Газоразпределителният механизъм включва: ремъчно задвижване на разпределителния вал, разпределителен вал 5 (фиг. 19), изпускателни и всмукателни клапани 2, клапанни пружини със закрепващи части и тласкачи 3 с подложки 6. Гърбицата на разпределителния вал действа върху клапана чрез тласкача 3. Това дизайнерският механизъм осигурява твърда и надеждна кинематична връзка между гърбицата и клапана, като по този начин намалява нивото на вибрации на частите.
Фиг. 19. Секция на главата на цилиндъра, но всмукателния клапан:
1 - цилиндрова глава: 2 - клапан; 3 - тласкач; 4 - корпус на лагера на разпределителния вал; 5 - разпределителен вал; 6 - регулираща шайба; 7 - плоча от пружини; 8 - краккер; 9 - капачка на масления дефлектор; 10 - пружинна шайба; 11 - направляваща втулка; 12 - седло на клапана; А е разстоянието между регулиращата шайба и шарнира на разпределителния вал.
Работният цикъл в цилиндъра на двигателя се извършва в рамките на два оборота на коляновия вал, т.е. в четири последователни хода (такта) на буталото: всмукване на горима смес в цилиндъра; компресия; работният ход, при който се получава изгаряне и разширяване на сместа; отделяне на отработени газове. Процесите на вкарване на горима смес и изпускане на отработени газове (фази на газоразпределение) се осигуряват чрез навременното отваряне и затваряне на съответните клапани (фиг. 20).
Всмукателният клапан започва да се отваря още преди началото на такта на всмукване, т.е. преди буталото да се приближи до V. M. T. на разстояние, съответстващо на 33°от въртенето на коляновия вал. Това е необходимо, за да може клапанът да се отвори напълно, докато буталото се спусне. Тогава през входа ще тече повече свежа горима смес.
Входящият клапан се затваря със закъснение, т.е., след като буталото премине NMT на разстояние, съответстващо на 79°от въртенето на коляновия вал. Поради инерционното налягане на струята, горимата смес продължава да тече в цилиндъра, когато буталото вече е започнало да се движи нагоре.
Изпускателният клапан започва да се отваря още преди края на работния ход, т.е. преди да се приближи до N.M.T., на разстояние, съответстващо на 47°от въртенето на коляновия вал. В този момент налягането в цилиндъра е все още доста високо и газовете започват интензивно да излизат от цилиндъра, в резултат на което налягането и температурата им бързо спадат. Това значително подобрява почистването на цилиндъра от изгорелите газове и предпазва двигателя от прегряване. Освобождаването е завършено, след като буталото премине V.M.T., т.е. след като коляновият вал се завърти на още 17 °.
От диаграмата на времето на клапана се вижда, че има такъв период (по време на въртене на коляновия вал с 50 °), когато и двата клапана са отворени едновременно - всмукателен и изпускателен. Поради краткия интервал от време, припокриването на клапаните не води до проникване на отработени газове във всмукателния колектор; напротив, инерцията на изходящия поток отработени газове води до засмукване на горимата смес в цилиндъра и по този начин подобрява неговото пълнене.
Цилиндрова глава
Подробности за газоразпределителния механизъм са монтирани на главата на цилиндъра. Основните размери на главата на цилиндъра и частите на газоразпределителния механизъм са дадени на фиг. 21.
Четирицилиндровата глава е излята от алуминиева сплав. Изложен е на високи температури и газово налягане. Поради това има твърда долна опорна част, която се охлажда интензивно от течност. Дебелината на стената е възможно най-равномерна, за да се намалят вътрешните напрежения от термично разширение.
В главата на цилиндъра има клиновидни горивни камери с входни и изходни канали, които са изведени от дясната страна и са свързани чрез уплътнения към съответните тръбопроводи. Всяка горивна камера има отвори с резба за свещи от лявата страна на главата на цилиндъра. От лявата страна също има два канала за източване на маслото в масления картер.
Свободното пространство вътре в главата на цилиндъра образува охлаждаща риза, която от задната страна има изход към изпускателната тръба. От тази страна се завинтва и датчика за температурата на охлаждащата течност. Чрез отвори от долната страна охлаждащата риза на главата на цилиндъра комуникира с охлаждащата риза на цилиндровия блок. От дясната страна, през два отвора, охлаждащата течност преминава в кожуха на всмукателния колектор, за да загрее горимата смес.
В горната дясна част е пробит канал за маслопровода по цялата глава на цилиндъра, от който маслото се подава през наклонени канали към лагерите на разпределителния вал и през хоризонтален канал вдясно към сензора на предупредителната лампа за налягане на маслото.
Главата е прикрепена към цилиндровия блок с десет болта. За равномерно и плътно прилягане болтовете трябва да бъдат затегнати на студен двигател в определена последователност (фиг. 22) и на четири стъпки: 1-во - предварително затегнете болтовете с въртящ момент от 2 kgf·m; 2-ри - затегнете болтовете с въртящ момент от 7,1 ... 8,7 kgf·m, 3-ти - затегнете болтовете с 90 °; 4-ти - отново затегнете всички болтове на 90 Тъй като болтовете са затегнати до границата на провлачване, те се издърпват. Следователно болтовете могат да се използват повторно само ако са се разтеглили на дължина не повече от 135,5 mm (с изключение на главата на болта). Две центриращи втулки около болтовете 8 и 9 (виж фиг. 22) осигуряват точното взаимно положение на главата и цилиндровия блок.
В горната част на главата на цилиндъра има пет лагера за шийките на разпределителния вал. Подпорите са разглобяеми. Горната половина е в корпусите на лагерите (отпред и отзад), а долната половина е в главата на цилиндъра. Отворите на лагерите са обработени в комплект с корпуси на лагери, така че те не са взаимозаменяеми и главата на цилиндъра може да се смени само в комплект с корпуси на лагери.
Задвижващият механизъм на клапана, монтиран на главата на цилиндъра, е затворен с алуминиев лят капак. По целия периметър на долната повърхност на капака минава жлеб, в който е поставено уплътнително гумено уплътнение. Закрепващите шпилки също са изолирани от капака с гумени втулки. По този начин капакът не влиза в пряк контакт с главата на цилиндъра. Поради това вибрациите от главата на цилиндъра не се предават на капака и шумът от газоразпределителния механизъм е намален.
Двигатели 21081 и 2108 използват едни и същи цилиндрови глави. Но те имат разлика в местоположението на монтажа на шпилката на опъващата ролка. При двигатели 2108 шпилката е увита в долния отвор 1 (фиг. 23), а при двигатели 21081 - в горния отвор 2.
Цилиндровата глава на двигателя 21083 се различава от главата 2108 с увеличения диаметър на всмукателния клапан - 37 mm вместо 35 mm. Съответно се увеличават диаметрите на леглата на входящите клапани и диаметрите на входящите канали на главата на цилиндъра. Номерът на главата на цилиндъра е излят от лявата му страна, която поради напречното разположение на двигателя върху автомобила е предната.
Уплътнение на главата на цилиндъра
Уплътнението на главата на цилиндъра е предназначено да осигури уплътнение между блока и главата на цилиндъра. Има стоманена рамка, облицована с азбест от двете страни. Рамката предпазва азбеста от разпространение. Ръбовете на отворите за цилиндрите са обкантени с алуминизирана стомана, отворът за преминаване на масло към разпределителния вал е с медна лента, а отворите за изтичане на масло в картера са с допълнително уплътнително покритие под формата на естествен каучук ролка с ширина 2 мм и височина 0,035 мм.
Когато сглобявате двигателя, винаги поставяйте ново уплътнение. Използвано уплътнение не трябва да се използва, тъй като няма да уплътни. Когато монтирате уплътнението, трябва да обърнете внимание на факта, че отворът за преминаване на масло (облицован с медна лента) е в областта на 5-ия болт на главата на цилиндъра (вижте номера на болта на фиг. 22).
При двигатели 2108 и 21081 се използват едни и същи уплътнения, а при 21083 - други, с разширени отвори за цилиндрите. Лесно се различават по външния им вид. Така че, за уплътнение 21083, джъмперът между отворите за цилиндрите е само 5 mm, а самите отвори имат формата на кръг. При уплътнение 2108 отворите за цилиндрите имат сложна конфигурация, а джъмперът между тях е 7,9 мм.
Седлата на клапаните са изработени от специален чугун, за да осигурят висока якост на удар. Седалките на входящите клапани се притискат в главата на цилиндъра с намеса от 0,081 ... 0,121 mm, а изпускателните клапани - 0,071 ... 0,111 mm.
Тази намеса е необходима, за да се гарантира, че седалките са здраво задържани в главата на цилиндъра при условия на високи температури и ударни натоварвания. За да се улесни монтирането на седалките, те или се охлаждат в течен азот до -175°C, преди да бъдат натиснати, или главата на цилиндъра се нагрява до 80°C. Работните фаски на леглата на клапаните (фиг. 24), след пресоване, се обработват в комплект с главата на цилиндъра, за да се осигури точното подравняване на фаските и отворите на направляващите втулки.
Водач на клапани
Водещите втулки на клапаните са изработени от чугун и са притиснати в главата на цилиндъра с намеса от 0,063 ... 0,108 mm. На външната им повърхност има жлеб, в който е вкаран стоманен задържащ пръстен. Осигурява точността на позицията на втулките при пресоване и ги предпазва от евентуално изпадане.
Отворите във втулките се обработват, след като се пресоват в главата на цилиндъра. Това осигурява тесен допуск за диаметъра на отвора и точността на местоположението му по отношение на работните фаски на леглото на клапана. В отворите на направляващите втулки са направени спираловидни канали за смазване. Втулките на входящия клапан са набраздени до половината от дължината на отвора, а втулките на изпускателния клапан са набраздени по цялата дължина на отвора.
Отгоре на направляващите втулки са поставени капачки от топлоустойчива гума със стоманен усилващ пръстен, които покриват стеблото на клапана и служат за намаляване на проникването на масло в горивната камера през пролуките между направляващата втулка и стеблото на клапана.
Вентили
Входящият клапан е изработен от хром-никел-молибденова стомана. За по-добро пълнене на цилиндъра неговата пластина е с малко по-голям диаметър от пластината на изпускателния клапан.
Изпускателният клапан работи при високи температури в среда с агресивни отработени газове. Следователно, той е заварен от две части. Стеблото на клапана е изработено от хром-никел-молибденова стомана, която има висока устойчивост на износване и топлопроводимост за ефективно отвеждане на топлината от диска на клапана към неговата водеща втулка. За диска на клапана е използвана топлоустойчива хром-никел-манганова стомана. Освен това, за да се намали износването на лицето на клапана, върху него е заварена специална топлоустойчива сплав.
За да се увеличи устойчивостта на износване на прътите, и двата клапана са азотирани, а горната част на пръта е закалена с високочестотни токове.
Пружините притискат клапана към седлото и го предпазват от откъсване от тласкача. За избягване на резонансни вибрации са монтирани две пружини - външна и вътрешна (виж фиг. 19) с навиване в една посока. Долните краища на пружината лежат върху опорната шайба. Горната опорна плоча на пружините се държи върху стеблото на клапана от два крекера, които, когато са сгънати, имат формата на пресечен конус.
Тласкачите 3 (вижте фиг. 19) на клапаните предават сила от гърбицата на разпределителния вал към клапана. Те са стоманени цилиндрични. Повърхността в контакт с вентила е нитрокарбюризирана до дълбочина 0,2 mm, за да се увеличи устойчивостта на износване. В горната част на тласкачите има слот за регулираща шайба.
Регулиращи шайби b (виж фиг. 19) - плоска стомана, нитрокарбюризирана до дълбочина 0,6 mm. Чрез избора на тяхната дебелина се регулира разстоянието А между гърбицата и шайбата. Резервните части се доставят с шайби с дебелина от 3 до 4,5 mm на интервали от 0,05 mm. Дебелината на шайбата (цифри) е маркирана електрохимично върху долната й повърхност.
Разпределителният вал е прът с гърбици и лагерни шийки.Формата и разположението на гърбиците осигуряват отварянето и затварянето на клапаните в съответствие с реда на работа на цилиндрите (1-3-4-2) и времето на клапана (виж фиг. 20).
Разпределителен вал - чугунен с пет лагера. От задната му страна има ексцентрик за задвижване на горивната помпа, а на стеблото има жлеб за свързване към съединителя на датчика на разпределителя на запалването. Работните повърхности на гърбиците, ексцентрикът и повърхността под салниковата кутия са избелени, за да се увеличи устойчивостта на износване. Този процес се състои в електродъгово разтопяване на повърхности, в резултат на което се образува слой от така наречения "бял" чугун, който има висока твърдост.
За да се предотврати аксиално движение на разпределителния вал, в задния му край е предвиден фланец, който е фиксиран между главата на цилиндъра (с корпуса на лагера) и корпуса на спомагателните агрегати. Предният край на разпределителния вал е уплътнен със самоподвижно гумено уплътнение.
Корпуси на лагери
Корпуси на лагерите на разпределителния вал. Шините на лагерите на разпределителния вал се въртят в отвори, които са направени наполовина в главата на цилиндъра и наполовина в корпусите на лагерите (отпред и отзад). Корпусите на лагерите са лят алуминий. В предния корпус са първата и втората, в задната - третата, четвъртата и петата опора. Разстоянието между отворите на опорите и шийките на разпределителния вал е в диапазона от 0,069 ... 0,11 mm. Максимално допустимият луфт (износване) е 0,2 мм.
Всеки корпус на лагера е центриран спрямо главата на цилиндъра чрез две фиксиращи втулки, които се поставят върху монтажните шпилки. За да се предотврати изтичането на масло изпод корпусите на лагерите, се използва течен самовтвърдяващ се уплътнител тип SUPER THREE BOND № 50 или уплътнител KLT-75T, произведен в страната, подобен на него. Произвежда се в тръби, при сглобяване на двигателя се нанася с флагел върху повърхността на главата на цилиндъра в областта на крайните лагери на разпределителния вал.
За да се избегне счупване или изкривяване на корпусите на лагерите, разпределителният вал трябва да се постави в опорите, като гърбиците на първия цилиндър се обърнат нагоре и затягането на закрепващите гайки трябва да се извърши в определена последователност (фиг. 25) и на два етапа. Първо, затегнете предварително гайките, докато повърхностите на корпусите на лагерите са в контакт с главата на цилиндъра. В този случай монтажните втулки на корпусите трябва свободно да влизат в гнездата си. След това накрая затегнете закрепващите гайки с въртящ момент от 2,2 kgf·m, като следвате същата последователност.
Задвижване на разпределителния вал
Задвижването на разпределителния вал се състои от зъбна задвижваща ролка 1 (фиг. 26) на коляновия вал, задвижвана зъбна шайба 5 на разпределителния вал, опъваща ролка 3 и зъбен ремък 6. Ролката 2 на помпата на охлаждащата течност също се задвижва от същия колан. Ремъчната предавка работи в суха среда, без смазване. От прах и мръсотия той е затворен от предните пластмасови и задните стоманени защитни капаци.
Фиг. 26. Схема на задвижване на разпределителния вал:
1 - гъбеста шайба на коляновия вал; 2 - ролка на помпата на охлаждащата течност; 3 - опъваща ролка; 4 - заден капак на колана; 5 - шайба на разпределителния вал; 6 - зъбен ремък; 7 - ос на опъващата ролка; A - монтажни антени на задния капак на колана; B - маркировка на шайбата на разпределителния вал; C - маркировка на капака на маслената помпа; D - маркировка на шайбата на коляновия вал.
Особеността на задвижването е назъбен еластичен ремък с полукръгли зъби. Изработена е от маслоустойчива гума, подсилена с корда от фибростъкло. Зъбите са покрити с еластична кърпа за повишаване на устойчивостта на износване. Шнурът и тъканната обвивка са свързани с гумата по време на процеса на вулканизация и придават на колана висока якост. Два клона на колана заедно издържат на сила на опън до 1200 kgf.
Напрежението на колана се извършва от опъващата ролка 3, която се върти на ексцентричната ос 7. Чрез завъртане на оста спрямо закрепващия щифт можете да промените позицията на центъра на въртене на ролката.
За да се координират моментите на отваряне и затваряне на клапаните с ъглите на въртене на коляновия вал (т.е. за да се осигури правилната инсталация на газоразпределителните фази), върху коляновия и разпределителния вал се правят маркировки "B" и "D". макари. На задния капак на зъбчатия ремък има маркировка "А" (свити антени), а на капака на маслената помпа има маркировка "С". Ако синхронизацията на клапана е настроена правилно, тогава, когато буталото на първия цилиндър е във V.M.T. в края на такта на компресия, маркировката "B" на шайбата на разпределителния вал трябва да съвпада с маркировката "A" на задния капак и маркировка "B" на коляновия вал със зъбна ролка - маркировка "C" на капака на маслената помпа.
На автомобила двигателят е разположен така, че маркировките "C" и са в слабо видима зона. Следователно е възможно също така да проверите позицията на коляновия вал, като използвате маркировката на маховика и скалата в люка на корпуса на съединителя (вижте фиг. 30).