Mechanizmy rozrządu wału korbowego i zaworów (VAZ-2105)

Otwórz duży obraz w nowej karcie »

---

Energia rozprężania produktów spalania paliwa przekazywana jest poprzez mechanizm korbowy silnika na wał korbowy silnika. Elementy mechanizmu korbowego poddawane są znacznym obciążeniom mechanicznym i cieplnym. Dobór materiałów na tłok, sworzeń, pierścienie tłokowe oraz ich konstrukcja zapewniają niezawodne uszczelnienie cylindra, efektywne odprowadzanie ciepła, niską wagę części, minimalny współczynnik tarcia, wysoką wytrzymałość i niezawodność.

tłoki 12 wykonane są ze stopu aluminium i pokryte warstwą cyny, aby poprawić docieranie. Płaszcz tłoka ma przekrój owalny, przy czym główna oś owalu jest prostopadła do osi sworznia tłokowego. Tłok ma kształt stożkowaty pod względem wysokości: górna część ma mniejszą średnicę niż dolna. Ponadto w piastach tłoka odlane są stalowe płyty termoregulacyjne 11. Wszystko to ma na celu skompensowanie nierównomiernej deformacji termicznej tłoka podczas pracy w cylindrach silnika, która występuje z powodu nierównomiernego rozłożenia masy metalu wewnątrz płaszcza tłoka.

Piasty tłoka posiadają otwory służące do przepływu oleju do sworznia tłokowego. Otwór na sworzeń tłokowy jest przesunięty o 2 mm od osi symetrii w prawą stronę silnika. Zmniejsza to prawdopodobieństwo stukania tłoka podczas przechodzenia przez GMP. Aby zapewnić prawidłowy montaż tłoka w cylindrze, w pobliżu otworu na sworzeń tłokowy znajduje się znak "P". Tłok musi być zamontowany w cylindrze tak, aby znak był skierowany w stronę przodu silnika.

Tłoki, podobnie jak cylindry, dzielą się na pięć klas według średnicy zewnętrznej, każda o średnicy 0,01 mm, oznaczonych literami A, B, C, D, E. Odpowiadają one następującym średnicom cylindrów w mm:

• A-78,94-78,95
• B-78,95-78,96
• C-78,96-78,97
• D — 78,97-78,98
• E-78,98-78,99

Ze względu na skomplikowany kształt zewnętrznej powierzchni tłoka, jego średnicę należy mierzyć w płaszczyźnie prostopadłej do osi sworznia tłokowego i w odległości 52,4 mm od dna tłoka.

Części zamienne dostarczane są w klasach A, C, E. Klasy te są wystarczające, aby dobrać tłok do dowolnego cylindra, ponieważ tłoki i cylindry są podzielone na klasy o pewnych pokrywających się rozmiarach. Na przykład tłok klasy C może być odpowiedni do cylindrów klasy B i D. Ponadto podczas naprawy silników tłoki są zwykle wymieniane w zużytych cylindrach, więc tłok klasy C może być odpowiedni do lekko zużytego cylindra, który miał klasę B. Najważniejszą rzeczą przy wyborze tłoka jest zapewnienie niezbędnego luzu montażowego między tłokiem a cylindrem (0,05-0,07 mm).

W zależności od średnicy otworu sworznia tłokowego, tłoki dzielą się na trzy kategorie, każda z średnicą 0,0 (4 mm), oznaczone cyframi 1, 2, 3. Klasa tłoka (litera) i kategoria otworu sworznia tłokowego (numer) są wybite na spodzie tłoka.

Tłoki w tym samym silniku dobierane są wagowo z maksymalnym dopuszczalnym odchyleniem ±2,5 g.

Sworzeń tłokowy 16 jest stalowy, cementowany, o przekroju rurowym, wciśnięty w górną głowicę korbowodu pod wpływem naprężenia i obracający się swobodnie w piastach tłoka.

Sworznie tłokowe, podobnie jak otwory w piastach tłoków, dzielą się na trzy kategorie według średnicy zewnętrznej, każda wynoszącej 0,004 mm. Kategoria palca oznaczona jest na jego końcu odpowiednim kolorem: niebieski oznacza pierwszą kategorię, zielony drugą, czerwony trzecią. Zmontowany sworzeń i tłok muszą należeć do tej samej kategorii.

Pierścienie tłokowe 13, 14, 15, które zapewniają niezbędne uszczelnienie cylindra, wykonane są z żeliwa. Na tłoku zamontowane są dwa tłoki sprężające (opieczętowanie) pierścienie uszczelniające szczelinę między tłokiem a cylindrem i odprowadzające ciepło z tłoka, a także pierścień zgarniający olej, który zapobiega przedostawaniu się oleju do komory spalania. Pierścienie są dociskane do ścianki cylindra siłą ich własnej sprężystości i ciśnieniem gazu.

Górny pierścień uszczelniający 13 pracuje w warunkach wysokiej temperatury, agresywnego oddziaływania produktów spalania i niedostatecznego smarowania, dlatego w celu zwiększenia odporności na zużycie jego powierzchnia zewnętrzna jest chromowana, a dla lepszego docierania ma on tworzącą w kształcie beczki.

Pierścień dociskowy dolny 14 typu skrobak (ma rowek na zewnętrznej powierzchni), fosforanowany, pełni również dodatkową funkcję pierścienia tłumiącego olej. Pierścień należy zamontować rowkiem skierowanym w dół, w przeciwnym razie wzrośnie zużycie oleju i powstanie osadu węglowego w komorze spalania. Pierścień zgarniający olej 15 posiada szczeliny na olej usuwany z cylindra oraz wewnętrzną sprężynę śrubową - rozprężnik, która zapewnia dodatkowy docisk pierścienia do ścianki cylindra.

Korbowody 43 - stalowe, kute z prętem o przekroju I. Dolna głowica korbowodu jest odłączalna; zamontowano w nim 41 panewek łożysk korbowodowych. Pokrywa 42 dolnej głowicy zabezpieczona jest dwoma śrubami 17 oraz nakrętkami samokontrującymi. Korbowód jest obrabiany razem z pokrywą, dlatego podczas montażu istniejące numery na korbowodzie i pokrywie muszą być takie same i znajdować się po tej samej stronie. Olej przedostaje się przez otwór znajdujący się na styku dolnej głowicy korbowodu z korbowodem, smarując ścianki cylindra.

Korbowód montuje się z tłokiem w taki sposób, aby znak "P" na tłoku znajdował się z boku wylotu otworu olejowego na dolnej głowicy korbowodu, jeśli takowy występuje.

Wał korbowy 24 odlany jest z żeliwa i stanowi główny element napędowy silnika, przenoszący działanie ciśnienia gazu i sił bezwładności. Materiał wału jest podatny na zmęczenie. Zwiększona wytrzymałość zmęczeniowa uzyskana została dzięki dużemu zachodzeniu na siebie czopów głównych i korbowodowych oraz obecności pięciu podpór (pełne wsparcie), powierzchniowe hartowanie szyjek prądami wysokiej częstotliwości na głębokość 2-3 mm, specjalnie wykonane gładkie przejścia między szyjkami i policzkami, staranna obróbka miejsc narażonych na naprężenia.

(Informacje zostały opublikowane na portalu: «VAZbook.ru»)

Smarowanie z łożysk głównych do łożysk korbowodu odbywa się poprzez wiercone kanały, które zamykane są korkami zamykającymi. Na tylnym końcu wału korbowego znajduje się gniazdo dla przedniego łożyska 20 wałka wyjściowego skrzyni biegów. Koło zamachowe 18 wykonane jest z żeliwa i posiada wprasowany stalowy wieniec zębaty 21 umożliwiający uruchomienie silnika za pomocą rozrusznika. Koło zamachowe przymocowane jest do tylnego końca wału korbowego za pomocą sześciu śrub, pod którymi znajduje się zwykła stalowa podkładka. Koło zamachowe jest centrowane na zewnętrznej średnicy łożyska 20 wału pierwotnego przekładni.

Koło zamachowe montuje się na wale korbowym tak, aby znak A (stożkowate zagłębienie w pobliżu zębatego wieńca koła zamachowego) a oś czopu korbowodu pierwszego cylindra znajdowały się w tej samej płaszczyźnie i po tej samej stronie osi wału korbowego.

Główne panewki łożyskowe 22, 23 oraz łożyska korbowodowe 41 są cienkościenne, wykonane z bimetalu stalowo-aluminiowego. Panewki każdego łożyska głównego lub korbowodowego składają się z dwóch połówek. Łożyska nie mogą się obracać za pomocą występu, który wchodzi w rowek korbowodu lub łożyska głównego; wszystkie łożyska korbowodów są identyczne i zamienne. Panewki 23 pierwszego, drugiego, czwartego i piątego łożyska głównego są identyczne i zamienne, a także mają rowek na powierzchni wewnętrznej (od 1987 roku dolne panewki tych łożysk montowane są bez rowka). Wstaw 22 trzeci (centralny) łożysko główne różni się od pozostałych szerokością oraz brakiem rowka na powierzchni wewnętrznej. Mechanizm dystrybucji gazu zapewnia napełnienie cylindrów silnika świeżą porcją mieszanki palnej i uwolnienie spalin.

Części mechanizmu dystrybucji gazu obejmują: wałek rozrządu, zawory i tuleje prowadzące, sprężyny z częściami mocującymi, dźwignie napędu zaworów, mechanizm dystrybucji gazu jest napędzany z koła pasowego napędowego 29 wału korbowego za pomocą paska zębatego 30. Ten sam pasek, poprzez inne koło pasowe 32, napędza wał napędowy pompy oleju, rozdzielacza zapłonu i pompy paliwa.

Wałek rozrządu 10, który steruje otwieraniem i zamykaniem zaworów, jest wykonany z żeliwa, a powierzchnie trące krzywek zostały utwardzone prądem o wysokiej częstotliwości. W latach 1982–1984, oprócz wyprodukowania 38 dźwigni ze stali 40X, wałki rozrządu poddano azotowaniu w celu zwiększenia odporności na zużycie, zamiast hartowania prądem o wysokiej częstotliwości. W wyniku nasycenia powierzchni metalu azotem i częściowo węglem uzyskuje się utwardzoną warstwę, która charakteryzuje się zwiększoną odpornością na korozję, odpornością na zużycie oraz wysoką wytrzymałością na obciążenia przemienne. Utwardzoną warstwę tworzy strefa związków chemicznych typu Fe2N o grubości do 20 µm oraz strefa dyfuzji roztworu stałego azotu i węgla α-Fe o głębokości do 0,5 mm.

Od 1985 roku zaczęto stosować wałki rozrządu z wybielaczem krzywek. Wały te mają charakterystyczny sześciokątny pasek pomiędzy trzecią i czwartą krzywką. Proces wybielania polega na topieniu powierzchni za pomocą łuku elektrycznego, w wyniku czego powstaje warstwa tzw. "białego" żeliwa, które charakteryzuje się dużą twardością.

Napędzane koło pasowe 5 jest przymocowane do przedniego końca wałka rozrządu za pomocą centralnej śruby. Wałek rozrządu obraca się na pięciu podporach w specjalnej obudowie 9, która jest przymocowana do głowicy cylindra w dziewięciu punktach.

Wałek rozrządu zabezpieczony jest przed ruchami osiowymi za pomocą kołnierza oporowego 8, umieszczonego w rowku przedniego czopu podporowego wału; kołnierz oporowy przymocowany jest do obudowy łożyska wałka rozrządu za pomocą dwóch śrub dwustronnych i nakrętek. Smarowanie powierzchni trących wałka rozrządu; doprowadzany jest z przewodu olejowego przez rowek na centralnym czopie podporowym, poprzez wiercenie wzdłuż osi wału oraz otwory na krzywkach i czopach podporowych.

Zawory (wlot 25 i wylot 28), służą do okresowego otwierania i zamykania kanałów dolotowego i wylotowego, umieszczone są w głowicy cylindra pod kątem w jednym rzędzie. Głowica zaworu dolotowego ma większą średnicę, co zapewnia lepsze napełnianie cylindra, a faza robocza zaworu wydechowego, który pracuje w wysokich temperaturach w agresywnym środowisku spalin, ma powierzchnię ze stopu odpornego na ciepło.

Ponadto zawór wydechowy wykonany jest z materiału kompozytowego: trzonek ze stali chromowo-niklowo-molibdenowej, która charakteryzuje się lepszą odpornością na zużycie wskutek tarcia i przewodnością cieplną, co umożliwia lepsze odprowadzanie ciepła z głowicy zaworu do jego tulei prowadzącej, a sama głowica z odpornej na wysoką temperaturę stali chromowo-niklowo-manganowej. Zawór wlotowy wykonany jest ze stali chromowo-niklowo-molibdenowej.

Źródła (zewnętrzny 35 i wewnętrzny 45) dociśnij zawór do gniazda i nie dopuść, aby spadł z dźwigni napędu. Dolne końce sprężyn spoczywają na dwóch podkładkach podporowych 46 i 47. Górna płytka podporowa 36 sprężyn jest utrzymywana na trzonku zaworu przez dwa krakersy 37, które po złożeniu mają kształt ściętego stożka.

Tuleje prowadzące 26 zaworów wykonane są z żeliwa, wciskane w głowicę cylindra i zabezpieczone przed ewentualnym wypadnięciem za pomocą pierścieni ustalających 27. Otwór w tulei jest ostatecznie obrabiany maszynowo razem z głowicą cylindra, co zapewnia wąską tolerancję średnicy otworu i dokładność jego położenia w stosunku do faz roboczych gniazda i zaworu. W celu ograniczenia przedostawania się oleju do komory spalania przez szczeliny między tuleją a trzonkiem zaworu, stosuje się kołpaki odchylające olej 31 wykonane z gumy olejoodpornej.

Gniazda zaworów wykonane są ze specjalnego żeliwa i po schłodzeniu wciskane są w rozgrzaną głowicę cylindra. Gniazda zaworów wkładanych zapewniają niezbędną wytrzymałość w przypadku narażenia na obciążenia udarowe.

Dźwignie 38 są stalowe i przenoszą siłę z krzywki wałka rozrządu na zawór. Jeden koniec dźwigni spoczywa na kulistej głowicy śruby regulacyjnej 44 i jest przytrzymywany przez sprężynę 39, a drugi koniec, posiadający specjalny rowek służący do przytrzymywania dźwigni na zaworze, spoczywa na jego końcu. Śrubę regulacyjną 44 wkręca się w tuleję, która z kolei jest wkręcona w głowicę cylindra. Śruba regulacyjna jest zabezpieczona nakrętką zabezpieczającą.