Устройството на автомобилния двигател

Автомобилите са оборудвани с двуцилиндрови, четиритактови карбураторни двигатели от моделите 1111 и 11113 с различен обем на цилиндрите. Те имат редово разположени цилиндри и разпределителен вал, разположен върху главата на цилиндъра.

Тези два унифицирани двигателя с работен обем от 649 и 750 см³ се различават по бутала и цилиндров блок (различни диаметри на входните канали и клапани), гарнитура на цилиндровата глава (различни диаметри на отворите на цилиндрите) и карбуратори (различни данни за калибриране). Освен това има разлики в размера на балансиращите маси на маховика, задвижващата шайба на генератора и балансиращите валове.

Двигателите с коефициент на сгъстяване 9,9 работят с моторен бензин AI-93 с октаново число според изследователския метод най-малко 93.

Високата мощност и икономичност на двигателите се постигат чрез използването на компактна горивна камера, двукамерен карбуратор, избор на гориво и настройки на системата за запалване, избор на формата на всмукателните и изпускателните канали, времето на клапана и намаляване на механичните загуби в двигателя като цяло.

Цилиндрите на двигателя са комбинирани с горната част на картера и образуват една отливка - цилиндровия блок. Това разположение осигурява здравината на конструкцията, нейната твърдост, компактност, надеждност и също така намалява теглото на двигателя.

Коляновият вал е монтиран на три опори в долната част на цилиндровия блок. Предният и задният край на коляновия вал са уплътнени със самозатягащи се гумени уплътнения.


Всеки цилиндър на двигателя има един всмукателен клапан и един изпускателен клапан. Буталата 25 имат два компресионни пръстена и един пръстен за скрепиране на маслото с пружина. Буталото е свързано с мотовилката чрез бутален щифт, притиснат в горната глава на мотовилката.

Разпределителният вал 12 е монтиран на главата на цилиндъра и се задвижва от коляновия вал чрез зъбен ремък 10. Предимството на задвижването е неговата проста конструкция и по-малко тегло в сравнение с други видове трансмисии.

За двуцилиндрови двигатели (какви са двигателите мод. 1111 и 11113) балансът на движещите се маси на коляновия механизъм е по-лош в сравнение с четирицилиндровите. Това води до по-високо ниво на вибрации на двигателя. Ако не се вземат подходящи мерки, тези вибрации ще имат отрицателно въздействие както върху каросерията на автомобила, така и върху пътниците. Ето защо, за намаляване на вибрациите на двигатели мод. 1111 и 11113 два балансиращи вала 31 са монтирани от дясната и лявата страна на двигателя, които се задвижват от зъбни колела от коляновия вал. Тези валове имат неуравновесени маси и при въртене компенсират инерционните сили от буталото и мотовилката. Освен това, за да се намалят вибрациите, на маховика 28 и ролката 5 на задвижването на генератора са направени едностранни уши. В резултат на такива конструктивни мерки вибрациите на двигателя се намаляват до приемливо ниво.

Тъй като двигатели 1111 и 11113 имат различна маса на буталото, те имат съответно различни стойности на дисбаланс за балансиращите валове, маховика и задвижващата шайба на генератора. Следователно, за да се разграничат тези части на двигателя 11113, има маркировки. На маховика има пръстеновиден канал с диаметър 135 мм от страната на закрепване към коляновия вал. На балансиращите валове има пръстеновиден жлеб близо до опорната повърхност за задния лагер. От задната страна на задвижващата шайба на генератора е изработен пръстеновиден канал с диаметър 120 mm.

Цилиндров блок

Цилиндров блок 1 е основната част на двигателя и служи за монтиране и закрепване на механизми, устройства и спомагателни възли на двигателя. Блокът е излят от специален нисколегиран чугун.

По цялата височина на цилиндрите са направени проходи за охлаждащата течност, което подобрява охлаждането на буталата и буталните пръстени и намалява деформациите на блока от неравномерно нагряване.

За да се увеличи твърдостта, долната равнина на блока се спуска с 53 mm под оста на коляновия вал. Блоковите цилиндри са разделени на пет класа по диаметър, всеки със стъпка от 0,01 mm, обозначени с буквите A, B, C, D, E:

Клас	Диаметър на цилиндъра на двигателя 1111, мм	Диаметър на цилиндъра на двигателя 11113, мм
А	76,000...76,010	82,000...82,010
IN	76,010...76,020	82,010...82.020
СЪС	76,020...76,030	82,020...82,030
D	76,030...76,040	82,030...82,040
Д	76,040...76,050	82,040...82,050

Класът на цилиндъра е посочен в долната равнина на блока срещу всеки цилиндър.

Цилиндърът и свързващото се с него бутало трябва да са от един и същи клас. По време на ремонтите цилиндрите могат да бъдат пробити и шлифовани, за да се увеличи диаметърът на буталото с 0,4 и 0,8 mm.

В долната част на цилиндровия блок има три основни опори на коляновия вал с тънкостенни стоманено-алуминиеви втулки. Лагерите имат подвижни капаци 2, които са закрепени към блока със самозаключващи се болтове. Отворите за лагерите на коляновия вал в цилиндровия блок са обработени заедно с капаците, което осигурява висока точност, правилната геометрична форма на отворите и тяхното центриране.


Корпусите на централните основни лагери са направени без жлеб по вътрешната повърхност. Външните основни лагерни черупки имаха канали по вътрешната повърхност до 1997 г (както горни, така и долни). От 1997 г. долните черупки на външните основни лагери се монтират без жлеб.

Капачките на лагерите не са взаимозаменяеми и имат маркировки по външната повърхност (вижте глава 9). Лагерните опори и съответните капаци се измерват от предния край на цилиндровия блок. Капаците са разположени така, че маркировките да са от страната на монтажа на генератора.

Средната опора има гнезда за монтиране на упорни полупръстени, които държат коляновия вал от аксиално движение. Стойността на аксиалната хлабина трябва да бъде 0,06...0,26 mm. Ако празнината надвишава максимално допустимата (0,35 mm), е необходимо да смените половин пръстените с ремонтни, увеличени с 0,127 mm. Трябва да се има предвид, че жлебовете, разположени от едната страна на полупръстените, трябва да са обърнати към натискащите повърхности на коляновия вал.

Цилиндровият блок е затворен отдолу с щампован стоманен картер 32. Картерът има преграда за успокояване на маслото. Между масления съд и цилиндровия блок е монтирано уплътнение от коркова гумена смес.

Държач на задно маслено уплътнение 30 е прикрепен към задната страна на цилиндровия блок. Държачът, предварително монтиран с уплътнението, се монтира върху цилиндровия блок с поставен в него колянов вал и затегнати капачки на основните лагери. Държачът е прикрепен към цилиндровия блок с болтове и пружинни шайби.

В предната дясна част на кожуха на цилиндровия блок има кухина за помпата на охлаждащата течност. Под него е прикрепен масленият филтър 8. От лявата страна генераторът е монтиран на цилиндровия блок. В долния ляв ъгъл има ухо за монтиране на двигателя на носача.

В предната част на цилиндровия блок е монтирана маслена помпа 3 през уплътнение, в капака на която е разположено предното маслено уплътнение 4 на коляновия вал.

Точното положение на маслената помпа спрямо цилиндровия блок и коляновия вал се осигурява от два монтажни щифта, притиснати в корпуса на помпата, които влизат в съответните отвори на цилиндровия блок.

Капаците 9 и 14 са прикрепени към предния край на цилиндровия блок, образувайки кухина за зъбния ремък 10.

Корпусът на съединителя е прикрепен към задния край на цилиндровия блок. Точното положение на картера спрямо блока на цилиндъра и центровката на коляновия вал и първичния вал на скоростната кутия се осигуряват от две центриращи втулки, пресовани в блока на цилиндъра.

Цилиндрова глава

Цилиндровата глава 22 е излята от алуминиева сплав и има клиновидни горивни камери. Главата е снабдена с чугунени направляващи втулки и легла на клапаните. Размерите на леглото на всмукателния клапан са по-големи от размерите на леглото на изпускателния клапан. Седалките, предварително охладени в течен азот, се вкарват в седалките на отопляемата глава на цилиндъра. Това осигурява сигурно и здраво прилягане на седлата в главата. Работните фаски на гнездата се шлифоват, след като се монтират в главата концентрично с отворите на направляващите втулки на клапаните. Между главата и цилиндровия блок е монтирано специално устойчиво на свиване уплътнение върху метална рамка.

Главата е центрирана върху цилиндровия блок с две втулки и е закрепена към него с шест болта. За да се осигури равномерно компресиране на цялата повърхност на уплътнението на блока, за да се осигури надеждно уплътняване и да се предотврати затягане на болтовете по време на последваща поддръжка на автомобила, болтовете за закрепване на главата на цилиндъра се затягат равномерно без дръпване на четири стъпки и по строго определен начин (показано на лист 10) последователности:

• стъпка 1: Затегнете болтовете с въртящ момент от 2 kgf·m;
• метод 2 - затегнете болтовете с въртящ момент от 7,08...8,74 kgf·m;
• стъпка 3 - завъртете болтовете на 90°;
• стъпка 4: Завъртете отново всички болтове на 90°.

В горната част на главата на цилиндъра има три опори за шийките на разпределителния вал 12. Опорите са разглобяеми. Горната половина е разположена в корпуса на лагера 15, а долната половина е в главата на цилиндъра. Монтажните втулки на корпуса на лагера на разпределителния вал са разположени на шпилките за закрепване на корпуса. Отворите в лагерите се обработват заедно с корпуса на лагера и следователно главата на цилиндъра може да се смени само заедно с корпуса на лагера.

Уплътнител от типа KLT-75T се нанася върху повърхностите на главата на цилиндъра, които са свързани с корпуса на лагера, в областта на крайните опори на разпределителния вал.

Корпусът на лагера се монтира и гайките се затягат на две стъпки:

• стъпка 1: Затегнете предварително гайките в последователността, посочена на лист 10, докато повърхностите на корпуса на лагера се изравнят с главата на цилиндъра. Монтажните втулки на корпуса трябва да влизат свободно в гнездата си;
• 2-ра стъпка - накрая затегнете гайките до въртящ момент от 2,2 kgf·m в същата последователност.

В горната част на главата има четири гнезда с диаметър 35,320...36,345 mm за клапанни бутали.

Горната част на главата на цилиндъра е затворена от лят алуминиев капак 16 с уплътнение.

Корпусът на спомагателния блок 19 е прикрепен към задния край на главата на цилиндъра.

Двигателят, заедно със съединителя и скоростната кутия, образуват силов агрегат, който е монтиран върху подрамата на автомобила с помощта на три еластични опори. Опорите поддържат както теглото на силовия агрегат, така и натоварванията, които възникват, когато автомобилът започне да се движи, ускорява и спира. Опорите намаляват вибрациите на тялото при работещ двигател, осигуряват минимални вибрации на двигателя и също така предпазват двигателя от ударни натоварвания, когато автомобилът се движи по неравни пътища. Разположението на опорите, като се вземе предвид центърът на тежестта на двигателя и силовия агрегат, спомага за намаляване на предаването на вибрации към тялото. Дизайнът на стойката на двигателя елиминира възможността за директен контакт между частите на двигателя и тялото, което значително намалява предаването на шум и удари от работещия двигател вътре в тялото.

Време на клапана

По време на един работен цикъл в цилиндъра на двигателя се извършват четири такта: всмукване на горимата смес, компресия, силов ход и изпускане на отработените газове. Тези ходове се извършват при два оборота на коляновия вал.

Всмукателният клапан започва да се отваря преди буталото да достигне горната мъртва точка (ГМТ), т.е. в позицията на буталото, съответстваща на 26° на въртене на коляновия вал преди ГМТ. Това е необходимо, така че клапанът да е напълно отворен (когато буталото се спусне по време на такта на всмукване на горимата смес) и през напълно отворения всмукателен отвор ще влезе колкото се може повече свежа горима смес.

Всмукателният клапан се затваря, след като буталото премине долната мъртва точка (НМТ), т.е. в положение, съответстващо на 60° на въртене на коляновия вал след НМТ. Благодарение на инерционното налягане на струята от засмукана горима смес, тя продължава да тече в цилиндъра, когато буталото вече е започнало да се движи нагоре, и по този начин осигурява по-добро пълнене на цилиндъра. По този начин всмукването на практика става за време, съответстващо на завъртане на коляновия вал на 266°.

Изпускателният клапан започва да се отваря още преди пълния край на работния ход, преди буталото да достигне BDC, т.е. в положение, съответстващо на 50° на въртене на коляновия вал спрямо BDC. В този момент налягането в цилиндъра е все още доста високо и газовете започват интензивно да изтичат от цилиндъра, в резултат на което налягането и температурата им бързо падат. Това значително намалява работата на двигателя, необходима за отделяне на газове, и предотвратява прегряването на двигателя.

Изпускането продължава дори след като буталото премине ГМТ, т.е. когато коляновият вал се завърти на 22° след ГМТ. Така изпускателният цикъл е 252°.

От фазовата диаграма на клапаните става ясно, че има момент (48° на въртене на коляновия вал близо до ГМТ), когато и двата клапана са отворени едновременно - всмукателен и изпускателен, т.е. Поради краткия времеви интервал и малките разлики в налягането, припокриването на клапаните не води до проникване на отработени газове във всмукателната тръба, а напротив, вакуумът в цилиндъра поради инерцията на потока отработени газове предизвиква засмукване на горимата смес в цилиндъра и по този начин подобрява пълненето му.

Описаните фази на газоразпределение на клапаните се извършват с разстояние от А между гърбицата на разпределителния вал и тласъка на клапана при студен двигател.

За да се гарантира, че моментите на отваряне и затваряне на клапаните са координирани със съответните позиции на буталото, определени от ъглите на въртене на коляновия вал (т.е. да се осигури правилната инсталация на времето на клапана), има следи по частите на двигателя (вижте глава 10):

• a - на зъбната шайба на задвижването на коляновия вал;
• b - на капака на маслената помпа;
• в - на задвижващата шайба на генератора;
• g и d - на предния капак на зъбчатия ремък;
• e - на задния капак на ангренажния ремък;
• f— на ролката на разпределителния вал.

Ако времето на клапана е настроено правилно, тогава, когато буталото на първия цилиндър е в TDC в края на такта на компресия, маркировката "e" на задния капак на зъбния ремък трябва да съвпада с маркировката "zh" на шайбата на разпределителния вал, а маркировката "a" на зъбната ролка на задвижването на коляновия вал трябва да съвпада с маркировката "6" на капака на маслената помпа.

Когато задвижващата кухина на разпределителния вал е затворена от предния капак, позицията на коляновия вал може да се определи от маркировките "b" и "d" на задвижващата ролка на генератора и предния капак на зъбния ремък. Когато буталата са в ГМТ, маркировката "b" на задвижващата шайба на генератора трябва да се изравни с маркировката "d" на капака на задвижващия вал на разпределителния вал.

Когато маркировките съвпадат, напрежението на колана и хлабините A в механизма на клапана се регулират.

Разстоянието А между гърбиците на разпределителния вал и регулиращите шайби при студен двигател трябва да бъде равно на 0,15...0,25 mm за всмукателните клапани и 0,3...0,4 mm за изпускателните клапани. Разстоянието се настройва чрез избиране на дебелината на регулиращата шайба 27.

Резервните части включват регулиращи шайби с дебелина от 3 до 4,5 mm на интервали от 0,05 mm. Дебелината на шайбата се маркира върху долната й повърхност с помощта на електрограф.

Ако празнините се различават от посочените стойности, диаграмата на времето на клапана е изкривена: с увеличена междина, клапаните се отварят със закъснение и се затварят с аванс, а с недостатъчна междина, те се отварят с аванс и се затварят със закъснение. Ако няма хлабина, клапаните остават леко отворени през цялото време, което драстично намалява издръжливостта на клапаните и седалките.

Хлабините между гърбиците и толкателните шайби се настройват с капака на главата на цилиндъра 9 и предния защитен капак на зъбчатия ремък, отстранени свещи и липса на масло в маслените бани на главата на цилиндъра в следния ред.

Коляновият вал се завърта по посока на часовниковата стрелка, докато маркировките за синхронизация на шайбата на разпределителния вал и задния капак на зъбния ремък се изравнят, след което се завърта още 40...50° (2,5...3 зъба на ролката на разпределителния вал). В същото време фазата на горене настъпва в първия цилиндър. Коляновият вал трябва да се завърти с помощта на монтажния болт на задвижващата ролка на генератора.

Като използвате набор от измервателни уреди, проверете хлабината на 1-вата гърбица на разпределителния вал. Ако празнината се различава от нормата, тогава с помощта на устройството тласкачът на клапана се натиска и фиксира в долно положение. Дебелината на отстранената регулираща шайба се измерва с микрометър. След това определете дебелината на новата шайба, като използвате формулата: H = B + (A - C), където H е дебелината на новата шайба; A - измерена празнина; B — дебелина на отстранената шайба; C — номинална хлабина.

Пример

Да кажем, че A = 0,26 mm; B = 3,75 мм; C = 0,2 mm (за всмукателен клапан). Тогава: H = 3,75 + (0,26 - 0,2) = 3,81 mm. В рамките на толеранса на хлабината от ±0,05 mm, приемаме дебелината на новата шайба равна на 3,8 mm.

Нова регулираща шайба се монтира в крана на клапана, фиксаторът се отстранява и хлабината се проверява отново. Ако е настроен правилно, щупът с дебелина 0,2 или 0,35 мм трябва да излезе с леко прищипване. Чрез последователно завъртане на коляновия вал с половин оборот, което съответства на завъртане на маркировката на шайбата на разпределителния вал с 90°, хлабините на останалите клапани се регулират в съответствие с реда, посочен в таблицата:



Номерата на гърбиците се броят по ред от шайбата на разпределителния вал.

Ред за работа на двигателя

За да се осигури гладка работа на двигателя и да се намалят неравномерните натоварвания на коляновия вал, работните процеси в различните цилиндри трябва да се извършват в определена последователност. Последователността на редуване на еднакви ходове в различни цилиндри на двигателя се нарича неговият работен ред.

Редът на запалване на цилиндрите на двигателя зависи от местоположението на шийките на коляновия вал и гърбиците на разпределителния вал. Последователността на редуване на ходове в цилиндрите на двигателя, настъпваща по време на два пълни оборота на коляновия вал, е посочена в таблицата:



Когато буталото в първия цилиндър се движи надолу в диапазона от 0° до 180° на въртене на коляновия вал, се получава изгаряне и разширяване на газовете. При разширение газовете извършват полезна работа, поради което този такт се нарича работен. Във втория цилиндър, изоставащ от първия на 360°, буталото се движи надолу и горимата смес се пропуска.

По същия начин, в диапазона от 180° до 360° на въртене на първия щифт на коляновия колянов вал, се получава компресия във втория цилиндър и освобождаване в първия и т.н.

При разработването на семейство двигатели и техните системи за новия модел, дизайнерът си постави три основни задачи: намаляване на теглото и размерите, намаляване на разхода на гориво и изпълнение на набор от изисквания за опазване на околната среда. Намаляването на теглото и размерите е постигнато чрез компактния дизайн на двигателните механизми и системи. Подобряването на ефективността на двигателя се постига чрез организиране на работния процес при високо (9,9) съотношение на компресия и други мерки, обсъдени по-рано. Дизайнът на двигателя и неговите системи гарантира, че са изпълнени изискванията за токсичност на отработените газове.

Решаването на проблема с намаляването на шума беше улеснено от намалените хлабини между буталото и цилиндъра, в лагерите на коляновия вал, както и дизайна на задвижването на клапаните с минимални хлабини между тласъците и техните водачи в главата на цилиндъра, по-добър баланс на коляновия вал и въвеждането на балансиращи валове.

Предаването на вибрации и шум също е намалено в резултат на факта, че алуминиевият капак на цилиндровата глава е монтиран върху изолирани от вибрации гумени втулки.