Budowa silnika samochodowego (VAZ-2109)

Samochody wyposażone są w czterocylindrowe, czterosuwowe silniki gaźnikowe o różnej objętości cylindrów, z rzędowym układem cylindrów i wałkiem rozrządu umieszczonym na głowicy cylindra. Silnik zaprojektowano specjalnie do montażu poprzecznego w pojeździe z napędem na przednie koła. Dlatego też jego układ i główne wymiary dobrano w taki sposób, aby można go było umieścić wraz ze skrzynią biegów poprzecznie pomiędzy błotnikami przednich kół.

Trzy zunifikowane silniki o pojemności roboczej 1100, 1300 i 1500 cm³ powstały z połączenia trzech bloków o różnej wysokości i średnicy cylindrów, dwóch głowic cylindrów o różnej średnicy kanałów dolotowych, dwóch tłoków o różnych średnicach (76 i 82) oraz dwóch wałów korbowych o promieniach wału korbowego odpowiadających skokowi tłoka 60,6 i 71 mm.

Po zmontowaniu ze skrzynią biegów i sprzęgłem silnik tworzy pojedynczą sztywną całość – zespół napędowy. Jest on zamontowany na pojeździe na trzech elastycznych podporach. Podtrzymują one zarówno ciężar jednostki napędowej, jak i obciążenia występujące, gdy pojazd rusza, przyspiesza i hamuje. Elastyczne podpory pochłaniają drgania pracującego silnika i nie przenoszą ich na nadwozie, redukując w ten sposób hałas we wnętrzu samochodu. Z drugiej strony elastyczne podpory chronią jednostkę napędową przed ostrymi uderzeniami, gdy samochód porusza się po nierównych drogach.

Pojazd ma trzypunktowy układ mocowania układu napędowego, składający się z przedniego, tylnego i lewego wspornika. Przednie i lewe podpory mają taką samą konstrukcję i składają się z zewnętrznego stalowego kołnierza i wewnętrznej aluminiowej tulei, pomiędzy którymi znajduje się przywulkanizowana guma.



Podpora tylna przykręcona jest od dołu do spodu nadwozia. Składa się z zewnętrznego wzmocnienia stalowego i wewnętrznej tulei aluminiowej, również oddzielonych gumą. Wspornik tylnego zawieszenia jest stalowy, kuty i przymocowany do skrzyni biegów za pomocą śrub, które łączą obudowę sprzęgła z obudową skrzyni biegów.

Blok cylindrów

Wszystkie cylindry silnika połączone są z górną częścią skrzyni korbowej w jedną wspólną całość – blok cylindrów odlany ze specjalnego żeliwa o wysokiej wytrzymałości. Takie rozwiązanie zapewnia wytrzymałość konstrukcyjną, sztywność i zwartość konstrukcji oraz zmniejsza masę silnika. Kanały chłodzące biegną przez całą wysokość bloku cylindrów, co poprawia chłodzenie tłoków i pierścieni tłokowych oraz zmniejsza odkształcenia bloku cylindrów spowodowane nierównomiernym nagrzewaniem.

Cylindry blokowe podzielone są na pięć klas według średnicy, każda z przyrostem co 0,01 mm. oznaczone literami A, B, C, D, E:

Klasa	Średnica cylindra silnika 21081, 2108, mm	Średnica cylindra silnika 21083, mm
A	76,000-76,010	82,000-82,010
W	76,010-76,020	82,010-82,020
Z	76,020-76.030	82,020-82,030
D	76,030-76,040	82,030-82,040
Mi	76,040-76,050	82,040-82,050

Klasa cylindra jest oznaczona na dolnej płaszczyźnie bloku naprzeciwko każdego cylindra. Cylinder i współpracujący z nim tłok muszą być tej samej klasy. Podczas napraw cylindry można rozwiercić i honować, zwiększając średnicę tłoka o 0,4 i 0,8 mm.

W dolnej części bloku cylindrów znajduje się pięć łożysk głównych wału korbowego z cienkościennymi tulejami stalowo-aluminiowymi. Górna i dolna panewka środkowego (3.) łożyska głównego nie mają rowka na powierzchni wewnętrznej. Pozostałe podpory mają górne wkładki z rowkiem na wewnętrznej powierzchni, a dolne bez rowka. Do 1988 roku dolne panewki tych łożysk również miały rowki.


Łożyska posiadają zdejmowane pokrywy 2, które są przymocowane do bloku cylindrów za pomocą śrub samoblokujących. Otwory pod łożyska wału korbowego w bloku cylindrów są obrabiane razem z pokrywami, co zapewnia wysoką precyzję, prawidłowy kształt geometryczny otworów i ich wyrównanie. Dlatego pokrywy łożysk nie są zamienne i mają oznaczenia na zewnętrznej powierzchni, które umożliwiają ich rozróżnienie (patrz 6).


Otwórz duży obraz w nowej karcie »

---

W podporze środkowej znajdują się gniazda do montażu półpierścieni oporowych 12 (patrz 6). zabezpiecza wał korbowy przed ruchami osiowymi. Na tylnej stronie środkowego wspornika umieszczono półpierścień metalowo-ceramiczny (żółty kolor), a od strony przedniej - stalowo-aluminiowa.

Wartość luzu osiowego wału korbowego powinna wynosić 0,06-0,026 mm. Jeżeli szczelina przekracza maksymalną dopuszczalną wartość (0,35 mm), należy wymienić półpierścienie na naprawcze, powiększone o 0,127 mm. Należy pamiętać, że rowki znajdujące się po jednej stronie półpierścieni muszą być skierowane w stronę powierzchni oporowych wału korbowego.

Od dołu blok cylindrów jest zamknięty tłoczoną stalową skrzynią korbową 37. Skrzynia korbowa ma przegrodę, która uspokaja olej. Pomiędzy miską olejową i blokiem cylindrów zamontowana jest uszczelka wykonana z mieszanki korkowo-gumowej.

Obudowa sprzęgła jest przymocowana do tylnego końca bloku cylindrów. Precyzyjne pozycjonowanie skrzyni korbowej względem bloku cylindrów oraz współosiowość wału korbowego i wału wejściowego skrzyni biegów zapewnione są dzięki dwóm tulejom centrującym wciśniętym w blok cylindrów.

Głowica cylindra

Głowica cylindra 27 jest wspólna dla czterech cylindrów. odlewany ze stopu aluminium, posiada komory spalania w kształcie klina. Tuleje prowadzące zawory i gniazda wykonane z żeliwa są wciskane w głowicę. Wstępnie schłodzone ciekłym azotem siedzenia są wkładane w siedzenia podgrzewanej głowicy cylindra. Gwarantuje to bezpieczne i stabilne osadzenie siodełek w głowie.

Tekst został skopiowany z portalu internetowego vazbook.ru

Między głowicą a blokiem cylindrów zamontowana jest specjalna uszczelka odporna na kurczenie się, umieszczona na metalowej ramie. Głowica jest wyśrodkowana na bloku cylindrów za pomocą dwóch tulei i przymocowana do niego za pomocą dziesięciu śrub.


Otwórz duży obraz w nowej karcie »

---

Aby zapewnić równomierne ściskanie całej powierzchni uszczelki głowicy cylindrów, zagwarantować niezawodne uszczelnienie i wyeliminować konieczność późniejszego dokręcania śrub podczas konserwacji pojazdu, śruby mocujące głowicę cylindrów dokręca się równomiernie, bez szarpnięć, w czterech etapach i w ściśle określonej kolejności (patrz 7):

• krok 1 - dokręć śruby momentem 2 kg cm;
• krok 2 - dokręcić śruby momentem 7,08-8,74 kg cm,
• krok 3 - obróć śruby o 90°;
• krok 4: Ponownie obróć śruby o 90°.

W górnej części głowicy cylindra znajdują się pięć podpór dla czopów wałka rozrządu 17. Podpory są demontowalne. Górna połowa znajduje się w obudowach łożysk 16 i 21 (przód i tył), a dolny znajduje się w głowicy cylindra. Tuleje montażowe obudowy łożysk wałka rozrządu znajdują się na kołkach montażowych obudowy. Otwory w łożyskach są obrabiane maszynowo razem z obudowami łożysk, dlatego nie są one zamienne, a głowicę cylindra można wymienić tylko razem z obudowami łożysk.

Na powierzchnie głowicy cylindra stykające się z obudowami łożysk w obszarze skrajnych podpór wałka rozrządu nakłada się uszczelniacz typu KLT-75TM. Obudowy łożysk są montowane, a nakrętki je mocujące są dokręcane w dwóch etapach.

• krok 1 - dokręć nakrętki wstępnie w kolejności wskazanej na karcie 7, aż powierzchnie obudowy łożyska będą na równi z głowicą cylindra, upewniając się, że tuleje mocujące obudowę swobodnie pasują do swoich gniazd;
• krok 2 - na koniec dokręć nakrętki momentem 2,2 kg/cm w tej samej kolejności.

Rozrząd zaworowy. W trakcie jednego cyklu pracy silnika w cylindrze zachodzą cztery suwy – zasysanie mieszanki palnej, sprężanie, suw pracy oraz wydech spalin. Suwy te wykonywane są podczas dwóch obrotów wału korbowego, tj. Każdy suw odpowiada połowie obrotu (180°) wału korbowego.

Zawór dolotowy zaczyna się otwierać przed czasem, tj. zanim tłok osiągnie górny martwy punkt (GMP) na odległość odpowiadającą 33* obrotom wału korbowego przed GMP. Jest to konieczne, aby zawór był całkowicie otwarty, gdy tłok porusza się w dół, a jak najwięcej świeżej mieszanki palnej dostało się przez całkowicie otwarty wlot.

Zawór dolotowy zamyka się z opóźnieniem, tj. po tym, jak tłoki minęły dolny martwy punkt (DMP) w odległości odpowiadającej 79' obrotu wału korbowego po DMP. Ze względu na bezwładnościowe ciśnienie strumienia zassanej mieszanki palnej, nadal wpływa ona do cylindra, gdy tłok już zaczął się poruszać w górę, dzięki czemu zapewnione jest lepsze wypełnienie cylindra. W ten sposób ssanie praktycznie odbywa się podczas obrotu wału korbowego o 292°.

Zawór wydechowy zaczyna się otwierać jeszcze przed całkowitym końcem suwu roboczego, jeszcze przed osiągnięciem przez tłok dolnego martwego punktu na odległość odpowiadającą 47° obrotu wału korbowego przed dolnym martwym punktem. W tym momencie ciśnienie w cylindrze jest nadal dość wysokie, a gazy zaczynają intensywnie wypływać z cylindra, powodując gwałtowny spadek ich ciśnienia i temperatury. Znacznie zmniejsza to pracę silnika podczas wydechu i chroni silnik przed przegrzaniem.

Zwalnianie trwa nawet po przekroczeniu przez tłok GMP. te. gdy wał korbowy obraca się o 17° od GMP. Czas trwania emisji wynosi zatem 244°.

Z wykresu fazowego wynika, że istnieje moment (50° obrotu wału korbowego w pobliżu GMP), w którym oba zawory są otwarte jednocześnie – dolotowy i wydechowy. Pozycję tę nazywamy zachodzeniem zaworów na siebie. Dzięki krótkiemu odstępowi czasowemu, nakładanie się zaworów nie powoduje przedostawania się spalin do kolektora dolotowego, lecz wręcz przeciwnie, bezwładność strumienia spalin powoduje zasysanie mieszanki palnej do cylindra, co poprawia jego wypełnienie.

Opisane fazy rozrządu zachodzą przy przerwie A między krzywką wałka rozrządu a popychaczem zaworowym w zimnym silniku.

Aby zapewnić, że czasy otwierania i zamykania zaworów są skoordynowane z kątami obrotu wału korbowego (tj. aby zapewnić prawidłowy montaż rozrządu zaworowego), na częściach silnika znajdują się ślady (patrz 7) 7 - na tylnej osłonie paska zębatego; 8 - na kole pasowym wałka rozrządu; 10 i 11 - na przedniej osłonie paska zębatego; 12 - na kole napędowym generatora; 13 - na pokrywie pompy oleju; 14 - na kole zębatym wału korbowego.

Jeżeli rozrząd zaworowy jest ustawiony prawidłowo, to gdy tłok pierwszego cylindra znajduje się w GMP na końcu suwu sprężania, znak 7 na tylnej pokrywie paska zębatego powinien pokrywać się ze znakiem 8 na kole pasowym wałka rozrządu, a znak 14 na kole zębatym wału korbowego powinien pokrywać się ze znakiem 13 na pokrywie pompy oleju.

Gdy komora napędu wałka rozrządu jest zamknięta przednią pokrywą, położenie wału korbowego można określić za pomocą znaków na kole pasowym napędu generatora i przedniej pokrywie paska zębatego. Gdy tłok czwartego cylindra znajduje się w położeniu GMP, znak 12 na kole pasowym powinien pokrywać się ze znakiem 11 na pokrywie napędu wałka rozrządu. Możesz również użyć znaku 20 (patrz 6) na kole zamachowym i skali 19 w pokrywie obudowy sprzęgła. Jedna działka skali odpowiada obrotowi wału korbowego o 1°. Gdy oznaczenia się pokrywają, można regulować naciąg paska oraz luzy A w mechanizmie zaworowym.

Kolejność działania silnika

Aby zapewnić płynną pracę silnika wielocylindrowego i ograniczyć nierównomierne obciążenia wału korbowego, procesy robocze w poszczególnych cylindrach muszą zachodzić w określonej kolejności (kolejności). Kolejność zapłonu w cylindrach silnika zależy od położenia czopów wału korbowego i krzywek wałka rozrządu i w silnikach rodziny 2108 wynosi 1-3-4-2.

Kolejność naprzemiennych suwów w cylindrach silnika podczas dwóch pełnych obrotów można łatwo prześledzić, korzystając z tabeli:

Półobroty wału korbowego (stopnie)	Cylindry
	1	2	3	4
1. (180°)	skok roboczy	uwolnienie	kompresja	wlot
2. (360°)	uwolnienie	wlot	skok roboczy	kompresja
3. (540°)	wlot	kompresja	uwolnienie	skok roboczy
4. (720°)	kompresja	skok roboczy	wlot	uwolnienie

Gdy tłok w pierwszym cylindrze porusza się w dół w zakresie od 0° do 180° obrotu, następuje spalanie i rozprężanie gazów. Podczas rozprężania gazy wykonują użyteczną pracę, dlatego ten suw nazywany jest suwem roboczym. Trzeci cylinder jest opóźniony w stosunku do pierwszego o 180°. a w nim tłok porusza się ku górze, sprężając mieszankę roboczą. W czwartym cylindrze, opóźnionym o 360° w stosunku do pierwszego i o 180° w stosunku do trzeciego, tłok porusza się w dół, a następnie następuje wpuszczenie mieszanki palnej. I wreszcie w drugim cylindrze, opóźnionym o 540° w stosunku do pierwszego cylindra w cyklu roboczym, w tym momencie tłok porusza się ku górze, a spaliny zostają uwolnione. Podobnie w zakresie od 180° do 360° obrotu pierwszego czopa korbowego suw roboczy następuje w trzecim cylindrze, sprężanie w czwartym, ssanie w drugim, a wydech w pierwszym, itd.