Как работают цилиндры в двигателе оки

Устройство двигателя ОКА

За время производства и конвейеров сошло три модели СеАЗ «Ока», с разными модификациями силовых установок, одна из которых была китайского производства («Ока»-11116). Две другие версии этой малолитражки – 1111 и 11113 комплектовались двигателями отечественного производства.

Общее устройство отечественных силовых агрегатов было идентичным, разница между ними была в некоторых конструктивных особенностях, которые оказывали на технические характеристики установок.

Общее описание

Двигатель ВАЗ-1111 – рядный, двухцилиндровый, с поперечным расположением. Благодаря такой компоновке моторный отсек получился компактным, что позволило уменьшить общие габариты авто. Мотор получил жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией, карбюраторную систему питания и электронную систему зажигания.

Такую же конструкцию силового агрегата имеет и модель 11113. Разница между моторами этих модификаций – основа. Версия 1111 – это, по сути, «половина» 1,3-литровой установки ВАЗ-2108, а 11113 – мотора на 1,5 литра той же «Восьмерки». Из-за этого у моторов отличается объем двигателя и мощность.

Силовая установка фиксируется в моторном отсеке на специальном подрамнике. Защита двигателя «Ока» заводом-изготовителем не предусматривалась.

Несмотря на то, что за основу установки взяли 4-цилиндровый мотор, агрегат «Ока» имеет одну очень интересную особенность – синхронный ход поршней. Если посмотреть на двигатель «Ока» в разрезе, то поршни располагаются на одном уровне и «ходят» вместе, но при этом цилиндры функционируют раздельно.

Принцип работы двигателя с такой конструктивной особенностью достаточно прост – в цилиндрах смещены такты. То есть, если в 1-м цилиндре происходит такт сжатия, то во 2-м – выпуск. И так по всем тактам, поэтому цилиндры в этом моторе работают поочередно.

Блок цилиндров

Картер силовой установки вылит из чугуна. Как и на всех ВАЗ-овских моделях, цилиндры не вставные, а расточены в блоке. По всему блоку проходят каналы системы охлаждения (так называемая «рубашка).

Поскольку силовой агрегат – двухцилиндровый, рядный, то в нижней части блока располагается только три опоры для коренных шеек коленвала. В процессе производства высокоточная обработка рабочих поверхностей этих опор выполняется заодно с крышками.

В результате каждой опоре соответствует своя крышка и менять их местами нельзя, иначе возможен разрыв коленчатого вала во время эксплуатации авто. Чтобы исключить вероятность установки крышки на не свое место при ремонте силового агрегата, на них нанесены метки.

Головка блока цилиндров – цельнолитая, алюминиевая. Поскольку ГРМ у мотора – с верхним размещением распредвала, то в ГБЦ предусмотрены постели для вала. Для установки распредвала сделано три постели с крышками. Подшипники вала отсутствуют, их роль играют рабочие поверхности постели и крышки (поэтому при сильном износе опор замене подлежит головка целиком).

В ГБЦ также располагаются и клапаны ГРМ (по 2 на каждый цилиндр). Как обычно, впускной клапан, для обеспечения лучшей наполняемости цилиндра горючей смесью, обладает большим диаметром, чем выпускной.

Фиксация ГБЦ к блоку осуществляется 6-ю болтами. При затяжке крепежей используется определенная схема, что исключает вероятность «перекоса» головки.

Болты требуют этапного закручивания с повышением момента затяжки. Усилие на болтах крепления ГБЦ имеет строго определенные величины, поэтому затягивание необходимо выполнять динамометрическим ключом.

Распределительный вал изготовлен из чугуна, имеет высокую степень обработки рабочих поверхностей – опорных шеек и кулачков. Помимо воздействия на клапана, распредвал также приводит в действие вакуумный бензонасос, для чего на задней его части имеется эксцентрик.

Регулировка тепловых зазоров на моторах «Ока» осуществляется специальными шайбами, устанавливаемыми между кулачками распредвала и клапанами.

Коленчатый вал представляет собой отливку из магниевого чугуна с последующей высокоточной обработкой рабочих поверхностей. Он имеет 3 коренных шейки и 2 – шатунных. 4 щеки вала, находящиеся между шейками, выполняют роль противовесов, снижающих вибрацию мотора при работе. Смазка рабочих поверхностей коленвала осуществляется посредством масляных каналов, проделанных внутри вала.

В передней части коленвала предусмотрены посадочные места под шестерню привода ГРМ и приводного шкива генератора. Сзади помимо фланца для крепления маховика располагается шестерня уравновешивающих валов.

Маховик – отлит из чугуна, зубчатый венец на него посажен «на горячую».

Особенностью маховика является возможность его «переворота». То есть, при сильном износе венца с одной стороны, маховик можно перевернуть, чтобы начать использовать неизношенную часть зубьев.

Подшипники трения коренных и шатунных шеек изготовлены из мягких оловосодержащих сплавов. У опорных элементов коренных шеек на рабочей поверхности проделаны специальные канавки для подачи смазки. Для правильной установки подшипников на их краях имеются специальные засечки.

Уравновешивающие валы предназначены для снижения вибрации силовой установки (а вибрирует он значительно из-за синхронного хода поршней). Представляют они собой два вала, установленные параллельно коленвалу и взаимодействующие с ним посредством шестерен.

Примечательно, что шестерни изготовлены не из металла, а из текстолита или пластика. Поскольку особой нагрузки при работе эти шестерни не испытывают, то особая прочность им не требуется. К тому же использование текстолита и пластика позволило снизить общий вес силового агрегата.

Нижние головки шатуна, как и опоры коленвала, обрабатываются вместе с крышками. Чтобы при сборке не перепутать крышки и не установить их неправильно, имеются метки.

Цилиндро-поршневая группа

Материалом изготовления поршня выступает жаростойкий алюминиевый сплав, деталь в процессе изготовления подвергается дополнительно термообработке.

Днище поршня – плоское (что делает двигатель «втыковым»), но существует возможность установки поршней от ВАЗ-2108 с проточками на днище под клапаны.

Количество колец – 3. Два верхних – компрессионные, 3-е – маслосъемное. В проточке для маслосъемного кольца проделано отверстие для стока смазки, снятой со стенок цилиндра.

Компрессионные кольца обеспечивают герметизацию камеры сгорания (в цилиндрах создается необходимая компрессия). Дополнительно они участвуют в теплообмене – отводят тепло от верхней части поршня и передают его на стенки цилиндра. Маслосъемное кольцо оснащено радиальным расширителем для повышения площади соприкосновения со стенками.

Палец — деталь круглого сечения, пустотелая. Палец является «плавающим», то есть в процессе работы он вращается в бобышках.

Отличия, технические показатели

Немного о том, чем отличаются двигатели «Оки» отечественного производства касательно устройства. В целом, общая конструкция у них идентична. Разница лишь в:

Что касается рабочих параметров, то они приведены ниже:

Все модификации силовой установки «Ока» агрегатировались исключительно с 4-ступенчатой механической коробкой передач.

«Ока»-11116

На последнем этапе производства малолитражка стала комплектоваться силовым агрегатом китайского производства, что несколько «оживило» авто, но от сворачивания производства не спасло.

Китайская установка была трехцилиндровой, общим объемом 1,0 литра. Мощностный показатель ее составлял 53 л. с. Этот мотор уже оснащался инжектроной системой питания.

Также «Ока» с этим мотором получила 5-ступ. МКПП.

Как разобрать двигатель ВАЗ Ока

Источник

Устройство двигателя автомобиля

На автомобилях установлены двухцилиндровые, четырехтактные карбюраторные двигатели модели 1111 и 11113 с различным объемом цилиндров. Они имеют рядное расположение цилиндров и распределительный вал, размещенный на головке цилиндров.

Эти два унифицированных двигателя рабочим объемом 649 и 750 см 3 отличаются поршнями и блоком цилиндров (различные диаметры впускных каналов и клапанов), прокладкой головки цилиндров (различные диаметры отверстий под цилиндры) и карбюраторами (различные тарировочные данные). Кроме того, есть отличия в величине уравновешивающих масс маховика, шкива привода генератора и уравновешивающих валов.

Двигатели со степенью сжатия 9,9 работают на автомобильном бензине АИ-93 с октановым числом по исследовательскому методу не менее 93.

Высокие мощностные и экономические показатели двигателей достигнуты за счет использования компактной камеры сгорания, двухкамерного карбюратора, подбором регулировок систем питания и зажигания, подбором формы впускных и выпускных каналов, фаз газораспределения, снижением механических потерь в двигателе в целом.

Цилиндры двигателя объединены вместе с верхней частью картера и представляют собой единую отливку — блок цилиндров. При такой компоновке обеспечиваются прочность конструкции, ее жесткость, компактность, надежность, а также уменьшается масса двигателя.

В нижней части блока цилиндров на трех опорах установлен коленчатый вал. Передний и задний концы коленчатого вала уплотняются самоподжимными резиновыми сальниками.

В каждом цилиндре двигателя имеется по одному впускному и одному выпускному клапану. Поршни 25 имеют по два компрессионных кольца и по одному маслосъемному с пружиной. Соединен поршень с шатуном поршневым пальцем, запрессованным в верхнюю головку шатуна.

Распределительный вал 12 установлен на головке цилиндров и приводится во вращение от коленчатого вала зубчатым ремнем 10. Достоинством привода являются простота конструкции и меньшая масса по сравнению с другими видами передач.

У двухцилиндровых двигателей (каковыми являются двигатели мод. 1111 и 11113) хуже уравновешенность движущихся масс кривошипно-шатунного механизма по сравнению с четырехцилиндровыми. Отсюда выше уровень вибраций двигателя. Если не принять соответствующих мер, то эти вибрации будут оказывать отрицательное воздействие и на кузов автомобиля и на пассажиров. Поэтому для снижения вибраций на двигателях мод. 1111 и 11113 установлены два уравновешивающих вала 31 с правой и левой стороны двигателя, которые приводятся во вращение шестернями от коленчатого вала. Эти валы имеют неуравновешенные массы и при вращении компенсируют инерционные силы от поршня и шатуна. Кроме того, для снижения вибраций на маховике 28 и шкиве 5 привода генератора выполнены односторонние приливы. В результате таких конструктивных мер вибрация двигателей снижена до допустимого уровня.

Блок цилиндров

Блок цилиндров 1 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 нижняя плоскость блока опущена на 53 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 цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра.

Цилиндр и сопрягающийся с ним поршень должны иметь одинаковый класс. При ремонте цилиндры могут быть расточены и хонингированы под увеличенный диаметр поршней на 0,4 и 0,8 мм.

В нижней части блока цилиндров расположены три опоры коренных подшипников коленчатого вала с тонкостенными сталеалюминиевыми вкладышами. Подшипники имеют съемные крышки 2, которые крепятся к блоку самоконтрящимися болтами. Отверстия под подшипники коленчатого вала в блоке цилиндров обрабатываются в сборе с крышками, что обеспечивает высокую точность, правильную геометрическую форму отверстий и их соосность.

Вкладыши среднего коренного подшипника сделаны без канавки на внутренней поверхности. Вкладыши крайних коренных подшипников до 1997 г. были с канавками на внутренней поверхности (и верхние, и нижние). С 1997 г. нижние вкладыши крайних коренных подшипников устанавливаются без канавки.

Крышки подшипников невзаимозаменяемы и на наружной поверхности имеют риски (см. гл. 9). Опоры подшипников и соответствующие им крышки отсчитываются от переднего торца блока цилиндров. Крышки расположены так, что метки находятся со стороны установки генератора.

В средней опоре имеются гнезда для установки упорных полуколец, удерживающих коленчатый вал от осевых перемещений. Величина осевого зазора должна быть 0,06. 0,26 мм. Если зазор превышает максимально допустимый (0,35 мм), необходимо заменять полукольца ремонтными, увеличенными на 0,127 мм. Следует иметь в виду, что канавки, находящиеся на одной стороне полуколец, должны быть обращены к упорным поверхностям коленчатого вала.

Закрывается блок цилиндров снизу стальным штампованным картером 32. Картер имеет перегородку для успокоения масла. Между масляным картером и блоком цилиндров установлена прокладка из пробкорезиновой смеси.

С задней стороны к блоку цилиндров прикреплен держатель 30 заднего сальника. Держатель, предварительно собранный с сальником, устанавливают на блок цилиндров с уложенным в него коленчатым валом и затянутыми крышками коренных подшипников. Прикреплен держатель к блоку цилиндров болтами с пружинными шайбами.

В передней правой части рубашки блока цилиндров расположена полость насоса охлаждающей жидкости. Ниже ее крепится масляный фильтр 8. С левой стороны на блок цилиндров устанавливается генератор. В нижней части слева имеется прилив для установки двигателя на кронштейне подвески.

В передней части блока цилиндров устанавливается через прокладку масляный насос 3, в крышке которого расположен передний сальник коленчатого вала 4.

Точное положение масляного насоса относительно блока цилиндров и коленчатого вала обеспечивается двумя установочными штифтами, запрессованными в корпус насоса, которые входят в соответствующие отверстия блока цилиндров.

К переднему торцу блока цилиндров прикреплены крышки 9 и 14, образующие полость для ремня привода механизма газораспределения 10.

К заднему торцу блока цилиндров крепится картер сцепления. Точное положение картера относительно блока цилиндров и соосность коленчатого вала и первичного вала коробки передач обеспечиваются двумя центрирующими втулками, запрессованными в блок цилиндров.

Головка цилиндров

Головка цилиндров 22 отлита из алюминиевого сплава, имеет камеры сгорания клиновидной формы. В головку запрессованы направляющие втулки и седла клапанов, изготовленные из чугуна. Размеры седла впускного клапана больше размеров седла выпускного клапана. Седла, предварительно охлажденные в жидком азоте, вставлены в гнезда нагретой головки цилиндра. Благодаря этому обеспечивается надежная и прочная посадка седел в головке. Рабочие фаски седел шлифуются после установки их в головку концентрично отверстиям в направляющих втулках клапанов. Между головкой и блоком цилиндров установлена специальная безусадочная прокладка на металлическом каркасе.

На поверхности головки цилиндров, сопрягающиеся с корпусом подшипников, в зоне крайних опор распределительного вала наносят герметик типа КЛТ-75Т.

Сверху головка цилиндров закрывается литой алюминиевой крышкой 16 с прокладкой.

К заднему торцу головки цилиндров крепится корпус вспомогательных агрегатов 19.

Двигатель в сборе со сцеплением и коробкой передач образует силовой агрегат, который крепится на подрамнике автомобиля на трех эластичных опорах. Опоры воспринимают как массу силового агрегата, так и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении. Опоры уменьшают вибрацию кузова при работе двигателя, обеспечивают минимальные колебания двигателя, а также предохраняют двигатель от ударных нагрузок при движении автомобиля по неровностям дороги. Расположение опор с учетом центра тяжести двигателя и силового агрегата способствует уменьшению передачи вибрации кузову. Конструкция подвески двигателя исключает возможность непосредственного контакта деталей двигателя с кузовом, что значительно уменьшает передачу шумов и стуков работающего двигателя внутри кузова.

Фазы газораспределения

1. Масляный картер. 2. Правый уравновешивающий вал. 3. Масляный фильтр. 4. Блок цилиндров. 5. Держатель заднего сальника. 6. Подводящая труба насоса охлаждающей жидкости. 7. Впускная труба. 8. Топливный насос. 9. Крышка головки цилиндров. 10. Корпус подшипников распределительного вала. 11. Распределительный вал. 12. Головка цилиндров. 13. Свеча зажигания. 14. Прокладка головки цилиндров. 15. Поршень. 16. Поршневой палец. 17. Шатун. 18. Левый уравновешивающий вал. 19. Вкладыш шатунного подшипника коленчатого вала. 20. Крышка шатуна. 21. Коленчатый вал. 22. Приемник масляного фильтра. 23. Маслоотражательный колпачок. 24. Толкатель клапана. 25. Сухарь клапана. 28. Тарелка пружины клапана. 27. Регулировочная шайба. 28. Внутренняя пружина клапана. 29. Наружная пружина клапана. 30. Опорная шайба пружин. 31. Стопорное кольцо. 32. Направляющая втулка клапана. 33. Седло клапана. 34. Впускной клапан.

А — зазор в механизме привода клапанов на холодном двигателе: 0,15—0,25 мм для впускных клапанов и 0,3—0,4 мм для выпускных.
I — впуск горючей смеси
II — сжатие
III — рабочий ход
IV — выпуск отработавших газов

За один рабочий цикл в цилиндре двигателя происходят четыре такта: впуск горючей смеси, сжатие, рабочий ход и выпуск отработавших газов. Эти такты осуществляются за два оборота коленчатого вала.

Впускной клапан начинает открываться до подхода поршня к верхней мертвой точке (в. м. т.), т. е. в положении поршня, соответствующем 26° поворота коленчатого вала до в. м. т. Это необходимо для того, чтобы клапан был полностью открытым (когда в такте впуска горючей смеси поршень пойдет вниз) и через полностью открытое впускное отверстие поступило бы по возможности больше свежей горючей смеси.

Впускной клапан закрывается после прохождения поршнем нижней мертвой точки (н. м. т.), т. е. в положении, соответствующем 60° 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, соответствующее повороту коленчатого вала на 266°.

Выпускной клапан начинает открываться еще до полного окончания рабочего хода, до подхода поршня к н. м. т., т. е. в положении, соответствующем 50° 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, потребную для выпуска газов, и предохраняет двигатель от перегрева.

Выпуск продолжается и после прохождения поршнем в. м. т., т. е. когда коленчатый вал повернется на 22° после в. м. т. Таким образом, цикл выпуска составляет 252°.

Из диаграммы фаз газораспределения видно, что существует такой момент (48° поворота коленчатого вала около в. м. т.), когда открыты одновременно оба клапана — впускной и выпускной, т. е. такты выпуска и впуска осуществляются с перекрытием клапанов. Из-за малого промежутка времени и малых перепадов давлений перекрытие клапанов не приводит к проникновению отработавших газов во впускную трубу, а наоборот, разрежение в цилиндре вследствие инерции потока отработавших газов вызывает подсос горючей смеси в цилиндр и тем самым улучшает его наполнение.

Описанные фазы газораспределения имеют место при зазоре А между кулачком распределительного вала и толкателем клапана на холодном двигателе.

Когда полость привода распределительного вала закрыта передней крышкой, то положение коленчатого вала можно определить по меткам в и д на шкиве привода генератора и передней крышке зубчатого ремня. При положении поршней в в. м. т. метка в на шкиве привода генератора должна совладать с меткой д на крышке привода распределительного вала.

При совпадении меток регулируются натяжение ремня и зазоры А в клапанном механизме.

Зазор А между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами на холодном двигателе должен быть равен 0,15. 0,25 мм для впускных клапанов и 0,3. 0,4 мм — для выпускных. Зазор устанавливается подбором толщины регулировочной шайбы 27.

В запасные части поставляются регулировочные шайбы толщиной от 3 до 4,5 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщина шайбы маркируется на ее нижней поверхности электрографом.

Если зазоры отличаются от указанных величин, то диаграмма фаз газораспределения искажается: при увеличенном зазоре клапаны открываются с запаздыванием и закрываются с опережением, а при недостаточном зазоре открываются с опережением и закрываются с запаздыванием. Если зазора нет, то клапаны остаются немного приоткрытыми постоянно, что резко сокращает долговечность клапанов и седел.

Зазоры между кулачками и шайбами толкателей устанавливаются при снятых крышке 9 головки цилиндров и передней защитной крышке зубчатого ремня, вывернутых свечах зажигания и без масла в масляных ваннах головки цилиндров в следующем порядке.

Коленчатый вал поворачивают по часовой стрелке до совмещения установочных меток на шкиве распределительного вала и задней крышки зубчатого ремня, а затем его доворачивают еще на 40. 50° (2,5. 3 зуба на шкиве распределительного вала). При этом в первом цилиндре — фаза сгорания. Поворачивать коленчатый вал следует за болт крепления шкива привода генератора.

Набором щупов проверяют зазор у 1-го кулачка распределительного вала. Если зазор отличается от нормы, то с помощью приспособления утапливают толкатель клапана и фиксируют его в нижнем положении. Микрометром замеряют толщину снятой регулировочной шайбы. Затем определяют толщину новой шайбы по формуле: Н = В + (А — С), где Н —- толщина новой шайбы; А — замеренный зазор; В — толщина снятой шайбы; С — номинальный зазор.

Пример

Допустим, А = 0,26 мм; В = 3,75 мм; С = 0,2 мм (для впускного клапана). Тогда: Н = 3,75 + (0,26 — 0,2) = 3,81 мм. В пределах допуска на зазор ±0,05 мм принимаем толщину новой шайбы равной 3.8 мм.

В толкатель клапана устанавливают новую регулировочную шайбу, убирают фиксатор и еще раз проверяют зазор. Если он отрегулирован верно, то щуп толщиной 0,2 или 0,35 мм должен выходить с легким защемлением. Последовательно поворачивая коленчатый вал на полоборота, что соответствует повороту метки на шкиве распределительного вала на 90°, регулируют зазоры у остальных клапанов, согласно очередности, указанной в таблице:

Номера кулачков считать по порядку от шкива распределительного вала.

Порядок работы двигателя

Для плавной работы двигателя и уменьшения неравномерных нагрузок на коленчатый вал рабочие процессы в различных цилиндрах должны происходить в определенной последовательности. Последовательность чередования одноименных тактов в различных цилиндрах двигателя называется порядком его работы.

Порядок работы цилиндров двигателя зависит от расположения шеек коленчатого вала и кулачков распределительного вала. Последовательность чередования тактов в цилиндрах двигателя, протекающих за полные два оборота коленчатого вала, указана в таблице:

Когда в первом цилиндре поршень движется вниз в диапазоне от 0° до 180° поворота коленчатого вала, происходит сгорание и расширение газов. Во время расширения газы совершают полезную работу, поэтому этот такт называют рабочим ходом. Во втором цилиндре, отстающем от первого на 360°, поршень движется вниз и происходит впуск горючей смеси.

Аналогично в диапазоне от 180° до 360° поворота первой шатунной шейки сжатие происходит во втором цилиндре и выпуск в первом и т. д.

При разработке семейства двигателей и их систем для новой модели конструктор ставил перед собой три основные задачи: уменьшение массы и габаритов, снижение расхода топлива и выполнение комплекса требований по защите окружающей среды. Уменьшение массы и габаритов обеспечивалось компактной конструкцией механизмов и систем двигателя. Улучшение экономичности двигателя достигнуто организацией рабочего процесса при высокой (9,9) степени сжатия и других мер, оговоренных ранее. Конструкция двигателя и его систем обеспечивает удовлетворение требований по токсичности выпускных газов.

Решению задачи по снижению шума способствовали уменьшенные зазоры между поршнем и цилиндром, в подшипниках коленчатого вала, а также конструкция привода клапанов с минимальными зазорами между толкателями и их направляющими в головке цилиндров, лучшая уравновешенность коленчатого вала, введение уравновешивающих валов.

Передача вибраций и шума сократилась также в результате того, что крепление алюминиевой крышки головки цилиндров виброизолированное, на резиновых втулках.

Источник