Восьмиклапанный двигатель Opel Vectra B (бензин)

Головка блока цилиндров и распредвал

Для повышения теплопроводности и экономии веса головка блока цилиндров изготовлена из легкого металла. Седла клапанов вставляются в нагретую головку блока цилиндров и благодаря этому после ее охлаждения оказываются плотно схваченными. Свечи зажигания завинчены непосредственно в нарезанную резьбу в головке блока цилиндров. Эта резьба может быть повреждена, если свеча завинчивается слишком сильно или косо вставляется и затягивается с усилием.

Вверху в головке блока цилиндров располагается распредвал. У него пять опор. Он воздействует своими яйцевидными кулачками так, что они открывают и закрывают клапаны при определенных положениях поршней. Форма и расположение кулачков определяют фазы газораспределения. Привод распредвала обеспечивается коленвалом посредством зубчатого ремня.

Клапанное распределение

Управление «висящих» клапанов осуществляется коротким трактом передачи: кулачки нажимают на маятниковый рычаг — своего рода промежуточная опора — и посредством этого на клапаны, противодействуя силе клапанной пружины. Таким образом открывается зазор между тарелкой и седлом клапана, клапан открывается. При дальнейшем повороте кулачка клапанная пружина снова отжимает клапан в закрытое положение.

Здесь изображена конструкция головки блока цилиндров 8-ми клапанного двигателя с рабочим объемом 1,6 л. Цифрами обозначены:

1 — крышка головки блока цилиндров;

2 — прокладка;

3 — корпус распределительного вала;

4 — распределительный вал;

5 — пружина клапана;

6 — головка блока цилиндров;

7 — клапан;

8 — зубчатый ремень.

На рисунке в разрезе головки блока цилиндров 8-ми клапанного двигателя показаны следующие конструктивные узлы:

1 — распределительный вал;

2 — маятниковый рычаг;

3 — гидравлический регулятор зазора в клапане (гидротолкатель);

4 — клапан.

Впускные и выпускные клапаны размещены в головке блока цилиндров со смещением по отношению друг к другу, и против каждого вставлены гидротолкатели (гидравлические регуляторы зазора в клапанах). Эти гидротолкатели компенсируют изменения в длине клапанов, которые возникают в результате температурных воздействий и износа.

Воздействие гидротолкателя передается на клапан с помощью маятникового рычага. Благодаря этому обеспечивается работа всего клапанного механизма без зазора, и становится избыточной необходимая в ином случае дополнительная регулировка клапанного зазора. Впуск топливовоздушной смеси находится сзади по ходу движения, выпускные каналы размещены на передней стороне. Этому принципу поперечного движения потока смеси соответствует расположение впускных и выпускных клапанов.

Клапаны двигаются в легированных направляющих из серого чугуна, которые запрессованы в головку блока цилиндров. Поверх каждой направляющей надета прокладка штока клапана. Все выпускные клапаны располагают «Roto Caps» (механизмы поворота клапана). Они поворачивают клапаны при каждом такте на несколько градусов, благодаря чему отсрочивается «забивание» поверхности седел и, следовательно, потеря компрессии.

Фазы газораспределения

Известно, что в Vectra мы имеет четырехтактный двигатель, который на 1-ом такте всасывает смесь из бензина и воздуха, на 2-ом такте сжимает ее, на 3-ем воспламеняет и на 4-ом такте выталкивает сгоревшие газы. Для всасывания горючей смеси и выброса отработанного газа у двигателя внутреннего сгорания с управляемыми клапанами остается очень мало времени. Распредвал не может мгновенно открывать клапаны, а клапанные пружины не могут их закрывать столь же быстро. Поэтому кулачки сделаны так, что впускной клапан открывается уже в конце выпускного такта и закрывается лишь после того, как поршень, уплотняя смесь, снова устремляется вперед после окончания такта всасывания. Выпускной клапан открывается уже перед завершением рабочего такта и закрывается только тогда, когда поршень уже всасывает горючую смесь. Поэтому долю секунды оба клапана остаются открытыми одновременно, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ) от выталкивания возвращается к всасыванию. Этот промежуток времени называется «перекрытием клапанов».

Гидравлические толкатели

Все модели Vectra располагают гидравлическими регуляторами зазора клапанов, так называемыми гидравлическими толкателями. Такое устройство позволяет отказаться от контроля зазора клапанов: клапанный механизм работает без зазоров, но, тем не менее, обеспечивает плотное прилегание закрытых клапанов к седлам и безупречную герметизацию.

Здесь показана конструкция гидравлического регулятора зазора клапана (гидротолкателя) в 8-ми клапанном двигателе:

1 — резервуар с маслом;

2 — подача масла;

3 — камера нагнетания;

4 — поршень (подвижный);

5 — цилиндр нагнетания (неподвижный);

6 — обратный клапан;

7 — расширительная пружина.

Совет: Если машиной долго не пользовались, двигатель, оснащенный гидравлическими толкателями, вскоре после первого запуска может издавать стук, похожий на повреждение подшипников. Этот эффект возникает в том случае, если из гидравлических толкателей вытекло все масло и в клапанном механизме опять появился зазор. Оснований для беспокойства нет: стук вскоре исчезает, и клапанный механизм опять начинает работать бесшумно.

Если же один из гидравлических толкателей стучит долго и даже при прогретом двигателе, то его необходимо заменить.

Функция гидротолкателей

Когда клапан закрыт, масло из контура смазки двигателя попадает через отверстие в масляный резервуар гидротолкателя. После прохода через обратный клапан смазочное вещество течет в камеру нагнетания, которая в данный момент не находится под давлением, и полностью ее заполняет.

Параллельно с этим процессом расширительная пружина плотно прижимает поршень к маятниковому рычагу, который, в свою очередь, без зазора прилегает к кулачку распредвала, а также к концу клапана.

Когда распредвал поворачивается и прижимает эксцентрически расположенный кулачок к поршню гидротолкателя, то в камере нагнетания давление поднимается. Обратный клапан закрывает приемное отверстие и масло не может вытечь. Т.к. масло не может сжиматься, то благодаря этому возникает жесткое соединение между гидротолкателем, маятниковым рычагом, распредвалом и концом стержня клапана. Клапан может отжиматься вниз за счет усилия кулачка. После закрытия клапана возникает незначительный зазор в клапане за счет утечки, который сразу компенсируется расширительной пружиной — она отжимает клапан вверх. В увеличившийся объем камеры нагнетания при открытом обратном клапане снова течет масло. Благодаря этому гидротолкатель готов к следующему приведению в действие клапана.

Зубчатый ремень

Бесшумным приводным элементом расположенного сверху распределительного вала служит зубчатый ремень, приводимый в движение коленчатым валом. Зубчатый резиновый ремень, армированный стальной проволокой, не подвержен износу; к тому же резиновая смесь зубчатого ремня обеспечивает сухую смазку ременных шкивов.

Кроме этого, зубчатый ремень служит приводом водяному насосу. Рядом с водяным насосом располагается автоматический натяжной ролик, который поддерживает постоянное натяжение зубчатого ремня.

Прокладка головки блока цилиндров

Прокладка между блоком двигателя и головкой блока цилиндров должна отделять друг от друга камеры сгорания и каналы охлаждающей жидкости, при этом она не должна также пропускать смазочное масло. Она должна выдерживать высокие колебания температуры и давления.

В двигателях Vectra речь идет о «прокладке с малой осадкой». Поэтому при монтаже головки блока цилиндров болты должны затягиваться с соблюдением особой последовательности рабочих операций.