Двигатель в автомобиле ВАЗ

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.