Mechanizm rozrządu obejmuje: napęd paska rozrządu, wałek rozrządu 5 (Ryż. 19), zawory wydechowy i dolotowy 2, sprężyny zaworowe z elementami mocującymi i popychacze 3 z podkładkami 6. Krzywka wałka rozrządu działa na zawór przez popychacz 3. Taka konstrukcja mechanizmu zapewnia sztywne i niezawodne połączenie kinematyczne między krzywką a zaworem, zmniejszając w ten sposób poziom wibracji części.
Ryż. 19. Przekrój głowicy cylindrów z zaworem dolotowym:
1 - głowica cylindrów: 2 - zawór; 3 - popychacz; 4 - obudowa łożyska wałka rozrządu; 5 - wałek rozrządu; 6 - podkładka regulacyjna; 7 - talerz sprężyn; 8 - krakers zaworu; 9 - korek deflektora oleju; 10 - podkładka sprężysta; 11 - tuleja prowadząca; 12 - gniazdo zaworu; A to szczelina między podkładką regulacyjną a zwrotnicą wałka rozrządu.
Cykl pracy w cylindrze silnika odbywa się w ciągu dwóch obrotów wału korbowego, czyli w czterech kolejnych suwach (takt) tłok: wlot palnej mieszanki do cylindra; kompresja; suw roboczy, przy którym następuje spalanie i rozprężanie mieszanki; uwalnianie spalin. Procesy pobierania i odprowadzania spalin z mieszaniny palnej (rozrząd zaworowy) wyposażone w terminowe otwieranie i zamykanie odpowiednich zaworów (Ryż. 20).
Zawór wlotowy zaczyna się otwierać jeszcze przed rozpoczęciem suwu wlotowego, tj. Zanim tłok zbliży się do V.M.T. na odległość odpowiadającą 33°obrotu wału korbowego. Jest to konieczne, aby zawór był całkowicie otwarty, zanim tłok opadnie. Wtedy przez wlot przepłynie więcej świeżej mieszanki palnej.
Zawór wlotowy zamyka się z opóźnieniem, tj. po przejściu tłoka NMT w odległości odpowiadającej 79°obrotu wału korbowego. Ze względu na ciśnienie bezwładności strumienia palna mieszanina nadal wpływa do cylindra, gdy tłok już zaczął się poruszać w górę.
Zawór wydechowy zaczyna się otwierać jeszcze przed końcem suwu roboczego, tj. Przed zbliżeniem się do NMT, w odległości odpowiadającej 47°obrotu wału korbowego. W tym momencie ciśnienie w cylindrze jest jeszcze dość wysokie, a gazy zaczynają intensywnie opuszczać cylinder, w wyniku czego ich ciśnienie i temperatura gwałtownie spadają. To znacznie poprawia oczyszczanie cylindra ze spalin i chroni silnik przed przegrzaniem. Zwolnienie jest zakończone po przejściu tłoka przez VMT, tj. Po obróceniu wału korbowego o kolejne 17°.
Ze schematu rozrządu zaworowego widać, że jest taki okres (podczas obrotu wału korbowego o 50°), gdy oba zawory, wlotowy i wylotowy, są otwarte w tym samym czasie. Ze względu na krótki odstęp czasowy nakładanie się zaworów nie prowadzi do przedostawania się spalin do kolektora dolotowego; przeciwnie, bezwładność wychodzącego strumienia spalin powoduje zasysanie palnej mieszanki do cylindra i tym samym poprawia jego napełnienie.
Głowica cylindra
Szczegóły mechanizmu dystrybucji gazu są zainstalowane na głowicy cylindrów. Główne wymiary głowicy cylindrów i części mechanizmu dystrybucji gazu podano na ryc. 21.
Czterocylindrowa głowica jest odlewana ze stopu aluminium. Jest narażony na działanie wysokich temperatur i ciśnień gazów. Dlatego ma sztywną dolną część nośną, która jest intensywnie chłodzona cieczą. Grubość ścianki jest możliwie jednolita, aby zredukować wewnętrzne naprężenia wynikające z rozszerzalności cieplnej.
W głowicy cylindrów znajdują się komory spalania w kształcie klina z kanałami wlotowymi i wylotowymi, które są przesunięte na prawą stronę i są połączone uszczelkami z odpowiednimi rurociągami. Każda komora spalania ma gwintowane otwory na świece zapłonowe po lewej stronie głowicy cylindrów. Po lewej stronie znajdują się również dwa kanały do spuszczania oleju do miski olejowej.
Wolna przestrzeń wewnątrz głowicy cylindrów tworzy płaszcz chłodzący, który z tyłu posiada wylot do rury wylotowej. Z tej strony wkręca się również czujnik wskaźnika temperatury płynu chłodzącego. Przez otwory na spodzie płaszcz chłodzący głowicy cylindrów komunikuje się z płaszczem chłodzącym bloku cylindrów. Po prawej stronie przez dwa otwory płyn chłodzący przechodzi do płaszcza kolektora dolotowego w celu podgrzania palnej mieszanki.
W prawej górnej części wzdłuż całej głowicy cylindrów wywiercony jest kanał na przewód olejowy, z którego olej doprowadzany jest kanałami skośnymi do łożysk wałka rozrządu, a kanałem poziomym na prawą stronę do czujnika lampki ostrzegawczej ciśnienia oleju.
Głowica jest przymocowana do bloku cylindrów za pomocą dziesięciu śrub. Aby uzyskać równomierne i ciasne dopasowanie, śruby należy dokręcać na zimnym silniku w określonej kolejności (Ryż. 22) iw czterech krokach: 1. - wstępnie dokręcić śruby momentem obrotowym 2 kgf·m; 2. - dokręcić śruby momentem obrotowym 7,1... 8,7 kgf·m, 3. - dokręcić śruby o 90°; 4. - ponownie dokręć wszystkie śruby o 90 Ponieważ śruby są dokręcone do granicy plastyczności, są wyciągane. Dlatego śruby mogą być ponownie użyte tylko wtedy, gdy zostały rozciągnięte na długość nie większą niż 135,5 mm (bez łba śruby). Dwie tuleje centrujące wokół śrub 8 i 9 (patrz ryc. 22) zapewnić dokładną względną pozycję głowicy i bloku cylindrów.
W górnej części głowicy cylindrów znajduje się pięć łożysk czopów wałka rozrządu. Podpory są odpinane. Górna połowa znajduje się w obudowach łożysk (przód i tył), a dolny w głowicy cylindrów. Otwory łożysk są obrabiane w komplecie z obudowami łożysk, więc nie są wymienne, a głowicę cylindrów można wymienić tylko w komplecie z obudowami łożysk.
Mechanizm napędu zaworu zamontowany na głowicy cylindrów jest zamknięty aluminiową pokrywą odlewaną. Na całym obwodzie dolnej powierzchni pokrywy biegnie rowek, w który wsuwana jest gumowa uszczelka uszczelniająca. Kołki mocujące są również izolowane od pokrywy gumowymi tulejami. Dzięki temu pokrywa nie styka się bezpośrednio z głowicą cylindrów. Dlatego wibracje z głowicy cylindrów nie są przenoszone na pokrywę, a hałas z mechanizmu dystrybucji gazu jest zmniejszony.
Silniki 21081 i 2108 wykorzystują te same głowice cylindrów. Ale mają różnicę w miejscu montażu kołka rolki napinającej. W silnikach 2108 kołek jest owinięty w dolnym otworze 1 (Ryż. 23), a w silnikach 21081 - w górnym otworze 2.
Głowica cylindrów silnika 21083 różni się od głowicy 2108 zwiększonymi średnicami zaworów dolotowych - 37 mm zamiast 35 mm. W związku z tym zwiększa się średnice gniazd zaworów wlotowych i średnice kanałów wlotowych głowicy cylindrów. Numer głowicy cylindrów odlany jest po jej lewej stronie, która ze względu na poprzeczne ułożenie silnika w aucie jest przodem.
Uszczelka głowicy cylindra
Uszczelka głowicy cylindrów została zaprojektowana w celu zapewnienia uszczelnienia między blokiem a głowicą cylindrów. Posiada stalową ramę wyłożoną obustronnie azbestem. Rama zapobiega rozprzestrzenianiu się azbestu. Krawędzie otworów na cylindry są obszyte stalą aluminiowaną, otwór do przejścia oleju do wałka rozrządu taśmą miedzianą, a otwory do spuszczania oleju do skrzyni korbowej mają dodatkową powłokę uszczelniającą w postaci naturalnego kauczuku wałek o szerokości 2 mm i wysokości 0,035 mm.
Podczas montażu silnika należy zawsze zakładać nową uszczelkę. Nie wolno używać używanej uszczelki, ponieważ nie będzie ona uszczelniać. Podczas instalowania uszczelki należy zwrócić uwagę na fakt, że otwór do przepuszczania oleju (obszyte taśmą miedzianą) znajduje się w okolicy 5. śruby głowicy cylindrów (numer śruby patrz rys. 22).
W silnikach 2108 i 21081 zastosowano te same uszczelki, aw 21083 - inną, z powiększonymi otworami na cylindry. Łatwo je odróżnić po wyglądzie. Tak więc dla uszczelki 21083 zworka między otworami na cylindry ma tylko 5 mm, a same otwory mają kształt koła. Przy uszczelce 2108 otwory na cylindry mają złożoną konfigurację, a zworka między nimi wynosi 7,9 mm.
Gniazda zaworów są wykonane ze specjalnego żeliwa, aby zapewnić wysoką udarność. Gniazda zaworów wlotowych są wciskane w głowicę cylindrów z wciskiem 0,081... 0,121 mm, a zawory wydechowe - 0,071... 0,111 mm.
Ta ingerencja jest konieczna, aby zapewnić pewne osadzenie gniazd w głowicy cylindrów w warunkach wysokich temperatur i obciążeń udarowych. Aby ułatwić montaż siedzeń, są one albo schładzane w ciekłym azocie do -175°C przed wciśnięciem, albo głowica cylindrów jest podgrzewana do 80°C. Fazy robocze gniazd zaworów (Ryż. 24) po sprasowaniu są obrabiane w zespole z głowicą cylindrów, aby zapewnić dokładne wyrównanie sfazowań i otworów tulei prowadzących.
Prowadnice zaworów
Tuleje prowadnic zaworów są wykonane z żeliwa i są wciskane w głowicę cylindrów z pasowaniem ciasnym 0,063... 0,108 mm. Na ich zewnętrznej powierzchni znajduje się rowek, w który wkłada się stalowy pierścień osadczy. Zapewnia dokładność położenia tulei podczas wciskania oraz zabezpiecza je przed ewentualnym wypadnięciem.
Otwory w tulejach są obrabiane po ich wciśnięciu w głowicę cylindrów. Zapewnia to wąską tolerancję średnicy otworu i dokładność jego usytuowania względem skosów roboczych gniazda zaworu. W otworach tulei prowadzących wykonane są spiralne rowki do smarowania. Tuleje zaworu wlotowego są rowkowane do połowy długości otworu, a tuleje zaworu wydechowego są rowkowane na całej długości otworu.
Na tuleje prowadzące nakładane są zaślepki z gumy odpornej na olej opałowy ze stalowym pierścieniem wzmacniającym, które osłaniają trzpień zaworu i służą do ograniczenia przedostawania się oleju do komory spalania przez szczeliny między tuleją prowadzącą a trzpień zaworu.
Zawory
Zawór wlotowy wykonany jest ze stali chromowo-niklowo-molibdenowej. Dla lepszego wypełnienia cylindra jego płyta ma nieco większą średnicę niż płytka zaworu wydechowego.
Zawór wydechowy pracuje w wysokich temperaturach w agresywnym środowisku spalin. Dlatego jest spawany z dwóch części. Trzpień zaworu wykonany jest ze stali chromowo-niklowo-molibdenowej, która charakteryzuje się wysoką odpornością na zużycie i przewodnością cieplną, co umożliwia efektywne odprowadzanie ciepła z grzybka zaworu do jego tulei prowadzącej. Na grzybek zaworu zastosowano żaroodporną stal chromowo-niklowo-manganową. Ponadto, aby zmniejszyć zużycie powierzchni czołowej zaworu, przyspawany jest do niej specjalny stop żaroodporny.
Aby zwiększyć odporność prętów na zużycie, oba zawory są azotowane, a górna część pręta jest utwardzana prądami o wysokiej częstotliwości.
Sprężyny dociskają zawór do gniazda i zapobiegają jego oderwaniu od popychacza. Aby uniknąć drgań rezonansowych, zainstalowane są dwie sprężyny - zewnętrzna i wewnętrzna (patrz ryc. 19) skręcony w jedną stronę. Dolne końce sprężyny leżą na podkładce oporowej. Górna płyta nośna sprężyn jest utrzymywana na trzpieniu zaworu za pomocą dwóch krakersów, które po złożeniu mają kształt ściętego stożka.
Popychacze 3 (patrz ryc. 19) zawory przenoszą siłę z krzywki wałka rozrządu na zawór. Są stalowe, cylindryczne. Powierzchnia stykająca się z zaworem jest azotonawęglana do głębokości 0,2 mm w celu zwiększenia odporności na zużycie. W górnej części popychaczy znajduje się gniazdo na podkładkę regulacyjną.
Podkładki regulacyjne b (patrz ryc. 19) — stal płaska azotonawęglana na głębokość 0,6 mm. Wybierając ich grubość, reguluje się szczelinę A między krzywką a podkładką. Części zamienne dostarczane są z podkładkami o grubości od 3 do 4,5 mm w odstępach co 0,05 mm. Grubość podkładki (liczby) znakowana jest metodą elektrochemiczną na jej dolnej powierzchni.
Wałek rozrządu to pręt z krzywkami i czopami łożysk. Kształt i rozmieszczenie krzywek zapewnia, że zawory otwierają się i zamykają zgodnie z kolejnością działania cylindrów (1—3—4—2) i rozrządu zaworowego (patrz ryc. 20).
Wałek rozrządu - żeliwny pięciołożyskowy. Na jego tylnej stronie znajduje się mimośrod do napędzania pompy paliwa, a na trzpieniu rowek do połączenia ze sprzęgłem czujnika rozdzielacza zapłonu. Powierzchnie robocze krzywek, mimośrodu i powierzchni pod dławnicą są bielone w celu zwiększenia odporności na zużycie. Proces ten polega na stapianiu powierzchni łukiem elektrycznym, w wyniku czego powstaje warstwa tzw «biały» żeliwo o dużej twardości.
Aby zapobiec osiowemu ruchowi wałka rozrządu, na jego tylnym końcu znajduje się kołnierz, który jest zamocowany między głowicą cylindrów (z obudową łożyska) i obudowa akcesoriów. Przedni koniec wałka rozrządu jest uszczelniony samoczynną gumową uszczelką.
Obudowy łożysk
Obudowy łożysk wałka rozrządu. Czopy łożysk wałka rozrządu obracają się w otworach, które są w połowie wykonane w głowicy cylindrów, a w połowie w obudowach łożysk (przód i tył). Obudowy łożysk są odlewane z aluminium. W przedniej części obudowy znajduje się pierwsza i druga, w tylnej - trzecia, czwarta i piąta podpora. Szczelina między otworami wsporników a czopami wałków rozrządu mieści się w zakresie 0,069... 0,11 mm. Maksymalny dopuszczalny prześwit (nosić) - 0,2 mm.
Każda obudowa łożyska jest centrowana względem głowicy cylindrów za pomocą dwóch tulei ustalających, które są zakładane na kołki montażowe. Aby zapobiec wyciekom oleju spod obudów łożysk, stosuje się płynny uszczelniacz samoutwardzalny typu SUPER THREE BOND nr 50 lub podobny do niego uszczelniacz produkcji krajowej KLT-75T. Produkowany jest w tubach, podczas montażu silnika nakłada się go wicią na powierzchnię głowicy cylindrów w obszarze skrajnych łożysk wałka rozrządu.
Aby zapobiec pęknięciu lub wypaczeniu obudów łożysk, wałek rozrządu należy umieścić w wspornikach, obracając krzywki pierwszego cylindra w górę, a dokręcanie nakrętek mocujących należy wykonać w określonej kolejności (Ryż. 25) i w dwóch krokach. Najpierw dokręć wstępnie nakrętki, aż powierzchnie obudów łożysk zetkną się z głowicą cylindrów. W takim przypadku tuleje montażowe obudów muszą swobodnie wchodzić w swoje gniazda. Następnie dokręć nakrętki mocujące momentem 2,2 kgf·m, wykonując tę samą sekwencję.
Napęd wałka rozrządu
Napęd wałka rozrządu składa się z zębatego koła napędowego 1 (Ryż. 26) na wale korbowym, napędzane koło zębate 5 na wałku rozrządu, rolkę napinającą 3 i pasek zębaty 6. Koło pasowe 2 pompy płynu chłodzącego jest również napędzane tym samym paskiem. Napęd pasowy pracuje w suchym środowisku, bez smarowania. Przed kurzem i brudem jest zamknięty przednimi plastikowymi i tylnymi stalowymi osłonami ochronnymi.
Ryż. 26. Schemat napędu wałka rozrządu:
1 - gąbczaste koło pasowe wału korbowego; 2 - koło pasowe pompy płynu chłodzącego; 3 - rolka napinająca; 4 - osłona pasa tylnego; 5 - koło pasowe wałka rozrządu; 6 - pasek zębaty; 7 - oś rolki napinającej; A - anteny instalacyjne na tylnej pokrywie paska; B - oznaczenie na kole pasowym wałka rozrządu; C - oznaczenie na pokrywie pompy oleju; D - oznaczenie na kole pasowym wału korbowego.
Osobliwością napędu jest elastyczny pasek zębaty z półokrągłymi zębami. Wykonany jest z olejoodpornej gumy wzmocnionej kordem z włókna szklanego. Zęby są pokryte elastyczną tkaniną, aby zwiększyć odporność na zużycie. Kord i powłoka z tkaniny są łączone z gumą podczas procesu wulkanizacji i nadają pasowi wysoką wytrzymałość. Dwie gałęzie pasa razem wytrzymują siłę rozciągającą do 1200 kgf.
Napinanie paska odbywa się za pomocą rolki napinającej 3, która obraca się na osi mimośrodowej 7. Obracając oś względem sworznia mocującego, można zmienić położenie środka obrotu rolki.
Aby dopasować momenty otwierania i zamykania zaworów do kątów obrotu wału korbowego (tj. aby zapewnić prawidłowy montaż rozrządu zaworowego), koła pasowe wału korbowego i wałka rozrządu są oznaczone «W» i «D». Na tylnej osłonie paska zębatego znajduje się oznaczenie «A» (zakrzywiony wąs), a na pokrywie pompy oleju znajduje się znak «Z». Jeśli rozrząd zaworów jest ustawiony prawidłowo, to gdy tłok pierwszego cylindra znajduje się w VMT na końcu suwu sprężania, znak «W» na kole pasowym wałka rozrządu musi zgadzać się z oznaczeniem «A» na tylnej okładce i etykiecie «W» na kole pasowym wału korbowego - ze znakiem «Z» na pokrywie pompy oleju.
W samochodzie silnik jest umieszczony tak, że znaki «Z» i znajdują się w słabo widocznym miejscu. Dzięki temu możliwe jest również sterowanie położeniem wału korbowego za pomocą znaku na kole zamachowym i skali w klapie obudowy sprzęgła (patrz ryc. trzydzieści).