Двигатель автомобиля ВАЗ 2107

Двигатель является сердцем любого автомобиля. Не зря в переводе с латыни слово «автомобиль» означает «самодвижущийся». Именно силовой агрегат отличает любой велосипед от автомобиля. Двигатели семейства ВАЗ классики, к которым принадлежит и ВАЗ 2107, для своего времени являлись передовыми в своём классе – довольно малошумными, экономичными, неприхотливыми. Вес силового агрегата и вес автомобиля 10% и 90%, что неплохо для развития тяги. Поговорим подробнее о двигателе.

Все двигатели семейства классики, в том числе ВАЗ 2107 являются бензиновыми, четырёхтактными. У всех агрегатов четыре цилиндра, четыре поршня, которые расположены в ряд, установлен карбюратор. Агрегат восьмиклапанный, по два клапана на каждый цилиндр. Распределительный вал (или механизм ГРМ, газораспределения) расположен сверху. Вверху же и находится подача смеси топлива и воздуха, которую подаёт карбюратор.

Изначально на ВАЗ 2107 ставился карбюратор, «шестёрочный» движок, ВАЗ 2106, его объём 1,6 л. В дальнейшем мы будем иметь в виду именно этот карбюраторный движок.

Можно установить также двигатель 21067, его объём 1,6 л. Масса этих двух разновидностей движков практически одинакова

Кроме этого стандарта, на старые модели ВАЗ 2107 устанавливались силовые агрегаты 2103 и 2104, на другой размер цилиндров, который составлял не 79 мм, а 76. Соответственно, мощность двигателей была несколько меньше.

Во всех силовых агрегатах порядок работы цилиндров 1-3-4-2.

Силовой агрегат, разрез во фронтальной плоскости

Мощность агрегатов, устанавливаемых на ВАЗ 2107, и больше всего у ВАЗ 2106 и составляет 54,8 кВт, или 74,5 л.с. Существует прямая зависимость: чем больше объём цилиндра, тем выше мощность двигателя. Карбюратор прибавляет больше надёжности двигателю, по сравнению с инжекторным, при отказе двигателя, возможности дать «прикурить» и др.

Вес двигателя в сборе составляет около 120 кг, поэтому не рекомендуется пытаться снять силовой агрегат, не имея электротали или крана-балки под рукой.

Устройство двигателя следующее:

• Блок цилиндров — высокопрочное чугунное литьё. В нём расположены 4 высокоточных полости – цилиндры в один ряд. На рисунке показана схема блока цилиндров и ходы охлаждающей жидкости в нём. Его масса велика, это самая тяжёлая часть силового агрегата.
  
• Коленвал также выполнен из литого чугуна высокой прочности, он покоится на пяти опорах, называемых шейками. Масса коленчатого вала велика, так же велика и точность его обработки, его шейки закалены токами высокой частоты. На рисунке показаны схема, устройство и основные допуски при производстве коленчатого вала.
  
• Шатуны – выполнены из высокопрочной кованой стали, так как он испытывает большие нагрузки. Их 4 штуки, по одному на каждый цилиндр. В шатун запрессовывается поршневой палец. Так как шатуны нельзя заменить один на другой, они маркированы в соответствии с цилиндрами. На рисунке показаны устройство и основные размеры поршня (справа) и шатунов (слева) и их схема предельных допусков в мм.
  
• Поршни — отливаются из лёгких алюминиевых сплавов, с покрытием оловом наружных поверхностей. Эта технология позволяет улучшить приработку поршня к стенке цилиндра. На поршни устанавливаются по три кольца, два из которых — называются компрессионными, и одно маслосъемное.
• Головка блока цилиндров – выполнена из легкого алюминиевого сплава, её масса сравнительно небольшая, и между ней и блоком цилиндров находится специальная прокладка, не подверженная усадке. На рисунке изображено устройство головки БЦ и клапаны.
  
• Распределительный вал со звёздочкой и клапанный механизм вместе с цепью представляют собой механизм газораспределения. Цепной привод работает вместе с натяжителем и успокоителем цепи.
• Маховик находится у заднего полюса коленвала. Маховик имеет зубчатый венец из чугуна, который входит в зацепление со стартером, чтобы выполнить пуск двигателя. Чтобы увеличить мощность двигателя, можно снизить вес маховика, поставив облегчённый вариант.
• Принципиальная схема агрегата включает в себя многие другие, например схема смазки двигателя тоже будет представлена, например, таким образом:
  

На этой схеме, чтобы не вдаваться в подробности, можно увидеть специальные каналы и полости в литых деталях, так называемые смазочные ходы и полости для циркуляции охлаждающей жидкости в блоке цилиндров.

Нужно отметить, что мощность агрегата не может быть максимальной и близкой к ней на протяжении долгого времени, без адекватной системы охлаждения и смазки.

В заключение стоит отметить, что если вы выбираете, карбюратор выбрать или инжектор, то можно сказать, что первый вариант более прост и надёжен в ремонте, зато второй более современный и экономичный.

Общее устройство двигателя автомобиля

На автомобилях установлены четырехцилиндровые, четырехтактные карбюраторные двигатели с различным объемом цилиндров.

Компоновка двигателей отличается простотой и удобством обслуживания. Все узлы двигателя, требующие регулирования или ухода (распределитель зажигания, свечи, карбюратор, воздушный фильтр, регулировочные винты рычагов привода клапанов, гайка натяжителя цепи, масляный фильтр, генератор), установлены в легкодоступных местах.

Цилиндры двигателя объединены вместе с верхней частью картера и представляют собой единую отливку — блок цилиндров. При такой компоновке обеспечивается прочность конструкции, жесткость, компактность, надежность и уменьшается масса двигателя. В каждом цилиндре двигателя имеются по одному впускному и одному выпускному клапану.

Поршни 17 имеют по два компрессионных кольца 40 и 41 и одно маслосъемное 39 с пружиной. Поршень с шатуном 11 соединен поршневым пальцем 16, запрессованным в верхнюю головку шатуна.

Распределительный вал 23 установлен на головке цилиндров в корпусе 24 и приводится во вращение от коленчатого вала двухрядной роликовой цепью 18. Достоинствами привода являются простота конструкции и меньшая масса по сравнению с другими видами передач.

Блок цилиндров 12 является базовой деталью двигателя и служит для установки и крепления механизмов, аппаратов и вспомогательных агрегатов двигателя. Блок отлит из специального низколегированного чугуна. Протоки для охлаждающей жидкости сделаны по всей высоте цилиндров, что улучшает охлаждение поршней и поршневых колец и уменьшает деформации блока от неравномерного нагрева.

Для повышения жесткости двигателя нижняя плоскость блока опущена на 50 мм ниже оси коленчатого вала. Цилиндры блока по диаметру подразделяются на пять классов через 0,01 мм, обозначаемых буквами А, В, С, D, Е. Класс цилиндров указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягающийся с ним поршень должны иметь одинаковый класс. При ремонте блока цилиндры могут быть расточены и хонингованы под увеличенный диаметр поршней (на 0,2—0,4—0,6 мм) с учетом обеспечения зазора между поршнем и цилиндром, равного 0,05 0,07 мм.

В нижней части блока цилиндров расположены пять опор коренных подшипников коленчатого вала с тонкостенными сталеалюминиевыми вкладышами 4. Подшипники имеют съемные крышки 2, которые крепятся к блоку самоконтрящимися болтами. Отверстия под подшипники коленчатого вала в блоке цилиндров обрабатываются в сборе с крышками. Поэтому крышки подшипников невзаимозаменяемы и для различия на наружной поверхности имеют риски. Опоры подшипников и соответствующие им крышки отсчитываются от переднего торца блока цилиндров.

В левой части блока установлен валик привода масляного насоса, распределителя зажигания и топливного насоса. В отверстия под подшипники валика запрессованы свертные сталеалюминиевые втулки. Совместной их обработкой в блоке обеспечивается необходимая соосность подшипников. При проверке технического состояния и ремонте блока необходимо следить за совпадением смазочного отверстия в передней втулке с каналом в блоке цилиндров.

В передней части блока цилиндров имеется полость для цепного привода механизма газораспределения. Эта полость закрыта крышкой 14. С задней стороны к блоку цилиндров прикреплен держатель заднего сальника. В крышку 14 и держатель установлены самоподжимные сальники.

С левой стороны к блоку цилиндров прикреплены масляный фильтр, топливный насос, устанавливается система вентиляции картера и электрический датчик 33 давления масла. Двигатель автомобиля ВАЗ-2103 снабжен дополнительно датчиком 32 указателя давления масла. С правой стороны на блок цилиндров установлены водяной насос и генератор. В нижней части блока цилиндров с правой и левой стороны имеются приливы для установки двигателя на кронштейнах подвески. На верхней плоскости блока в передней левой ее части установлен прерыватель-распределитель. Снизу блок цилиндров закрыт стальным штампованным картером 38. Картер имеет перегородку для успокоения масла. Между поддоном картера и блоком цилиндров установлена прокладка из пробкорезиновой смеси.

Головка цилиндров 19 общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава, имеет камеры сгорания клиновидной формы. В головку запрессованы направляющие втулки клапанов и седла, изготовленные из чугуна. Размеры седла впускного клапана больше размеров седла выпускного клапана.
Между головкой и блоком цилиндров установлена прокладка, изготовленная из асбестового материала на металлическом каркасе, пропитанная графитом; по краям отверстий под цилиндры прокладка имеет окантовку из мягкой стали. Отверстие канала подачи масла к распределительному валу окантовано медной лентой. Чтобы прокладка не прилипала к блоку и головке цилиндров, перед сборкой ее рекомендуется натереть графитовым порошком.

Головка цилиндров крепится к блоку цилиндров 11 болтами. Для равномерного и плотною прилегания головки к блоку и исключения коробления болты необходимо затягивать на холодном двигателе в два приема с помощью динамометрического ключа и в строго определенной последовательности (от центра к периферии налево и направо поочередно). В первый прием затяжка осуществляется предварительно (момент затяжки приблизительно 4 кгс·м для 10 основных болтов и 1,5 кгс·м для одного болта на приливе). Во второй прием производится окончательная затяжка (момент затяжки 11,5 кгс·м для 10 болтов и 3,8 кгс·м для болта на приливе).

Болты крепления головки цилиндров следует подтягивать после пробега первых 1500—2000 км, а в дальнейшем после снятия головки цилиндров или при появлении признаков прорыва газов или пропуска охлаждающей жидкости между блоком и головкой цилиндров.

Сверху головка цилиндров закрыта стальной штампованной крышкой. В верхней части крышка имеет горловину для заливки масла в двигатель. Для устранения течи масла между головкой цилиндров и крышкой установлена прокладка из пробкорезиновой смеси. Крышка крепится к головке цилиндров с помощью шпилек и гаек. Для улучшения прилегания крышки к головке под гайки установлены широкие жесткие шайбы.

Двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач устанавливается на автомобиле на трех эластичных опорах. Опоры воспринимают как массу силового агрегата, так и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении.

Двумя передними опорами 28 двигатель крепится к поперечине передней подвески автомобиля, а задней 29 — к поперечине задней подвески двигателя.

Передние опоры имеют резиновые подушки 35, в которых завулканизированы стальные шайбы с болтами крепления. Для увеличения жесткости в отверстии, внутри подушек находятся пружины. Для ограничения ходов применяются буфера 34, которые представляют собой резиновый стержень с завулканизированной стальной втулкой.

Подушки крепятся к промежуточным пластинам, а те, в свою очередь, к кронштейнам 36 передней опоры двигателя; кронштейны закрепляются на фланце блока цилиндров четырьмя шпильками.

Задняя опора 29 состоит из трех стальных пластин, привулканизированных к разделяющей их резине. Верхняя пластина крепится к задней крышке коробки передач, а нижние — к поперечине задней подвески двигателя.

Привод вспомогательных агрегатов

Вспомогательные агрегаты двигателя, так же как и клапанный механизм, приводятся в действие от коленчатого вала с помощью цепной передачи, которая расположена в передней полости блока цилиндров и закрыта алюминиевой крышкой.

Цепная передача состоит из двухрядной втулочно-роликовой цепи 44, ведущей звездочки 53, установленной на коленчатом валу, ведомой звездочки 45, ведомой звездочки 42 распределительного вала, успокоителя 43 цепи и натяжителя 30 с башмаком 46.

Башмак натяжителя и успокоитель цепи имеют стальной каркас с привулканизированным слоем резины. В нижней части блока цилиндров устанавливается ограничительный палец 54, не допускающий спадания цепи в картер двигателя при снятии звездочки распределительного вала (когда снимается головка цилиндров на автомобиле).

Валик 47 привода масляного насоса и распределителя зажигания установлен вдоль двигателя и имеет две опорные шейки, винтовую шестерню и эксцентрик 52, который через толкатель приводит в действие топливный насос. Винтовая шестерня валика 47 находится в зацеплении с шестерней 49 и приводит в действие распределитель зажигания и масляный насос. Шестерня 49 установлена вертикально и вращается в металлокерамической втулке 50, запрессованной в блок цилиндров. В шестерне выполнено отверстие со шлицами, в которое входят шлицевые концы валиков распределителя зажигания и масляного насоса.

Корпус распределителя зажигания установлен на верхней плоскости блока цилиндров и крепится к нему стальной пластиной. Масляный насос крепится болтами к нижней плоскости блока цилиндров.

Фазы газораспределения

За один рабочий цикл в цилиндре двигателя происходит четыре такта — впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов. Эти такты осуществляются за два оборота коленчатого вала, т. е. каждый такт происходит за пол-оборота (180°) коленчатого вала.

Впускной клапан начинает открываться с опережением, т. е. до подхода поршня к верхней мертвой точке (в. м. т.) на расстояние, соответствующее 12° поворота коленчатого вала до в. м. т. Это необходимо для того, чтобы клапан был полностью открытым, когда поршень пойдет вниз, и через полностью открытое впускное отверстие поступило по возможности больше свежей горючей смеси.

Впускной клапан закрывается с запаздыванием, т. е. после прохождения поршнем нижней мертвой точки (н. м. т.) на расстоянии, соответствующем 40° поворота коленчатого вала после н. м. т. Вследствие инерционного напора струи всасываемой горючей смеси она продолжает поступать в цилиндр, когда поршень уже начал движение вверх, и тем самым обеспечивается лучшее наполнение цилиндра. Таким образом, впуск практически происходит за время поворота коленчатого вала на 232°.

Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к н. м. т. на расстояние, соответствующее 42° поворота коленчатого вала до н. м. т. В этот момент давление в цилиндре еще довольно велико и газы начинают интенсивно истекать из цилиндра, в результате чего их давление и температура быстро падают. Это значительно уменьшает работу двигателя во время выпуска и предохраняет двигатель от перегрева.

Выпуск продолжается и после прохождения поршнем в. м. т., т. е. когда коленчатый вал повернется на 10 после в. м. т. Таким образом, продолжительность выпуска составляет 232°.

Из диаграммы фаз газораспределения видно, что существует такой момент (22° поворота коленчатого вала около в. м. т.), когда открыты одновременно оба клапана — впускной и выпускной. Такое положение называется перекрытием клапанов. Из-за малого промежутка времени перекрытие клапанов не приводит к проникновению отработавших газов во впускной трубопровод, а наоборот, инерция потока отработавших газов вызывает подсос горючей смеси в цилиндр и тем самым улучшает его наполнение.

Описанные фазы газораспределения имеют место при зазоре 0,30 мм между кулачком распределительного вала и рычагом привода клапанов на холодном двигателе.

Чтобы обеспечить согласование моментов открытия и закрытия клапанов с углами поворота коленчатого вала (т. е. обеспечить правильную установку фаз газораспределения), на звездочках коленчатого и распределительного валов имеются метки, а также на блоке цилиндров и корпусе подшипников распределительного вала. Если фазы газораспределения установлены правильно, то при положении поршня четвертого цилиндра в в. м. т. в конце такта сжатия метка а на корпусе подшипников распределительного вала должна совпадать с меткой б на звездочке распределительного вала, а метка в на звездочке коленчатого вала — с меткой г на блоке цилиндров.

Когда полость привода распределительного вала закрыта крышкой, то положение коленчатого вала можно определить по меткам на шкиве и крышке привода распределительного вала. При положении поршня четвертого цилиндра в в. м. т. метка д на шкиве должна совпадать с длинной меткой е на крышке привода распределительного вала.