Принцип работы 8 клапанного двигателя ваз
Двигатель
Сегодня будет рассказано о том, что такое 16 клапанный двигатель, каков принцип его работы, а так же затронем тему преимуществ этого агрегата над 8 клапанным.
16 клапанный двигатель
В настоящее время именно 16 клапанный двигатель взят за основу работы многих
автомобилей. Это и не странно, ведь он отличается высокой степенью экономичности и
надежности. Для 8 клапанного двигателя такие характеристики в плене эксплуатации
попросту недостижимы. Что касается воздействия на окружающую среду, то эти
экземпляры в процессе своей работы оказывают на нее минимальное отрицательное
влияние. Это очень важно в эпоху, когда растительность и свежий воздух становятся чем-
то экстравагантным. Не стоит забывать и об экономичности 16 клапанного двигателя. Он
потребляет на несколько процентов меньше горючего, чем его 8 клапанный собрат.
Именно о поколении шестнадцатиклапанных агрегатов сегодня и пойдет речь. Не забудем
мы и о принципе работы этого устройства.
16 клапанный двигатель
Устройство и работа
Начать разговор, разумеется, нужно с устройства 16 клапанного двигателя. На каждый
цилиндр в моторе в данном случае будет приходиться по 2 клапана. Это не единственное
отличие данного агрегата от своего младшего собрата. Здесь монтируется целых 2
распределительных вала. Для 16 клапанного двигателя это норма. Один из распредвалов
отвечает за управление удалением отработанных газов, то есть, по сути, осуществляет
процесс выпуска. Второй при этом полностью берет на себя открытие впускных клапанов,
которые поставляют свежую порцию горючего в цилиндры. Для этого двигателя
характерно, что с одной стороны происходит поступление бензина или дизеля к рабочему
органу, а с другой — удаляются все отработанные вещества. По сути, смешивания не
происходит. Благодаря этому и происходит экономия. Только для 16 клапанного
двигателя это характерно.
Распределительный вал
Так как строение цилиндров несколько изменено, это не могло сказаться на камере
сгорания. Она имеет некоторые отличительные особенности в своей структуре. Благодаря
новому построению в цилиндрах в значительной степени снижен риск детонации.
Опасность этого страшного явления практически сведена к минимуму. Это так же не
могло ни сказаться на популярности двигателя данного типа. Даже если человек заливает
в бензобак горючее низкого качества, на работу двигателя это не оказывает практически
никакого влияния. Разумеется, машина будет работать не так качественно, как на хорошем
горючем, но при этом никакой детонации не произойдет. Очень важный аспект, благодаря
которому каждый водитель, который страдает невнимательностью при выборе бензина,
может быть спокоен за свое существование и работу своего двигателя.
Что касается системы охлаждения, то в таких моторах она работает достаточно стабильно.
Это сказывается на их продолжительности жизни, которая значительно продлевается.
Преимущества
Здесь их вытекает огромное количество. Принцип работы шестнадцатиклапанного
двигателя говорит нам о том, что цилиндры в гораздо большей степени наполняются
смесью горючего, а это напрямую влияет на выходную мощность агрегата. она возрастает.
Причем, коэффициент полезного действия остается на высоте.
Это не единственное преимущества данной модели двигателя. Как уже отмечалось ранее,
построение камеры сгорания дает возможность защитить себя от случайной детонации,
даже если в бак льется не совсем качественное топливо. Современная действительность
такова, что на многих АЗС именно таковое и распространяется.
Система охлаждения таких агрегатов построена уникальным образом, что позволяет
долгие годы эксплуатировать 16 клапанный двигатель без особых проблем.
Компоновка устройств в камере сгорания позволяет разнести между собой такты впуска и
выпуска. Это очень сильно сказывается на КПД механизма.
Еще одной отличительной чертой данной модели является улучшение тяги на больших
оборотах. Принцип работы 8 клапанного агрегата не позволяет этого сделать.
Модернизация
Разумеется, многие люди, которые имеют в своем арсенале только 8 клапанный двигатель,
рано или поздно начинают задумываться о том, чтобы увеличить его мощность и
повысить КПД. Это можно сделать путем модернизации. По сути, она сводится к тому,
что одна головка меняется на другую. Только на новой будет присутствовать 16 клапанов.
Первая проблема, с которой придется столкнуться автолюбителю — это несоответствие
диаметров и длины болтов, которые крепят головку на ее законном месте. Здесь придется
проявить смекалку и хитрость. Так как для крепления 16 клапанной головки двигателя
используются болты с меньшим диаметром, новы модифицированные крепежи будут
иметь большее значение этого параметра, то для них придется заранее подготовить
головку, то есть попросту рассверлить уже готовые отверстия. Их длина при этом будет
оставаться неизменной. Прокладку блока цилиндров так же придется поменять. Это и
естественно, ведь старая предназначена для крепления другой головки. Если этого не
сделать, то герметизация может быть попросту нарушена.
16 клапанный двигатель с чугунным блоком цилиндров
Видео о двигателе ВАЗ-2114
Видеообзор работы двигателя ВАЗ-2114, особенности и характеристики.
Схема и устройство двигателя
Общий вид двигателя
Прежде чем приступить к рассмотрению вопроса устройства двигателя и описанию характеристик, необходимо рассмотреть схему устройства узлов и деталей, которые находятся непосредственно в главном силовом агрегате и снаружи.
Также, стоит посмотреть двигатель ВАЗ-2114 в разрезе:
Двигатель ВАЗ-2114 под капотом
Когда основную информацию было рассмотрено, можно перейти непосредственно к рассмотрению характеристик мотора.
Разборка и ремонт: основные факты
Рассмотрим данный пункт статьи, как справочную информацию, потому что, если говорить о ремонте двигателя, то каждый отдельный узел и агрегат ремонтируется отдельно. При эксплуатации силового агрегата может понадобиться его демонтаж. В этом случае можете рассмотреть замену силового агрегата от иномарки.
Поэтому, рассмотрим, основным операции направленные на снятие двигателя с автомобиля:
- На предварительно этапе разборки необходимо слить масло с мотора, а также охлаждающую жидкость с системы.
- Еще одним пунктом, который нельзя пропускать становиться обесточивание автомобиля. Это нужно для того, чтобы не замкнуть систему.
- Отсоединяем топливную систему.
- Демонтируем узлы, которые подают воздух в двигатель.
- Отсоединяем дроссель, а также все оставшиеся воздушные патрубки и трубки системы охлаждения.
- Демонтируем систему впрыска и ресивер.
- Снимаем систему зажигания полностью.
- Разбираем газораспределительный механизм. и помпу. .
- Теперь, можно демонтировать коллектора.
- Снимаем поддон, масляный фильтр и насос.
- Отсоединяем КПП и снимаем сцепление. Коробку передач, также можно демонтировать для удобства.
- Снимаем головку блока цилиндров.
- Демонтируем силовой агрегат.
- Проводим окончательную разборку.
Капитальный ремонт силового агрегата потребует более углубленных знаний в конструкции и принципе работы двигателя, но при желании, каждый автомобилист способен в этом разобраться и проводить данные операции собственными руками.
Стоит отметить, что при диагностике неисправностей стоит тщательно и внимательно осматривать каждую деталь на наличие дефектов.
Выводы
16-ти клапанный двигатель ВАЗ-2112, в своё время являлся самым динамичным и приемистым мотором в линейке ВАЗ, что делало его одновременно самым популярным и сложным в ремонте и обслуживании. В этой статье мы подробно расскажем вам об устройстве этого двигателя, его преимуществах и недостатках.
Схематическая зарисовка двигателя ВАЗ-2112
Подробная схема двигателя ВАЗ-2112.
1 – поддон картера двигателя. 2 – передний сальник коленвала. 3 – коленчатый вал. 4 – шкив коленчатого вала. 5 – масляный насос. 6 – шкив привода генератора. 7– зубчатый ремень ГРМ. 8 – передняя крышка привода механизма газораспределения. 9 – шкив насоса охлаждающей жидкости (помпа). 10 – натяжной ролик. 11 – зубчатый шкив распредвала. 12 – задняя крышка привода механизма газораспределения. 13 – сальник распределительного вала. 14 – выпускной распределительный вал. 15 – гидротолкатель. 16 – пружина клапана. 17 – направляющая втулка клапана. 18 – выпускной клапан. 19 – ресивер. 20 – крышка подшипников распределительного вала. 21 – направляющая труба. 22 – крышка головки блока цилиндров. 23 – пластиковая крышка. 24 – свеча зажигания. 25 – впускной распределительный вал. 26 – впускной клапан. 27 – головка блока цилиндров. 28 – соединительная муфта. 29 – топливная рампа. 30 – шланг вентиляции картера. 31 – форсунка. 32 – впускной коллектор. 33 – маховик. 34 – держатель заднего сальника коленчатого вала. 35 – задний сальник коленчатого вала. 36 – блок цилиндров. 37 – масляный щуп. 38 – поршень. 39 – шатун. 40 – крышка шатуна. 41 – крышка коренного подшипника коленчатого вала.
Устройство двигателя
Цилиндры
Так выглядит блок цилиндров на снятом двигателе.
Цилиндры двигателя расточены непосредственно в блоке. Начальный диаметр 82 мм и во время ремонта может быть увеличен на 0,4 или 0,8 мм. Класс цилиндра маркируется на нижней плоскости блока латинскими буквами.
Коленчатый вал
Этот элемент практически не выходит из строя.
Коленвал сделан из чугуна высокопрочной закалки, и снабжен пятью коренными, четырьмя шатунными шейками, а также восемью противовесами, отлитыми совместно с валом. Отличие этого коленвала от аналогов с ВАЗ-2112 обусловлено повышенной прочностью и износостойкостью, поэтому установка от младших моделей полностью исключена. К обратной стороне коленчатого вала при помощи шести самоконтрящихся болтов закреплён маховик.
Поршни
На этих поршнях как видно уже есть проточки под клапана. Их уже не загнёт.
Поршень в двигателе изготовлен из алюминиевого сплава, юбка поршня в продольном сечении – коническая, в поперечном – овальная. Отличительная особенность поршней для ВАЗ-2112, они имеют четыре углубления под клапаны, во избежание их загиба и последующей замены клапанов, тогда как на младших моделях они плоские. Для одного двигателя поршни следует подбирать по массе, не допуская разницу более чем в 5 грамм, для уменьшения дисбаланса КШМ (кривошипно-шатунного механизма – прим.). На поршне вмонтировано три кольца: верхние – компрессионные, препятствующие прорыву газов в картер двигателя, также они способствуют отводу тепла от поршня к цилиндру. Нижнее кольцо – маслосъёмное (о его замене тут).
Шатуны
Как правило их меняют вместе с поршнями.
Шатуны – стальные, подразделяются на классы по массе – они маркируются краской или буквой на крышке. На крышках, как и на шатунах, клеймится номер цилиндра (он должен находиться по одну сторону шатуна и крышки).
Поршневые пальцы
Так выглядит поршневой палец.
Вид ГБЦ на демонтированном двигателе.
Головка блока цилиндров – сделана из алюминиевого сплава, общая для всех четырех цилиндров, центрируется на блоке двумя втулками и крепится десятью винтами. На верхней части ГБЦ находятся опоры распредвалов, по пять с каждой из сторон.
Распределительные валы
Распределительные валы и их шкивы
Распределительные валы – литые, чугунные, пятиопорные, у каждого по восемь кулачков. Распределительные валы приводятся во вращение зубчатым ремнем от коленчатого вала. В связи с повышенными нагрузками на ремень ГРМ его ширина в двигателе ВАЗ-2112, по сравнению с аналогами 2110(11) увеличена с 19,0 до 25,4 мм (соответственно, увеличена ширина зубчатых шкивов и роликов). Поэтому изменился и момент натяжения ремня ГРМ. Под шкивом впускного распределительного вала находится опорный ролик, под выпускным – натяжной.
Клапаны
Этим клапанам не страшны загибы, если на поршнях есть проточки.
Система смазки
Масляный насос
Новый масляный насос.
Масляный насос – оборудован шестернями внутреннего зацепления и редукционным клапаном – установленным на передней стенке блока цилиндров. К крышке второго коренного подшипника и корпусу насоса болтами крепится маслоприемник. Масляный фильтр – представляет из себя полнопоточный, неразборный фильтр. Сама система вентиляции картера – закрытая, принудительная, отсосом газов через маслоотделитель, расположенным в крышке головки цилиндров.
Пожалуй, историю 1,6-литровых восьмиклапанников можно отсчитывать с 1985 года, когда в гамме двигателей ВАЗ появился 1,5-литровый карбюраторный мотор с индексом 21083. Изначально он развивал 51,5 кВт, то есть 70 л.с. при 5600 оборотах, на бензине АИ-93, и был получен из более раннего 1,3-литрового мотора ВАЗ-2108 путем увеличения диаметра цилиндров. Естественно, это потребовало внесения в конструкцию массы радикальных изменений. Этот двигатель в начале своего жизненного цикла стоял под капотом Lada Samara и автомобилей десятого семейства.
В 1988 году появилась модификация двигателя ВАЗ-21083, оснащенная измененной шатунно-поршневой группой с плавающим поршневым пальцем и оригинальным распределительным валом. Мощность мотора ВАЗ-2110 составляла 52 кВт (70,7 л.с.), но уже на бензине АИ-91 – СССР к тому времени пытался унифицироваться по маркам бензина с Европой. Вместо АИ-93 появились АИ-91 и АИ-95. По ряду причин АИ-91 не прижился, уступив АИ-92.
Следующим важным этапом стало появление в 1996 двигателя ВАЗ-2111, впервые в истории АвтоВАЗа оснащенного системой впрыска. Это позволило, при сохранении мощности на уровне 70 л.с., получить соответствие нормам выбросов Евро-2.
В дальнейшем появилось несколько модификаций двигателя ВАЗ-2111 с мощностью от 51,5 кВт (70 л.с). до 56,4 кВт (76,7 л.с.), соответствующих нормам токсичности от R83 до Евро-3. Начиная с норм Евро-2, появился фазированный впрыск топлива. Двигателями ВАЗ-2111 (наравне с карбюраторными двигателями 21083 и 2110) комплектовались как Lada Samara, так и 2110.
В 2004 году на выставочной площадке в Тольятти был показан новый мотор с индексом 21114/ 21183 объемом 1,6 л. Интересный факт: один двигатель имел два обозначения, так как он выпускался в двух разных цехах. Моторы были полностью идентичными.
Новинкой планировалось оснащать ВАЗовские новинки – семейства Kalina и Priora. Главной целью модернизации было увеличить крутящий момент на низких оборотах.
Двигатель Лада Калина
На этот раз конструкторы нарастили объем цилиндров за счет увеличения хода поршней и отказались от попарно-параллельного впрыска топлива, остановившись на фазированном. Замена подпольного нейтрализатора катколлектором (нейтрализатором, устанавливаемым непосредственно возле головки цилиндров) значительно увеличила сопротивление системы выпуска, однако увеличение рабочего объема позволило достичь мощности в 59,5 кВт (80,9 л.с.)
Мотор при этом соответствовал нормам выбросов ЕВРО-3 и 4.
Lada Largus Cross 2014–19
Ну а вершиной этой восьмиклапанной эволюции и стал представленный в 2021 году двигатель ВАЗ-11182.
Планируя модернизацию восьмиклапанного двигателя, заводские конструкторы поставили себе планку – не делать максимальную мощность выше 67,5 кВт или 90 л.с. (с точки зрения физики данное равенство необъяснимо, и оно полностью остается на совести налоговиков).
Дело в том, что производители, которые выпускают автомобили с двигателями мощностью более этого значения, платят дополнительный акциз (увеличивающийся к тому же год от года), что неизбежно приводит к удорожанию автомобиля.
Как известно, главную информацию о моторе дает диаграмма ВСХ, внешней скоростной характеристики, показывающей зависимость крутящего момента и мощности от частоты вращения коленвала. Так вот, если при частоте вращения 1000 об/мин прежний двигатель ВАЗ-11189 выдавал лишь 102,5 Н·м, то новый 11182 – уже 111,4 Н·м. Этот мотор вплотную подбирается к отметке 140 Н·м уже при 2500 оборотах, тогда как предшественника для этого нужно было раскрутить до 3800 об/мин. В реальной жизни эта разница ощущается сразу – и при трогании с места, и при ускорении с относительно небольших скоростей, и при движении с полной загрузкой.
Ну а теперь давайте рассмотрим, за счет чего удалось достичь нужных показателей и какие детали затронула серьезная модернизация, потому что измененные детали непосредственно влияют на характеристики двигателя. И почти все они являются технологически и конструктивно весьма сложными.
Начнем с ГБЦ. Она претерпела очень серьезные изменения. Инженеры ВАЗа полностью поменяли рубашку охлаждения, изменили каналы впуска и выпуска и оптимизировали камеру сгорания. Как известно, камера формируется за счет головки блока и самого поршня. У 189-го мотора поршень был плоским, а камера сгорания формировалась в основном за счет головки. Такая конфигурация была выбрана для использования шатунов длиной 133,32 мм, унифицированных с 16-клапанными моторами. Впрочем, плоский поршень не позволял реализовать потенциал двигателя по крутящему моменту из-за необходимости снижения угла опережения зажигания. Такая форма камеры сгорания имеет не самые оптимальные антидетонационные свойства, и единственный способ борьбы с этим явлением – уменьшение угла опережения зажигания.
Крышка головки блока цилиндров двигателя 11182
Помимо модификации камер сгорания, на двигателе ВАЗ-11182 впервые применены трехкомпонентные маслосъемные кольца вместо двухкомпонентных. Время идет, технологии меняются, поставщики предлагают новые решения. На заводе провели испытания этих колец, и вместе с новой конструкцией маслоотделителя они показали хорошие результаты: угар масла по сравнению с предыдущим мотором упал в два раза! Угар, конечно же, зависит от нагрузок и оборотов. В ходе испытаний, например, сравнивали угар масла на 182-м и 189-м моторах при работе на 2000 оборотов. На старом моторе угар составил 9-10 г/ч, а на новом – всего 5 г/ч. И такую же картину можно видеть во всем диапазоне оборотов – угар снижен практически вдвое. Изменился и жаровой пояс: он стал шире при сохранении неизменной массы поршня. Тем самым улучшили рассеивание тепла, поступающего от камеры сгорания, при одновременном снижении температуры поршневых колец.
Вообще, газораспределительный механизм обновился весьма радикально. Распредвал теперь полностью новый. Его облегчили, уменьшили ширину рабочей поверхности кулачков с 15,3 до 11 мм, затылков кулачков – с 17,7 до 6 мм, поменяли профиль. На выпуске поменялась высота кулачка. Поменяли развал и фазы, и в целом массу распредвала по сравнению с предыдущей версией мотора удалось снизить примерно на 500 г, с 2650 до 2069 г. Улучшились условия подъема и посадки клапана в седло, а это снизило уровень шума – по сравнению с предыдущей версией он уменьшился на 2,4 дБ.
Распредвал двигателя 11182
Клапаны тоже стали легче, поскольку диаметр штока клапана был уменьшен до 5 мм, за счет чего произошло облегчение самого клапана. Изменились и седла клапанов: если раньше толщина седла составляла 9 мм, то теперь она уменьшилась до 6 мм. Поменялся и диаметр втулок клапанов. Изменились и маслосъемные колпачки – их позаимствовали с 16-клапанного двигателя альянса Renault-Nissan.
Полностью изменилась конструкция толкателей клапанов ГРМ. Раньше там использовались две пружины и регулировочная шайба. Сейчас там одна пружина и толкатель без регулировочной шайбы, так что при регулировке клапанов меняются сами толкатели. Такое решение используется как в моторах альянса Renault-Nissan, так и у многих других конкурентов, например, в двигателях Hyundai и Kia. В результате клапаны начинают требовать регулировки только при пробеге в 90 000 км. Это хорошая цифра, но главное, что такая конструкция позволила отказаться от нулевого ТО и первой регулировки на 2000 км пробега. Правда, теперь процедура регулировки заключается в замене толкателей, что более трудоемко.
Клапан впускной двигателя 11182
Клапан выпускной двигателя 11182
Радикально поменялась технология сборки. Раньше на заводе собирали головку цилиндров отдельно от двигателя, и на ней же происходила регулировка клапанов. Собранная головка ставилась на двигатель, и затягивались винты крепления головки. В процессе затяжки винтов происходила небольшая деформация головки, нарушающая регулировку зазоров клапанов, и в итоге при пробеге в 2 тысячи км клапаны приходилось обязательно регулировать. Сейчас сборка осуществляется на двигателе: сначала головку ставят на двигатель, потом собирают, затем регулируют, и этим обеспечивается точность зазоров между толкателями и кулачками.
Поменяли и верхнюю крышку двигателя: теперь она выполнена из алюминия, имеет 6 точек крепления вместо двух и снабжена новой прокладкой для надежного уплотнения крышки головки цилиндров. Изменили конструкцию маслоотделителя, и это позволило лучше отделять масло от картерных газов, поступающих после отделения масла обратно в двигатель. Качество отделения масла повысилось в 2 раза: если на предыдущем двигателе уходило порядка 2 г/ч, то сейчас – меньше 1 г/ч. Собственно, у восьмиклапанника и не было особых проблем с расходом масла, но новые технологии позволили сделать эту ситуацию еще лучше.
Конструкторы уменьшили диаметр дроссельного патрубка, получив за счет этого возможность точнее дозировать поступление воздуха при низких оборотах. Это позволило снизить обороты холостого хода с 850 до 750 об/мин, и это очень важно для потребителя, поскольку этот показатель непосредственно влияет на расход топлива. Заодно можно ожидать, что владельцы автомобилей с новым мотором забудут о такой характерной для восьмиклапанных двигателей болячке, как проблема плавающих оборотов.
Блок цилиндров остался без изменений – конфигурации масляных каналов и каналов охлаждения менялись только в головке, а вот конструкция коленчатого вала была модифицирована более чем существенно. Ширина шатунных шеек была уменьшена с 27,2 до 19 мм, а их диаметр – с 47,8 до 43 мм. Уменьшено количество противовесов: на старом восьмиклапаннике их было 8, а стало 4 (такое решение также используется на моторах Renault).
Коленвал двигателя 11182
Изменилась схема подачи масла на подшипники скольжения. Технологи существенно оптимизировали производственный процесс: раньше сверление масляных каналов проходило в три этапа: сверлили шатунные шейки в одном сечении, сверлили коренные шейки, а потом сверлили диагональный канал сквозь коренную и шатунную шейку и ставили заглушки. Теперь сверлится один диагональный канал с поверхности коренной в шатунную шейку с выходом на её поверхность, что позволило отказаться от заглушек и получать канал одним сверлением. Это никак не отразилось на качестве смазывания, зато не только уменьшило себестоимость изготовления детали, но и улучшило эпюру несущей способности масляного клина в подшипниках скольжения.
Кроме того, оптимизированы прокладка головки цилиндров, свечи зажигания, катколлектор, корпус рампы форсунок и многое другое.
Ну а что же в итоге? В итоге в линейке двигателей ВАЗ появился достаточно современный по конструкции, тяговитый и, что важно, относительно недорогой двигатель. На сегодняшний день он сертифицирован по нормам Евро-5+, но экологические нормы неминуемо будут ужесточаться, и у двигателя есть потенциал повышения до Евро-6, да и в целом потенциал его модернизации еще не исчерпан. В любом случае, в течение ближайших 5-6 лет он точно будет пользоваться спросом.
Читайте также: