Общее устройство двигателя рассмотрим на примере двигателя автомобиля ВАЗ-2108 — четырехтактного, карбюраторного, четырехцилиндрового с рядным вертикальным расположением цилиндров и верхним расположением распределительного вала. Двигатель имеет поперечное расположение на переднеприводном автомобиле, т.е. он вместе с коробкой передач размещается поперек между брызговиками передних колес.
Рис. 2.1. Силовой агрегат ВАЗ-2108: 1 – воздушный фильтр; 2 – карбюратор;
3 – топливный насос; 4 – датчик-распределитель зажигания; 5 – коробка передач; 6 – стартер; 7 – картер сцепления; 8 – двигатель; 9 – генератор
Коробка передач 5 (рис. 2.1) и сцепление, размещенное в картере 7, и двигатель 8 образует единый жесткий узел — силовой агрегат.
В легко доступной зоне крепятся все узлы двигателя, требующие обслуживания при эксплуатации автомобиля. Сверху расположены воздушный фильтр 1 и датчик-распределитель зажигания 4. Слева размещены свечи зажигания, генератор 9, стартер 6 и щуп указателя уровня масла. Топливный насос 3 установлен вверху, но с правой стороны двигателя (задней, если смотреть по ходу движения автомобиля), что позволяет уменьшает опасность возникновения пожаров при аварии из-за повреждения топливопроводов.
Верхней частью картера и цилиндры двигателя объединены вместе и представляют собой единую отливку — блок цилиндров 11 (рис. 2.2). В результате этого обеспечивается прочность, жесткость и компактность конструкции. Под блоком цилиндров находится стальной штампованный поддон картера 9, который одновременно служит емкостью для масла. Между поддоном и блоком цилиндров находится прокладка из пробко-резиновой смеси.
На блок цилиндров устанавливается общая для четырех цилиндров алюминиевая головка цилиндров 12. В головке находятся камеры сгорания, клапанный механизм и газовые каналы. Между блоком цилиндров и головкой расположена уплотнительная металлоасбестовая прокладка. На головке цилиндров установлен распределительный вал, который приводятся в действие по одному впускному и одному выпускному клапану. Верхнее расположение распределительного уменьшает массу возвратно-поступательно движущихся деталей и тем самым обеспечивает высокую надежность работы механизма газораспределения при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя.
Коленчатый вал специальным зубчатым ремнем с эксцентриковым роликовым натяжителем приводит во вращение распределительный вал 2. Достоинствами такого привода являются простота конструкции, снижение шумности двигателя и меньшая масса по сравнению с другими видами передач. Ременный привод закрыт спереди пластмассовой, а сзади - стальной крышками.
Чугунный, литой коленчатый вал 7 дешевле кованого и долговечнее в эксплуатации. Пять опор обеспечивают высокую жесткость коленчатого вала, он меньше прогибается, и создаются лучшие условия для работы подшипников. Нагрузка на подшипники меньше за счет больших диаметров шеек вала (51 мм коренных и 48 мм шатунных), вследствие этого уменьшается износ шеек и вкладышей подшипников, увеличивается долговечность коленчатого вала. Концы коленчатого вала уплотняются самоподжимными резиновыми сальниками.
Рис. 2.2. Продольный разрез двигателя ВАЗ-21083: 1 — крышка головки цилиндров; 2 — распределительный вал; 3 — датчик-распределитель зажигания; 4 — поршень; 5 — шатун; 6 - маховик; 7 — коленчатый вал; 8 — крышка коренного подшипника; 9 — картер; 10 — масляный насос; 11 — блок цилиндров; 12 — головка цилиндров
Алюминиевые, литые поршни 4 имеют три кольца - два компрессионных и одно маслосъемное. Поршневой палец, свободно вращающийся в бобышках поршня, запрессован в верхнюю головку шатуна. Шатуны 5 — стальные, кованые.
Система смазки двигателя комбинированная (под давлением и разбрызгиванием). Коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, опоры распределительного вала смазываются под давлением. Система смазки имеет масляный насос с шестернями внутреннего зацепления, привод которого осуществляется непосредственно от коленчатого вала. Полнопоточный масляный фильтр 6 (рис. 2.3) имеет фильтрующий элементом из специального картона. Все масло, идущее на смазку двигателя, проходит через фильтр. Для смазки двигателя применяется специальное масло, которое имеет комплекс присадок. Присадки придают маслу высокие смазочные свойства, стойкость против окисления, позволяют работать в широком интервале температур.
Рис. 2.3. Поперечный разрез двигателя ВАЗ-21083: 1 — воздушный фильтр;
2 — трубопровод системы вентиляции картера; 3 — головка цилиндров;
4 — приемник масляного насоса; 5 — блок цилиндров; 6 — масляный фильтр;
7 — насос охлаждающей жидкости; 8 — выпускной коллектор;
9 — впускной трубопровод; 10 — карбюратор
Система охлаждения — жидкостная, закрытого типа, заполнена специальной охлаждающей жидкостью, которая имеет антикоррозийные и антивспенивающие присадки и замерзает при низких температурах. Постоянный тепловой режим двигателя поддерживает термостат. Для уменьшения массы радиатор имеет пластмассовые бачки и алюминиевую сердцевину. Радиатор продувается четырехлопастным пластмассовым вентилятором с электроприводом.
Температура начала и полного открытия основного клапана термостата составляют соответственно 87 и 102 °С. Непосредственно в блоке цилиндров расположен насос 3 охлаждающей жидкости центробежного типа. Насос приводится в действие той же ременной передачей, что и распределительный вал.
Система питания состоит из воздушного фильтра 1, топливного насоса, топливного бака и карбюратора 10. Воздушный фильтр — сухого типа, с терморегулятором и со сменным фильтрующим элементом из специального картона. Фильтр имеет предварительный очиститель из нейлоновой ваты. Топливный насос диафрагменный, с сетчатым фильтром и рычагом ручной подкачки топлива. В системе питания для повышения надежности топливоподачи предусмотрен слив лишней части топлива из карбюратора обратно в топливный бак. Дополнительно в системе питания предусмотрен фильтр тонкой очистки топлива и сепаратор паров бензина, препятствующий выходу паров в атмосферу.
Карбюратор новой конструкции эмульсионного типа имеет две камеры с падающим потоком и последовательным открытием дроссельных заслонок, а также сбалансированную поплавковую камеру, систему отсоса картерных газов за дроссельную заслонку, диафрагменный ускорительный насос, экономайзер мощностных режимов с пневматическим приводом, пусковое устройство с пневматическим приводом, экономайзер принудительного холостого хода с электронным управлением по частоте вращения коленчатого вала. Привод дроссельных и воздушной заслонок карбюратора тросовый.
Электронная бесконтактная система зажигания обеспечивает надежное искрообразование при любой частоте вращения коленчатого вала.
Двигатель в целом имеет высокую надежность и долговечность. Наличие тонкостенного чугунного блока цилиндров, пятиопорного коленчатого вала, сталеалюминиевых тонкостенных вкладышей подшипников коленчатого вала обеспечивает не менее 125 тыс. км пробега до капитального ремонта.