Учебное пособие: Будова двигуна та його робота

1. Технічна характеристика двигунів, що вивчаються. Призначення, характеристика, загальна будова і робота КШМ і ГРМ

ТТХ двигунів

Технічн характеристики	КамАЗ-4310	ЗІЛ-131
Двигун	Дизель КамАЗ-740	ЗІЛ-131
Тип	Чотирьохтактний восьмициліндровий з запалюванням від стиснення	V-подібний, чотирьохтактний, карбюраторний, верхнеклапанний
Розміщення циліндрів	V-подібний з кутом розвалу 90о	Під кутом 90 о
Порядок роботи циліндрів	1–5–4–2–6–3–7–8	1–5–4–2–6–3–7–8
Напрямок обертання колінчастого вала	правий	правий
Діаметр циліндра і хід поршня	120х120	100х95
Робочий об'єм, л	10,85	6
Ступінь стиснення	17	6,5
Номінальна потужність, к.с	210	150 (3200 об/хв.)
Максимальний крутний момент, кгсм	65	41 (1800–2000)
Частота обертання колінчастого вала, об/хв. -      номінальна -      при максимальному Мкр	2600±50 1600–1800	3100+100 (макс.)
На холостом ходу: -      мінімальна, не більше -      максимальна, не більше	600 2930
Кількість клапанів в циліндрі	2 (впускний випускний)	- // -
Тиск масла в прогрітому двигуні, кгс/см2: -     при номінальній частоті -     при мінімальній частоті обертання холостого ходу	4 – 5,5 1	2 – 4 0,5
Нумерація циліндрів (по ходу автомобіля) -     права група -     ліва група	1–2–3–4 5–6–7–8	1–2–3–4 5–6–7–8

КШМ призначений для здійснення робочого процесу всередині циліндрово порожнини і перетворення зворотно-поступального руху поршня в обертальний рух колінчастого вала.

Двигуни КамАЗ мають центральний КШМ, виконаний по V-подібній схемі з послідовним розміщенням шатунів на шатунних шийках колінчастого вала.

КШМ складається з нерухомих і рухомих деталей.

Нерухомі деталі:

– блок циліндрів;

– головка циліндрів;

– передня кришка (корпус гідромуфти);

– картер маховика;

– піддон картера;

– деталі кріплення;

– ущільнення,

Рухомі деталі:

– 8 поршньових груп (поршень, поршньов кільця, поршньовий палець);

– шатуни;

– колінчастий вал;

– маховик.

Нерухомі деталі КШМ:

Блок циліндрів – є корпусом двигуна, в якому розміщуються і працюють рухомі деталі усіх механізмів і систем двигуна, він підлягає значному, нерівномірному нагріву. Під впливом механічних навантажень і термічних напруг блок може деформуватись, в зв'язку з чим надан йому при виготовленні форма і розміри змінюються.

Блок уявля собою жорстку відливку із сірого чавуну з добавленням невеликої кількост легуючих добавок (хром, нікель). Блок має V-подібну конструкцію з кутом розвалу 90°. Лівий ряд циліндрів зміщений відносно правого на 29,5 мм. Це викликано тим, що на одній шатунній шийці колінвала встановлюється два шатуни. Блок складає одне ціле з верхньою частиною картера і розділений поперечними перегородками, які в нижній частині закінчуються арками, які утворюють корінн опори колінвала. На блоці передбачені:

– гніздо для установки водяного насоса і канали підводу охолоджуючої рідини (передній торець);

– площадка для кріплення масляного фільтра і канали для підводу масла до МФ відводу від нього в головні магістралі.

– площадка для кріплення масляного насоса канали для підводу масла від нагнітальної і радіаторної секцій масляного насоса;

– в розвалі блока виконані площадки для кріплення паливного насоса високого тиску;

-в верхній частині перегородок виконані розточки під підшипник розподільного вала.

Циліндрична частина блока є одночасно і стяжкою сорочки охолодження.

В циліндрові гнізда вставляються гільзи циліндрів. Гільзи циліндрів «мокрого типу» (зовнішня поверхня гільзи омивається охолоджуючою рідиною, легкоз¢ємні, відлиті із спеціального чавуна).

Головка циліндрів – відлита із алюмінієвого сплаву. На кожний циліндр окрема головка. В головці виконані впускний і випускний клапани. Вільний простір (внутрішній) головки утворює рідинну сорочку охолодження головки.

В головці виконана порожнина для встановлення форсунки.

Картер маховика – виготовлений із алюмінієвого сплаву і кріпиться болтами до заднього торця блока циліндрів. 3 лівого боку в картері передбачений отвір для установки стартера. Всередині нижньої частини картера є отвір під сальник колінчастого вала.

Передня кришка блока (корпус гідромуфти) відлита із алюмінієвого сплаву. Кріпиться болтами до переднього торця картера.

В кришці також розміщуються вузли привода агрегатів:

– в передній частині кришки є розточка для приводу водяного вала, вала гідромуфти;

– вала приводу генератора і водяного насоса;

– з правого боку кришки кріпиться відцентрований масляний фільтр;

– праворуч і ліворуч кріпляться кронштейни передньої опори двигуна.

Рухомі деталі КШМ:

Поршень уявляє собою металевий стакан із алюмінієвого сплаву, складається із днища, головки, юбки.

На поршні встановлені 2 компресійні і одно маслоз'ємне кільце. В днищі виконані тороїдальні КС і К 2 виточки для головки клапанів.

На бокових стінках всередині поршня виконан бобишки (приливи), в отвори яких встановлюється поршневий палець. На внутрішній поверхні бобишок виконані канавки під стопорні кільця поршневого пальця.

Поршневі кільця забезпечують герметичність між поршнем і гільзою двигуна і запобігають попаданню масла в камеру згоряння, кільця чавунні.

Компресійні кільця мають форму прямокутно трапеції. Маслоз¢ємні кільця коробчастого типу з радіальним пружинним розширенням.

Поршневі кільця мають прямий замок. Зазор в замку стиснутого кільця, поміщеного в гільзу циліндра, повинен бути 0,4 – 0,6 мм (для компресійних) і 0,3 – 0,45 мм (для маслоз'ємного). Замки повинні бути повернуті один відносно другого на 180о.

Шатун – з'єднує поршень з колінвалом, шатун виготовлений із сталі.

Складається із верхньої головки, стержня і нижньої головки. В верхній головці запресована бронзова втулка. Нижня головка шатуна виконана роз'ємною. Роль підшипників виконують вкладиші, виготовлені із сталі. Вкладиш шатунні – взаємозаміняємі.

Поршневий палець – служить для шарнірного з'єднання поршня з шатуном. Він виготовлений із хромо – нікельово сталі. Поршневий палець плаваючого типу.

Колінчастий вал – сприйма зусилля від шатунів і перетворює їх в крутний момент, а також забезпечу переміщення поршнів під час допоміжних тактів і пуску двигуна. Виготовлений з високовуглецевої легованої сталі.

Складається із корінних шийок, шатунних шийок, щік, зв'язуючих корінні і шатунні шийки, носка (переднього кінця), хвостовика (заднього кінця).

Для розвантаження корінних підшипників від дії відцентрових сил за одне ціле із щоками виконані противіси.

На кожній шатунній шийці кріплять по два шатуна (правого і лівого ряду).

Для жорсткості число корінних шийок на одну більше, ніж шатунних. На передньому кінці вала напресовані шестерня масляного насоса і передній противіс.

3 торця колінчастого вала встановлюється шліцьова напівмуфта відбору потужності для привода гідромуфти.

На задньому кінці колінвала напресована розподільна шестерня задній противіс. В щоках колінвала просвердлені канали для підводу масла від корінних підшипників до шатунних шийок.

Колінчастий вал фіксується в осьовому напрямку 4-ма сталеалюмінієвими напівкільцями, встановленими в проточці задньої корінно опори. Від провертання кільця утримуються виступами нижніх напівкілець.

Виступи входять в пази кришки підшипника.

Маховик призначений для зменшення коливань колінчастого вала, а також для виводу поршнів із мертвих точок завдяки накопиченій кінетичній енергії під час такту робочого ходу. Крім цього маховик полегшує роботу двигуна при розгоні і подоланні короткочасних перевантажень. Відлитий із сірого спеціального чавуна, закріплений болтами на задньому торці колінчастого вала і зафіксований 3-ма штифтами і установочною втулкою.

Для пуску двигуна стартером на маховику напресований зубчастий вінець. На зовнішній поверхні є паз під фіксатор (для регулювань двигуна). Для провертання колінчастого вала по колу маховика передбачені 12 отворів.

Газорозподільний механізм служить для забезпечення своєчасного наповнення циліндрів двигуна свіжим повітрям і випуску із них відпрацьованих газів.

ГРМ клапанного типу, з верхнім розміщенням клапанів (по 2 клапани на циліндр) і нижнім розміщенням розподільного вала.

ГРМ складається із:

– розподільного вала з приводом;

– штовхачів;

– направляючих штовхачів;

– штанг штовхачів;

– коромисел клапанів;

-            стояків осей коромисел клапаних механізмів.

Розподільний вал служить для керування клапанами. Встановлений в розвалі блока на 5-ти підшипниках ковзання з шестеренчастим приводом. На валу є 5 опорних шийок і по 2 кулачка на кожний шарнір. Осьові переміщення розподільного вала обмежуються корпусом підшипника, в торці якого упирається з одного боку маточина шестерні, а з другого – упорний бурт задньої опорної шийки.

Штовхачі – для передачі зусилля від кулачків розподільного вала до штанг. Штовхачі тарільчастого типу з циліндричною направляючою частиною, виготовлені із сталі.

Штанги штовхачів – стальні, пустотілі.

Коромисла клапанів служать для зміни напрямку руху, який передається штангою. Сталеві, уявляють собою двоплечі важелі.

Клапани

– впускний і випускний із жароміцної сталі. Складаються із тарілки і стержня. Діаметр головки випускного клапана 46,5 мм, а впускного

– 51,5 мм. Збільшений діаметр впускного клапана поліпшу наповнення циліндра свіжим повітрям.

Колінчастий вал приводить в обертання (через шестеренчастий привод) розподільний вал. При поворот розподільного вала його кулачок піднімає штовхач, а разом з ним і штангу, яка верхнім кінцем упирається в регулювальний болт коромисла. Коромисло повертається навколо осі і відтискує клапан вниз. Відкривається отвір канала в головці циліндра. При подальшому повороті розподільного вала, штовхач почина опускатися, а клапан під дією пружин рухається вгору. Коли кулачок виходить з-під штовхача, тиск на клапан припиняється, і він під дією пружин щільно сіда на сідло.

2. Фази газорозподілення.

Фазами газорозподілення називають моменти початку відкривання і кінця закривання клапанів, які виражаються в градусах кута повороту.

Для поліпшення наповнення циліндрів свіжим повітрям і кращо очистки їх від відпрацьованих газів необхідно відкривати і закривати клапани не в ті моменти, коли поршень знаходиться в мертвих точках, а з деяким випередженням при відкриванні і запізненням при їх закриванні.

В двигуні КамАЗ впускні клапани відкриваються з випередженням на 10о до ВМТ, закриваються з запізненням на 46о після НМТ. Тривалість відкривання впускного клапана 236о (такт впуску). Тривалість відкривання випускного клапана 256о (такт випуску).

Таким чином, в двигуні є період, на протязі якого впускний випускний клапани відкриті одночасно, який називається перекриттям клапанів (20О).

При перекритті клапанів відбувається підсосування в циліндр повітря і відсосування із нього відпрацьованих газів за рахунок більшої енерг потоків повітря і відпрацьованих газів.

3. Несправності і ТО КШМ і ГРМ

Несправності КШМ:

– зношення корінних і шатунних підшипників (заміна);

– зношення шийок колінчастого вала (заміна колінчастого вала);

– зношення поршньових пальців (ремонт двигуна);

– зношення отворів в бобишках (ремонт, заміна поршня);

– зношення поршнів, гільз, поршневих кілець (ремонт двигуна з заміною кілець; двигуна, поршнів в комплекті з гільзою);

-            пошкодження прокладки головки блока (заміна прокладки).

Роботи під час ТО КШМ:

– перевірка і при необхідності затяжка болтів кріплення головки циліндрів, прослуховування працюючого двигуна для виявлення стуків, перевірка герметичності циліндрів, заміна зношених або поламаних деталей;

– у випадку зниження потужності двигуна необхідно перевірити компресію в циліндрах двигуна. Застосовується компресометр.

Необхідно: 1) прогріти двигун до Тох рідини 80–90ОС і зупинити його, від'єднати паливопровод високого тиску від форсунки і надіти на кінець паливопровода шланг для відводу палива в спеціальну ємність;

2) зняти форсунку і на її місце встановити і закріпити компресометр;

3) запустити двигун і при частоті обертання 550–600 записати показ компресометра.

Тиск в кінці такта стиснення 3,4–3,6 МПа (34–36 кгс/см2).

Різниця тисків по окремим циліндрам двигуна допускається не

більше 0,2 Мпа (2 кгс/см2).

Несправності ГРМ:

– підгоряння робочих фасок клапанів і сідел;

– нещільне закривання клапанів;

– неповне відкривання клапанів;

– недостатня затяжка гайок або пошкодження прокладок головок

блока;

-            зношення шестерень, штовхачів, штанг, коромисел, осей коромисел, шийок розподільного вала, втулок підшипників.

-           

Роботи під час ТО ГРМ:

ТО-2: – перевірка і регулювання зазорів в клапанному механізмі, перевірка і затяжка гайок стояків коромисел;

– регулювання на холодному двигуні або не раніше ніж через 20 хвилин після зупинки зазорів:

– для впускних клапанів – 0,25–0,3 мм;

-            для випускних клапанів – 0,35–0,4 мм.

Регулювання здійснюють з установки КВ.

Колінчастий вал провертають до тих пір, поки фіксатор на картер маховика не ввійде в проріз маховика.

В даному положенні поршень першого циліндра не доходить 18о до ВМТ. Після цьогоколінчастий вал необхідно провернути ще на 60о. Тоді поршень 1-го циліндра буде знаходитись в кінці робочого хода, а поршень 5-го циліндра – в кінці такта стиску (у відповідності з порядком роботи двигуна) клапани обох циліндрів будуть закриті.

Подальшу перевірку проводити, провертаючи колінчастий вал на 180О попарно в циліндрах 4 і 2, 6 і 3, 7 і 8.