Распределительные валы двигателей 2112 и 21124 (16v) - снятие и установка
Замечание.
Работа показана на двигателе 21124. Особенности выполнения работы на двигателе 2112 см. в тексте.
1. Подготавливаем автомобиль к выполнению работы (см. "Подготовка автомобиля к техническому обслуживанию и ремонту").
2. Снимаем шкивы распределительных валов (см. "Шкивы распределительных валов - снятие и установка").
3. Снимаем натяжной и направляющий ролики (см. "Ремень привода ГРМ - замена").
4. Торцовым ключом на 10 мм отворачиваем шесть болтов крепления задней крышки ремня привода ГРМ и снимаем ее.
5. Снимаем крышку головки блока цилиндров (см. "Крышка головки блока цилиндров двигателей 2112 и 21124 (16V) - снятие и установка").
6. Чтобы не повредить, снимаем датчик давления масла (см. "Датчик аварийного давления масла в двигателе - замена) либо отсоединяем от него наконечник провода.
7. Торцовым ключом на 8 мм равномерно, по пол-оборота, отворачиваем 20 болтов крепления корпуса подшипников распределительных валов.
8. Снимаем корпус подшипников распределительных валов.
Замечание.
На двигателе 2112 корпус подшипников распределительных валов снимаем вместе с направляющими трубами свечей (свечными колодцами). Извлекаем трубы из корпуса подшипников.
9. Вынимаем из посадочных мест в головке блока две заглушки технологических отверстий (около задних торцов распределительных валов).
10. Снимаем распределительные валы впускных и выпускных клапанов.
11. Снимаем с валов сальники.
12. Осматриваем валы. На шейках и кулачках вала не должны наблюдаться следы сильного износа, царапины, трещины, следы наволакивания металла.
Установка
1. Смазываем чистым моторным маслом опорные шейки и кулачки валов.
2. Укладываем распределительные валы в головку блока цилиндров. Валы не взаимозаменяемы и имеют разную маркировку.
Вал выпускных клапанов имеет маркировку 1006014.
Вал впускных клапанов - с маркировкой 1006015.
Кроме того, вал впускных клапанов имеет дополнительный поясок.
Внимание!
При ремонте двигателя нельзя применять герметик с большим содержанием силикона (соединения кремния), пары которого могут попасть через систему вентиляции картера в цилиндры и далее в выпускной тракт. Используйте герметик, на упаковке которого специально указано, что он безопасен для датчика концентрации кислорода
Внимание!
Не наносите на привалочные плоскости корпуса подшипников много герметика. При затягивании болтов крепления герметик, выдавленный во внутренние полости двигателя, может засорить масляные каналы.
3. Наносим на плоскость головки блока цилиндров и на нижнюю поверхность корпуса подшипников вокруг отверстий свечных колодцев тонкий слой герметика "Локтайт" № 574 или аналогичного по следующей схеме:
4. Устанавливаем в головку блока цилиндров распределительные валы шпоночными пазами вверх.
5. Устанавливаем корпус подшипников на головку блока цилиндров и равномерно затягиваем болты его крепления до соприкосновения корпуса подшипников с головкой блока. Окончательно затягиваем болты крепления корпуса подшипников попарно, моментом 8,0-10,0 Н·м (0,8-1,0 кгс·м) в следующей последовательности (см. фото).
Последовательность затяжки болтов опор распределительных валов
6. Запрессовываем сальники распределительных валов (см. "Сальники распределительных валов - замена").
7. На двигателе 2112 наносим чистое моторное масло на резиновые уплотнительные кольца направляющих труб свечей (свечных колодцев) и устанавливаем трубы в головку.
8. Дальнейшую сборку выполняем в последовательности, обратной разборке.
Существует три важных характеристики распредвала: величина подъема клапанов, продолжительность открывания клапана и фазы газораспределителя распредвала. О них поговорим в данной статье. Распредвал впускает рабочую смесь в двигатель и выпускает отработавшие газы. Распредвалы отличаются высотой кулачка, его профилем (он может быть острым, круглым или "квадратным"), и фазой открытия клапана. В стандартном моторе ВАЗ с 16 клапанами распредвал открывает клапаны на 7.6 мм на впуске, и столько же на выпуске. Фаза открытия клапанов 256 градуса. Такие распредвалы дают на моторе объёмом 1.5 литра мощность в 91 лошадиную силу.
Фаза открытия достаточно большая, но подъём рассчитан на тягу с низких оборотов. На заводе уделили больше внимания городской езде, и максимальная мощность и скорость стандартного автомобиля искусственно ограничена в угоду неспешной езде и стоянию в пробках. 16 клапанный мотор имеет огромный скрытый потенциал для увеличения мощности, высота подъёма клапана может доходить до 14 мм, почти в 2 раза больше, чем на стандартном. Увеличение кулачков распредвала не только увеличивает мощность, но и максимальную скорость. Почему же у стандартного мотора максимальные обороты 5500? Мощность двигателя увеличивается с увеличением оборотов, потому что за один оборот мотор "съедает" фиксированное количество рабочей смеси (воздух с топливом). Таким образом если на 3000 оборотах мотор выдаёт 45 лошадиных сил, то на 5500-6000 оборотах он выдаёт 90л/с. Дальнейшей прибавки мощности не происходит. Почему? Дело в том, что воздух не успевает проходить через клапаны на такой скорости, и дальнейшее увеличение оборотов приводит к падению мощности двигателя. Это называется коэффициент наполнения цилиндров, когда двигатель имеет объём 1,5 литра, а за полный цикл способен "всосать" 1,125 л воздуха. Коэффициент наполнения в таком случае 75%, как у стандартного мотора. С ростом оборотов эти значения ещё больше уменьшается, и двигатель теряет мощность. На спортивных же моторах коэффициент достигает 100%, или даже 120% за счёт динамического наддува (встречный поток воздуха) и продувки цилиндров за счёт инерции уходящих выхлопных газов. Если ваш автомобиль не служит для перевозки картошки с дачи, и вы хотите оживить его характер, или даже поучаствовать в гонках типа "драгрейсинг", вам нужно расширять дыхательную систему вашего мотора. Увеличение подъёма клапана и увеличение размера клапана дают почти одинаковый эффект, и позволяют увеличить наполнение цилиндров рабочей смесью. Увеличивается максимальная мощность и скорость автомобиля за счёт сдвигания пика работы мотора в зону высоких оборотов. Но, клапаны нельзя увеличить очень сильно на стандартном моторе, так как для них просто не хватит места. Да, места в нашей камере сгорания действительно маловато. Увеличение подъема клапана полезна в увеличение мощности, т. к. может добавить мощность без существенного влияния на характеристики двигателя на низких оборотах. В теории конструкция распредвала с короткой продолжительностью открывания клапанов для увеличения максимальной мощности. Теоретически это будет работать. Однако, механизмы привода клапанов не такие простые. В этом случае высокие скорости движения клапанов, обуславливаемые этими профилями, существенно уменьшают надежность двигателя. Когда продолжительность открывания клапана уменьшается, то на перемещение клапана из закрытого положения до полного подъема и возвращения обратно остается меньше времени. Когда продолжительность становиться еще короче, потребуются клапанные пружины с увеличенным усилием и часто становится механически невозможным приводить в движение клапаны даже при относительно низких оборотах. Широкая фаза на распредвалу атмосферных двигателей нужна не только для того, что бы максимально наполнить цилиндры воздухом, и быстрее выпустить отработавшие газы. Когда фаза впуска и фаза выпуска достаточно большие, они накладываются друг на друга, это называется перекрытием клапанов . То есть фаза выпуска ещё не завершена, а уже открывается впускной клапан.
На стандартном распредвале перекрытия почти нет, это обеспечивает хорошую тягу на низких оборотах. На высокофорсированных моторах перекрытие достигает несколько десятков градусов. Это нужно для того, что бы использовать инерцию вылетающих отработавших газов для заполнения цилиндров свежей смесью. Дело в том, что в конце такта выпуска выхлопные газы со скоростью звука "комом" двигаются по выпускным трубам, создавая эффект поршня, и давление в выпускном коллекторе в определённый момент падает ниже атмосферного. Вот в этот момент и нужно открыть впускной клапан, что бы свежая рабочая смесь заполнила цилиндр. Этот эффект достигается только на высоких оборотах, а на низких оборотах перекрытие клапанов абсолютно бесполезно, даже снижает мощность двигателя. "Спортивные" распредвалы с большой продолжительностью открывания имеют низко-оборотный предел "холостого хода" (2000 об/мин). Распредвалы с большой продолжительностью открывания можно сделать "цивилизованными" путем изменения моментов открывания и закрывания клапанов, но компромиссом будет максимальная мощность. Для гоночных применений максимальная мощность является практически единственной целью, но для "обычных" автомобилей с форсированными двигателями очень важными являются приемистость и крутящий момент на низких оборотах. Распредвал для турбо моторов отличается от спортивных атмосферных распредвалов. На турбо моторе задача стоит так же - наполнить цилиндры как можно большим количеством рабочей смеси, и быстрее выпустить отработавшие газы. На высокофорсированных турбированных двигателях подъём и размер клапана должны обеспечивать проходимость большого количества газов с минимальными усилиями. А с фазами, и перекрытием дела обстоят несколько иначе, чем на атмосферных двигателях. Как мы уже знаем, перекрытие клапанов на атмо моторе даёт эффект продувки цилиндров, в то время как на турбо моторе наполнение происходит с помощью буста. И если применять распредвалы от "бодрого атмосферника" с широкой фазой, например 316 градусов, то при перекрытии впускного и выпускного клапанов происходит падение эффективности буста, на низких и средних оборотах, и появляется большая "турбояма". Буст начинает работать только в зоне высоких оборотов, и рост мощности не эластичен, а пикообразен. Поэтому на турбо моторах применяют распредвалы с небольшим перекрытием, как на стандартном моторе, рекомендуемая фаза 280 градусов. Подъём и размер клапана желательно использовать максимально-возможные для используемой ГБЦ. Фаза распредвала Фаза - это момент открытия и закрытия клапанов относительно положения коленчатого вала (КВ). На что влияет увеличение или уменьшение фазы можно понять на примере сравнения процессов в стандартном газораспределительном механизме (ГРМ) и ГРМ с использованием тюнингового распредвала. В стандартном ГРМ в первом такте работы двигателя впускной клапан открывается сразу же, как только поршень начинает свое движение к НМТ. При использовании тюнингового распредвала с увеличенными фазами газораспределения. В первом такте впуска поршень начинает свое движение к НМТ, а впускной клапан все еще закрыт, и когда в цилиндре образуется достаточное разряжение - впускной клапан открывается и топливно- воздушная смесь буквально врывается в камеру сгорания. Поскольку при высоких оборотах появляется инертность при заполнении топливно-воздушной смесью камеры сгорания, таким образом, мы увеличиваем скорость наполнения цилиндра, что очень важно при повышенных оборотах. Теперь рассмотрим фазу выпуска на стандартном распредвале. Дойдя до НМТ, поршень начинает такт вытеснения отработанных газов через выпускной клапан. Выпускной клапан открывается вместе с началом движения поршня и закрывается в конце такта. При использовании тюнингового распредвала с широкими фазами процесс приобретает несколько иной вид. После воспламенения рабочей смеси поршень совершает работу и движется к НМТ. В конце своего движения работа практически равна нулю, и, что бы ускорить освобождение камеры от выхлопных газов, имеет смысл начать открывать впускной клапан. Что и происходит при использовании тюнингового распредвала.
Каждый из нас старается всячески улучшить свой автомобиль, и путей к этому находится великое множество. Когда же речь заходит о двигателе, все в один голос твердят об увеличении его мощности. Хотя, если более серьёзно подойти к вопросу, то прежде надо обратить внимание на его крутящий момент.
Мы знаем, что выжать наибольшую мощность возможно при стабильных максимальных оборотах, но такой режим двигателя применяется редко. Обычному водителю более важна приёмистость автомобиля, который послушно отзывается на педаль газа как в режиме хода с места, так и при его разгоне. Такое поведение машины обеспечивается большим и относительно постоянным крутящим моментом на низких и средних оборотах, чем и «грешат» ВАЗовские двигатели. На низкой частоте вращения коленчатого вала у них отсутствует достаточная «тяга».
Владельцы автомобиля ВАЗ часто жалуются на дёрганье машины в начале движения, заметные провалы при резком нажатии на «газ», у многих быстро «летит» сцепление и практически все отмечают неэффективность пятой передачи. Действительно, при оборотах двигателя менее 3000 об./мин. наблюдается его недостаточная приёмистость. Кривая крутящего момента зависит от параметров газораспределения, так называемых «фаз распредвала», а также «время-сечения» открытия клапанов, которые задаются профилем кулачков распредвала. В зависимости от его угла поворота и получается разная величина открытия клапана. Для лучшего функционирования автомобиля на низких оборотах добиваются быстрой подачи в цилиндр необходимого объёма рабочей смеси, то есть заметно сужают фазу открытия впускного клапана.
В отличие от обычных распредвалов, в спортивных моделях используются кулачки с другими геометрическими размерами. Их более высокая и широкая форма приводит к тому, что клапан поднимается на большую высоту и дольше находится в открытом состоянии, что обеспечивает подачу полноценной смеси. Профиль кулачков отличается плавностью форм, что делает работу механизма газораспределения более надёжной на широких фазах.
Из всего вышесказанного следует, что максимальная мощность двигателя и его крутящий момент могут иметь различные величины. И если использование стандартного распредвала предполагает увеличенный крутящий момент на средних оборотах, то спортивный обеспечивает максимальную отдачу на высоких оборотах двигателя. Спортивный распредвал на автомобили ВАЗ устанавливается с разрезной шестерней (), с помощью которой становится возможна более точная регулировка и настройка фаз. С её помощью настраивается наибольшая мощность на необходимых оборотах двигателя.
Применением тюнинговых распредвалов можно добиться работы двигателя под нагрузкой без заметных перебоев даже при снижении оборотов до предельного уровня. При этом отодвигается граница детонации, то есть перестают «стучать пальцы» на малых и средних оборотах коленвала. Заметно снижение расхода топлива и уменьшение токсичности выхлопных газов. Как следствие, уменьшается склонность двигателя к детонации, а значит, увеличивается его ресурс.
Распредвалы на ВАЗовских двигателях довольно чувствительны к регулировке зазоров, поэтому на тюнинговых распредвалах заметно увеличен участок сбега кулачков на стороне закрытия клапана. Это облегчает регулировку зазоров и в несколько раз снижает их количество. Проследим этот факт на следующем примере: после установки тюнингового распредвала регулировка клапанных зазоров требуется после 60 000 км пробега двигателя. При использовании обычного распредвала потребовалось бы не менее четырёх регулировок. Это заметно увеличивает срок эксплуатации изделия и экономит средства и время, необходимые на каждую регулировку клапанов. Посчитайте сами: грамотная регулировка занимает не менее 3,5 часов и стоит порядка 20 у.е.
Классификация распредвалов
можно разделить на две группы: низовые и верховые. По названию видно, что одни увеличивают момент на низких оборотах двигателя, а другие на высоких оборотах. Это достигается при помощи изменения высоты подъёма и особого профиля кулачков, а также определёнными фазами открытия/закрытия клапанов.
Низовые распредвалы
Этот вид изделий имеет небольшую высоту подъёма при отсутствии зоны перекрытия клапанов. Такой режим предотвращает выбрасывание рабочей смеси на низких оборотах обратно во впуск. Конечно, малая высота подъёма вызывает потерю наполнения на высоких оборотах и это ведёт к уменьшению максимальной мощности двигателя. Поэтому, в основном, они применяются при езде по городу. Не забывайте, что мощность двигателя, в основном, влияет только на максимальную скорость вашего автомобиля, что не является критическим показателем. Для примера можно привести следующие цифры: уменьшение мощности двигателя ВАЗ-2109 на 10 л.с. снизит максимальную скорость всего на 6 км/ч.
К достоинствам низовых валов можно отнести повышение крутящего момента на «низах». Именно это позволит вам резко ускориться со светофора, не включая пониженную передачу. На средних оборотах эти распредвалы ничем не лучше серийных, а на высоких даже хуже их.
Верховые распредвалы
Эти изделия, наоборот, имеют высокие подъёмы, большую зону перекрытия клапанов и широкие фазы. Такой режим увеличивает наполнение на «верхах», что происходит из-за увеличения проходного сечения в зонах клапанов и благодаря использованию эффекта инерционного наддува. Это ведёт к увеличению мощности двигателя, причём максимальный крутящий момент смещается в зону высоких оборотов. К сожалению, заметен провал на «низах», что происходит вследствие более широкой фазы, во время которой рабочая смесь обратно выталкивается во впускной коллектор при низких частотах вращения. И чем лучшие характеристики имеет верховой распредвал, тем сильнее этот эффект.
Тюнинговые и спортивные распредвалы
Верховые распредвалы дополнительно делятся на тюнинговые и спортивные. Их различие, в основном, касается фазовой характеристики, подъёма клапанов и высоты перекрытия. Чем больше высота подъёма, тем выше момент и, как правило, мощность на высоких оборотах.
практически непригодны для использования в городских условиях вождения. Они имеют заметный провал при низких оборотах и довольно неустойчивые повышенные обороты холостого хода. Максимальная отдача у них происходит только в области почти предельных частот вращения двигателя, что неприемлемо при обычных условиях вождения.
Одним из ярких представителей спортивного класса изделий можно назвать
Распределительные валы 16-клапанного ВАЗ-2112 впускаю рабочую смесь, и выпускают отработанные газы. В отличие от 8-клапанного мотора, где один распредвал служит для впуска и выпуска, . Это улучшает не только , но и способствует меньшему .
Фото впускного и выпускного распредвалов
Впускной и выпускной распредвалы обозначены стрелками на фото. На фото двигатель с снятой клапанной крышкой
Различие распредвалов
Отличие впускного и выпускного распределительного вала в наличие паза под датчик фаз
На самом деле разницы в конструкции выпускного и впускного распределительного вала нет. Существует только одна причина, по которой они не взаимозаменяемые. На впускном распределительном вале есть каемочка, которая рассчитана под .
Некоторые автолюбители вместо стандартных заводских распределительных валов устанавливают . Именно в этом случае начинается существенная разница.
Впускной распределительный вал имеет больший размер кулачка, что в свою очередь открывает клапан не на 7,6 мм, а на 13,2. Это позволяет двигателю увеличить мощностные характеристики. Так само и выпускной имеет немного другие характеристики – открывается клапан не на 7,6, а на 10,8 мм, что значительно добавляет мощности.
Различия распредвалов спортивного характера
Выводы
Распределительные валы 16-ти клапанного двигателя на ВАЗ-2112 не отличаются конструктивными особенностями, кроме того, что на впускном вале проточена дополнительная кромка под датчик распредвала (фаз). Если впускной и выпускной элемент перепутать местами – это приведёт к нарушению фаз газораспределения и если двигатель долгое время проработает в таком режиме, владельца неизбежно ждёт капитальный ремонт головки блока, в лучшем случае.
Распредвалы для двигателей ВАЗ 2112 спорт
| 2112 - 1006014 / 15 - | М11 | М12 | М13 | |||||||||
| Подъем клапана, мм | 9,8 | 10,0 | 10,2 | |||||||||
| Угол открытия клапана, град. | 296 | 300 | 304 | |||||||||
| Зазор, мм | 0,2 | |||||||||||
| 2,7 | 2,9 | 3,1 | ||||||||||
| 2112 - 1006014 / 15 - | М21 | М22 | М23 | |||||||||
| Подъем клапана, мм | 10,2 | 10,4 | 10,6 | |||||||||
| Угол открытия клапана, град. | 312 | 316 | 320 | |||||||||
| Зазор, мм | 0,2 | |||||||||||
| Высота подъема клапана в ВМТ, мм | 3,4 | 3,7 | 3,9 | |||||||||
| 2112 - 1006014 / 15 - | М31 | М32 | М33 | |||||||||
| Подъем клапана, мм | 10,4 | 10,9 | 11,4 | |||||||||
| Угол открытия клапана, град. | 300 | 310 | 320 | |||||||||
| Зазор, мм | 0,2 | |||||||||||
| Высота подъема клапана в ВМТ, мм | 3,4 | 3,8 | 4,2 | |||||||||
| 2112 - 1006014 / 15 - | М41 | М42 | М43 | |||||||||
| Подъем клапана, мм | 10,9 | 11,45 | 12,0 | |||||||||
| Угол открытия клапана, град. | 300 | 310 | 320 | |||||||||
| Зазор, мм | 0,2 | |||||||||||
| Высота подъема клапана в ВМТ, мм | 3,6 | 4,0 | 4,4 | |||||||||
Примечание:
- Фазы приведены при установке точки перекрытия клапанов в ВМТ.
- 2112 - 1006014 - выпускной распредвал; 2112 - 1006015 - впускной распредвал. Обозначения для заказа, например, 2112 - 14 - М11, или 2112 - 15 - М13, или для комплекта распредвалов: 2112 - М11 / М13.
- Подъемы клапанов приведены с учетом номинального зазора между кулачком и токателем, т.е. подъем кулачка превышает подъем клапана на величину зазора.
- Распредвалы комплектуются (выпуск / впуск), например:
М11 / М12, или М12 / М13, или М11 / М13. - Высоты подъема клапана в ВМТ приведена для установки фаз газораспределения: для выпускного клапана - на стороне закрытия, для впускного клапана - на стороне открытия. Не рекомендуется устанавливать точку перекрытия позже ВМТ.
- Для установки фаз применяются регулируемые шкивы.
Возможен заказ цельных толкателей различных конструкций.
Если вы хотите подготовить автомобиль для спорта, то одной заменой распредвалов не обойтись, но в решающей степени характеристика двигателя зависит именно от них. В 16-ти клапанном двигателе возможностей для творчества еще больше. Возможна установка валов от разных серий, плюс доворот каждого в любую сторону. Не забудьте, при чрезмерном смещении точки перекрытия есть вероятность погнуть клапана. Естественно, готовить нужно весь автомобиль: ряд КПП, главную пару, колеса, двигатель. К каждому виду гонок автомобиль готовиться индивидупльно. Не бывает универсально подготовленного автомобиля. Очень важно сделать правильный выбор распредвалов. Нужно точно знать, какой вам нужен автомобиль.
В двигателе целесообразно увеличить кубатуру, доработать головку блока и установить нужные распредвалы. Представленная линейка наших спортивных распредвалов с М11 по М43 расположена по возрастанию как по характеристикам, так и по стоимости доработок. Чем больше вложено в доработку - тем выше результат. Максимальный прирост мощности дает установка индивидуальных карбюраторов на каждый цилиндр или 4-х дроссельный впрыск, а так же настроенная прямоточная выхлопная система. На фирме разработаны варианты форсировки двигателей 2112 (1,8л): дорожный 190 л.с., для дрэг-рейсинга 240 л.с. Кроме того, установка индивидуальных карбюраторов позволяет добиться оборотов холостого хода 700-900 об/мин на гоночных валах без всякой тряски..
Спортивные распредвалы намеренно изготавливаются с уменьшенным базовым диаметром для уменьшения объема доработок головки блока. Так как у них широкая фаза и большой подъем, они имеют запас по контактным нагрузкам на вершине кулачка, что позволяем уменьшить базовый диаметр.
При участии в соревнованиях по дрег-рейсингу наша команда столкнулась с трудностями со сцеплением. Клачнет - буксует, у Пеленги - разваливается нажимной диск, серийное 2112 - обрывает растяжки на корзине, и т.д. Мы разработали корзину своей конструкции на базе 2112, увеличили жесткость нажимной пружины в 2 раза и усилили растяжки. Сцепление стало работоспособным практически с любым диском, выдерживая крутящий момент до 30 кг/м даже с удара. Правда, необходимо ставить трос привода сцепления только ВАЗовский оригинальный, остальные отрываются. Возможно изготовление корзин под заказ.
