Двигатель в автомобиле ВАЗ

    Распределительный вал, управляющий открытием и закрытием клапанов, чугунный, литой. Трущиеся поверхности кулачков подвергнуты отбеливанию. Этот процесс заключается в электродуговом оплавлении поверхностей, в результате которого образуется слой так называемого "белого" чугуна, обладающего высокой твердостью. Вал вращается на пяти опорах в специальном корпусе 26 (см. рис. 3), а от осевых перемещений удерживается упорным фланцем, помещенным в проточке передней опорной шейки вала.

    Клапаны (впускной и выпускной) расположены в головке цилиндров наклонно в один ряд. Головка впускного клапана имеет больший диаметр для лучшего наполнения цилиндра, а рабочая фаска выпускного клапана, работающая при высоких температурах в агрессивной среде выпускных газов, имеет наплавку из жаростойкого сплава. Пружины 10 и 11 (рис. 4) прижимают клапан к седлу и не позволяют ему отрываться от рычага привода. Верхняя опорная тарелка 13 пружин удерживается на стержне клапана двумя сухарями 12. имеющими в сложенном виде форму усеченного конуса. Рычаги 15 передают усилие от кулачка распределительного вала к клапану. Рычаг одним концом опирается на сферическую головку регулировочного болта 17, а другим на торец клапана. Регулировочный болт ввернут во втулку 21 и стопорится контргайкой 18. Привод вспомогательных агрегатов. Вспомогательные агрегаты двигателя и механизм газораспределения приводятся в действие от коленчатого вала с помощью цепной передачи. Она состоит из двухрядной втулочно- роликовой цепи 46. ведущей звездочки 49 на коленчатом валу, ведомой звездочки 43 распределительного вала, успокоителя 44 цепи и натяжителя 61 с башмаком 60. Башмак натяжителя и успокоитель цепи имеют стальной каркас с привулканизированным слоем резины. При отворачивании фиксирующей гайки 55 цепь натягивается башмаком 60. на который действуют пружины 52 и 57 через плунжер 59. Башмак натяжителя вращается вокруг болта крепления. После затяжки гайки 55 стержень 53 зажимается пантами сухаря 54, вследствие чего блокируется пружина 52 натяжителя цепи. При работе двигателя на плунжер 59 воздействует только внутренняя пружина 57, обеспечивающая благодаря зазору 0,2-0,5 мм в механизме натяжителя компенсацию колебаний цепи. Успокоитель 44 цепи гасит колебания ведущей ветви цепи. При работе двигателя цепь вытягивается. Она считается работоспособной, если натяжитель обеспечивает ее натяжение, т.е. если цепь вытянулась не более, чем на 4 мм.

    Валик 26 привода масляного насоса, распределителя зажигания и топливного насоса установлен вдоль двигателя и имеет две  опорные шейки, винтовую шестерню и эксцентрик 25, который через толкатель приводит в действие топливный насос. Винтовая шестерня валика 26 находится в зацеплении с шестерней 27, которая приводит в действие распределитель зажигания и масляный насос. Шестерня 27 вращается в металлокерамической втулке, запрессованной в блок цилиндров. В шестерне выполнено отверстие со шлицами, в которое входят шлицевые концы валиков распределителя зажигания и масляного насоса.

    Работа  двигателя. За один рабочий цикл в  цилиндре двигателя происходит четыре такта впуск горячей смеси, сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов. Эти такты осуществляются за два оборота коленчатого вала, т.е. каждый такт происходит за полоборота (180 ) коленчатого вала. Впускной клапан начинает открываться за 12  до подхода поршня к верхней мертвой точке (ВМТ). Это необходимо для того, чтобы клапан был полностью открытым, когда поршень пойдет вниз. Закрывается клапан через 40  после прохождения поршнем нижней мертвой точки (НМТ). 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.

    Выпускной клапан начинает открываться за 42  до НМТ. В этот момент давление в  цилиндре еще довольно велико, и газы начинают интенсивно истекать из цилиндра. Закрывается клапан через 10  после прохождения поршнем ВМТ. Существует такой момент (22  поворота коленчатого вала около ВМТ), 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 улучшает его наполнение. 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 48 и 42, а также 47 на блоке цилиндров и 41 (выступ) на корпусе подшипников распределительного вала. Если фазы газораспределения установлены правильно, то при положении поршня четвертого цилиндра в ВМТ в конце такта сжатия метка 41 должна совпадать с меткой 42, а метка 48 с меткой 47. Когда полость привода распределительного вала закрыта крышкой, то положение коленчатого вала можно определить по меткам на шкиве коленчатого вала и крышке привода распределительного вала. Чтобы обеспечить правильную работу механизма газораспределения при тепловом расширении деталей на работающем двигателе, зазоры между кулачками и рычагами привода клапана устанавливаются равными 0,15 мм на холодном двигателе. Если зазоры больше, то клапаны будут открываться с запаздыванием и закрываться с опережением. Если зазора нет, то клапаны на работающем двигателе будут оставаться немного приоткрытыми. В результате резко сократится долговечность клапанов и седел, упадет мощность двигателя. 
 
 
Автомобиль сопровождает множество параметров, есть максимальная скорость, нормы по токсичности, экономичность, и, разумеется, каждый параметр обладает определенными допусками и методикой по его измерению. Каждый из них в большей или меньшей степени сложности можно замерить и сравнить с исходными или нормативными показателями. Совсем по-другому следует оценивать такой немаловажный параметр, как качество, и один из его важнейших составляющих - ресурс.  
Именно на ресурс в большей степени обращает внимание отечественный потребитель при выборе автомобиля, его значение затеняет и мощность, и максимальную скорость, и комплектацию, не говоря уже о пока совсем не востребованных нашими покупателями параметрах экологической безопасности. При проектировании первых семейств малолитражек Волжского автозавода конструкторами был заложен ресурс в 125 тысяч км, с появлением "десятого" семейства появилась цифра 150 тысяч км. Следует учитывать, что данное понятие достаточно расплывчатое и наши нормативы не содержат, к сожалению, четких критериев того, когда наступает предел технического состояния. Если обратиться к справочной литературе, то применительно к двигателям внутреннего сгорания под ресурсом мы увидим пробег до капитального ремонта, то есть до момента, когда необходимо провести ремонтные работы, связанные с демонтажем коленчатого вала. Ремонтные работы без снятия КВ, к капитальному ремонту не относятся, и, следовательно, это не есть наступление предельного состояния, когда ограничивается ресурс. На практике за критерий наступления предельного состояния двигателя можно принять значимое снижение мощности, появление нефункционального стука, аномально большой расход масла или топлива. Ресурс и километры  Любопытную зависимость ресурса от пробега автомобиля выявили специалисты управления проектирования двигателей ДТР ВАЗа. Еще во времена существования Союза ССР Волжский автозавод брал из реальной эксплуатации определенную партию двигателей с очень большими пробегами из различных географических районов страны, из Дальнего Востока, Ленинграда, Москвы, Армении, Урала, Средней Азии. Попадались двигатели с пробегами по 400 - 440 тысяч км. Причем завод брал эти двигатели на условиях замены на новые, поэтому потребителям особого умысла приукрашать свои двигатели не было. Никто не скрывал периодичности замены масла, деталей во время эксплуатации. Эти моторы полностью разбирались и дефектовались вплоть до каждой детали. Так вот по результатам этой работы получилось, что техническое состояние мотора не коррелируется пробегом, оно определяется только условиями эксплуатации и качеством изготовления. Испытания показали, что нормально изготовленный двигатель с соблюдением правил эксплуатации, при регулярной замене масел, хорошем топливе способен без капитального ремонта пройти не одну сотню тысяч километров. Естественно, речи не идет о случаях явного брака и эксплуатации на некачественных бензинах и маслах. Первые километры двигателя В инструкциях по эксплуатации вазовских автомобилей говорится, что в течение первых 2000 км необходимо соблюдать определенные щадящие правила нагружения двигателя. При этом и на самом заводе некоторые специалисты к этому относятся достаточно критично в том плане, что нельзя потребителя нагружать такой информацией. Вполне можно предположить, что тот же западный потребитель, если бы он прочитал такую инструкцию, мог принять решение отказаться от покупки автомобиля данного производителя в пользу другого. Другое дело, что объективно автомобиль Волжского автозавода обкатку двигателя в составе автомобиля не требует, хотя в инструкциях это пока сохраняется, и никто этой записи не отменял. Обкатка требовалась для приработки пар трения в те времена, когда технология не могла обеспечить готовности поверхностей к работе уже при изготовлении. Были же времена, когда коленчатые валы первых советских автомобилей АМО Ф-1выпиливали напильниками из цельной болванки, с развитием технологии требования к обкатке постепенно ослаблялись. Горячей обкатке (а на заводе под этим понимается технологическая обкатка) подвергаются все 100% двигателей, каждый мотор запускается, "классические" моторы в течение 15 минут, двигатели для переднеприводных автомобилей - 6,5 минуты. Целью технологической обкатки является не приработка пар трения, а проверка отсутствия течей, стуков, выполнение необходимых регулировочных операций. При этом на переднеприводных моторах снимаются определенные параметры, чего не делалось на "классических" моторах, в том числе мощность, крутящий момент, расход картерных газов. Эта технология позволяет отсеивать двигатели, в которых забыли установить поршневое кольцо, или произошел задир в одном из цилиндров, информация по каждому двигателю накапливается в компьютере, и в любой момент соответствующие службы могут ею воспользоваться и проследить всю цепочку изготовления мотора.  
Двигатели серийного производства по заданию службы качества регулярно испытываются в подразделениях дирекции по техническому развитию. Программа испытаний на первый взгляд составлена вопреки всякой логике, новый двигатель, не проходивший никакой обкатки в производстве, устанавливается на моторный стенд, запускается и сразу выводится на максимальную частоту вращения 6000 оборотов в минуту. Дальше двигатель продолжает работать по внешней скоростной характеристике (полный "дроссель", максимальная нагрузка) в течение 20 часов, после чего он подвергается полной разборке с индивидуальным осмотром, малейшие следы задира - повод предъявить претензии изготовителям, такие испытания регулярно проводятся, и моторы абсолютно спокойно их выдерживают. Технологическая обкатка на заводе производится со времен получения технологии с "Фиата", это все было заложено в проект завода, под это дело возводились стены, закупалось оборудование. С развитием вазовских моторов появились такие вещи, как переплав на кулачках распредвала, намораживание сплава на рабочей фаске клапана, новые технологии обработки коленчатых валов, поршней, блоков цилиндров и другие технологии, улучшающие свойства поверхностей трения. Например, технология плосковершинного хонингования цилиндров имитирует уже на новом двигателе такую геометрию поверхности цилиндров с притупленными вершинками микронеровностей, которая при обычном хонинговании наступает только после длительной эксплуатации. Тем самым исключается образование избыточного количества продуктов износа, оптимизируется вскрытие зерен графита и соотношение площади опорной поверхности с ее маслоемкостью. Учитывая эту и другие технологии мехобработки материалов, обкатка нового двигателя с целью приработки пар трения уже не требуется.  
Другое дело, что может появиться потребность в обкатке на двигателях, прошедших капитальный ремонт. Где, естественно, применяются незаводские технологии и могут использоваться запасные части не соответствующих размеров и качества, таким моторам может и потребоваться последующая приработка.  Байборин Евгений Петрович, начальник отдела испытаний и доводки двигателей внутреннего сгорания управления  роектирования двигателей ДТР ВАЗа:   Исчисление ресурса "пробегом до капитального ремонта", еще сохраняющееся в нормативной документации, носит весьма условный характер. Сегодняшний потребитель вправе вообще не знать, где в автомобиле находится двигатель. Все идет к тому, что сроки предоставляемой изготовителями гарантии будут расти. Уже сегодня есть прецеденты назначения пятилетней гарантии на автомобиль или гарантии на двигатель, равной сроку службы автомобиля. Это требует от изготовителей работы на "ноль дефектов" и обеспечения достойного ресурса.  
С момента появления впрысковых моторов на автомобилях "ВАЗ" и до сих пор у многих есть сомнения в надежности новой техники. Да, без отказов не обходится. Но не все знают, что ресурс у впрысковых моторов значимо выше, чем у карбюраторных. Это не закладывалось как цель разработки, а получено, скорее, попутно. Повышение ресурса достигнуто за счет перехода с металлических корпусов воздушного фильтра на пластмассовые. Металлические были в подавляющем большинстве негерметичны, что приводило к попаданию пыли в двигатель и преждевременному абразивному износу цилиндропоршневой группы. Помимо герметичности, воздушные фильтры впрысковых двигателей отличаются и большей пылеемкостъю. Теперь при контрольной разборке впрысковых двигателей с пробегом 150 - 200 тыс. км можно наблюдать прекрасно сохранившуюся хонинговку поверхности, что говорит о минимальном износе.  
Есть и вторая причина повышения ресурса впрысковых двигателей "ВАЗ". Все они, за исключением двигателей с центральным впрыском, имеют систему гашения детонации. Хотя эта система и не всемогуща, но детонационные повреждения теперь в значительно меньшей степени влияют на снижение ресурса.

    Двигатели автомобилей ВАЗ

    В последнне время появилось много информации о новых двигателях, которые в скором будущем будут устанавливаться (или уже устанавливаются) на автомобили ВАЗ.

    ВАЗ-2112 (первый шестнадцатиклапанный двигатель для ВАЗ-2110)  
ВАЗ-1118 (Начало выпуска - 1998 год.)  
ВАЗ-11183 (Начало выпуска - 1998 год.)  
ВАЗ-21203 (Начало выпуска - 1998 год.)  
ВАЗ-21084 (Начало выпуска - 1997 год.)  
ВАЗ-21084-20  
ВАЗ-2130 (Начало выпуска - 1997 год.)  
ВАЗ-2130-10  
ВАЗ-341 (первый дизельный двигатель для легковых автомобилей)

    В 1997 на ВАЗе начилось производство опытно-промышленных партий двигателей повышенной мощности. Это двигатели ВАЗ-21084 — продолжение «восьмого» семейства и ВАЗ-2130 — развитие двигателя автомобилей «классического» семейства. (Источник информации: Авторевю 9 1996)  

     
ВАЗ-1118 - новый четырехцилиндровый мотор (1288 см*3 ) для переднеприводных автомобилей. У него только два клапана на цилиндр, но он оснащен регулируемой системой выпуска, которая повышает крутящий момент двигателя на малых оборотах, открывая длинный канал во впускном коллекторе, и мощность на высоких, когда воздух идет по короткому. Такие конструкции ныне применяются ведущими производителями автомобильных двигателей, но для России это первый опыт. (Источник информации: За рулем 1996)   

    ВАЗ-11183 - модификация мотора ВАЗ-1118 рабочим объемом 1499 см*3 и мощностью 58 кВт/79 л. с. уже при 2800 об/мин располагает внушительным крутящим моментом - 133 Н-м. Это на 3 Н-м больше и на 800 оборотов ниже, чем у 16-клапанного ВАЗ-2112 мощностью 69 кВт/94 л.с. , которым вскоре намерены комплектовать "десятку". Потребителю такой мотор обещает "уверенную" пятую передачу и беспроблемную езду в городе. Производство его планируют освоить в 1998 году, причем по показателям токсичности он должен соответствовать требованиям двухтысячного года.

    (Источник  информации: За рулем  1996)   

      
Самый интересный "вазовский" мотор - двухлитровый 16-клапанный ВАЗ-21203 с распределенным впрыском, мощностью 85 кВт/115 л.с. Такого в серийной продукции завода еще не было. Двигатель предназначен для автомобилей как классической, так и переднеприводной компоновки. Начало выпуска - тот же 1998 год.

    История двухлитрового шестнадцатиклапанного двигателя ВАЗ-21203 довольно длинная. Несколько лет назад велись работы над двигателем такого рабочего объема. До производства тот мотор не дошел, но наработки остались. И когда появился двигатель ВАЗ-2112, решили его голов-кой "накрыть" тот экспериментальный блок. Эксперимент оказался весьма удачным. Головку, правда, пришлось доработать - увеличить проходные сечения клапанов, но главное - мотор сразу получился вполне работоспособный. Сейчас двигатель ВАЗ-21203 доводят, а выпускать его планируют силами ОПП. Самая интересная особенность этого мотора - универсальность. Его можно установить как под капот переднеприводного автомобиля, так и на ВАЗы классической и полноприводной компоновки. Есть, правда, на пути "двести третьего" одно серьезное препятствие - ресурс трансмиссии вазовских машин, когда-то рассчитанный на куда более слабые двигатели. Но эта проблема не из разряда неразрешимых.

    Технические характеристики двигателя  ВАЗ-21203

    Рабочийобъем,см*3................................................................................ 1977  
Межцилинфоеое расстояние, мм .......................................................... 89  
Диаметр цилиндра,мм ........................................................................... 82  
Ход поршня,мм ....................................................................................... 94  
Длина шатуна, мм .................................................................................. 146  
Степень сжатия ...................................................................................... 10.6  
Мощность, кВт/л, с. (при об/мин).......................................................... 85/115.6 (5400)  
Максимальный крутящий момент, Н-м (при об/мин) ......................... 180 (3200)  
Количество клапанов на цилиндр ........................................................ 4  
Система питания .................................................................................... распределенный впрыск  
Октановое число топлива ..................................................................... 95  
 

    (Источник  информации: За рулем  1996 и 1997)   

    ВАЗ-21084 — это по сути дела «восемьдесят третий» мотор с увеличенным по высоте на 1,2 мм блоком, несколько измененной головкой и новым коленвалом и распредвалом. Поршень диаметром 82 мм, обрезанный по высоте на 1,8 мм, здесь будет иметь ход 74,8 мм. (Источник информации: Авторевю 9 1996)

    Технические характеристики двигателя  ВАЗ-21084

    Рабочийобъем,см*3................................................................................ 1580  
Межцилинфоеое расстояние, мм .......................................................... 89  
Диаметр цилиндра,мм ........................................................................... 82  
Ход поршня,мм ....................................................................................... 74,8  
Мощность, кВт/л, с. (при об/мин).......................................................... 60/82 (5600)  
Максимальный крутящий момент, Н-м (при об/мин) ......................... 124 (3600)  
Система питания .................................................................................... карбюратор  
Октановое число топлива ..................................................................... 91-93  
 

    ВАЗ-21084-20 - версия с многоточечным впрыском. Практически полностью повторяет двигатель ВАЗ 21084 за исключением впускного коллектора. Он несколько изменен.

    Технические характеристики двигателя  ВАЗ-21084

    Рабочийобъем,см*3................................................................................ 1580  
Межцилинфоеое расстояние, мм .......................................................... 89  
Диаметр цилиндра,мм ........................................................................... 82  
Ход поршня,мм ....................................................................................... 74,8  
Мощность, кВт/л, с. (при об/мин).......................................................... 63/86 (5600)  
Максимальный крутящий момент, Н-м (при об/мин) ......................... 130 (3600)  
Система питания .................................................................................... распределенный впрыск  
Октановое число топлива ..................................................................... 95  

    ВАЗ-2130 имеет рабочий объем 1774 куб. см. Увеличение объема получено за счет оригинальных блока и коленчатого вала. В итоге ход поршня увеличен до 84 мм, хотя поршень и шатун остались от ВАЗ-21213. А мощность и крутящий момент возросли соответственно до 60 кВт при 5400 об/мин и 134 Нм при 3000 об/мин. Часть длиннобазных автомобилей ВАЗ-2129 и ВАЗ-2131, которые выпускает Опытно-промышленное производство ВАЗа, комплектуют двигателем увеличенного до 1,8 л рабочего объема. Этот мотор делают там же, в ОПП. Его индекс ВАЗ-2130, он создан на базе серийного "двести тринадцатого" двигателя "Нивы". Увеличением хода поршня на 4 мм рабочий объем доведен до 1774 см*3. На новом двигателе может устанавливаться оригинальный распределительный вал, изменены фазы газораспределения. Система зажигания - бесконтактная. "Кормит" мотор топливом пока что привычный нам карбюратор типа "Солекс". Высота блока цилиндров увеличена на 1,4 мм, применен оригинальный коленчатый вал с измененным радиусом кривошипа. Модернизированный мотор почти на 2 кВт мощнее базовой модели, возрос крутящий момент - весьма кстати для потяжелевшей длинной "Нивы".