Szelep időzítés és hengerfej (VAZ-2109)

A szelepvezérlés lehetővé teszi, hogy az éghető keverék friss részei bejussanak a hengerekbe, és égéstermékeket – kipufogógázokat – bocsátanak ki belőlük. Ezeknek a folyamatoknak az adott motornál alkalmazott hengergyújtási sorrendnek és szelepidőzítésnek megfelelően kell történniük.

A szelepvezérlés a következőket tartalmazza: vezérműtengely szíjhajtás, vezérműtengely 5 (19. ábra), kipufogó- és szívószelepek 2, szeleprugók rögzítő részekkel és szelepemelők 3 beállító alátétekkel 6. A vezérműtengely bütyök a szelepemelőn keresztül hat a szelepre 3. A mechanizmus ilyen kialakítása biztosítja a merev és megbízható kinematikai kapcsolatot a bütyök és a szelep között, aminek következtében az alkatrészek vibrációs szintje csökken.





Az üzemi ciklus a motor henger fordul elő a két fordulat a főtengely, azaz négy egymást követő agyvérzés (stroke), a dugattyú: a bevitt tüzelőanyag keveréket a hengerben; tömörítés; az a munkalöket, amely során a keverék égése és tágulása megtörténik; kipufogógáz kibocsátás. Az éghető keverék beszívásának és a kipufogógázok elvezetésének folyamatai (szelep időzítés) a megfelelő szelepek időben történő nyitása és zárása biztosítja (20. ábra).



A szívószelep még a szívólöket kezdete előtt nyitni kezd, vagyis mielőtt a dugattyú megközelíti a TDC-t a főtengely 33°-os elfordulásának megfelelő távolságban. Erre azért van szükség, hogy a szelep teljesen kinyíljon, mire a dugattyú lefelé mozog. Ekkor több friss éghető keverék jut be a bemeneten keresztül.

A szívószelep késleltetéssel zár, azaz miután a dugattyú elhaladt a BDC-n a főtengely 79°-os elfordulásának megfelelő távolságban. A sugár tehetetlenségi nyomása miatt az éghető keverék tovább áramlik a hengerbe, amikor a dugattyú már elkezdett felfelé mozogni.

A kipufogószelep még a munkalöket teljes vége előtt nyitni kezd, azaz mielőtt a BDC-hez közeledne, a főtengely 47°-os elfordulásának megfelelő távolságban. Ezen a ponton a nyomás a hengerben még meglehetősen magas, és a gázok intenzíven kezdenek kilépni a hengerből, aminek következtében nyomásuk és hőmérsékletük gyorsan csökken. Ez jelentősen javítja a henger tisztítását a kipufogógázoktól és védi a motort a túlmelegedéstől. A kioldás akkor fejeződik be, amikor a dugattyú áthaladt a TDC-n, azaz miután a főtengely további 17°-kal elfordult.


A szelep időzítési diagramjából jól látható, hogy van egy időszak (50°-os főtengely-forgatás során), amikor mindkét szelep, a szívó és a kipufogó egyidejűleg nyitva van. A rövid idő miatt a szelep átfedése nem eredményez kipufogógázok bejutását a szívócsőbe; éppen ellenkezőleg, a kipufogógázok kilépő áramlásának tehetetlensége az éghető keveréket a hengerbe szívja be, és ezáltal javítja a töltetet.

Hengerfej

A szelepvezérlés alkatrészei a hengerfejre vannak felszerelve. A hengerfej és a szelepvezérlés alkatrészeinek fő méreteit a 21. ábra mutatja.



A mind a négy hengerre jellemző fej alumíniumötvözetből van öntve. Magas hőmérsékletnek és gáznyomásnak van kitéve. Ezért van egy merev alsó tartórésze, amelyet intenzíven hűt a folyadék. A falak vastagságát a lehető legegyenletesebben alakítjuk ki, hogy csökkentsük a hőtágulásból eredő belső feszültségeket.

A hengerfej ék alakú égéstereket tartalmaz bemeneti és kimeneti csatornákkal, amelyek a jobb oldalon vannak elvezetve és tömítéseken keresztül csatlakoztatva a megfelelő csővezetékekhez. Mindegyik égéskamrában vannak menetes furatok a gyújtógyertyák számára, amelyek a hengerfej bal oldalán lépnek ki. A bal oldalon két csatorna található az olaj leeresztéséhez az olajteknőbe.

A hengerfej belsejében lévő szabad tér hűtőköpenyt képez, amelynek hátul van egy kimenete a kipufogócsőhöz. A hűtőfolyadék hőmérséklet mérő érzékelője is ezen az oldalon van becsavarva. Az alsó nyílásokon keresztül a hengerfej hűtőköpenye kommunikál a hengerblokk hűtőköpenyével. A jobb oldalon két lyukon keresztül a hűtőfolyadék a szívócső köpenyébe kerül, hogy felmelegítse az éghető keveréket.

A jobb felső részben a teljes hengerfej mentén egy csatorna van fúrva az olajvezeték számára, ahonnan az olaj ferde csatornákon keresztül jut a vezérműtengely támaszokhoz, és egy vízszintes csatornán keresztül jobbra az olajnyomás-jelző lámpa érzékelőjéhez.

A fej tíz csavarral van rögzítve a hengerblokkhoz. Az egyenletes és szoros illeszkedés érdekében a csavarokat meghatározott sorrendben kell meghúzni hideg motoron (22. ábra) és négy lépésben: 1. - húzza meg elő a csavarokat 2 kgf·m nyomatékkal; 2. - húzza meg a csavarokat 7,1...8,7 kgf·m nyomatékkal, 3. - forgassa el a csavarokat 90°-kal; 4. - húzza meg újra az összes csavart 90-al. Mivel a csavarok a folyáshatárig vannak meghúzva, kihúzzák őket. Ezért a csavarok csak akkor használhatók fel újra, ha azokat legfeljebb 135,5 mm hosszúságúra feszítették ki (csavarfej nélkül). Két központosító persely a 8-as és 9-es csavar körül (lásd a 22. ábrát) biztosítja a hengerfej és a blokk pontos kölcsönös elrendezését.



A hengerfej felső részén öt támasz található a vezérműtengely csapjainak. A támasztékok levehetők. A felső fele a csapágyházakban található (elöl és hátul), az alsó pedig a hengerfejben van. A csapágyak furatai a csapágyházakkal együtt vannak megmunkálva, így nem cserélhetők fel és a hengerfej csak a csapágyházakkal együtt cserélhető.

A hengerfejre szerelt szelepmeghajtó mechanizmust alumíniumöntvény burkolat borítja. A fedél alsó felületének teljes kerülete mentén van egy horony, amelybe egy tömítő gumitömítést helyeznek be. A rögzítőcsapok szintén gumiperselyekkel vannak szigetelve a burkolattól. Így a fedél nem érintkezik közvetlenül a hengerfejjel. Ezért a hengerfej vibrációja nem kerül át a fedélre, és csökken a szelepvezérlés zaja.

Ugyanazok a hengerfejek vannak felszerelve a 21081 és 2108 motorokra. De különbség van a feszítőgörgős csap beépítési helyében. A 2108-as motoroknál a csap az alsó 1 furatba van csavarva (23. ábra), és 21081 motoron - a felső lyukba 2.



A 21083-as motor hengerfeje abban különbözik a 2108-as fejétől, hogy a szívószelepek átmérője nagyobb - 35 mm helyett 37 mm. Ennek megfelelően megnövelték a szívószelep-ülékek átmérőit és a hengerfej szívócsatornáinak átmérőit. A hengerfej számot a bal oldalára öntötték, ami az autó keresztirányú motorelrendezése miatt az első oldal.

Hengerfej tömítés

A hengerfejtömítést úgy tervezték, hogy biztosítsa a tömítettséget a blokk és a hengerfej között. Mindkét oldalán azbeszttel bélelt acélváz található. A keret megakadályozza az azbeszt terjedését. A hengerfuratok szélei alumíniumozott acéllal vannak szegélyezve, a vezérműtengelyhez vezető olajjárat furata rézszalaggal van szegélyezve, az olaj forgattyúházba történő leeresztésére szolgáló furatok pedig további tömítőbevonattal vannak ellátva, 2 mm széles és 0,035 mm magas természetes gumi görgő formájában.

Motor összeszerelésekor mindig szereljen be új tömítést. Használt tömítés használata nem megengedett, mivel az nem biztosít tömítést. A tömítés beszerelésekor ügyeljen az olajjárat lyukára (rézszalagos) az 5. hengerfej rögzítőcsavar környékén helyezkedett el (a csavar számát lásd a 22. ábrán).

A 2108-as és 21081-es motorok ugyanazt a tömítést használják, míg a 21083-as mást, nagyobb lyukakkal a hengerek számára. Könnyű megkülönböztetni őket megjelenésük alapján. Így a 21083 tömítésnél a hengerek furatai közötti híd csak 5 mm, és maguk a lyukak kör alakúak. A 2108-as tömítés összetett furatkonfigurációval rendelkezik a hengerek számára, és a közöttük lévő jumper 7,9 mm.

A szelepülések speciális öntöttvasból készülnek, hogy nagy szilárdságot biztosítsanak ütési terhelés esetén. A szívószelepek ülékei 0,081...0,121 mm, a kipufogószelepek 0,071...0,111 mm interferencia illesztéssel a hengerfejbe préselődnek.

Ez a feszültség szükséges annak biztosításához, hogy az ülések biztonságosan rögzítve legyenek a hengerfejben magas hőmérséklet és ütési terhelés mellett. Az ülések felszerelésének megkönnyítése érdekében préselés előtt folyékony nitrogénben -175°C-ra hűtik őket, vagy a hengerfejet 80°C-ra melegítik. Szelepülések működő letörései (24. ábra) préselés után a hengerfejjel együtt megmunkálják, hogy biztosítsák a vezetőperselyek letöréseinek és furatainak pontos beállítását.

Szelepvezető perselyek

A szelepvezető perselyek öntöttvasból készülnek, és 0,063...0,108 mm-es interferencia illesztéssel a hengerfejbe préselik. Külső felületükön egy horony található, amelybe acél rögzítőgyűrűt helyeznek. Biztosítja a perselyek helyzetének pontosságát préselés közben, és megakadályozza azok kiesését.

A perselyeken lévő lyukakat a hengerfejbe préselés után dolgozzák fel. Ez biztosítja a furat átmérőjének szoros tűréshatárát és annak elhelyezkedésének pontosságát a szelepülék munkaletöréseihez képest. A vezetőperselyek furatai spirális hornyokkal vannak ellátva a kenéshez. A bemeneti szelepperselyeken a furat hosszának felére vágott hornyok vannak, a kimeneti szelepperselyeken pedig a furat teljes hosszában kivágott hornyok vannak.

A vezetőperselyek tetejére hő- és olajálló gumiból készült, acél erősítőgyűrűvel ellátott kupakokat helyeznek el, amelyek befedik a szelepszárat, és a vezetőpersely és a szelepszár közötti réseken keresztül az olaj égéstérbe jutásának csökkentését szolgálják.

Szelepek

A bemeneti szelep króm-nikkel-molibdén acélból készül. A henger jobb feltöltése érdekében a lemez átmérője valamivel nagyobb, mint a kipufogószelep lemeze.

A kipufogószelep magas hőmérsékleten működik, agresszív kipufogógáz környezetben. Ezért két részből van hegesztve. A szelepszár króm-nikkel-molibdén acélból készül, amely nagy kopásállósággal és hővezető képességgel rendelkezik, így hatékony hőelvezetést biztosít a szeleplemezről a vezetőperselyre. A szeleplemezhez hőálló króm-nikkel-mangán acélt használnak. Ezen túlmenően, hogy csökkentse a szelep munkaletörésének kopását, egy speciális hőálló ötvözet van ráolvasztva.

A rudak kopásállóságának növelése érdekében mindkét szelepet nitridáljuk, és a rúd felső részét nagyfrekvenciás áramokkal keményítjük.

A rugók hozzányomják a szelepet az üléshez, és megakadályozzák, hogy lejöjjön a tolóról. A rezonáns rezgések elkerülése érdekében két rugó van felszerelve - külső és belső (lásd a 19. ábrát) egyirányú tekercseléssel. A rugó alsó végei a támasztó alátétre támaszkodnak. A felső rugós tartólemezt két repesztő tartja a szelepszáron, amelyek összecsukva csonka kúp alakúak.

Tolók 3 (lásd a 19. ábrát) a szelepek továbbítják az erőt a vezérműtengely bütyökétől a szelephez. Acélhengeresek A szeleppel érintkező felület 0,2 mm-es mélységig nitrokarburizált a kopásállóság növelése érdekében. A tolókarok tetején található egy beállító alátét foglalat.

Beállító alátétek b (lásd a 19. ábrát) — 0,6 mm mélységig nitrokarburált lapos acél. A vastagságuk kiválasztásával a bütyök és az alátét közötti A hézag beállítható. A pótalkatrészeket 3-4,5 mm vastag alátétekkel szállítjuk, 0,05 mm-es időközönként. Az alátét vastagsága (számok) az alsó felületén elektrokémiai úton van jelölve.

A vezérműtengely bütyökkel és csapágycsapokkal ellátott rúd A bütykök formája és elrendezése biztosítja a szelepek nyitását és zárását a henger működési sorrendjének (1-3-4-2) és a szelep időzítésének megfelelően (lásd a 20. ábrát).

A vezérműtengely öntöttvas ötcsapágyas. Hátsó oldalán egy excenter található az üzemanyag-szivattyú meghajtására, a végtagon pedig egy horony található a gyújtáselosztó érzékelő csatlakozójához való csatlakozáshoz. A bütykök munkafelülete, az excenter és az olajtömítés alatti felület fehérített a kopásállóság növelése érdekében. Ez a folyamat magában foglalja a felületek elektromos íves olvasztását, ami egy úgynevezett "fehér" öntöttvas réteg kialakulását eredményezi, amely nagy keménységű.

A vezérműtengely axiális mozgásának megakadályozása érdekében a hátsó végén karima van, amely a hengerfej közé van rögzítve (csapágyházzal) és a segédegységek háza. A vezérműtengely elülső vége önmozgó gumitömítéssel van tömítve.

Csapágyházak

Vezérműtengely csapágyházak. A vezérműtengely csapágycsapjai olyan furatokban forognak, amelyek félig a hengerfejben, félig a csapágyházakban vannak kialakítva (elöl és hátul). A csapágyházak öntött alumíniumból készültek. Az első és a második támasz az elülső testben, a harmadik, a negyedik és az ötödik támasz pedig a hátsó testben található. A csapágyfuratok és a vezérműtengely-csapok közötti hézag 0,069...0,11 mm-en belül van. A megengedett legnagyobb hézag (kopás) 0,2 mm.

Mindegyik csapágyház a hengerfejhez képest két rögzítőpersely által van középre állítva, amelyek a rögzítőcsapokra illeszkednek. A csapágyházak alóli olajszivárgás megakadályozására folyékony önkeményedő tömítőanyagot, például SUPER THREE BOND No.50-et vagy hasonló hazai gyártású KLT-75T tömítőanyagot használnak. Csövekben gyártják, és a motor összeszerelése során érszorítóval felhordják a hengerfej felületére a vezérműtengely külső támasztékainak területén.

A csapágyházak törésének vagy vetemedésének elkerülése érdekében a vezérműtengelyt az első henger bütykeivel felfelé kell a támasztékokba helyezni, és a rögzítő anyákat meghatározott sorrendben meg kell húzni (25. ábra) és két lépésben. Először húzza meg előre az anyákat, amíg a csapágyház felületei egy szintbe nem kerülnek a hengerfejjel. Ebben az esetben a házak rögzítőperselyeinek szabadon kell belépniük a foglalatba. Végül húzza meg a rögzítő anyákat 2,2 kgf·m nyomatékkal, ugyanazt a sorrendet követve.

Vezérműtengely hajtás

A vezérműtengely hajtása egy fogazott hajtótárcsából áll 1 (26. ábra) a főtengelyen, a vezérműtengelyen hajtott fogastárcsa 5, a feszítőgörgő 3 és a fogasszíj 6. A hűtőfolyadék-szivattyú 2. szíjtárcsáját is ez a szíj hajtja. A szíjhajtás száraz környezetben, kenés nélkül működik. Portól és szennyeződéstől elülső műanyag és hátsó acél védőburkolatok védik.



A meghajtó egy fogazott elasztikus szíjjal rendelkezik, félkör alakú fogakkal. Üvegszálas zsinórral megerősített olajálló gumiból készült. A fogakat rugalmas szövet borítja a kopásállóság növelése érdekében. A zsinór és a szövetburkolat a vulkanizálási folyamat során a gumihoz kötődik, és nagy szilárdságot ad az övnek. Az öv két ága együtt akár 1200 kgf szakítóerőt is kibír.

A szíjat a 3 feszítőgörgő feszíti meg, amely a 7 excentrikus tengelyen forog. A tengelyt a rögzítőcsaphoz képest elfordítva a görgő forgásközéppontjának helyzete változtatható.

A szelepek nyitási és zárási nyomatékának összehangolása a főtengely elfordulási szögeivel (azaz a szelepidőzítés helyes beszerelésének biztosítására), a főtengely és a vezérműtengely szíjtárcsák "B" és "D" jelzéssel vannak ellátva. A vezérműszíj hátlapján "A" jelzés található (hajlított antennák), és az olajszivattyú fedelén van egy "C" jelzés. Ha a szelep időzítése helyesen van beállítva, akkor amikor az első henger dugattyúja TDC-n van a kompressziós löket végén, a vezérműtengely szíjtárcsán lévő "B" jelzésnek egybe kell esnie a hátsó burkolaton lévő "A" jelzéssel, és a főtengely fogastárcsáján lévő "B" jelzésnek egybe kell esnie a szivattyú fedelén lévő "C" jelzéssel.

Az autó motorja úgy van elhelyezve, hogy a "C" jelzések rosszul látható helyen legyenek. Ezért a forgattyús tengely helyzetét a lendkeréken lévő jelzés és a tengelykapcsolóház nyílásában található skála segítségével is lehet szabályozni (lásd a 30. ábrát).