Разпределение на клапаните и цилиндрова глава (ВАЗ-2109)

Механизмът за синхронизация на клапаните позволява свежи порции от горимата смес да навлизат в цилиндрите и освобождава от тях продукти от горенето - отработени газове. Тези процеси трябва да се извършват в съответствие с реда на запалване на цилиндрите и времето на клапаните, приети за даден двигател.

Механизмът за синхронизиране на клапаните включва: задвижването на разпределителния вал, разпределителния вал 5 (фиг. 19), изпускателните и всмукателните клапани 2, пружините на клапаните с крепежни части и накрайниците 3 с регулиращи шайби 6. Гърбицата на разпределителния вал действа върху клапана през тласъка 3. Този дизайн на механизма осигурява твърда и надеждна кинематична връзка между гърбицата и клапана, поради което вибр Нивото на изпразване на частите е намалено.





Работно гориво в цилиндъра на двигателя се случва в рамките на два оборота на коляновия вал, т.е., за четири последователни ход (такт) на буталото: впуск в работен горивна смес; компресия; работният такт, по време на който се получава изгаряне и разширяване на сместа; изпускане на отработени газове. Процесите на всмукване на горивна смес и изпускане на отработени газове (синхронизация на клапаните) се осигуряват чрез своевременно 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 достигне ГМТ на разстояние, съответстващо на 33° на въртене на коляновия вал. Това е необходимо, така че клапанът да е напълно отворен, докато буталото се движи надолу. Тогава през входа ще влезе повече свежа горима смес.

Всмукателният клапан се затваря със закъснение, т.е. след като буталото е преминало долната мъртва точка на разстояние, съответстващо на 79° на въртене 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 дори преди пълния край на работния ход, т.е. преди да се приближи до BDC, на разстояние, съответстващо на 47° на въртене на коляновия вал. В този момент налягането в цилиндъра е все още доста високо и газовете започват интензивно да излизат от цилиндъра, което води до бързо намаляване на налягането и температурата им. Това значително подобрява почистването на цилиндъра от изгорелите газове и предпазва двигателя от прегряване. Освобождаването е завършено, след като буталото премине ГМТ, т.е. след като коляновият вал се завърти на още 17°.

От диаграмата на синхронизирането на клапаните става ясно, че има период (по време на 50° завъртане на коляновия вал), когато и двата клапана, всмукателният и изпускателният, са отворени едновременно. Поради краткия период от време припокриването на клапаните не води до навлизане на изгорели газове във всмукателния колектор; напротив, инерцията на изходящия поток от отработени газове води до засмукване на горимата смес в цилиндъра и по този начин подобрява неговото пълнене.

Цилиндрова глава

Компонентите за синхронизация на клапаните са монтирани на главата на цилиндъра. Основните размери на главата на цилиндъра и частите на механизма за синхронизация на клапаните са показани на фиг. 21.



Главата, обща за четирите цилиндъра, 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 стените е възможно най-равномерна, за да се намалят вътрешните напрежения от термично разширение.

Цилиндровата глава съдържа клиновидни горивни камери с входни и изходни канали, които са изведени от дясната страна и са свързани към съответните тръбопроводи чрез уплътнения. Всяка горивна камера има отвори с резба за запалителни свещи, които излизат от лявата страна на главата на цилиндъра. От лявата страна има два канала за източване на маслото в масления картер.

Свободното пространство вътре в главата на цилиндъра образува охлаждаща риза, която има изход към изпускателната тръба отзад. Сензорът за измерване на температурата на охлаждащата течност също се завинтва от тази страна. Чрез отворите 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 по дължината на цялата глава на цилиндъра има канал, пробит за масления тръбопровод, от който маслото се подава към опорите на разпределителния вал през наклонени канали и през хоризонтален канал вдясно към сензора на индикаторната 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-ро - затегнете болтовете до въртящ момент от 7,1... 8,7 kgf·m, 3-то - завъртете болтовете на 90°; 4-то - затегнете отново 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 били разтегнати на дължина не повече от 135,5 mm (с изключение на главата на болта). Две центриращи втулки около болтове 8 и 9 (виж фиг. 22) осигуряват прецизно взаимно разположение на цилиндровата глава и блока.



В горната част на главата на цилиндъра има пет опори за шийките на разпределителния вал. Подпорите са разглобяеми. Горната половина е разположена в корпусите на лагерите (отпред и отзад), а долната е в главата на цилиндъра. Отворите в лагерите се обработват заедно с корпусите на лагерите, така че те не са взаимозаменяеми и главата на цилиндъра може да се смени само заедно с корпусите на лагерите.

Задвижващият механизъм на клапана, монтиран на главата на цилиндъра, е покрит с алуминиев лят капак. По целия периметър на долната повърхност на капака има жлеб, в който е поставено уплътнително гумено уплътнение. Монтажните 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 механизма за синхронизация на клапаните е намален.

Същите цилиндрови глави са монтирани на двигатели 21081 и 2108. Но те имат разлика в местоположението на монтажа на шпилката на опъващата ролка. При двигатели 2108 шпилката се завинтва в долния отвор 1 (фиг. 23), а при двигатели 21081 - в горния отвор 2.



Цилиндровата глава на двигателя 21083 се различава от главата 2108 по това, че има по-големи диаметри на всмукателните клапани - 37 мм вместо 35 мм. Съответно са увеличени диаметрите на леглата на всмукателните клапани и диаметрите на всмукателните канали на главата на цилиндъра. Номерът на главата на цилиндъра е излят от лявата му страна, която е предната страна поради напречното разположение на двигателя на автомобила.

Гарнитура на цилиндровата глава

Уплътнението на главата на цилиндъра е предназначено да осигури плътно уплътнение между блока и главата на цилиндъра. Има стоманена рамка, облицована с азбест от двете страни. Рамката предпазва азбеста от разпространение. Ръбовете на отворите на цилиндъра са кантирани с алуминизирана стомана, отворът за преминаване на маслото към разпределителния вал е кантиран с медна лента, а отворите за източване на маслото в картера са снабдени с допълнително уплътнително покритие под формата на ролка от естествен каучук с ширина 2 mm и височина 0,035 mm.

Когато сглобявате двигател, винаги поставяйте ново уплътнение. Използването на използвано уплътнение не е разрешено, тъй като няма да осигури уплътнение. Когато монтирате уплътнението, трябва да обърнете внимание на отвора за преминаване на маслото (с медна лента) се намираше в областта на 5-ия монтажен болт на цилиндровата глава (номер на болт виж фиг. 22).

Двигателите 2108 и 21081 използват едни и същи уплътнения, докато 21083 използва различни, с по-големи отвори за цилиндрите. Лесно се различават по външния им вид. Така за уплътнение 21083 мостът между отворите за цилиндрите е само 5 мм, а самите отвори са с кръгла форма. Уплътнението 2108 има сложна конфигурация от отвори за цилиндрите, а джъмперът между тях е 7,9 мм.

Седлата на клапаните са изработени от специален чугун, за да осигурят висока якост при ударни натоварвания. Седалките на всмукателните клапани се пресоват в главата на цилиндъра с намеса 0,081...0,121 mm, а седалките на изпускателните клапани - 0,071...0,111 mm.

Това напрежение е необходимо, за да се гарантира, че седалките са здраво задържани в главата на цилиндъра при условия на висока температура и ударно натоварване. За да се улесни монтажа на седалките, те или се охлаждат в течен азот до -175°C преди пресоване, или главата на цилиндъра се нагрява до 80°C. Работните фаски на леглата на клапаните (фиг. 24) се обработват след пресоване заедно с главата на цилиндъра, за да се осигури прецизно подравняване на фаските и отворите на направляващите втулки.

Водещи втулки на клапани

Водещите втулки на клапаните са изработени от чугун и са пресовани 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 предотвратява изпадането им.

Отворите във втулките се обработват, след като се пресоват в главата на цилиндъра. Това гарантира близък толеранс на диаметъра на отвора и точността на местоположението му по отношение на работните фаски на леглото на клапана. Отворите в направляващите втулки са снабдени със спираловидни канали за смазване. Втулките на входящия клапан имат канали, изрязани до половината от дължината на отвора, а втулките на изходящия клапан имат канали, изрязани по цялата дължина на отвора.

Върху водещите втулки са поставени капачки от топло- и маслоустойчива 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.

Клапани

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 разсейване на топлината от плочата на клапана към направляващата му втулка. За пластината на клапана е използвана топлоустойчива хром-никел-манганова стомана. Освен това, за да се намали износването на работната фаска на клапана, върху нея се затопява 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 излизане 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 пружината се държи върху стеблото на клапана от два крекера, които, когато са сгънати, имат формата на пресечен конус.

Тласкачи 3 (виж фиг. 19) клапаните предават силата от гърбицата на разпределителния вал към клапана. Те са стоманени цилиндрични повърхности в контакт с клапана е нитрокарбюризирана до дълбочина от 0,2 мм за повишаване на износоустойчивостта. В горната част на бутачите има гнездо 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, които осигуряват отварянето и затварянето на клапаните в съответствие с реда на работа на цилиндъра (1-3-4-2) и времето на клапана (виж фиг. 20).

Разпределителният вал е чугунен с пет лагера. От задната му страна има ексцентрик за задвижване на горивната помпа, а на опашката има жлеб за свързване към съединителя на сензора на разпределителя на запалването. Работните повърхности на гърбиците, ексцентриците и повърхността под масленото уплътнение са избелени, за да се увеличи устойчивостта на износване. Този процес включва електродъгово разтопяване на повърхности, което води до образуването на 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 корпус на лагера) и корпуса на спомагателните единици. Предният край на разпределителния вал е уплътнен със самоподвижно гумено уплътнение.

Корпуси на лагери

Корпуси на лагерите на разпределителния вал. Шинките 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. Първата и втората опори са разположени в предното тяло, а третата, четвъртата и петата опори са разположени в задното тяло. Разстоянието между лагерните отвори и шийките на разпределителния вал е в рамките на 0,069...0,11 mm. Максимално допустимата междина (износване) е 0,2 mm.

Всеки корпус на лагера е центриран спрямо главата на цилиндъра чрез две монтажни втулки, които пасват на монтажните шпилки. За да се предотврати изтичането на масло под корпусите на лагерите, се използва течен самовтвърдяващ се уплътнител като SUPER THREE BOND № 50 или подобен уплътнител KLT-75T от местно производство. Произвежда се в тръби и се нанася с турникет върху повърхността на главата на цилиндъра в областта на външните опори на разпределителния вал по време на монтажа на двигателя.

За да се избегне счупване или изкривяване на корпусите на лагерите, разпределителният вал трябва да се постави в опорите с гърбиците на първия цилиндър нагоре, а закрепващите гайки да се затегнат в определена последователност (фиг. 25) и на две стъпки. Първо затегнете предварително гайките, докато повърхностите на корпуса на лагера се изравнят 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 шайба 1 (фиг. 26) на коляновия вал, задвижвана зъбна шайба 5 на разпределителния вал, опъваща ролка 3 и зъбен ремък 6. Същият ремък задвижва и ролката 2 на помпата на охлаждащата течност. Ремъчната предавка работи в суха среда, без смазване. Той е защитен от прах и мръсотия с предни пластмасови и задни стоманени защитни капаци.



Задвижването се отличава с назъбен еластичен ремък с полукръгли зъби. Изработена е от маслоустойчива гума, подсилена с корда от фибростъкло. Зъбите са покрити с еластична тъкан за повишаване на устойчивостта на износване. Шнурът и тъканното покритие са свързани с гумата по време на процеса на вулканизация и придават на колана висока якост. Два клона на колана заедно могат да издържат на сила на скъсване до 1200 kgf.

Коланът се опъва от опъваща ролка 3, която се върти на ексцентрична ос 7. Чрез завъртане на оста спрямо закрепващия щифт може да се промени позицията на центъра на въртене на ролката.

За съгласуване на моментите на отваряне и затваряне на клапаните с ъглите на въртене на коляновия вал (т.е. да се осигури правилната инсталация на времето на клапана), ролките на коляновия и разпределителния вал са означени с "B" и "D". На задния капак на ангренажния ремък има знак "А" (огънати антени), и на капака на маслената помпа има знак "C". Ако времето на клапана е настроено правилно, тогава, когато буталото на първия цилиндър е в TDC в края на хода на компресия, маркировката "B" на ролката на разпределителния вал трябва да съвпада с маркировката "A" на задния капак, а маркировката "B" на зъбната шайба на коляновия вал трябва да съвпада с маркировката "C" на капака на маслената помпа.

Двигателят на автомобила е разположен така, че маркировките "C" да са в слабо видима зона. Следователно е възможно също така да се контролира позицията на коляновия вал, като се използва маркировката на маховика и скалата в люка на корпуса на съединителя (виж фиг. 30).