ВАЗ 2101 — первая модель, выпущенная Волжским автомобильным заводом в начале 1970 года. За основу при её разработке был взят хорошо зарекомендовавший себя в Европе Fiat 124. Первые ВАЗ 2101 были укомплектованы карбюраторными двигателями объёмом 1.2 и 1.3 л, клапанный механизм которых периодически нуждался в регулировке.
Содержание
Назначение и устройство клапанного механизма ВАЗ 2101
Работа двигателя внутреннего сгорания невозможна без механизма газораспределения (ГРМ), который обеспечивает своевременное заполнение цилиндров топливно-воздушной смесью и выводит продукты её сгорания. Для этого в каждом цилиндре имеется по два клапана, первый из которых предназначен для впуска смеси, а второй — для выпуска отработанных газов. Управляются клапаны с помощью кулачков распредвала.
Распредвал приводится в движение коленчатым валом через цепной или ремённый привод. Тем самым в поршневой системе обеспечивается распределённый во времени впуск и выпуск газов с соблюдением последовательности фаз газораспределения. Закруглённые наконечники кулачков распредвала надавливают на коромысла (рычаги, рокеры), которые, в свою очередь, приводят в действие клапанный механизм. Каждым клапаном управляет свой кулачок, открывая и закрывая его в строгом соответствии с фазами газораспределения. Закрываются клапаны с помощью пружин.
Клапан состоит из стержня (штока, шейки) и шляпки с плоской поверхностью (тарелки, головки), закрывающей камеру сгорания. Стержень перемещается по направляющей его движение втулке. Весь ГРМ смазывается моторным маслом. Для предотвращения попадания смазки в камеры сгорания предусмотрены маслосъёмные колпачки.
Каждая фаза газораспределения должна строго соответствовать положению поршней в цилиндрах. Поэтому коленчатый и распределительный валы жёстко связаны через привод, причём первый вал вращается ровно в два раза быстрее второго. Полный рабочий цикл двигателя состоит из четырёх фаз (тактов):
- Впуск. Двигаясь в цилиндре вниз, поршень создаёт над собой разрежение. Параллельно с этим открывается впускной клапан и топливно-воздушная смесь (ТВС) поступает под низким давлением в камеру сгорания. При достижении поршнем нижней мёртвой точки (НМТ) впускной клапан начинает закрываться. В течение этого такта коленвал поворачивается на 180°.
- Сжатие. Достигнув НМТ, поршень меняет направление движения. Поднимаясь, он сжимает ТВС и создаёт в цилиндре высокое давление (8.5–11 атм в бензиновых и 15–16 атм в дизельных двигателях). При этом впускающий и выпускающий клапаны закрыты. В итоге поршень достигает верхней мёртвой точки (ВМТ). За два такта коленчатый вал произвёл один оборот, то есть поворнулся на 360°.
- Рабочий ход. От искры происходит воспламенение ТВС, и под давлением образовавшегося газа поршень направляется к НМТ. На этой фазе клапаны тоже закрыты. С начала рабочего цикла коленвал повернулся на 540°.
- Выпуск. Пройдя НМТ, поршень начинает движение вверх, сжимая газообразные продукты сгорания ТВС. При этом открывается выпускной клапан, и под давлением поршня газы удаляются из камеры сгорания. За четыре такта коленчатый вал совершил два оборота (повернулся на 720°).
Передаточное число между коленвалом и распредвалом — 2:1. Поэтому за рабочий цикл распределительный вал делает один полный оборот.
ГРМ современных двигателей различаются по следующим параметрам:
- верхнему или нижнему расположению газораспределительного вала;
- количеству распределительных валов — один (SOHC) или два (DOHC) вала;
- количеству клапанов в одном цилиндре (от 2 до 5);
- типу привода от коленвала к распредвалу (зубчато-ремённый, цепной или шестерёнчатый).
Первый карбюраторный двигатель моделей ВАЗ, выпускаемых с 1970 по 1980 год, имеет четыре цилиндра общим объёмом 1.2 л, мощность 60 л. с. и представляет собой классический рядный четырёхтактный силовой агрегат. Его клапанный механизм состоит из восьми клапанов (по два на каждый цилиндр). Неприхотливость и надёжность в работе позволяет ему использовать бензин Аи-76.
Видео: работа газораспределительного механизма
Газораспределительный механизм ВАЗ 2101
Газораспределительный механизм ВАЗ 2101 приводится в движение коленчатым валом, а за работу клапанов отвечает распределительный вал.
Вращательный момент от коленчатого вала двигателя (1) через ведущую звёздочку (2), цепь (3) и ведомую звёздочку (6) передаётся распределительному валу (7), расположенному в головке блока цилиндров (ГБЦ). Кулачки распредвала периодически воздействуют на рычаги привода или рокеры (8), приводя в движение клапаны (9). Тепловые зазоры клапанов устанавливаются регулировочными болтами (11), находящимися во втулках (10). Надёжная работа цепного привода обеспечивается втулкой (4) и регулировочным узлом (5), натяжного устройства, а также успокоителем (12).
Рабочие такты в цилиндрах двигателя ВАЗ 2101 имеют определённую последовательность.
Основные неисправности ГРМ ВАЗ 2101
Согласно статистике, каждая пятая неисправность двигателя происходит в газораспределительном механизме. Порой различные неисправности имеют похожие симптомы, поэтому на диагностику и ремонт тратится много времени. Выделяют следующие наиболее распространённые причины неисправности ГРМ.
- Неправильно выставленный тепловой зазор между рокерами (рычагами, коромыслами) и кулачками распредвала. Это приводит к неполному открытию или закрытию клапанов. В процессе работы клапанный механизм нагревается, металл расширяется, и происходит удлинение клапанных стержней. Если тепловой зазор выставлен неправильно, двигатель будет с трудом запускаться и начнёт терять мощность, появятся хлопки из глушителя и стук в районе мотора. Устраняется эта неисправность корректировкой зазора или заменой клапанов и распредвала в случае их износа.
- Износ маслосъёмных колпачков, клапанных штоков или направляющих втулок. Следствием этого станет увеличение расхода моторного масла и появление дыма из выхлопной трубы во время холостого хода или перегазовок. Неисправность устраняется заменой колпачков, клапанов и ремонтом ГБЦ.
- Выход из строя привода распредвала в результате ослабления или обрыва цепи, поломки натяжного устройства или цепного успокоителя, износа звёздочек. В результате нарушатся фазы газораспределения, клапаны зависнут, а двигатель заглохнет. Потребуется его капитальный ремонт с заменой всех вышедших из строя деталей.
В результате проскальзывания или обрыва цепи привода ГРМ клапаны могут изогнуться - Поломка или усталость клапанных пружин. Клапаны будут закрываться не до конца и начнут стучать, нарушатся фазы газораспределения. В этом случае пружины следует заменить.
- Неполное закрытие клапанов из-за обгорания рабочих фасок клапанных тарелок, образования налёта из отложений некачественного моторного масла и топлива. Последствия будут аналогичны описанным в пункте 1 — потребуется ремонт и замена клапанов.
- Износ подшипников и кулачков распредвала. В результате нарушатся фазы газораспределения, снизится мощность и приёмистость двигателя, в ГРМ появится стук, а отрегулировать тепловой зазор клапанов станет невозможно. Проблема решается заменой изношенных элементов.
После устранения любой из неисправностей двигателя ВАЗ 2101 обязательно потребуется регулировка зазора между рокерами и кулачками распределительного вала.
Видео: влияние тепловой зазора клапанов на работу ГРМ
Демонтаж и ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101
Для замены клапанных механизмов и направляющих втулок потребуется демонтировать ГБЦ. Операция эта — довольно трудоёмкая и кропотливая, требующая определённых слесарных навыков. Для её выполнения потребуются следующие инструменты:
- набор гаечных ключей (обязательно наличие головок на 8, 10, 13, 17, 19);
- шлицевые и крестообразные отвёртки;
- плоскогубцы;
- оправки для выпрессовывания и запрессовывания направляющих втулок;
- приспособление А.60311/R для извлечения клапанных пружин (рассухариватель);
- съёмник и оправка для маслоотражательных колпачков;
- динамометрический ключ.
Перед началом демонтажа ГБЦ необходимо:
- Слить антифриз из системы охлаждения двигателя.
- Снять воздушный фильтр и карбюратор, предварительно отсоединив все патрубки и шланги.
- Отсоединить провода, выкрутить свечи зажигания и датчик температуры антифриза.
- Открутив ключом на 10 гайки крепления, снять клапанную крышку вместе со старой прокладкой.
Для демонтажа клапанной крышки потребуется ключ на 10 - Совместить установочные метки коленчатого и распределительного валов. При этом поршни первого и четвёртого цилиндров переместятся в самую верхнюю точку.
Перед снятием ГБЦ необходимо совместить установочные метки коленчатого и распределительного валов (слева — звёздочка распредвала, справа — шкив коленвала) - Ослабить натяжитель цепи, демонтировать опорную шайбу и звёздочку распредвала. Цепь со звёздочки снимать нельзя, нужно скрепить их проволокой.
- Снять распределительный вал вместе с корпусом подшипников.
- Стащить с регулировочных болтов, вынуть из пружин и снять все рокеры.
Замена клапанных пружин и маслосъёмных колпачков
Опорные подшипники, распредвал, пружины и маслоотражательные колпачки можно заменить, не снимая ГБЦ. Для этого потребуется приспособление для извлечения (рассухаривания) клапанных пружин. Сначала производится замена указанных элементов на клапанах первого и четвёртого цилиндров, которые находятся в ВМТ. Затем коленвал проворачивается кривым стартёром на 180о, и операция повторяется для клапанов второго и третьего цилиндров. Все действия производятся в строго определённой последовательности.
- В свечное отверстие между поршнем и клапаном вставляется пруток из мягкого металла диаметром около 8 мм. Можно использовать оловянный припой, медь, бронзу, латунь, в крайнем случае — крестообразную отвёртку.
В свечное отверстие между поршнем и клапаном вставляется пруток из мягкого металла или крестообразная отвёртка - На шпильку крепления корпуса подшипников распредвала накручивается гайка. Под неё заводится захват устройства для извлечения сухарей (приспособление А.60311/R), стопорящих пружину и её тарелку.
Гайка на шпильке выступает в качестве опоры, создавая рычаг для рассухаривателя - Пружина прижимается рассухаривателем, и пинцетом или намагниченным стержнем извлекаются стопорящие сухари.
Вместо пинцета для извлечения сухарей лучше использовать намагниченный стержень — в этом случае они не потеряются - Снимается тарелка, затем наружная и внутренняя пружины.
Пружины сверху прижимает тарелка, зафиксированная двумя сухарями - Извлекаются верхняя и нижняя опорные шайбы, расположенные под пружинами.
Чтобы извлечь маслосъёмный колпачок, нужно снять опорные шайбы - Шлицевой отвёрткой аккуратно поддевается и извлекается маслосъёмный колпачок.
Поддевать колпачок отвёрткой следует очень аккуратно, чтобы не повредить кромку втулки клапана - На стержень клапана надевается предохраняющая пластиковая втулка (поставляется в комплекте с новыми колпачками).
Втулка предохраняет маслосъёмный колпачок при его монтаже от повреждений - На втулку надевается маслоотражательный колпачок и перемещается на стержень.
Рабочую кромку колпачка перед монтажом нужно смазать машинным маслом - Пинцетом снимается пластиковая втулка, а колпачок напрессовывается на втулку клапана.
Чтобы не повредить колпачок, при его запрессовке используется специальная оправка
Если другие ремонтные работы не требуются, сборка ГРМ производится в обратной последовательности. После этого необходимо отрегулировать тепловой зазор клапанов.
Замена и притирка клапанов, установка новых направляющих втулок
Если шляпки клапанов прогорели, или на них образовался налёт из примесей в масле и топливе, мешающий плотному прилеганию к сёдлам, клапаны необходимо заменить. Для этого потребуется демонтаж ГБЦ, то есть нужно будет выполнить все пункты приведённого выше алгоритма до установки на шейки клапанов новых маслосъёмных колпачков. Сами колпачки и пружины можно установить на снятой ГБЦ после замены и притирки клапанов. Работы выполняются в следующем порядке.
- Отсоединяются шланги от карбюратора, впускного трубопровода и выпускного патрубка охлаждающей рубашки ГБЦ.
- От выпускного коллектора отсоединяются защитный щиток стартёра и приёмная труба глушителей.
- Отсоединяется датчик давления масла.
- Срываются, а затем отворачиваются воротком и трещоткой болты крепления ГБЦ к блоку цилиндров. ГБЦ снимается.
- Если клапанные механизмы не разбирались, они снимаются в соответствии с приведённой выше инструкцией (см. «Замена клапанных пружин и маслосъёмных колпачков»).
Для замены клапанов и втулок нужно разобрать клапанные механизмы - ГБЦ переворачивается так, чтобы сторона, прилегающая к блоку цилиндров, была сверху. Старые клапаны извлекаются из своих направляющих.
Старые клапаны нужно извлечь из своих направляющих - В направляющие вставляются новые клапаны и проверяются на люфт. Если требуется замена направляющих втулок, применяются специальные приспособления.
Оправка для выбивания (вверху) и запрессовки (внизу) направляющих втулок - ГБЦ нагревается — можно на электроплите. Чтобы втулки лучше вошли в гнёзда, их следует смазать моторным маслом.
Для установки новых втулок потребуется молоток с оправкой и моторное масло - Новые клапаны притираются к сёдлам ГБЦ с помощью специальной притирочной пасты и дрели. Во время вращения клапанные тарелки необходимо периодически прижимать к сёдлам деревянной ручкой молотка. Каждый клапан притирается несколько минут, затем паста удаляется с его поверхности.
Притирка заканчивается, когда поверхность седла и клапана в месте контакта станет матовой - Установка клапанных механизмов и сборка ГБЦ производится в обратной последовательности. Перед этим поверхности головки и блока цилиндров тщательно зачищаются, промазываются графитовой смазкой, а на шпильки блока цилиндров надевается новая прокладка.
При установке ГБЦ на блок цилиндров прокладка обязательно меняется на новую - При установке головки в блок цилиндров болты затягиваются динамометрическим ключом в строгой последовательности и с определённым усилием. Сначала для всех болтов применяется усилие 33.3–41.16 Н-м. (3.4–4.2 кгс-м.), затем они докручиваются с усилием 95.94–118.38 Н-м. (9.79–12.08 кгс-м.).
Если не соблюдать порядок закручивания болтов, можно повредить прокладку и поверхность ГБЦ - При установке корпуса подшипников распредвала гайки на шпильках затягиваются также в определённой последовательности.
Если не соблюдать порядок затягивания гаек крепления корпуса подшипников распредвала, можно перекосить сам распредвал - После установки ГБЦ и корпуса распредвала производится регулировка теплового зазора клапанов.
Видео: ремонт ГБЦ ВАЗ 2101–07
Регулировка теплового зазора клапанов
Конструктивной особенностью двигателей классических моделей ВАЗ является то, что в процессе эксплуатации изменяется зазор между кулачком распредвала и рокером-толкателем клапана. Регулировать этот зазор рекомендуют каждые 15 тыс. км пробега. Для работы потребуются гаечные ключи на 10, 13 и 17 и щуп толщиной 0.15 мм. Операция несложная, и выполнить её сможет даже неопытный автолюбитель. Все действия выполняются на холодном двигателе в следующем порядке:
- Согласно приведённой выше инструкции снимается клапанная крышка (п. 4 раздела «Демонтаж и ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101»), затем крышка распределителя зажигания. Вынимается масляный щуп.
- Совмещаются метки коленчатого и распредвала (п. 5 раздела «Демонтаж и ремонт головки блока цилиндров ВАЗ 2101»). Поршень четвёртого цилиндра устанавливается в положение ВМТ, при этом оба клапана закрыты.
- Между рокером и кулачком распредвала 8 и 6 клапанов просовывается щуп, который должен входить в щель с небольшим трудом и не перемещаться свободно. Ключом на 17 ослабляется контргайка, а ключом на 13 выставляется зазор. После этого контргайкой зажимается регулировочный болт.
При регулировке зазора ключом на 17 ослабляется контргайка, а ключом на 13 выставляется сам зазор - Коленвал проворачивается кривым стартёром по часовой стрелке на 180°. Аналогичным образом регулируются 7 и 4 клапаны.
После поворота коленвала на 180° регулируются 7 и 4 клапаны - Коленчатый вал ещё раз поворачивается по часовой стрелке на 180° и регулируются 1 и 3 клапаны.
Если щуп не входит в щель между кулачком и рокером, следует ослабить контрагайку и регулировочный болт - Коленвал ещё раз проворачивается по часовой стрелке на 180° и регулируются 2 и 5 клапаны.
По окончании регулировки зазоров клапанов следует запустить двигатель и проверить его работу - Все детали, в том числе и клапанная крышка, устанавливаются на место.
Видео: регулировка зазора клапанов ВАЗ 2101
Клапанная крышка
Клапанная крышка закрывает и герметизирует ГРМ, предотвращая вытекание смазки распредвала, клапанов и других деталей наружу. Кроме этого, через её горловину заливается новое моторное масло при замене. Поэтому между клапанной крышкой и ГБЦ установлена герметизирующая прокладка, которая меняется каждый раз после ремонта или регулировки клапанов.
Перед её заменой следует тщательно протереть поверхности ГБЦ и крышки от остатков моторного масла. Затем прокладка надевается на шпильки ГБЦ и прижимается крышкой. Необходимо, чтобы прокладка точно вошла в пазы крышки. После этого в строго определённой последовательности затягиваются гайки крепления.
Видео: устранение течи масла из-под клапанной крышки ВАЗ 2101–07
Замена и ремонт клапанов на ВАЗ 2101 — работа довольно трудоёмкая и требующая определённых навыков. Однако, имея в наличии набор необходимого инструмента и последовательно выполняя требования инструкций специалистов, сделать её реально даже неискушённому автолюбителю.
