Прежде чем перейти к ремонту и обслуживанию двигателей, мы для тех, кто интересуется его работой, даем описание важнейших деталей.
Поршни и цилиндры
Отлитые из легкого сплава поршни имеют стальные вставки, уменьшающие тепловое расширение. В верхней части каждого поршня подвижно установлены в канавках три поршневых кольца, оказывающих упругое давление на стенку цилиндра. Два верхних кольца предотвращают прорыв рабочей смеси из камеры сгорания в картер, а третье кольцо является масло-съемным и не дает попасть в камеру сгорания излишнему количеству масла.
Днища поршней имеют выемки различной глубины. Камеры сгорания также находятся в поршнях.
Цилиндры, в которых движутся вверх и вниз поршни, отлиты в одном блоке из серого чугуна. Стенки цилиндров имеют так называемую сетчатую шлифовку: они не должны быть совершенно гладкими, так как в этом случае на них не удержалось бы необходимое для смазки масло. Диаметр цилиндров на больше диаметра соответствующих поршней на 0,025 мм (у четырехцилиндровых двигателей) или 0,03 мм (у пятицилиндровых двигателей). При капитальном ремонте двигателя цилиндры можно перешлифовывать до двух раз.
Коленчатый вал
Назначение коленчатого вала состоит в том, чтобы преобразовывать прямолинейное движение поршней в цилиндрах во вращательное.
Шатуны, соединяющие поршни с коленчатым валом, давят на него по направлению к центру вращения, как на заводную рукоятку. От нее коленчатый вал отличается тем, что его шейки, к которым прикреплены шатуны, находятся не с одной его стороны. На четырехцилиндровых двигателях они смещены относительно друг друга на 180″ и, таким образом находятся друг против друга. У пятицилиндровых дело обстоит по-другому: для обеспечения плавного вращения вала его колена расположены под углом 72″ друг к другу.
Пятицилиндровый двигатель в разрезе
1 Впускной коллектор
2 Распределительный вал
3 Звездочка распределительного вала
4 Гидравлический толкатель
5 Клапан
6 Поршень
7 Шкив коленчатого вала с гасителем колебаний
8 Звездочка коленчатого вала
9 Масляный насос
10 Всасывающий патрубок масляного насоса
11 Коленчатый вал
12 Поддон
13 Картер
14 Головка цилиндров
15 Распределитель зажигания
С целью уменьшения вибрации на противоположна шейкам стороне коленчатого вала имеются противовесы у четырехцилиндровых двигателей их восемь, а у пятицилиндровых — десять. Чтобы коленчатый вал не прогибало во время работы, он установлен в картере на пяти (у четырехцилиндровых двигателей) или шести (у пятицилиндровых) подшипниках. Таким образом, каждое из «колен» вала к которым прикреплены шатуны, закреплено в картере с обеих сторон. На заднем по ходу автомобиля конце ко-лечатого вала установлен маховик с зубчатым венцом, в зацепление с которым входит шестерня стартера. На маховике монтируется либо сцепление, обеспечивающее кинематическую связь двигателя и механической коробки передач, либо гидротрансформатор автоматической коробки передач. На другом конце коленчатого вала установлена звездочка зубчатого ремня и один или несколько швов клиноременных передач.
Шатуны
Четыре или пять шатунов смонтированы на шейках коленчатого вала на подшипниках со сменными вкладышами. На другом конце шатуны имеют бронзовые втулки для «плавающих» поршневых пальцев, которые могут смещаться на шатунах вместе с поршнями на небольшое расстояние вперёд и назад.
Головка цилиндров и распределительный вал
Головку цилиндров можно в некотором смысле назвать «крышкой» двигателя. В ней установлены клапаны и проделаны каналы для рабочей смеси и отработавших газов. Она отлита из алюминиевого сплава и, подобно блоку цилиндров, имеет водяное охлаждение.
В самой верхней части головки цилиндров находится распределительный вал. Его яйцеобразные кулачки заставляют клапаны открываться и закрываться, когда поршни находятся в определенном положении; таким образом, обеспечиваются так называемые фазы газораспределения. Привод распределительного вала осуществляется зубчатым ремнем.
Однако распределительный вал открывает и закрывает клапаны не непосредственно. «Промежуточным звеном» в механизме привода клапанов являются так называемые тарельчатые толкатели. Эти толкатели, похожие на перевернутые чашки, надеты на стержни клапанов и верхние концы клапанных пружин, как показано на рисунке справа.
У пятицилиндровых двигателей распределительный вал также приводит в движение через эксцентрик дополнительный вакуумный насос усилителя тормозной системы, и через коническую передачу — распределитель зажигания.
Гидравлические толкатели
На всех моделях «Ауди-80/90» установлены тарельчатые толкатели, в которые встроен гидравлический механизм компенсации зазоров клапанов. Благодаря такому устройству регулировка зазоров клапанов становится ненужной: механизм привода клапанов работает без зазоров, обеспечивая плотное прилегание закрытых клапанов к их седлам и отличную компрессию. Другое преимущество гидравлических толкателей можно оценить на слух: они работают значительно бесшумнее обычных.
Если двигатель с гидравлическими толкателями заводят в первый раз после длительной стоянки, вскоре после этого можно услышать стуки, похожие на те, которые возникают при неисправностях подшипников. Это происходит в том случае, если из гидравлических толкателей вытекло все масло, и в механизме клапанного привода снова появились зазоры (см. следующий раздел). Причин для беспокойства здесь нет: вскоре стуки исчезают, и механизм клапанногопривода снова работает бесшумно. Если один из толкателей продолжает стучать долгое время или даже после того, как двигатель прогрелся, его необходимо проверить (см. ниже).
Принцип действия гидравлических толкателей
Когда клапан закрыт, масло из системы смазки двигателя попадает по кольцевой канавке внутрь толкателя. Пройдя обратный клапан толкателя, оно оказывается в камере высокого давления и заполняет ее целиком.
Одновременно пружина толкателя плотно прижимает его к распределительному валу и цилиндру, упирающемуся в торец стержня клапана.
Привод клапанов с гидравлическими толкателями: находящееся под высоким давлением масло выделено более темным цветом. Серым цветом выделены полости, заполненные маслом. Цифрами обозначены следующие детали:
1 Кулачок распределительного вала
2 Камера с запасом масла
3 Обратный клапан
4 Впускной канал для масла
5 Камера высокого давления
6 Стержень клапана
7 Пружина толкателя
8 Цилиндр
9 Поршень
10 Гидравлический толкатель
Далее распределительный вал поворачивается, и его эксцентрично расположенный кулачок нажимает на толкатель, так что давление в камере высокого давления повышается. Обратный клапан толкателя закрывает приточное отверстие и не дает маслу вытечь из камеры. Поскольку сжиматься масло не может, между толкателем и цилиндром устанавливается жесткая связь и давление кулачка передается клапану.
После того, как клапан закрывается, из-за утечки масла из камеры высокого давления в механизме привода появляется небольшой зазор, однако пружина толкателя, которая давит вверх, тут же компенсирует его. Объем камеры высокого давления увеличивается, и через открывшийся обратный клапан в нее снова попадает масло. Толкатель готов к следующему циклу работы.
Детали шатунно-поршневой группы
1 Верхнее компрессионное кольцо
2 Нижнее компрессионное кольцо
3 Маслосъёмное кольцо
4 Поршень
5 Поршневой палец
6 Замок поршневого
7 Шатун
8 Шатунные вкладыши
Зубчатый ремень
Для бесшумного привода распределительного вала, установленного в верхней части головки цилиндров, служит зубчатый ремень, который приводится в движение от коленчатого вала. Этот резиновый ремень с сердцевиной из стальной проволоки имеет при работе пониженный износ, так как резиновая масса, из которой он изготовлен, обеспечивает сухую смазку звездочек. Помимо распределительного вала, у пяти цилиндровых двигателей зубчатый ремень приводит в движение водяную помпу, которая одновременно служит натяжителем ремня. На четырехцилиндровых двигателях для натяжения зубчатого ремня имеется специальный ролик. На этих двигателях зубчатый ремень приводит в движение также промежуточный вал, который, в свою очередь, вращает масляный насос, распределитель зажигания и топливный насос.
Прокладка головки цилиндров
У прокладки между головкой и блоком цилиндров весьма нелегкие условия: ей приходится отделять друг от друга камеры сгорания и каналы для охлаждающей жидкости и масла. При этом ей еще нужно выдерживать огромные колебания температуры и давления.