Razvod ventila i glava cilindra (VAZ-2109)

Mehanizam za podešavanje ventila omogućuje svježim dijelovima zapaljive smjese da uđu u cilindre i oslobađaju proizvode izgaranja iz njih - ispušne plinove. Ovi se procesi moraju odvijati u skladu s redoslijedom paljenja cilindara i vremenskim razmakom ventila usvojenim za dati motor.

Razvodni mehanizam ventila uključuje: pogon bregastog vratila, bregastu osovinu 5 (Sl. 19), ispušne i usisne ventile 2, ventilske opruge s pričvrsnim dijelovima i podloške 3 s podložnim pločicama 6. Bregasta osovina djeluje na ventil preko podizača 3. Ovaj dizajn mehanizma osigurava krutu i pouzdanu kinematičku vezu između bregaste osovine i ventila, zbog čega vibr smanjena je razina obrade dijelova.





Radni ciklus u cilindru motora se odvija u dva okretaja radilice, tj. za četiri uzastopna unazad (takt) klipa: usis u cilindar zapaljivu smjesu; kompresija; radni takt tijekom kojeg dolazi do izgaranja i širenja smjese; ispuštanje ispušnih plinova. Procesi unosa zapaljive smjese i ispuha ispušnih plinova (razvod ventila) osiguravaju se pravovremenim otvaranjem i zatvaranjem odgovarajućih ventila (slika 20).



Usisni ventil počinje se otvarati čak i prije početka takta usisa, tj. prije nego što se klip približi TDC-u na udaljenosti koja odgovara 33° zakreta koljenastog vratila. To je neophodno kako bi ventil bio potpuno otvoren do trenutka kada se klip pomakne prema dolje. Tada će kroz ulaz ući više svježe zapaljive smjese.

Usisni ventil se zatvara sa zakašnjenjem, tj. nakon što je klip prošao BDC na udaljenosti koja odgovara 79° zakreta radilice. Zbog inercijalnog tlaka mlaza, zapaljiva smjesa nastavlja teći u cilindar kada se klip već počeo kretati prema gore.

Ispušni ventil se počinje otvarati i prije potpunog završetka radnog takta, tj. prije približavanja BDC-u, na udaljenosti koja odgovara 47° zakreta koljenastog vratila. U ovom trenutku tlak u cilindru je još uvijek prilično visok, a plinovi počinju intenzivno izlaziti iz cilindra, uzrokujući njihov nagli pad tlaka i temperature. Time se značajno poboljšava čišćenje cilindra od ispušnih plinova i štiti motor od pregrijavanja. Otpuštanje je završeno nakon što klip prođe TDC, tj. nakon što se koljenasto vratilo okrene za još 17°.


Iz vremenskog dijagrama ventila jasno je da postoji period (tijekom rotacije radilice za 50°) kada su oba ventila, usisni i ispušni, otvoreni istovremeno. Zbog kratkog vremenskog razdoblja preklapanje ventila ne dovodi do ulaska ispušnih plinova u usisnu granu; naprotiv, inercija izlaznog toka ispušnih plinova uzrokuje usisavanje zapaljive smjese u cilindar i time poboljšava njegovo punjenje.

Glava cilindra

Komponente razvoda ventila montirane su na glavu cilindra. Glavne dimenzije dijelova glave cilindra i razvodnog mehanizma ventila prikazane su na sl. 21.



Glava, zajednička za sva četiri cilindra, lijevana je od aluminijske legure. Izložen je visokim temperaturama i tlaku plina. Zbog toga ima kruti donji potporni dio, koji se intenzivno hladi tekućinom. Debljina zidova je što je moguće ujednačenija kako bi se smanjila unutarnja naprezanja od toplinskog širenja.

U glavi cilindra nalaze se komore za izgaranje klinastog oblika s ulaznim i izlaznim kanalima, koji su izvedeni na desnu stranu i preko brtvi spojeni na odgovarajuće cjevovode. Svaka komora za izgaranje ima rupe s navojem za svjećice koje izlaze na lijevoj strani glave cilindra. Na lijevoj strani nalaze se dva kanala za ispuštanje ulja u uljni karter.

Slobodni prostor unutar glave cilindra čini rashladni plašt, koji ima izlaz na ispušnu cijev na stražnjoj strani. Senzor mjerača temperature rashladne tekućine također je pričvršćen na ovoj strani. Kroz otvore na donjoj strani, rashladni plašt glave cilindra komunicira s rashladnim plaštom bloka cilindra. S desne strane, kroz dvije rupe, rashladna tekućina prolazi u plašt usisnog razvodnika za zagrijavanje zapaljive smjese.

U gornjem desnom dijelu duž cijele glave motora izbušen je kanal za uljni vod, iz kojeg se kosim kanalima dovodi ulje do nosača bregastog vratila, a kroz vodoravni kanal desno do osjetnika lampice indikatora tlaka ulja.

Glava je pričvršćena na blok cilindra s deset vijaka. Za ravnomjerno i čvrsto prianjanje, vijci se moraju zategnuti na hladnom motoru određenim redoslijedom (slika 22) iu četiri koraka: 1. - prethodno zategnite vijke momentom od 2 kgf·m; 2. - zategnite vijke momentom od 7,1... 8,7 kgf·m, 3. - okrenite vijke za 90°; 4. - ponovno zategnite sve vijke za 90. Budući da su vijci zategnuti do granice razvlačenja, izvlače se. Stoga se vijci mogu ponovno koristiti samo ako su rastegnuti na duljinu ne veću od 135,5 mm (isključujući glavu vijka). Dvije čahure za centriranje oko vijaka 8 i 9 (vidi sl. 22) osigurati precizan međusobni raspored glave motora i bloka.



U gornjem dijelu glave cilindra nalazi se pet nosača za rukavce bregastog vratila. Nosači su odvojivi. Gornja polovica nalazi se u kućištima ležajeva (sprijeda i straga), a donji je u glavi motora. Rupe u ležajevima su strojno obrađene zajedno s kućištima ležajeva, tako da nisu međusobno zamjenjive i glava cilindra se može zamijeniti samo zajedno s kućištima ležaja.

Pogonski mehanizam ventila, montiran na glavi cilindra, prekriven je aluminijskim lijevanim poklopcem. Duž cijelog perimetra donje površine poklopca nalazi se utor u koji je umetnuta brtvena gumena brtva. Vijci za montažu također su izolirani od poklopca gumenim čahurama. Na taj način poklopac ne dolazi u izravan dodir s glavom cilindra. Stoga se vibracije s glave cilindra ne prenose na poklopac i buka iz mehanizma za razvod ventila je smanjena.

Iste glave cilindra ugrađene su na motore 21081 i 2108. Ali imaju razliku u mjestu ugradnje svornjaka zateznog valjka. Na motorima 2108 klin se uvrće u donji otvor 1 (slika 23), a na motorima 21081 u gornji otvor 2.



Glava cilindra motora 21083 razlikuje se od glave 2108 po tome što ima veće promjere usisnih ventila - 37 mm umjesto 35 mm. Sukladno tome, povećani su promjeri sjedišta usisnih ventila i promjeri usisnih kanala glave cilindra. Broj glave cilindra izliven je na lijevoj strani, što je prednja strana zbog poprečnog rasporeda motora automobila.

Brtva glave cilindra

Brtva glave cilindra dizajnirana je da osigura čvrsto brtvljenje između bloka i glave motora. Ima čelični okvir obložen azbestom s obje strane. Okvir sprječava širenje azbesta. Rubovi provrta cilindara obrubljeni su aluminiziranim čelikom, provrt za prolaz ulja do bregastog vratila obrubljen je bakrenom trakom, a provrti za odvod ulja u kućište radilice imaju dodatnu brtvenu prevlaku u obliku valjka od prirodne gume širine 2 mm i visine 0,035 mm.

Prilikom sastavljanja motora, uvijek postavite novu brtvu. Korištenje rabljene brtve nije dopušteno jer neće osigurati brtvljenje. Prilikom postavljanja brtve treba obratiti pozornost na rupu za prolaz ulja (s bakrenim trakama) nalazio se u području pričvrsnog vijka 5. glave cilindra (broj vijka vidi sl. 22).

Izvornik se može pogledati na portalu: VAZbook

Motori 2108 i 21081 koriste iste brtve, dok 21083 koristi druge, s većim rupama za cilindre. Lako ih je razlikovati po izgledu. Tako je za brtvu 21083 most između rupa za cilindre samo 5 mm, a same rupe su kružnog oblika. Brtva 2108 ima složenu konfiguraciju rupa za cilindre, a skakač između njih je 7,9 mm.

Sjedišta ventila izrađena su od posebnog lijevanog željeza kako bi se osigurala visoka čvrstoća pri udarnim opterećenjima. Sjedišta usisnih ventila utisnuta su u glavu motora s interferencijskim dosjedanjem od 0,081...0,121 mm, a sjedišta ispušnih ventila - 0,071...0,111 mm.

Ova napetost je neophodna kako bi se osiguralo sigurno držanje sjedala u glavi cilindra u uvjetima visoke temperature i udarnog opterećenja. Kako bi se olakšala ugradnja sjedala, ona se ili hlade u tekućem dušiku na -175°C prije prešanja ili se glava cilindra zagrijava na 80°C. Radni rubovi sjedišta ventila (Sl. 24) strojno se obrađuju nakon utiskivanja zajedno s glavom cilindra kako bi se osiguralo precizno poravnanje rubova i rupa čahura za vođenje.

Čahure za vođenje ventila

Čahure za vođenje ventila izrađene su od lijevanog željeza i utisnute u glavu cilindra s interferentnim dosjedanjem od 0,063...0,108 mm. Na njihovoj vanjskoj površini nalazi se utor u koji je umetnut čelični pričvrsni prsten. Osigurava točnost položaja čahura tijekom prešanja i sprječava njihovo ispadanje.

Rupe u čahurama se obrađuju nakon što su utisnute u glavu cilindra. To osigurava blisku toleranciju promjera provrta i točnost njegovog položaja u odnosu na radne ivice sjedišta ventila. Rupe u čahurama za vođenje opremljene su spiralnim utorima za podmazivanje. Čahure ulaznog ventila imaju utore izrezane na pola duljine provrta, a čahure izlaznog ventila imaju utore izrezane duž cijele duljine provrta.

Na vrhu čahure vodilice postavljene su kapice od gume otporne na toplinu i ulje s čeličnim prstenom za pojačanje, koje pokrivaju vreteno ventila i služe za smanjenje prodiranja ulja u komoru za izgaranje kroz raspore između čahure vodilice i vretena ventila.

Ventili

Ulazni ventil izrađen je od krom-nikal-molibden čelika. Radi boljeg punjenja cilindra njegova ploča ima nešto veći promjer od ploče ispušnog ventila.

Ispušni ventil radi na visokim temperaturama u okruženju agresivnog ispušnog plina. Stoga je zavaren iz dva dijela. Stablo ventila izrađeno je od krom-nikal-molibden čelika, koji ima visoku otpornost na trošenje i toplinsku vodljivost za učinkovito odvođenje topline od ploče ventila do njegove vodeće čahure. Za ploču ventila koristi se krom-nikal-manganski čelik otporan na toplinu. Osim toga, kako bi se smanjilo trošenje radnog skošenja ventila, na njega je spojena posebna legura otporna na toplinu.

Kako bi se povećala otpornost na habanje šipki, oba ventila su nitrirana, a gornji dio šipke je kaljen visokofrekventnim strujama.

Opruge pritišću ventil uz sjedište i sprječavaju njegovo odvajanje od gurača. Kako bi se izbjegle rezonantne vibracije, ugrađene su dvije opruge - vanjska i unutarnja (vidi sl. 19) s navijanjem u jednom smjeru. Donji krajevi opruge naliježu na potpornu pločicu. Gornju potpornu ploču opruge drže na stablu ventila dva krakera, koji u presavijenom stanju imaju oblik krnjeg stošca.

Gurači 3 (vidi sl. 19) ventili prenose silu s bregaste osovine na ventil. Oni su čelične cilindrične površine u kontaktu s ventilom nitrokarburizirane do dubine od 0,2 mm kako bi se povećala otpornost na habanje. Na vrhu gurača nalazi se utičnica za podlošku za podešavanje.

Podloške za podešavanje b (vidi sl. 19) — ravni čelik nitrokarburiziran do dubine od 0,6 mm. Odabirom njihove debljine podešava se razmak A između brijega i podloške. Rezervni dijelovi se isporučuju s podloškama debljine od 3 do 4,5 mm u razmacima od 0,05 mm. Debljina podloške (brojevi) je elektrokemijski označena na njenoj donjoj površini.

Bregasta osovina je šipka s bregovima i ležajnim rukavcima koji osiguravaju otvaranje i zatvaranje ventila u skladu s redoslijedom rada cilindara (1-3-4-2) i razvodom ventila (vidi sl. 20).

Bregasto vratilo je od lijevanog željeza s pet ležajeva. Na njegovoj stražnjoj strani nalazi se ekscentar za pogon pumpe za gorivo, a na repu je žlijeb za spajanje na spojku senzora razdjelnika paljenja. Radne površine ekscentra, ekscentar i površina ispod uljne brtve su izbijeljene kako bi se povećala otpornost na habanje. Ovaj proces uključuje elektrolučno taljenje površina pri čemu nastaje sloj tzv. "bijelog" lijevanog željeza visoke tvrdoće.

Kako bi se spriječilo aksijalno pomicanje bregastog vratila, na njegovom stražnjem kraju nalazi se prirubnica koja je pričvršćena između glave cilindra (s kućištem ležaja) i kućišta pomoćnih jedinica. Prednji kraj bregastog vratila zabrtvljen je samopokretnom gumenom brtvom.

Kućišta ležajeva

Kućišta ležajeva bregastog vratila. Rubovi ležaja bregastog vratila okreću se u rupama koje su pola napravljene u glavi cilindra, a pola u kućištima ležaja (sprijeda i straga). Kućišta ležajeva su od lijevanog aluminija. Prvi i drugi nosač nalaze se u prednjem dijelu tijela, a treći, četvrti i peti nosač nalaze se u stražnjem dijelu tijela. Razmak između rupa za ležajeve i rukavaca bregastog vratila je unutar 0,069...0,11 mm. Najveći dopušteni razmak (istrošenost) je 0,2 mm.

Kućište svakog ležaja centrirano je u odnosu na glavu cilindra s dvije čahure za pričvršćivanje koje se postavljaju na klinove za pričvršćivanje. Za sprječavanje istjecanja ulja ispod kućišta ležajeva koristi se tekuća samostvrdnjavajuća brtvila tipa SUPER THREE BOND br. 50 ili slična brtvila KLT-75T domaće proizvodnje. Proizvodi se u cijevima i nanosi se podvezom na površinu glave cilindra u području vanjskih nosača bregaste osovine tijekom montaže motora.

Kako bi se izbjeglo lomljenje ili krivljenje kućišta ležaja, bregastu osovinu treba postaviti u nosače s bregovima prvog cilindra okrenutim prema gore, a pričvrsne matice treba zatezati određenim redoslijedom (slika 25) i to u dva koraka. Prvo prethodno zategnite matice sve dok površine kućišta ležaja ne budu u ravnini s glavom cilindra. U tom slučaju, čahure za pričvršćivanje kućišta trebaju slobodno ulaziti u svoje utičnice. Zatim konačno zategnite pričvrsne matice momentom od 2,2 kgf·m, slijedeći isti redoslijed.

Pogon bregastog vratila

Pogon bregastog vratila sastoji se od nazubljene pogonske remenice 1 (slika 26) na koljenastom vratilu, gonjene nazubljene remenice 5 na bregastom vratilu, zateznog valjka 3 i nazubljenog remena 6. Isti remen pokreće i remenicu 2 pumpe rashladne tekućine. Pogon remena radi u suhom okruženju, bez podmazivanja. Zaštićen je od prašine i prljavštine prednjim plastičnim i stražnjim čeličnim zaštitnim poklopcima.



Pogon ima nazubljeni elastični remen s polukružnim zupcima. Izrađen je od gume otporne na ulje ojačane užetom od stakloplastike. Zubi su prekriveni elastičnom tkaninom za povećanje otpornosti na habanje. Užad i tkanina su spojeni na gumu tijekom procesa vulkanizacije i daju remenu veliku čvrstoću. Dvije grane remena zajedno mogu izdržati prekidnu silu do 1200 kgf.

Remen se zateže zateznim valjkom 3 koji se okreće oko ekscentrične osi 7. Okretanjem osi u odnosu na pričvrsni zatik može se mijenjati položaj središta rotacije valjka.

Za usklađivanje trenutaka otvaranja i zatvaranja ventila s kutovima rotacije radilice (tj. osigurati ispravnu ugradnju razvoda ventila), koljenasto vratilo i remenice bregastog vratila označene su "B" i "D". Na stražnjem poklopcu zupčastog remena nalazi se oznaka "A" (savijene antene), a na poklopcu pumpe za ulje nalazi se oznaka "C". Ako je razvod ventila ispravno postavljen, kada je klip prvog cilindra u TDC na kraju takta kompresije, oznaka "B" na remenici bregastog vratila trebala bi se podudarati s oznakom "A" na stražnjem poklopcu, a oznaka "B" na nazubljenoj remenici radilice trebala bi se podudarati s oznakom "C" na poklopcu pumpe za ulje.

Motor na automobilu je smješten tako da su oznake "C" na slabo vidljivom mjestu. Stoga je također moguće kontrolirati položaj koljenastog vratila pomoću oznake na zamašnjaku i ljestvice u otvoru kućišta kvačila (vidi sl. 30).