Богатырев А.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автомобили

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 4.8. Шатун двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 в сборе:

/—шатун; 2— болт; J— крышка; 4

—

гайка; 5

—

втулка верхней головки

поршнями в сборе попарно на каждую из четырех шатунных шеек

коленчатого вала.

На бобышках под болт шатуна и крышке выбит порядковый

номер цилиндра. Номер, выштампованный на стержне шатуна, и

метка на крышке шатуна должны быть направлены в одну сторо-

ну. Шатунные болты и вкладыши взаимозаменяемы.

При сборке шатунов с поршнями необходимо соблюдать сле-

дующий порядок: шатуны левого ряда цилиндров устанавливать

таким образом, чтобы номер на шатуне и метка на его крышке

были обращены к передней части двигателя, а правого ряда

—

наоборот.

Поршни соединяются с шатунами так, чтобы во всех случаях

надпись на поршне «Перед» была обращена к передней части дви-

гателя.

Шатуны двигателей автомобилей ВАЗ стальные кованые с

разъемной нижней головкой, в которой установлены вкладыши

шатунного подшипника. В верхнюю головку шатуна запрессована

сталебронзовая втулка. По диаметру отверстия этой втулки шату-

ны делят на три класса через 0,004 мм, как и поршни. Номер клас-

са клеймят на верхней головке шатуна.

По массе верхней и нижней головок шатуны сортируют на

классы, маркируемые краской на стержне шатуна. На двигатель

следует устанавливать шатуны одного класса по массе, т. е. с оди-

наковой маркировкой.

4.5. ГРУППА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Коленчатый вал испытывает большие нагрузки и подвергается

скручиванию, изгибу и механическому изнашиванию. Вращаю-

щий момент с коленчатого вала передается на трансмиссию авто-

мобиля, а также используется для привода в движение различных

механизмов двигателя.

Основные части коленчатого вала: коренные шейки, которыми

вал опирается на коренные подшипники, расположенные в карте-

ре; шатунные шейки; щеки, соединяющие коренные и шатунные

шейки; носок (передний конец) и хвостовик (задний конец).

В нижней части блока цилиндров расположены опоры корен-

ных подшипников коленчатого вала. В постели этих расточек ус-

танавливают тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши. Форма

расположения колен коленчатого вала зависит от числа и распо-

ложения цилиндров, порядка работы и тактности двигателя. На

большинстве автомобильных двигателей применяют полноопор-

ные коленчатые валы, у которых коренных шеек на одну больше,

чем шатунных.

Коленчатый вал изготовляют горячей штамповкой из легиро-

ванной стали (для автомобилей ЗИЛ-431410, КАЗ-4540) или отли-

вают из высокопрочного чугуна (для автомобилей ГАЗ-ЗЭ07, ВАЗ-

21213). На некоторых валах предусматривают противовесы, кото-

рые отливают вместе с валом. Установка противовесов или обору-

дование двигателя специальными уравновешивающими

механизмами необходимы в том случае, если расположение колен

коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания

сил инерции и создаваемых ими моментов.

Обычно коленчатый вал в сборе с маховиком и сцепление под-

вергают динамической и статической балансировке, чтобы не-

уравновешенные силы инерции не вызывали вибрацию двигателя

и ускоренное изнашивание коренных подшипников.

Осевое перемещение вала ограничивается упорными полуколь-

цами. Осевой зазор коленчатого вала при сборке двигателя должен

быть в пределах 0,06...0,2 мм. Если в процессе эксплуатации зазор

превышает максимально допустимое значение (0,35 мм), то упор-

ные полукольца необходимо заменить новыми или ремонтными,

увеличенными на 0,127 мм.

Коленчатый вал двигателя для автомобиля BA3-21213 чугунный

пятиопорный. В заднем конце коленчатого вала выполнено гнездо

под передний подшипник первичного вала коробки передач, по

наружному диаметру которого центрируется маховик. Маховик

устанавливают на коленчатый вал так, чтобы метка (конусообраз-

ная лунка около зубчатого обода маховика) и ось шатунной шейки

первого цилиндра находились в одной плоскости и по одну сторо-

ну от оси коленчатого вала.

Коленчатый вал двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 стальной

4 8 3 7

Рис. 4.9. Коленчатый вал двигателя автомобиля ЗИЛ-431410:

—

передний конец вала; 2— грязеуловительная полость; 3

—

шатунные шейки; 4—

противовесы; 5— маслоотражатель; б—фланец для крепления маховика; 7—коренные

шейки; 8— щека

пятиопорный (рис. 4.9). Болты крышек коренных подшипников

затягивают динамометрическим ключом. Момент затяжки должен

быть 110...113Н

•

м.

Коленчатый вал динамически сбалансирован в сборе с махови-

ком и сцеплением. Момент затяжки болтов крепления маховика

на фланце коленчатого вала должен быть

140... 150

Нм.

Коленчатый вал двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 стальной, изготовлен

методом горячей штамповки как одно целое с противовесами,

расположенными на щеках, с передним и задним выносными

противовесами, входящими в систему уравновешивания двигате-

ля. Вал имеет четыре коренные опоры и шесть шатунных шеек.

Возможность ремонта коленчатого вала обеспечена наличием

вкладышей трех ремонтных размеров. Соответствующее обозначе-

ние вкладыша маркируют на его тыльной стороне около стыка.

Шатунные шейки противолежащих цилиндров связаны тонки-

ми промежуточными щеками и смещены одна относительно дру-

гой на угол 30°, что позволяет обеспечить равномерность вращаю-

щего момента (аналогично рядному шестицилиндровому двигате-

лю), низкий уровень вибраций двигателя и динамических нагру-

зок в трансмиссии автомобиля.

На передней части вала установлена посредством шпонки шес-

терня привода масляного насоса, на задней части (за противове-

сом)

—

также на шпонке шестерня привода распределительного

вала.

В передней части вала предусмотрен жиклер для смазывания

шлицев вала привода гидромуфты. Хвостовик коленчатого вала

уплотнен резиновым самоподжимным сальником.

Коленчатый вал двигателя автомобиля ГАЗ-3307 балансируют в

сборе с маховиком и сцеплением. Крышки коренных подшипни-

ков чугунные. Для предотвращения утечки масла концы коленча-

того вала уплотнены сальниками.

Самоотвертыванию гаек крепления крышек коренных под-

Рис. 4.10. Маховик:

—

передняя манжета ведущего вала; 2—зубчатый ве-

нец; 3

—

маховик; установочная втулка сцепления;

5— упорное пружинное кольцо

шипников препятствует установка гаек

на герметик «Унигерм-9» или стопор-

ная пластина.

Маховик служит для накопления ки-

нетической энергии в течение рабочего

хода, уменьшения неравномерности

вращения вала, сглаживания момента

перехода поршня через в.м.т. и н.м.т.,

облегчения пуска двигателя и трогания

автомобиля с места.

Маховик отливают из серого чугуна,

располагая основную массу металла на

ободе для увеличения момента инер-

ции. На обод маховика напрессовыва-

ют или надевают зубчатый венец для

осуществления пуска двигателя. Венец

крепят специальными болтами. Повер-

хность маховика, соприкасающуюся с ведомым диском сцепле-

ния, шлифуют и полируют.

На ободе или торце маховика выполнены метки, позволяющие

установить поршень первого цилиндра в в.м.т., или градусная

сетка для установки момента зажигания.

Маховик двигателя автомобиля ЗИЛ-431410 прикреплен к

фланцу заднего конца коленчатого вала шестью зашплинтованны-

ми болтами. При сборке маховика с коленчатым валом надо иметь

в виду, что одно из отверстий крепления маховика смещено на

угол 2°.

Маховик двигателя автомобилей КАЗ (рис. 4.10) точно зафикси-

рован относительно коленчатого вала двумя штифтами и запрес-

сованной в него установочной втулкой 4. Зубчатый венец 2 служит

для пуска двигателя стартером.

4.6. ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

Признаки неисправности КШМ: посторонние стуки и шумы,

снижение мощности двигателя, увеличение расхода топлива и

масла, а также вредных выбросов с отработавшими газами.

Стуки и шумы в двигателе возникают в результате износа дета-

лей КШМ и увеличения зазоров между сопряженными деталями

(цилиндр

—

поршень, шейки коленчатого вала

—

вкладыши под-

шипников и т. п.). Кроме стука характерным признаком увеличе-

ния зазоров между шейками коленчатого вала и вкладышами мо-

жет быть падение давления масла в смазочной системе. Если зазор

больше предельно допустимого, вкладыши заменяют.

Падение мощности, повышение расхода топлива и масла, дымле-

ние из сапуна обычно возникают одновременно, когда свежий заряд

и отработавшие газы прорываются из цилиндра в картер, а масло

проникает из картера в камеру сгорания. Эти неисправности могут

быть вызваны также закоксовыванием (пригоранием) поршневых

колец. Кроме того, попадание масла в камеру сгорания вызывает по-

вышенное дымление двигателя, а также увеличение концентрации

основных токсичных компонентов в отработавших газах.

Для поддержания двигателей в состоянии, обеспечивающем их

постоянную готовность и длительность эксплуатации, применяют

систему планово-предусмотрительных осмотров и ремонтов. Цели

системы: регулярная проверка правильности эксплуатации; пре-

дупреждение преждевременного износа деталей; выявление неис-

правностей, дефектов и их устранение; проверка контрольно-из-

мерительных приборов, предохранительных устройств и т. д.

Кроме проведения ТО-1, ТО-2 и других мероприятий в процес-

се эксплуатации двигателя необходимо использовать топливо и

масло в полном соответствии со стандартом и с техническими ус-

ловиями, поддерживать во время работы двигателя оптимальные

тепловые и нагрузочные режимы и т. д.

Контрольные

вопросы

и задания

1.Для чего служит кривошипно-шатунный механизм? 2. Какие кинематичес-

кие схемы этого механизма применяют в двигателях? 3. Из каких основных эле-

ментов состоит КШМ? 4. Какие неисправности могут возникать при нарушении

порядка затяжки гаек крепления головки цилиндров? 5. Какие требования

предъявляют к комплектованию цилиндропоршневой группы? 6. Для чего необ-

ходимы зазоры между поршнем и цилиндром, а также в замке поршневого коль-

ца? 7. Назовите причины закоксовывания поршневых колец. Как это влияет на

работу двигателя? 8. К каким последствиям могут привести повышенные зазоры в

подшипниках коленчатого вала? 9. Для чего предназначен маховик? 10. По каким

показателям определяют техническое состояние кривошипно-шатунного меха-

низма?

Глава 5

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

5.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Механизм газораспределения (ГРМ) служит для своевременно-

го выпуска отработавших газов и наполнения цилиндров свежим

зарядом.

В четырехтактных автомобильных двигателях обычно устанав-

ливают клапанные механизмы газораспределения, в которых

впуск свежего заряда и выпуск отработавших газов происходят с

помощью впускных и выпускных клапанов. Они также надежно

изолируют камеру сгорания от окружающей среды во время так-

тов сжатия и рабочего хода.

В зависимости от расположения клапанов различают механиз-

мы газораспределения с нижними клапанами, расположенными в

блоке цилиндров, и с верхними (подвесными) клапанами, разме-

щенными в головке блока. В карбюраторных двигателях применя-

ют механизмы обоих типов, а в дизелях

—

только механизм с верх-

ними клапанами.

Почти все современные двигатели имеют ГРМ с верхним рас-

положением клапанов, так как в этом случае камера сгорания бо-

лее компактная, лучше наполнение цилиндров свежим зарядом,

проще регулировка клапанов и значительно меньше потери тепло-

ты.

Основные части ГРМ: привод, передаточные детали и клапан-

ная группа. Привод состоит из механизма привода (блока шесте-

рен) и распределительного вала. Детали передачи: толкатели 9

(рис. 5.1), штанги 19, коромысла 17. Клапанная группа включает в

себя клапан, направляющую втулку 3, пружину 4 и замок пружи-

ны (детали

11...

14).

В рядных и V-образных двигателях при верхнем расположении

клапанов усилие от кулачка 10 распределительного вала передает-

ся толкателю Р, а от него штанге 19. Штанга через регулировоч-

ный винт воздействует на короткое плечо коромысла, которое,

поворачиваясь на оси, нажимает своим носком на стержень кла-

пана. При этом пружина сжимается, а клапан перемещается вниз,

отходит от седла, обеспечивая в зависимости от назначения клапа-

на впуск свежего заряда или выпуск отработавших газов. После

того как выступ кулачка выйдет из-под толкателя, клапанный ме-

ханизм возвращается в исходное положение под действием пру-

жины.

При работе механизма направляющая втулка, запрессованная в

головку блока цилиндров, фиксируется стопорным кольцом, а ре-

гулировочный винт

—

контргайкой. Верхний конец клапана зак-

реплен сухариками, установленными в тарелке при помощи втулки.

Такая схема применена на большинстве моделей автомобилей

«Москвич», ГАЗ, ЗИЛ, а на автомобилях ВАЗ схема ГРМ несколь-

ко иная. Так, к деталям ГРМ автомобиля BA3-21213 относятся

распределительный вал, клапаны и направляющие втулки, пружи-

ны, рычаги привода клапанов. В этом механизме рычаги привода

передают усилия от кулачков распределительного вала к клапа-

нам, сжимая пружины. После того как кулачок перестает действо-

вать на рычаг, сжатая пружина прижимает клапан к седлу, т. е.

закрывает его.

Рис. 5.1. Схемы газораспределительных механизмов с различным расположением

клапанов:

а —нижним; б— верхним; /

—

седло; 2—стержень клапана; 3

—

направляющая втулка; 4

—

пружина; 5, 14—сухарики; 6, 72 —тарелки; 7—регулировочный болт; контргайка; 9—

толкатель; 10— кулачок; 77, 13— втулки; 75—головка цилиндров; 16— стопорное кольцо;

77—коромысло; 18— ось; 19— штанга

5.2. УСТРОЙСТВО И РАБОТА МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Привод механизма. ГРМ приводится в действие при помощи

зубчатой, цепной или ременной передачи. Частота вращения рас-

пределительного вала у четырехтактных двигателей в 2 раза мень-

ше частоты вращения коленчатого вала.

На двигателях грузовых автомобилей в основном применяют

зубчатые передачи.

Газораспределительный механизм в автомобиле КАЗ-4540 при-

водится в действие от прямозубой шестерни 1 (рис. 5.2), установ-

ленной с натягом на коленчатом валу, через промежуточные шес-

терни 2 и 3. Блок промежуточных шестерен вращается на сдвоен-

ном коническом роликовом подшипнике. Шестерня 4 привода

распределительного вала установлена на шейке вала с натягом.

При сборке следует совмещать все метки на торцах зубчатых ко-

лес, находящихся в зацеплении.

В автомобилях ЗИЛ-431410 и ГАЭ-3307 для привода распреде-

лительного вала применяют в основном одну пару шестерен. Так,

в автомобилях ГАЗ устанавливают стальную шестерню на колен-

чатом валу и текстолитовую

—

на распределительном, а в автомо-

билях ЗИЛ

—

чугунную шестерню на распределительном валу.

В двигателях легковых автомобилей (с приводом на задние ко-

леса) в основном применяют цепную передачу.

Вспомогательные агрегаты двигателя и механизм газораспреде-

ления автомобиля BA3-21213 приводятся в действие с помощью

цепной передачи от коленчатого вала, расположенного сверху го-

ловки (над клапанами). Передача состоит из двухрядной втулоч-

но-роликовой цепи 2 (рис. 5.3), ведущей шестерни 5, ведомых ше-

стерен

и 4, успокоителя 3 и натяжителя 8 с башмаком 7. Башмак

натяжителя и успокоитель имеют стальной каркас с привулкани-

зированным слоем резины. Около шестерни коленчатого вала в

блок цилиндров ввернут ограничительный палец 6, предотвраща-

ющий спадание цепи при снятии звездочки распределительного

вала (когда на автомобиле снимают головку цилиндров). Цепь

считается работоспособной, если при работе двигателя она натя-

гивается не более чем на 4 мм.

В некоторых автомобилях ГРМ приводится в действие ре-

менной передачей. Ремень имеет зубчатую внутреннюю

поверхность, что обеспечивает синхронность вращения распреде-

лительного и коленчатого валов.

Распределительный вал ГРМ штампуют из мало-

углеродистой стали или отливают из специального чугуна и под-

вергают термической обработке. Вал состоит из опорных шеек и

кулачков, профиль которых у большинства двигателей одинако-

вый (конусный). Одноименные кулачки (под впускные или вы-

пускные клапаны) располагаются в четырехцилиндровом двигате-

ле под углом 90°, шестицилиндровом

—

под углом 60°, восьмици-

линдровом

—

под углом 45°. Взаимодействие сферической поверх-

ности торца толкателей с конической поверхностью кулачков

обеспечивает их поворот в процессе работы.

Начиная с передней опорной шейки, диаметр шеек уменьшает-

ся для облегчения установки распределительного вала в картере

двигателя. В автомобиле ГАЭ-3307 распределительный вал имеет

пять опорных шеек, подшипниками которых служат биметалли-

ческие втулки. Осевое перемещение вала ограничивается упорным

фланцем, который крепят к переднему торцу блока цилиндров

двумя болтами.

Распределительный вал двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 (рис. 5.4) из-

готовлен из стали и установлен в развале блока цилиндров на че-

тырех подшипниках скольжения. Поверхностный слой кулачков и

опорных шеек цементирован. На задний конец распределительно-

Рис. 5.2. Блок распределительных

шестерен:

7 —шестерня коленчатого вала; 2, 3

—

про-

межуточные шестерни; шестерня рас-

пределительного вала; 5— шестерня вала

топливного насоса; 6— шестерня привода

компрессора; 7—шестерня привода насоса

гидроусилителя руля; 8— шестерня механиз-

ма уравновешивания

Рис. 5.3. Цепная передача привода

ГРМ на автомобиле BA3-21213:

7—шестерня распределительного вала; 2—

цепь; 3

—

успокоитель цепи; шестерня

привода масляного насоса; 5

—

шестерня ко-

ленчатого вала; 6— ограничительный па-

лец; 7—башмак натяжителя; 8— натяжитель

цепи

Рис. 5.4. Распределительный вал двигате-

ля ЯМЗ-КАЗ-642:

—

корпус подшипника; 2

—

колесо привода

распределительного вала; 3— шпонка; 4—

подшипник

го вала напрессовано прямозубое колесо. От осевого перемещения

вал зафиксирован корпусом 1 подшипника задней опоры, кото-

рый прикреплен к блоку цилиндров тремя самостопорящимися

болтами.

У автомобиля ЗИЛ-431410 распределительный вал стальной с

закаленными кулачками и шестерней привода распределителя за-

жигания. Вал установлен на пяти опорах через биметаллические

втулки и приводится во вращение парой зубчатых колес.

Распределительный вал автомобиля BA3-21213 чугунный ли-

той. Трущиеся поверхности кулачков отбелены, т. е. подвергнуты

воздействию электрической дуги, в результате чего образован слой

так называемого «белого» чугуна, обладающего высокой твердо-

стью. Вал вращается на пяти опорах в специальном корпусе, а от

осевых перемещений удерживается упорным фланцем.

На переднем конце распределительного вала V-образных кар-

бюраторных двигателей расположен эксцентрик, воздействующий

на штангу привода топливного насоса, а на заднем конце

—

шес-

терня привода распределителя зажигания и масляного насоса.

Передаточные детали ГРМ с верхним расположением клапанов

и нижним расположением распределительного вала

—

толкатели,

штанги и коромысла.

Толкатели передают коромыслам усилия от распредели-

тельного вала через штанги. Толкатели изготовляют из стали и чу-

гуна, а выполняют цилиндрическими или рычажно-роликовыми.

В автомобиле ЗИЛ-431410 толкатели клапанов стальные цилинд-

рические пустотелые. Для повышения надежности пары кула-

чок

—

толкатель на торце толкателя наплавлен специальный чу-

гун. В нижней части толкателя просверлены отверстия для про-

хождения масла.

У двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 толкатели стальные тарельчатого

типа с цилиндрической направляющей частью. На поверхность

тарелки наплавлен отбеленный чугун. Направляющие толкателей

изготовлены из серого чугуна и выполнены съемными, что обес-

печивает требуемую технологичность и ремонтопригодность бло-

ка. На двигатель устанавливают три направляющие, каждую из

которых фиксируют двумя штифтами и крепят к блоку двигателя

двумя болтами.

Все передаточные детали ГРМ двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 пока-

заны на рисунке 5.5.

В двигателях автомобилей ГАЗ применяют стальные цилиндри-

ческие толкатели, установленные в специальных отверстиях бло-

ка—направляющих. На торец толкателей, соприкасающийся с

кулачком, наплавлен специальный износостойкий чугун.

Штанги передают усилие от толкателя к коромыслу. Их

изготовляют из алюминиевого прутка (для автомобиля ГАЗ-3307),

стального прутка с закаленными концами (ЗИЛ-431410) или сталь-

ными пустотелыми со вставными наконечниками (КАЗ-4570). Ис-