Механизм газораспределения служит для регулировки процессов впуска горючей смеси в цилиндры и выпуска из них отработавших газов в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. К механизму газораспределения относятся: привод распределительного вала, распределительный вал 6 (рис. 14), впускные 3 и выпускные клапаны, пружины и рычаги 5 привода клапанов с прижимными пружинами и регулировочными болтами 1. Болты предназначены для регулировки зазора А между рычагом и кулачком распределительного вала. Рабочий цикл в цилиндре двигателя происходит в течение двух оборотов коленчатого вала, т. е. за четыре последовательных хода (такта) поршня: впуск в цилиндр горючей смеси; сжатие; рабочий ход, при котором происходит сгорание и расширение смеси; выпуск отработавших газов. Процессы впуска горючей смеси и выпуска отработавших газов (фазы газораспределения) обеспечиваются своевременным открытием и закрытием соответствующих клапанов (рис. 15).
Впускной клапан начинает открываться еще до начала такта впуска, т. е. до подхода поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) на расстояние, соответствующее 12° поворота коленчатого вала. Это необходимо для того, чтобы клапан полностью открылся к тому моменту, когда поршень пойдет вниз. Тогда через полностью открытое впускное отверстие поступит больше свежей горючей смеси.
Рис. 14. Разрез головки и блока цилиндров по впускному клапану: 1 — регулировочный болт; 2 — контргайка волта; 3 — впускной клапан; 4 — маслоотражитольный колпачок; 5 — рычаг привода клапана; 6 — кулачок распределительного вала; А — pазор между рычагом и кулачком распределительного вала
Рис. 15. Фазы газораспределения
Закрывается впускной клапан с запаздыванием, т. е. после прохождения поршнем нижней мертвой точки (НМТ) на расстояние, соответствующее 40° поворота коленчатого вала. Вследствие инерционного напора струи горючая смесь продолжает поступать в цилиндр, когда поршень уже начал движение вверх, и тем самым обеспечивается лучшее наполнение цилиндра. Выпускной клапан начинает открываться до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к НМТ на расстояние, соответствующее 42 ° поворота коленчатого вала. В этот момент давление в цилиндре еще довольно велико и газы начинают интенсивно выходить из цилиндра, в результате чего их давление и температура быстро падают. Это значительно улучшает очистку цилиндра от отработавших газов и предохраняет двигатель от перегрева. Выпуск заканчивается после прохождения поршнем ВМТ, т. е. когда коленчатый вал повернется на 10°.
Из диаграммы фаз газораспределения видно, что существует такой момент в течение поворота коленчатого вала на 22°, 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; наоборот, инерция уходящего потока отработавших газов вызывает подсос горючей смеси в цилиндр, и тем самым улучшается его наполнение.
Головка цилиндров
Детали механизма газораспределения установлены и работают на головке цилиндров. Основные размеры головки цилиндров и клапанов даны на рис. 16. Головка цилиндров — общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава. В ней расположены камеры сгорания клиновидной формы с впускными и выпускными каналами, которые выведены на правую сторону головки цилиндров и через прокладки соединяются с соответствующими трубопроводами.
В каждой камере имеется резьбовое отверстие для свечи зажигания. С левой стороны в передней и задней части головки цилиндров имеются каналы для стока масла в масляный картер. Свободное пространство внутри головки цилиндров образует рубашку охлаждения, которая с левой стороны имеет два выхода:один к термостату и радиатору системы охлаждения двигателя, другой к радиатору отопителя системы отопления кузова.
Рис. 16. Основные размеры головки цилиндров, клапанов и направляющих втулок
Головка цилиндров 2105-1003015 двигателя 2105 отличается от головки цилиндров 21011-1003015-10 двигателей 2101, 2103 и 2106 только конструкцией передней части. У головок 21011 в этом месте сделан проем для цепи привода распределительного вала, а у головок 2105 такого проема нет. Номер головки цилиндров отливается на ее левой стороне. Головка цилиндров двигателя 2105 крепится к блоку цилиндров десятью болтами, а двигателей 2101, 2103 и 2106 — одиннадцатью.
Для равномерного и плотного прилегания головки к блоку и исключения коробления болты необходимо затягивать на холодном двигателе в определенной последовательности (рис. 17) в два приема динамометрическим ключом. Предварительная затяжка выполняется с приложением момента 4 кгс • м, окончательная— 11,5 кгс • м. На двигателях 2101, 2103 и 2106 11-й болт затягивается моментом 3,8 кгс • м после окончательной затяжки остальных болтов. На верхней части головки цилиндров устанавливается механизм привода клапанов, закрытый сверху на двигателях 2105 алюминиевой литой крышкой. Для устранения течи масла между головкой цилиндров и крышкой устанавливается резиновая прокладка, входящая в паз, выполненный по всему периметру крышки. Гайки крепления этой крышки необходимо затягивать также в определенной последовательности (рис. 18). На двигателях 2101, 2103 и 2106 применяется стальная штампованная и под нее устанавливается прокладка из пробкорезиновой композиции.
Рис. 18. Порядок затягивания гаек крышки головки цилиндров на двигателе 2105
Рис. 19. Размеры опорных шеек распределительного вала и отверстий в корпусе подшипников
Рис. 20. Порядок затягивания гаек шпилек крепления корпуса подшипников распределительного вала крышка головки цилиндров
Седла клапанов изготавливаются из специального чугуна, чтобы обеспечить высокую прочность при воздействии ударных нагрузок. Они запрессовываются в головку цилиндров с натягом 0,081 ... 0,121 для седел впускных клапанов и 0,071 ... 0,111 мм для седел выпускных клапанов. Перед этим седла охлаждаются до — 180 °С жидким азотом, а головка цилиндров нагревается до 170 °С. Это делается для того, чтобы седла клапанов прочно держались в головке цилиндров в условиях высоких температур и ударных нагрузок.
Направляющие втулки клапанов изготавливаются из чугуна и запрессовываются в головку цилиндров с натягом 0,063... 0,108 мм. На их наружной поверхности имеется проточка, куда вставляется стальное стопорное кольцо. Оно обеспечивает точность положения втулок при запрессовке их в головку цилиндров и предохраняет от возможного выпадания. Отверстия во втулках обрабатываются после запрессовки втулок в головку цилиндров. Это обеспечивает узкий допуск на диаметр отверстия и в дальнейшем оно служит базой для обработки рабочих фасок седел клапанов. В отверстиях направляющих втулок имеются спиральные канавки для смазки. У втулок впускных клапанов канавки нарезаны до половины длины отверстия, а у втулок выпускных клапанов — по всей длине отверстия. Сверху на направляющие втулки надеваются маслоотражательные колпачки из тепломаслостойкой резины со стальным арматурным кольцом, которые охватывают стержень клапана и служат для уменьшения проникновения масла в камеру сгорания через зазоры между направляющей втулкой и стержнем клапана. Прокладка головки цилиндров предназначена для обеспечения герметичности между блоком и головкой цилиндров. Она изготавливается из железо-асбестового материала. Края отверстий под цилиндры окантовываются мягкой сталью, а края отверстия подачи масла к распределительному валу — медной лентой. Чтобы прокладка не прилипла к блоку и головке цилиндров, ее наружные поверхности натерты графитовым порошком.
Клапаны служат для периодического открытия отверстий впускных и выпускных каналов головки цилиндров. Клапаны расположены наклонно в один ряд. Впускной клапан изготавливается из хромоникельмолибденовой стали. Для лучшего наполнения цилиндра его тарелка имеет несколько больший диаметр, чем тарелка выпускного клапана. Выпускной клапан работает при высоких температурах в агрессивной среде выпускных газов. Поэтому он сделан составным — сваривается из двух частей. Стержень клапана изготавливается из хромоникельмолибденовой стали, обладающей хорошей износостойкостью и теплопроводностью для эффективного отвода тепла от тарелки клапана к его направляющей втулке. Тарелка клапана изготавливается из жаропрочной хромоникельмарганцовистой стали. Кроме того, для уменьшения износа рабочей фаски клапана на нее направляется специальный жаростойкий сплав. Для повышения износостойкости стержней оба клапана азотируются, а торцы стержней, на которые опираются рычаги, закалены токами высокой частоты.
Пружины прижимают клапан к седлу и не дают ему возможности отрываться от рычага привода. Пружин две — наружная и внутренняя (см. рис. 14). Нижними концами пружины опираются на две опорные шайбы. Верхняя опорная тарелка пружин удерживается на стержне клапана двумя сухарями, имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса. Рычаги 5 (см. рис. 14) привода клапанов стальные, кованые, передают усилие от кулачка распределительного вала на клапан. Рычаг одним концом опирается на сферическую головку регулировочного болта 1 и удерживается на ней прижимной пружиной. Другим концом рычаг опирается на клапан. На этом конце рычага имеется паз, который удерживает рычаг на клапане от поперечных перемещений. Рабочие поверхности рычагов обрабатываются, цементируются и закаливаются токами высокой частоты. Распределительный вал чугунный, литой, одинаковый на двигателях 2105, 2101, 2103 и 2106. Поверхности кулачков и опорных шеек вала до 1982 г. закаливались токами высокой частоты для повышения износостойкости. С 1982 г. устанавливаются азотированные распределительные валы. С 1985 г. стали применяться валы с отбелом кулачков. Этот процесс заключается в электродуговом оплавлении поверхностей, в результате которого образуется слой так называемого «белого» чугуна, обладающего высокой твердостью. Эти валы имеют отличительный шестигранный поясок между 3-м и 4-м кулачком. С 1984 г. на валах маркируется год выпуска. Распределительный вал вращается на пяти опорах в специальном корпусе подшипников. Размеры опорных шеек вала и отверстий в корпусе подшипников даны на рис. 19. Корпус подшипников закреплен на головке цилиндров девятью шпильками. Чтобы исключить коробление корпуса подшипников при установке его на головку цилиндров, гайки шпилек крепления должны затягиваться в определенной последовательности (рис. 20).
К переднему торцу распределительного вала на двигателях 2105 центральным болтом крепится ведомый шкив 6 (рис. 21). На остальных двигателях вместо шкива устанавливается звездочка. От осевых перемещений распределительный вал удерживается упорным фланцем 12, помещенным в проточке передней опорной шейки вала. Упорный фланец крепится к корпусу подшипников 10 двумя шпильками с гайками. Этими же шпильками на двигателе 2105 крепится и держатель 8 с сальником 3, уплотняющим передний конец распределительного вала. Зазор между держателем 8 сальника и головкой цилиндров / уплотняется с помощью жидкой самотвердеющей прокладки, обеспечивающей высокую надежность уплотнения. На двигателях 2101, 2103 и 2106 держатель с сальником не устанавливается. Масло к трущимся поверхностям распределительного вала подводится от масляной магистрали через канавку на средней опорной шейке, далее через канал вдоль оси вала и отверстия в кулачках и опорных шейках. Канал, проходящий вдоль оси вала, с задней стороны закрыт колпачковой заглушкой.
Рис. 22. Схема привода распределительного вала двигателя 2105: 1—шкив коленчатого вала; 2—ремень привода генератора; 3, 5, 8 — нижняя средняя и верхняя крышки; 4 — зубчатый шкив коленчатого вала; 6—болты крепления кронштейна натяжного ролика; 7 — натяжной ролик; 9 — шкив распределительного вала; 10—зубчатый ремень; 11 — кронштейн натяжного ролика; 12—пружина кронштейна; 13— шкив валика привода масляного насоса; А — метка на зубчатом шкиве коленчатого вала; В — метка ВМТ на крышке привода распределительного вала; С — метка на шкиве коленчатого вала; D — метка ВМТ на средней защитной крышке 5; Е—метка на крышке головки цилиндров; F — метка на шкиве распределительного вала
Ременный привод распределительного вала На двигателях 2105 распределительный вал приводится во вращение от ведущего шкива 4 (рис. 22) коленчатого вала зубчатым ремнем 10. Этим же ремнем через шкив 13 приводятся в действие масляный насос, распределитель зажигания и топливный насос. Ременная передача работает в сухой среде, без смазки. Особенностью привода является зубчатый ремень, который изготавливается из резины и для обеспечения высокой прочности армируется шнуром из стекловолокна, навитым по спирали. Зубья ремня имеют трапециевидную форму и для повышения износостойкости покрыты эластичной тканью. Резина, шнур и тканевая оболочка зубьев свулканизированы в единый прочный элемент, способный выдерживать нагрузку на разрыв до 1000 кгс.
Натяжение ремня регулируется с помощью натяжного ролика 7, закрепленного на кронштейне 11 и вращающегося на двухрядном шариковом подшипнике. Степень натяжения ремня определяется пружиной 12 на неработающем двигателе при ослабленных болтах 6 крепления кронштейна натяжного ролика. Снаружи ременная передача закрыта тремя пластмассовыми защитными крышками: нижней 3, средней 5 и верхней 8
Чтобы обеспечить согласование моментов открытия и закрытия клапанов с углами поворота коленчатого вала (т. е. обеспечить правильную установку фаз газораспределения), на шкивах коленчатого и распределительного валов имеются метки А и F. На крышке привода распределительного вала имеется метка В, а на крышке головки цилиндров метка Е. Если фазы газораспределения установлены правильно, то при положении поршня четвертого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия метка F на шкиве распределительного вала должна совпадать с меткой Е на крышке головки цилиндров, а метка А на зубчатом шкиве коленчатого вала — с меткой В на крышке привода распределительного вала.
Когда нижняя часть ременного привода закрыта защитными крышками, положение коленчатого вала можно проверить по метке С на шкиве коленчатого вала и метке D на средней защитной крышке. Когда поршень четвертого цилиндра находится в ВМТ, метка С на шкиве должна находиться против длинной метки D на средней защитной крышке. Цепной привод распределительного вала (рис. 23) применяется на двигателях 2101, 2103 и 2106. Он состоит из двухрядной втулочно-роликовой цепи 2, ведущей звездочки 5, установленной на коленчатом валу, ведомых звездочек / и 4, успокоителя 3 цепи и полуавтоматического натяжителя 8 с башмаком 7. В нижней части блока цилиндров устанавливается ограничительный палец 6, не допускающий спадания цепи в картер при снятии звездочки распределительного вала. Для установки фаз газораспределения в цепном приводе распределительного вала имеются такие же метки, как и в ременном (см. рис. 22). Цепь и звездочки смазываются маслом, стекающим с головки
Полость привода в блоке цилиндров закрыта алюминиевой литой крышкой, в которой находится передний сальник коленчатого вала. В корпусе 2 (рис. 24) натяжителя цепи находятся стержень 3 с плунжером 7 и пружинами 5 и 8. Стержень 3 зажимается сухарем 9 при затягивании колпачковой гайки 1. При ослаблении гайки 1 (во время регулировки натяжения цепи) стержень 3 освобождается и под действием пружины 8 смещается вправо вместе с плунжером 7. Плунжер через башмак натяжителя давит на цепь и она натягивается. После затягивания гайки 1 стержень зажимается цангами сухаря 9. Поэтому при работе двигателя на плунжер 7 действует только пружина 5. Эта пружина отжимает плунжер от головки стержня 3, и в зазор между ними затекает масло, играющее роль амортизатора при ударах цепи. При сильных ударах цепи в пределах зазора 0,2...0,5 мм работает также и пружина 8. Привод распределительного вала двигателя 2101 отличается от приводов двигателей 2103 и 2106 тремя деталями: цепью, башмаком натяжителя и успокоителем цепи. Цепь двигателя 2101 имеет 114 звеньев, т. е. нечетное число (57) внутренних и наружных звеньев. Цепь двигателей 2103 и 2106 имеет 116 звеньев, т. е. четное число (58) внутренних и наружных звеньев. Четность или нечетность числа наружных звеньев легко проверить, сложив вместе обе ветви цепи. Для отличия башмаков натяжителей цепи имеется метка в виде.цилиндрической выемки на торцевой поверхности кронштейна, приваренного к башмаку. У башмака двигателя 2101 метка находится в верхней части кронштейна, а у башмаков двигателей 2103 и 2106 — в нижней. Для отличия успокоителей двигателей 2103 и 2106 у них имеется вертикальная выступающая риска длиной 25 см на поверхности резиновой накладки.
Меню сайта
