено гнездо под передний подшипник первичного вала коробки передач. Маховик 34 отлит из чугуна и имеет напрессованный стальной зубчатый обод для пуска двигателя стартером. Маховик крепится к заднему торцу коленчатого вала шестью болтами, под которыми установлена общая стальная шайба. Центрируется маховик по наружному диаметру подшипника первичного вала коробки передач. маховик устанавливается на коленчатый вал так, что6ы метка (конусообразная лунка около зубчатого обода маховика) и ось шатунной шейки первого цилиндра находились в одной плоскости и по одну сторону от оси коленчатого вала. Вкладыши коренных и шатунных подшипников - тонкостенные, биметаллические, сталеалюминиевые. Вкладыши каждого коренного или шатунного подшипника состоят из двух половинок. От провертывания вкладыши удерживаются выступом, входящим в паз шатунного или коренного подшипника. Все шатунные вкладыши одинаковые и взаимозаменяемые. Вкладыши первого, второго, четвертого и пятого коренных подшипников одинаковые и взаимозаменяемые, имеют канавку на внутренней поверхности (с 1987г. нижние вкладыши этих подшипников устанавливаются без канавки). 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 газораспределительного механизма относятся: распределительный вал, клапаны и направляющие втулки, пружины с деталями крепления, рычаги привода клапанов. Газораспределительный механизм приводится в движение от ведущей звездочки 49 коленчатого вала двухрядной роликовой цепью 46. Распределительный вал оправляющий открытием и закрытием клапанов, чугунный, с закаленными токами высокой частоты трущимися поверхностями кулачков. С 1982 по 1984г. вместе с изготовлением рычагов 15 из стали 40Х распределительные валы азотировали *я повышения износостойкости вместо закалки токами высокой частоты. В результате насыщения поверхности металла азотом и частично углеродом получается упрочненный слой, обеспечивающий повышенную коррозионную стойкость, износостойкость, высокое сопротивление знакопеременным нагрузкам. Упрочненный слой состоит из зоны химических соединений толщиной до 20 мкм и диффузионной зоны твердого раствора азота и углерода в d-Fe глубиной до 0, 5 мм. С 1985 останавливаются распределительные валы с отбелом кулачков. Эти валы имеют отличительный шестигранный поясок между З-м и 4-м кулачками. Процесс отбеливания заключается в электродуговом оплавлении поверхностей, , в результате которого образуется слой так называемого 'белого' чугуна, обладающего высокой твердостью. К переднему торцу распределительного вала крепится центральным болтом ведомая звездочка 43. Распределительный вал вращается на пяти опорах в специальном корпусе 26 (см.рис.3), укрепленном на головке цилиндров в девяти точках. От осевых перемещений распределительный вал удерживается спорным фланцем, помещенным в проточке передней опорной шейки вала. Упорный фланец прикреплен к корпусу подшипников распределительного вала двумя шпильками с гайками. Смазка к трущимся поверхностям распределительного вала под* водится от масляной магистрали через канавку на центральной опорной шейке, через сверление по оси вала и отверстия на кулачках и опорных шейках. Клапаны (впускной и выпускной), служащие для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов, расположены в головке блока 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. Кроме того, выпускной клапан выполнен составным: стержень из хромоникельмолибденовой стали с лучшей износостойкостью на трение и теплопроводностью для отвода теплоты от головки клапана к его направляющей втулке, а головка - из жаропрочной хромоникельмарганцовистой стали. Впускной клапан изготовлен из хромоникельмолибденовой стали. Пружины (наружная 10 и внутренняя И) прижимают клапан к седлу и не позволяют ему отрываться от рычага привода. Пружины нижними концами опираются на две опорные шайбы. Верхняя опорная тарелка 13 пружин удерживается на стержне клапана двумя сухарями 12, имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса. Рычаги 15 стальные, передают усилие от кулачка распределительного вала клапану. Рычаг одним концом опирается на сферическую головку регулировочного болта i7, а другим, имеющим специальную канавку для удержания рычага на клапане, на его торец. Регулировочный болт 17 ввернут во втулку 21, которая, в свою очередь, ввернута в головку цилиндров. Регулировочный болт стопорится контргайкой 18. Привод вспомогательных агрегатов. Вспомогательные агрегаты двигателя тактный механизм, приводятся в действие от коленчатого вала с помощью цепной передачи, которая расположена в передней полости блока цилиндров и закрыта крышкой. Цепная передача состоит из двухрядной втулочно-роликовой цепи 46, ведущей звездочки 49. установленной на коленчатом валу, ведомой звездочки 45 привода вспомогательных агрегатов, 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 пружина 57. обеспечивающая благодаря зазору 0, 2-мм в механизме натяжителя компенсацию колебании цепи. Шоитель 44 цепи гасит колебания ведущей ветви цепи. При работе 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 51, 72+0,01 мм, на которые надевают цепь, прикладывая усилие 150 Н (15 laic) к одному из роликов, замеряют расстояние мощу осями. Цепь заменяют, если это расстояние составляет 490 мм удвигателей 2101 и 21611 или 495 мм у двигателей 2103. 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. Валик отлит из чугуна, поверхность эксцентрика закалена токами высокой частоты на глубину 21-0,5 мм. По оси валика имеется отверстие для подвода масла от передней опоры - к внешней. Зазоры между втулками и опорными шейками валика привода масляного насоса и распределителя зажигания должны соответствовать для передней опоры - 6, 0464, 091 мм, y задней -0.080 мм; предельно допустимый зазор для обеих опор - 0,15 мм. Винтовая шестерня валика 26 находится в зацеплении с шестерней 27, которая приводит в действие распределитель зажигания и масляные насос. Шестерня 27 установлена вертикально. вращается в металлокерамической втулке, запрессованной в блок цилиндров. В шестерне выполнено отверстие со шлицами, а которое 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. Работа двигателя. За один рабочий цикл в цилиндре двигателя пр5йсходит 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 пол - оборота (180) коленчатого вала. Впускной клапан начинает открываться с опережением, т.е. до подхода поршня к верхней .Мертвой точке (в.м.т.) на расстояние, соответствующее 12 поворота коленчатого вала до в.м.т. 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 поршнем нижней мертвой точки (н.м.т.) на расстоянии, соответствующем 40 поворота коленчатого вала после (н.м.т.) 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 232 . Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к (н.м.т.) на расстояние. соответствующее 42 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 10 после в.м.т. Таким образом, продолжительность выпуска составляет 232 . Существует такой момент (22 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 согласованна 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 едоке цилиндров и 41 (выступ) на корпусе подшипников распределительного вала. Если фазы газораспределения установлены правильно, то при положении поршня четвертого цилиндра 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 коленчатого вала и крышке привода распределительного вала. При положении поршня четвертого цилиндра в в.м.т. метка 62 на шкиве должна совпадать с меткой 65 на крышке привода распределительного вала. Несовпадение меток на один - два звена цепи приводит к ударам клапанов о поршень и отказу двигателя в работе. Для обеспечения нормальной работы двигателя зазоры между кулачками и рычагами привода клапана устанавливаются равными 0, 1.5 мм на холодном двигателе. Эти зазоры необходимы для того, чтобы обеспечить правильную работу механизма газораспределения при тепловом расширении деталей на работающем двигателе, (отклонение величины зазоров у различных клапанов на одном двигателе не должно превышать 0,02-0,03 мм. Если зазоры отличаются от указанной величины, то фазы газораспределения искажаются: 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 42на 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 180 , устанавливают зазоры у клапанов остальных цилиндров в порядке. Для установки требуемого зазора следует: держа гаечным ключом регулировочный болт 17 рычага, другим ключом ослабить контргайку болта, вставить между рычагом и кулачком распределительного вала щуп толщиной 6, 15 мм и гаечным ключом завертывать или отвертывать регулировочный болт 17 с последующим затягиванием контргайки, пока при затянутой контргайке щуп не будет входить с легким защемлением.