Новый мотор ВАЗ-11182: как он попал на Ларгус

История вазовского восьмиклапанника насчитывает почти 40 лет. Его «родоначальника» ставили еще на «восьмерку»!

• шатунно-поршневую группу облегчили, шатуны стали узкими и с колотой нижней головкой для увеличения жесткости.
• обновили газораспределительный механизм. За натяжение суженного до 17 мм ремня со 113 зубьями «отвечал» подпружиненный ролик.
• поставили новый насос охлаждающей жидкости с более надежными подшипником и сальником.

В результате шум и вибрации снизились, уменьшился расход топлива, улучшились мощностные характеристики.

Нам нужен «безвтык»

Мотор получился замечательный, но с одной важной для наших условий особенностью: он был «втыковой». Это означает, что при обрыве ремня поршни встретятся с клапанами и мотор придется ремонтировать.

Многочисленные испытания доказали, что ремень ГРМ будет ходить больше 200 000 км. Но при серийном производстве что-то пошло не так, и приводы часто выходили из строя еще до плановой замены.

Мы испытали это на себе: во время длительного теста ремни ГРМ у редакционных автомобилей Лада Гранта и Datsun mi-DO ремни оборвались раньше 70 000 км.

В середине 2018 года проблему устранили — на восьмиклапанник стали устанавливать безвтыковые поршни. Углубления в днище исключили вероятность контакта поршней с клапанами. Ремни продолжали рваться (позднее их ресурс тоже увеличили), но последствия были уже не столь трагические.

Встреча с Ларгусом

На Ларгус восьмиклапанник попал стараниями вазовских мотористов. Когда появился облегченный ВАЗ-21116, они по собственной инициативе установили его на Ларгус и как бы невзначай показали высшему руководству. Машина всем понравилась, но в серию тогда не пошла.

Об этой модификации вспомнили через несколько лет, когда стали удешевлять производство. Тогда-то и решили поменять дорогой мотор Renault (его поставляли из Румынии) на вазовский. Тем более что отечественный агрегат был мощнее и экономичнее.

Так под капотом Ларгуса прописался двигатель ВАЗ-11189. Собственный индекс он получил, поскольку ему изменили опоры и почти все навесные агрегаты (насос гидроусилителя руля, генератор, компрессор кондиционера).

Нужно больше тяги

Ларгус с двигателем ВАЗ-11189 ехал пристойно. Но когда автомобиль грузили под завязку, недостаток мощи чувствовался. Подоспевшие нормы Евро-5 еще больше придушили мотор. И перед мотористами поставили новую задачу — на основе старого блока построить более современный и новый мотор. Его-то мы и увидели в серийном исполнении на обновленном Ларгусе.

Несмотря на незначительную (на первый взгляд) прибавку в мощностных характеристиках, мотор стал более тяговитым, а потому удобным для езды. А внутри его действительно полностью перетряхнули.

В нижней части двигателя

На ВАЗ-11182 поставили новый облегченный коленвал. Он имеет уменьшенный диаметр шатунной шейки (43 вместо 47,8 мм), как у 1,8-литрового мотора ВАЗ-21179. Это гарантирует хорошие прочность и ресурс: ведь такая шейка выдерживает нагрузки на моторе с мощностью 122 л.с. При этом снизятся механические потери на трение.

Логичным шагом стало применение вкладышей и шатунов от того же ВАЗ-21179. Поршень прежнего восьмиклапанника немного изменился по форме и высоте, но по-прежнему остался невтыковым. Поршневые кольца доработали с целью повышения ресурса.

Что осталось от головки цилиндров

Общая архитектура сохранилась — впускные и выпускные клапаны установлены под углом к оси цилиндров и приводятся от распредвала через толкатели. Но внутри изменились почти все детали: стержни клапанов (их выпускает фирма Mahle) имеют диаметр 5 мм против прежних 8 мм. Соответственно, установлены другие втулки клапанов, маслоотражательные колпачки, тарелки и сухари клапанов. Тарелка клапана и сухари использованы от двигателя ВАЗ-21179, а маслоотражательные колпачки — от мотора Н4М (разработан инженерами фирмы Nissan, производится на АВТОВАЗе). Распредвал открывает клапаны с помощью толкателей от того же мотора Н4М.
Все детали имеют меньшую массу, а, соответственно, инерционность привода стала ниже. Клапаны открываются и закрываются с большим ускорением — фазы газораспределения оптимизируются.

Новые клапаны с тонкими стержнями меньше затрудняют течение топливовоздушной смеси и отработавших газов по каналам головки блока, а это улучшает наполнение и продувку цилиндров.

Регулировка клапанов усложнится

Раньше регулировка клапанов требовала лишь снятия клапанной крышки, наличия нехитрого навыка и набора регулировочных шайб, которые у многих владельцев копились десятилетиями. Теперь для регулировки зазоров придется поднять распредвал, замерить стаканчики (толкатели) и покупать новые примерно по тысяче за штуку. Поэтому выгоднее обратиться на сервис. Тем более что регулировать зазоры теперь придется реже — лишь каждые 90 000 км.

Не «лошадьми» едиными

Двигатель прибавил всего три лошадиных силы (с 87 до 90 л.с.). Немного, но мощность нужна, лишь когда едешь газ в пол на максимальных оборотах. Гораздо важнее заметное повышение тяги во время движения на низких оборотах. Крутящий момент 115 Н·м достигается уже на 1000 об/мин. Получается, что 80% момента доступно на самых низах!

Это значит, что для хорошего старта и разгона Ларгуса не нужно раскручивать мотор до высоких оборотов. По характеру похож на дизель. И такой двигатель очень подходит Ларгусу.

• Основные проблемы вазовского двигателя 1.6 рассмотрены тут.

Классификация, устройство и принцип работы ГРМ двигателя

Газораспределительный механизм (ГРМ) представляет собой совокупность деталей и узлов, обеспечивающих открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов двигателя в определенный момент времени. Основная задача ГРМ заключается в своевременной подаче топливовоздушной смеси или топлива (это зависит от типа мотора) в камеру сгорания и выпуск отработавших газов. Для реализации этой задачи слажено работает целый комплекс механизмов, часть из которых управляется при помощи электроники.

Устройство газораспределительного механизма

В современных моторах газораспределительный механизм располагается в головке блока цилиндров двигателя. В его состав входят следующие основные элементы:

Распределительный вал. Это сложная по конструкции деталь, которая изготавливается из прочной стали или чугуна с высокой точностью обработки. В зависимости от конструкции ГРМ распредвал может устанавливаться в головке блока цилиндров или в картере двигателя (такая компоновка сейчас не применяется). Это основная деталь, которая отвечает за последовательное открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал

На валу имеются опорные шейки и кулачки, которые и толкают стержень клапана или коромысло. Форма кулачка имеет строго определенную геометрию, поскольку от этого зависит длительность и степень открытия клапана. Также кулачки выполнены разнонаправленными, чтобы обеспечивать попеременную работу цилиндров.

Привод. Крутящий момент от коленчатого вала передается через привод на распределительный вал. Привод бывает разным в зависимости от конструктивного решения. Шестерня коленвала в два раза меньше шестерни распредвала. Таким образом, коленчатый вал вращается в два раза быстрее. В зависимости от типа привода в его состав входят:

• цепь или ремень;
• шестерни валов;
• натяжитель (натяжной ролик);
• успокоитель и башмак.

Впускные и выпускные клапаны. Они расположены в головке блока цилиндров и представляют собой стержни с плоской головкой на одном конце, которая называется тарелкой. Впускные и выпускные клапаны отличаются по конструкции. Впускной изготавливается цельной деталью. Также он имеет больший диаметр тарелки для обеспечения лучшего наполнения цилиндра свежим зарядом. Выпускной часто изготавливают из жаропрочной стали и с полым стержнем для лучшего охлаждения, так как в работе он подвергается более высоким температурам. Внутри полости находится натриевый наполнитель, который легко плавится и отводит часть тепла от тарелки к стержню. Впускные и выпускные клапаны с пружинами

Читайте также:  Как разобрать четырехтактный лодочный мотор

На тарелках клапанов сделаны специальные фаски, которые обеспечивают более плотное прилегание к отверстиям в головке блока цилиндров. Это место называется седлом. Кроме самих клапанов, в механизме предусмотрены дополнительные элементы, обеспечивающие его правильную работу:

• Пружины. Возвращают клапаны в исходное положение после нажатия.
• Маслосъемные колпачки. Представляют собой специальные уплотнители, которые не допускают попадания масла в камеру сгорания по стержню клапана.
• Направляющая втулка. Устанавливается в корпус ГБЦ и обеспечивает точное движение клапана.
• Сухари. С их помощью пружина крепится на стержне клапана.

Толкатели. Через толкатели передается усилие от кулачка распредвала на стержень. Изготавливаются из высокопрочной стали. Они бывают разных видов (механические (стаканы), роликовые, гидрокомпенсаторы). Тепловой зазор между механическими толкателями и кулачками распредвала регулируется вручную. Гидрокомпенсаторы или гидротолкатели автоматически поддерживают нужный тепловой зазор и не требуют регулировки.

Коромысло или рычаги. Простое коромысло представляет собой двуплечный рычаг, который совершает качательные движения. В различной компоновке коромысла могут работать по-разному.

Коромысло

Системы изменения фаз газораспределения. Данные системы устанавливаются не на все двигатели. Более подробно про устройство и принцип работы CVVT можно прочитать в отдельной статье на нашем сайте.

Принцип работы

Работу газораспределительного механизма сложно рассматривать отдельно, в отрыве от рабочего цикла двигателя. Ведь его основная задача – это вовремя открыть и закрыть клапана на определенный промежуток времени. Соответственно на такте впуска открываются впускные, а на такте выпуска – выпускные. То есть фактически механизм должен реализовывать рассчитанные фазы газораспределения.

Технически это происходит следующим образом:

1. Коленчатый вал передает крутящий момент посредством привода на распределительный.
2. Кулачок на распределительном валу нажимает на толкатель или коромысло.
3. Клапан перемещается внутрь камеры сгорания, открывая доступ свежему заряду или отработавшим газам.
4. После того как кулачок проходит активную фазу воздействия, клапан возвращается на место под действием пружины.

Стоит также отметить, что за полный рабочий цикл распредвал совершает 2 оборота, попеременно открывая клапана в каждом цилиндре, в зависимости от порядка их работы. То есть, например, при схеме работы 1-3-4-2 в один и тот же момент времени в первом цилиндре будут открыты впускные клапаны, а в четвертом выпускные. Во втором и третьем клапаны будут закрыты.

Классификация или типы ГРМ

Двигатели могут иметь различную компоновку газораспределительного механизма. Рассмотрим следующую классификацию.

По расположению распределительного вала

Существуют два типа положения распредвала:

При нижнем расположении распредвал находится в блоке цилиндров рядом с коленчатым валом. Усилие от кулачков передается через толкатели на коромысла, при этом применяются специальные штанги. Они представляют собой длинные стержни и связывают толкатели внизу с коромыслами наверху. Нижнее расположение считается не самым удачным, но имеет и свои плюсы. В частности, более надежное соединение распредвала с коленвалом. Данный тип расположения на современных моторах не применяется.

Нижнее расположение распредвала и устройство ГРМ

При верхнем положении распредвал находится в головке блока цилиндров (ГБЦ) непосредственно над клапанами. При таком положении могут быть реализованы различные варианты воздействия на клапаны: через толкатели, коромысла или рычаги. Такая конструкция более простая, надежная и компактная. Верхнее положение распредвала получило более широкое распространение.

По количеству распределительных валов

На рядных двигателях могут быть установлены один или два распределительных вала. Моторы с одним распредвалом имеют аббревиатуру SOHC (Single Overhead Camshaft), а с двумя – DOHC (Double Overhead Camshaft). Один вал отвечает за открытие впускных, а другой за открытие выпускных клапанов. В двигателях c V-образной компоновкой используются четыре распредвала, по два на каждый ряд цилиндров.

По количеству клапанов

От количества клапанов на один цилиндр будет зависеть форма распредвала и количество кулачков на нем. Клапанов может быть два, три, четыре или пять.

Самый простой вариант с двумя клапанами: один работает на впуск, другой на выпуск. В трехклапаном двигателе два работают на впуск и один на выпуск. При четырех клапанах: два на впуск и два на выпуск. Пять клапанов: три на впуск и два на выпуск. Чем больше клапанов на впуске, тем больше объем поступающей топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Повышается мощность и динамика двигателя. Сделать больше пяти не позволят размер камеры сгорания и форма распредвала. Наиболее часто встречается схема с четырьмя клапанами на цилиндр.

По типу привода

Различают три типа привода распределительного вала:

1. Шестеренчатый. Данный привод возможен только при нижнем положении распредвала в блоке цилиндров. Коленвал и распредвал имеют зубчатый привод через шестерни (звездочки). Главное преимущество такого привода – надежность. При верхнем положении распредвала в ГБЦ применяется цепной и ременный привод.
2. Цепной. Этот привод считается более надежным. Но использование цепи требует особых условий. Для гашения колебаний устанавливаются успокоители, а натяжение цепи регулируется натяжителями. В зависимости от количества валов могут применяться несколько цепей.

Ресурса цепи хватает в среднем на 150-200 тысяч километров пробега.

Главной проблемой цепного привода считается поломка натяжителей, успокоителей или разрыв самой цепи. При плохом натяжении цепь может перескакивать между зубьев в ходе работы, что приводит к нарушению фаз газораспределения.

Ременный и цепной приводы ГРМ

Автоматически регулировать натяжение цепи помогают гидронатяжители. Они представляют собой поршни, которые давят на так называемый башмак. Башмак прилегает непосредственно к цепи. Он представляет собой изогнутую дугой деталь со специальным покрытием. Внутри гидронатяжителя находится плунжер, пружина и рабочая полость для масла. Масло поступает в натяжитель и выталкивает цилиндр до нужного уровня. Клапан закрывает масляный канал, и поршень постоянно поддерживает нужное натяжение цепи. По похожему принципу работают гидрокомпенсаторы в ГРМ. Успокоитель цепи гасит остаточные колебания, которые не погасил башмак. Так достигается оптимальная и точная работа цепного привода.

Самые большие неприятности может принести разрыв цепи.

Распредвал прекращает вращение, а коленвал продолжает крутиться и двигать поршни. Днища поршней ударяются о тарелки клапанов, что приводит к их деформации. В самых тяжелых случаях может быть поврежден и блок цилиндров. Чтобы такого не произошло, иногда применяются двухрядные цепи. При обрыве одной другая продолжит работу. Водитель без последствий исправит ситуацию.
Ременный. Ременный привод не требует смазки, в отличие от цепного.

Ресурс ремня также ограничен и в среднем он равен 60-80 тысячам километров пробега.

Для лучшего сцепления и надежности используются зубчатые ремни. Такой привод более прост. Разрыв ремня при работающем двигателе приведет к тем же последствиям, что и при разрыве цепи. Главными преимуществами ременного привода является простота эксплуатации и замены, дешевизна и бесшумная работа.

От правильной работы всего газораспределительного механизма зависит работа двигателя, его динамика и мощность. Чем больше количество и объем цилиндров, тем сложнее будет устройство ГРМ. Каждому водителю важно понимать устройство механизма, чтобы вовремя заметить неисправность.