Механизм газораспределения автомобилей ВАЗ 2108-2110 с центральным и распределённым вспрыском служит для пуска горючей смеси в камеру сгорания двигателя и отвода отработанных газов. Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава, имеет запрессованные чугунные седла и направляющие втулки клапанов. Верхняя часть втулок уплотняется металло-резиновыми маслоотражательными колпачками 7 (Приложение 1), которые препятствуют попаданию масла в камеру сгорания двигателя, что предотвращает закоксовывание свечей зажигания. В запасные части направляющие втулки поставляются с увеличенным на 0,02 мм наружным диаметром.
Распределительный вал – чугунный, литой, пятиопорный. Рабочие поверхности кулачков и поверхность под сальник отбеливаются для увеличения износостойкости. В распределительном вале пять опор и восемь кулачков. Передняя и задняя крышки распределительного вала изготовлены из дюралюминиевого сплава. К передней части распределительного вала крепится распределительная шестерня, изготовленная из чугуна. К передней части коленчатого вала также крепится распределительная шестерня, диаметром поменьше вышеуказанной.
Для натяжения ремня ГРМ в передней части блока цилиндров установлен натяжной ролик, также ремень ГРМ вращает водяной насос (помпу) системы охлаждения.
Между кулачком распределительного вала находится металлический толкатель, в днище которого устанавливается регулировочная стальная шайба определённой толщины.
Работа грм
Горючая смесь из поплавковой камеры через систему жиклеров впрыскивается в впускной коллектор двигателя, откуда посредством разряжения, создаваемого поршнем, через впускной клапан, попадает в камеру сгорания двигателя. После воспламенения горючей смеси через выпускной клапан попадает в выпускной коллектор и дальше в выхлопную трубу.
При нахождении каждого поршня в верхней мёртвой точке впускной и выпускной клапаны этого же цилиндра должны быть закрыты. При нарушении фаз газораспределения двигатель не работает или работает с перебоями (троит). Для соблюдении правильности и очерёдности фаз газораспределения коленчатый и распределительный вал устанавливается в соответствии с метками, обозначенными на распределительной шестерне коленчатого вала (ВМТ), также метка верхней мёртвой точки находится на маховике коленчатого вала.
На шестерне распределительного вала также имеется метка, которая соответствует верхней мёртвой точке двигателя. В автомобилях серии ВАЗ 2108-2110 обрыв или износ ремня газораспределительного механизма приводит к нарушению фаз газораспределения, что влечёт за собой отказ в работе силового агрегата (двигателя). Во избежание этого нужно проводить плановые ТО и ежедневный осмотр.
Клапаны привода клапанов приводятся в действие кулачками распределительного вала через цилиндрические толкатели. Зубчатым ремнём приводится во вращение шкив насоса охлаждающей жидкости. Ролик служит для натяжения ремня. Поворачивая ролик относительно шпильки крепления, можно изменять натяжение ремня.
Техническое обслуживание и регулировка грм
Регулировка зазоров в механизме привода клапанов.
Зазор А (Приложение 1) между кулачками распределительного вала и регулировочными шайбами на холодном двигателе должен быть (0,2±0,05) мм для впускных клапанов и (0,35±0,05) мм – для выпускных. Зазор регулируется подбором толщины регулировочных шайб 6.
В запасные части поставляются регулировочные шайбы толщиной от 3 до 4,5 мм с интервалом через каждые 0,05 мм. Толщина шайбы маркируется на её поверхности.
Зазор регулируется в следующем порядке:
Снять крышку головки цилиндров и переднюю защитную крышку зубчатого ремня;
Вывернуть свечи зажигания ключом 67.7812.9515 и удалить масло из верхней части головки цилиндров;
Осмотреть поверхность кулачков распределительного вала: на них не должно быть задиров, раковин, износа и глубоких рисок;
Установить на шпильки крепления крышки головки цилиндров приспособление 67.7800.9503 для утапливания толкателей клапанов;
Повернуть коленчатый вал до совмещения установочных меток на шкиве и задней крышке зубчатого ремня, а затем довернуть его ещё на 40-50 0 (2,5-3 зуба на шкиве распределительного вала). При этом в первом цилиндре будет фаза сгорания;
Проверить набором щупов зазоры у 1-го и 3-го кулачков распределительного вала;
Если зазор отличается от нормы, то приспособлением 67.7800.9503 (Приложение 3) утопить толкатель и зафиксировать его в нужном положении, установив между краем толкателя и распределительным валом фиксатор 67.7800.9504 (Приложение 4);
Приспособлением 67.7800.9505 удалить регулировочную шайбу и микрометром измерить её толщину;
Определить толщину новой шайбы по формуле:
Н = В + (А – С),
где А –замеренный зазор, мм;
В – толщина снятой шайбы, мм;
С – номинальный зазор, мм;
Н – толщина новой шайбы, мм.
Пример. Допустим А = 0,26 мм; В = 3,75 мм; С = 0,2 мм (для впускного клапана), тогда:
Н = 3,75 + (0,26 -0,2) = 3,81 мм.
В пределах допуска на зазор ±0,5 мм принима6ем толщину новой шайбы, равную 3,8 мм.
Установить в толкатель клапана новую регулировочную шайбу маркировкой в сторону толкателя, убрать фиксатор 67.7800.9504 и ещё раз проверить зазор. Если он отрегулирован верно, то щуп толщиной 0,2 или 0,35 мм должен входить с лёгким защемлением;
Последоват5льно поворачивая коленчатый вал на пол-оборота, что соответствует повороту метки на шкиве распределительного вала на 90 0 , отрегулировать зазоры клапанов, соблюдая очерёдность;
Залить масло в верхнюю часть головки цилиндров, установить крышку головки цилиндров и переднюю крышку зубчатого ремня.
Поворачивать коленчатый вал следует только по часовой стрелке или за болт крепления шкива привода генератора, или за шкив распределительного вала с помощью приспособления 67.7811.9509. Нельзя поворачивать коленчатый вал за болт крепления шкива распределительного вала, т. к. при этом можно повредить болт.
Проверка технического состояния головки цилиндров.
Тщательно вымыть головку цилиндров и очистить масляные каналы. Удалить нагар из камер сгорания и с поверхности выпускных каналов металлической щёткой.
Осмотреть головку цилиндров. На опорах под шейки распределительного вала и в отверстиях под толкатели клапанов не должно быть задиров и повреждений. Трещины в любых местах головки цилиндров не допускаются. При подозрении на попадание охлаждающей жидкости в масло, проверить герметичность головки цилиндров.
Для проверки герметичности закрыть отверстия охлаждающей рубашки заглушками и нагнетать насосом в рубашку охлаждения головки цилиндров воду под давлением 0,5 МПа (5кгс/см 2). В течение 2 мин. Не должно наблюдаться утечки воды из головки.
Можно проверить герметичность головки цилиндров сжатым воздухом, для чего заглушить отверстия рубашки охлаждения заглушками приспособления 67.7871.9510, опустить головку цилиндров в ванну с водой, подогретой до 60-80 0 С и дать ей прогреться в течение 5 мин. Затем подать внутрь головки сжатый воздух под давлением 0,15-0,2 МПа (1,5-2 кгс/см 2). В течение 1-1,5 мин не должно наблюдаться выхода пузырьков воздуха из головки.
Седла клапанов.
Форма фасок сёдел клапанов показана в Приложении 5. на рабочих фасках седел (зона контакта с клапанами) не должно быть точечных раковин, коррозии и повреждений. Небольшие повреждения можно устранить шлифованием седел. При этом снимать как можно меньше металла. Шлифовать можно как вручную, так и с помощью шлифовальной машинки.
Проверяется зазор между направляющими втулками клапанов и стержнями клапанов, измерив диаметр стержня клапана и отверстие направляющей втулки.
Расчётный зазор для новых втулок: 0,022-0,055 мм для впускных клапанов и 0,029-0,062 мм – для выпускных; максимально допустимый предельный зазор (при износе) 0,3 мм при условии отсутствия повышенного шума газораспределительного механизма.
Если увеличенный зазор между направляющей втулкой и стержнем не может быть устранён заменой клапана, заменить втулки клапанов, пользуясь для выпрессовки и запрессовки оправкой А.60153/R (Приложение 6).
Запрессовать направляющие втулки с надетым стопорным кольцом до упора его в тело головки цилиндров. После запрессовки развернуть отверстия в направляющих втулках клапанов развёртками А. 90310/1 (для втулок впускных клапанов) и А. 90310/2 (для втулок выпускных клапанов). Затем прошлифовать седло клапана и, при необходимости, довести ширину рабочей фаски до нужных размеров.
Удаляют нагар с клапанов. Проверяют, не деформирован ли стержень и нет ли трещин на тарелке. Повреждённый клапан заменяют. Проверяют состояние рабочей фаски клапана. При мелких повреждениях её можно прошлифовать, выдерживая угол фаски 45 0 30`±5`. При этом расстояние от нижней плоскости тарелки клапана до базовых диаметров (34 и 30,5 мм) должны быть в пределах 1,3-1,5 и 1,8-2,0 мм.
Проверяют, нет ли на пружинах трещин и не снизилась ли упругость пружин, измеряя их деформацию под нагрузкой. Проверяют состояние рабочей поверхности толкателя. На ней не должно быть задиров и царапин. При повреждениях заменяют толкатель.
При многократном использовании болтов крепления головки цилиндров они вытягиваются. Поэтому проверяют, не превышает ли длина болта 135,5 мм и если она больше, то заменяют новым.
Рабочие поверхности регулировочных шайб должны быть гладкими, без забоин, царапин и задиров. На них не должно быть ступенчатого или одностороннего износа, натира металла. Допускаются концентричные следы от приработки с кулачками распределительного вала.
Натяжение ремня привода распределительного вала регулируют в следующем порядке:
Снимают переднюю крышку зубчатого ремня;
Поворачивают коленчатый вал за борт крепления шкива привода генератора по часовой стрелке в такое положение, чтобы метка на маховике, видимая в люке картера сцепления, +находилась против среднего деления шкалы. При этом метка В (Приложение 2) на шкиве распределительного вала должна находиться против установочной метки А на задней защитной крышке рубчатого ремня;
Поворачивают коленчатый вал за болт крепления шкива привода генератора против часовой стрелки в такое положение, чтобы метка В на шкиве распределительного вала переместилась вниз от метки А на два зуба;
Проверяют натяжение ремня: оно считается нормальным, если в средней части ветви между шкивами распределительного и коленчатого валов ремень закручивается на 90 0 усилием пальцев 15-20Н (1,5-2 кгс). Для проверки натяжения можно пользоваться приспособлениями 67.7834.9525 или 67.7834.9526 с тарированной пружиной;
Если усилие ниже (выше) нормы, поворачивают коленчатый вал по часовой стрелке до совмещения меток А и В, ослабляют гайку крепления натяжного ролика, поворачивают его на 10-15 0 против (или по) часовой стрелки и затягивают гайку крепления оси;
Снова проворачивают коленчатый вал по часовой стрелке на два оборота до совмещения меток А и В, затем против часовой стрелки до смещения метки В на шкиве распределительного вала на два зуба вниз от метки А и проверяют натяжение ремня;
Если натяжение недостаточно, то повторяют операции по натяжению ремня;
Если натяжение нормальное, то затягивают гайку крепления натяжного ролика моментом 39,2 Н·м и устанавливают переднюю крышку зубчатого ремня.
Необходимо избегать лишнего натяжения ремня, т. к. это значительно снижает срок его службы, а также подшипников насоса охлаждающей жидкости и натяжного ролика.
После завершения регулировок проверяют затяжку болта крепления шкива привода генератора на коленчатом валу. При натяжении ремня не допускается проворачивать коленчатый вал вращением шкива распределительного вала.
Письменная экзаменационная работа.
Тема: «Техническое обслуживание и ремонт газораспределительного механизма двигателя
ЗМЗ – 53».
Выполнил: учащийся
Консультант:
Рецензент:
г. Чехов, Московская область.
План работы.
1. Введение.
2. Устройство и назначение газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53.
3. Техническое обслуживание газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53:
3.1. Неисправности, их признаки и причины.
3.2. Способы устранения неисправностей.
3.3. Техобслуживание, его виды и сроки. Работы, выполняемые при ТО.
4. Ремонт газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53.
4.1. Последовательность разборки механизма. Применяемые инструменты.
4.2. Дефектовка деталей.
4.3. Выбраковка деталей.
4.4. Восстановление деталей.
4.5. Последовательность сборки механизма.
4.6. Проверка и испытание работы механизма.
5. Техника безопасности при ремонте и техническом обслуживании.
6. Используемая литература.
Введение.
В настоящее время автомобильный транспорт стал одним из основных средств перевозки грузов и пассажиров. Он применяется во всех отраслях народного хозяйства – в промышленности, торговле, сельском хозяйстве . Такое распространение автомобиль получил благодаря своей маневренности, высокой проходимости, способности работать в различных условиях.
Одной из основных задач автотранспортных предприятий на сегодняшний день являются повышение долговечности и экономичности автомобиля, а также снижение его отрицательного влияния на экологию. Правильная эксплуатация в сочетании с проведением своевременного и качественного технического обслуживания (комплекса операций по поддержанию работоспособности или исправности автомобиля при использовании по назначению, стоянке, хранении или транспортировании) и ремонта (операций по восстановлению исправности или работоспособности и восстановлению ресурса автомобиля или его узлов, агрегатов) существенно повышают эти показатели.
В процессе эксплуатации автомобиля его функциональные свойства постепенно ухудшаются в результате изнашивания, коррозии, повреждения деталей, усталости материала и т. д. В автомобиле возникают неисправности (дефекты), снижающие эффективность его использования. Для предупреждения появления и своевременного устранения неисправностей автомобиль подвергают диагностированию, техническому обслуживанию и ремонту.
Двигатель ЗМЗ-53 выпускается Заволжским моторным заводом и устанавливается на грузовые автомобили ГАЗ-53 (на сегодняшний день снят с производства) и ГАЗ-3307 (3308).Возможна также его установка на пассажирский автобус ПАЗ-3205. Конструкция и высокие эксплуатационные качества этого двигателя способствовали его широкому применению в автомобильном транспорте.
Двигатель – одна из основных частей автомобиля. Работа его систем и механизмов в значительной степени влияет на эффективность работы автомобиля в целом. В частности, неудовлетворительная работа газораспределительного механизма может вызвать повышенный расход топлива, повышенное содержание продуктов сгорания топлива в выхлопных газах и т. д. Об устройстве, назначении и методах поддержания работоспособности (техническом обслуживании и ремонте) газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ-53 и пойдет речь ниже.
Устройство и назначение газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53.
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторных двигателей) или очищенного воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов. Для этого клапана в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, которые сообщают цилиндры двигателя с впускным и выпускным трубопроводами. В двигателе ЗМЗ – 53 применяется газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала.
Механизм газораспределения состоит из впускных и выпускных клапанов с пружинами, передаточных деталей от распределительного вала к клапанам, распределительного вала и шестерни. Коленчатый вал с помощью распределительных шестерен 15 и 16 вращает распределительный вал 14, установленный в развале блока и являющийся общим для левого и правого рядов цилиндров. Каждый кулачок распределительного вала, набегая на толкатель 13, поднимает его вместе со штангой 12. Она поднимает один конец коромысла 7, а другой движется вниз и давит на клапан 3, опуская его и сжимая пружины 6 клапана. Когда кулачок распределительного вала сходит с толкателя, штанга и толкатель опускаются, а клапан под действием пружин, садясь в седло, плотно закрывает отверстие клапана.
Мощность двигателя во многом зависит от степени наполнения цилиндров свежей порцией горючей смеси и их очистки от отработавших газов. Для того чтобы в цилиндры двигателя поступило больше горючей смеси, впускные клапаны должны открываться еще до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (с опережением). Так как при большой частоте вращения коленчатого вала такт впуска часто повторяется, то во впускном трубопроводе создается разрежение. Воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на то, что поршень идет некоторое время вверх. Воздух по инерции поступает в цилиндры через открытый клапан и после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку. Впускной клапан закрывается с некоторым опозданием.
Фазами газораспределения называют периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала. Они изображены в виде круговой диаграммы. Продление впуска воздуха от 180о до 268о у двигателя ЗМЗ – 53 было достигнуто путем опережения открытия и запаздывания закрытия впускного клапана.
Выпуск отработавших газов из цилиндра (открытие выпускного клапана) начинается за 50о по углу поворота коленчатого вала до прихода поршня в нижнюю мертвую точку, а закрывается клапан уже после прохода поршнем верхней мертвой точки. Таким образом, выпускной клапан открыт на 252о по углу поворота коленчатого вала.
В конце такта впуска и начале выпуска отработавших газов оба клапана на 46 о по углу поворота коленчатого вала открыты одновременно. Такое перекрытие клапанов позволяет продуть цилиндры свежим воздухом, что способствует их лучшей очистке от отработавших газов.
Моменты закрытия и открытия клапанов зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от величины зазора между клапанами и коромыслами.
Распределительный вал.
Распределительный вал изготавливается из стали или специального чугуна и подвергается термической обработке. Профиль его кулачков как впускных, так и выпускных у двигателя ЗМЗ - 53 делают одинаковым.
Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом в 90о, в шестицилиндровом - под углом в 60о, а в восьмицилиндровом (ЗМЗ – 53) - под углом в 45о. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы. Начиная с передней опорной метки, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом. На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик, воздействующий на штангу привода топливного насоса, а на его заднем конце находится шестерня, которая приводит во вращение привод прерывателя-распределителя зажигания и масляного насоса. Между зубчатым колесом распределительного вала и его передней опорной шейкой установлены распорное кольцо и упорный фланец, крепящийся болтами к блоку и удерживающий вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца больше толщины упорного фланца , обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен быть в пределах 0,08-0,21 мм.
Привод распределительного вала.
Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой или цепной передачи. На двигателях грузовых автомобилей в основном применяются зубчатые передачи. Ведущая шестерня такой передачи установлена на переднем конце коленчатого вала, а ведомое колесо на переднем конце распределительного вала и закреплено гайкой.
Зубчатые колеса привода должны входить в зацепление между собой при строго определенном положении коленчатого и распределительного валов, что обеспечивает правильность заданных фаз газораспределения и порядка работы двигателя. Поэтому при сборке двигателя зубчатые колеса вводятся в зацепление по меткам на их зубьях (на впадине между зубьями колеса и на зубе шестерни). Чтобы уменьшить уровень шума зубчатых колес, их изготавливают с косыми зубьями и из различных материалов. На коленчатом валу устанавливают стальную шестерню, а на распределительном - чугунное или текстолитовое колесо.
Детали клапанного механизма.
В газораспределительном механизме с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала клапаны имеют привод через передаточные детали (толкатели, штанги и коромысла).
Толкатели.
Они предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. Изготавливаются из стали или чугуна. Толкатели выполняют цилиндрическими и рычажно-роликовыми. Рычажно-роликовые устанавливаются на оси под распределительным валом. Ролик толкателя опирается на кулачок распределительного вала. Ось ролика вращается на игольчатых подшипниках, поэтому при перекатывании ролика по кулачку трение скольжения заменяется трением качения. Сверху на толкатель опирается штанга.
Основа нормального функционирования двигателя – это слаженная работа всех его механизмов и систем. Одним из таких важных составляющих силового агрегата является газораспределительный механизм, который отвечает за подачу воздуха во все цилиндры машины и вывод выхлопных газов.
Назначение и принцип действия ГРМ
Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначается для своевременной подачи воздушно-топливной смеси или воздуха в цилиндры и выпуска оттуда отработанных газов. Работа механизма осуществляется за счет своевременного открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
Рабочий процесс ГРМ основывается на синхронном движении распределительного и коленчатого вала, что обуславливает открытие и закрытие клапанов в нужный момент моторного цикла. Во время вращательного движения распредвала, кулачки надавливают на рычаги, а те на стержни клапанов, открывая их. Следующий поворот распредвала поворачивает кулачек, который занимает исходную позицию и закрывает клапан.
Классификация газораспределительных механизмов
Двигатели на современных автомобилях оснащаются разными газораспределительными механизмами, которые имеют следующую классификацию:
- В зависимости от расположения распределительного вала – нижнее или верхнее.
- В зависимости от числа распределительных валов – один или SONC (Single OverHead Camshaft), либо два вала – DOHC (Double OverHead Camshaft).
- В зависимости от количества клапанов – от 2 до 5.
- От разновидности привода вала – шестеренчатый, цепной или с зубчатым ремнем.
Двигатели с верхним расположением вала считаются наиболее эффективными, и получили самое широкое распространение. В них клапана приводятся в движение распредвалом через рычаги толкателей. Это упрощает всю конструкцию, снижает массу двигателя и уменьшает силу инерции. В такой компоновке вал монтируется в головке, рядом с клапанами. Движение с коленчатого вала передается при помощи роликовой цепи или зубчатого ремня.
При нижнем положении вала ГРМ, он монтируется рядом с коленчатым валом в блоке цилиндров. Передача усилия на клапана происходит при помощи толкателей через коромысла. Распредвал входит в зацепление с коленвалом при помощи шестерни. Такая конструкция двигателя считается усложненной, к тому же инерция двигающихся частей механизма возрастет.
Количество распределительных валов механизма и клапанов на каждый цилиндр зависит от варианта двигателя. Чем больше в нем клапанов предусмотрено, тем лучше цилиндры заполняются воздухом или горючей смесью, и очищаются от газов. Благодаря этому, двигатель в состоянии развить больший . Нечетное количество клапанов означает большее число впускных в сравнении с выпускными.
Устройство ГРМ
Газораспределительный механизм имеет следующие основные элементы:
1. Распределительный вал. Открывает клапаны в определенной последовательности в зависимости от порядка работы цилиндров. Его изготавливают из чугуна или стали, и подвергают закалке токами высокой частоты трущиеся поверхности. Он может быть смонтирован в головке блока цилиндров или в картере. В многоклапанных двигателях расположено два распределительных вала, один из которых управляет впускными клапанами, а другой выпускными. Вращение вала происходит на цилиндрических опорных шейках. Прямое или непрямое воздействие на клапана осуществляется кулачками, расположенными на валу. Каждый кулачек соответствует одному клапану.
2. Привод клапанов. Клапаны приводятся в движение различными способами: при расположении распредвала в картере, усилие от кулачков передается на толкатели, штанги и коромысла.
Коромысло (рокер или роликовый рычаг) выполнено из стали, его устанавливают на полую ось, зафиксированную в стойках головки цилиндров. Одна его сторона упирается в кулачек вала, а другая давит на торец стержня клапана. При работе двигателя клапаны нагреваются и удлиняются, что грозит им неполной посадкой в седло. Поэтому между клапаном и коромыслом обязательно соблюдают тепловой зазор.
Также кулачек может воздействовать на клапан через рычаг или непосредственно на его толкатель. Толкатели могут быть выполнены в механическом (жестком), роликовом варианте или в виде гидрокомпенсатора. Первый вид из-за шумности почти не используется, а последний отличается мягкостью и отсутствием необходимости осуществления регулировок. Роликовые толкатели используют в форсированных и спортивных двигателях.
3. Механизм привода распределительного вала. Осуществляется цепной, ременной или шестеренной передачей. Цепная отличается надежностью, до сложна в устройстве и дорога, ременная дешевле, но менее надежна, и в случае порыва ремня может повлечь за собой повреждение двигателя за счет удара клапанов о поршни.
4. Клапаны. Предназначены для открытия и закрытия впускного и выпускного канала. Состоят из стержня и головки, на которой имеется узкая, скошенная под углом фаска, плотно прилегающая к фаске седла, для чего их взаимно притирают. Головки впускных клапанов делают большими, чем выпускных. Но выпускные сильнее нагреваются, поэтому изготавливаются из жаропрочной стали и внутри наполнены натрием для лучшего охлаждения.
Цилиндрический стержень клапана сверху выточен для крепления пружины, не дающей ему оторваться от коромысла, которая упирается в шайбу на головке, и фиксируется упорной тарелкой. Стержень помещается в направляющую втулку, запрессованную в головку цилиндров, чтобы масло не попадало в камеру сгорания, на него надевают маслоотражающий колпачок.
Фазы газораспределения
Фазами газораспределения принято считать начало открытия и момент закрытия клапана, выраженный в градусах угла поворота коленвала относительно мертвых точек. Лучшая очистка цилиндра от выхлопных газов достигается при открытии выпускного клапана до наступления нижней мертвой точки (НМТ), и закрытии после ВМТ. Наполнение цилиндров воздухом или горючей смесью происходит при открытии впускного клапана до прохождения им ВМТ, и закрытии после НМТ. Период одновременного открытия обоих клапанов называется их перекрытием.
Фазы подбираются на заводе-изготовителе двигателя экспериментальным путем, и зависят от его конструкции и быстроходности. При этом колебание газов используется таким образом, что перед закрытием впускного клапана перед ним находится волна давления, а перед закрытием выпускного – волна разрежения. Такой подбор фаз обеспечивает одновременное улучшение заполнения цилиндров воздухом или смесью, а также их очистку от выхлопных газов.
Установка механизма газораспределения осуществляется при помощи меток на шестернях. Отклонение от нормы на пару зубов или звездочек может привести к удару клапана о поршень и поломке двигателя. Постоянство фаз сохраняется при наличии теплового зазора в клапанном механизме, нарушения которого вызывают уменьшение или увеличение продолжительности открытия.
Для каждого двигателя завод-изготовитель указывает фазы газораспределения в виде диаграммы, где показаны моменты открытия, закрытия, и перекрытия клапанов.
Возможные неисправности ГРМ
Судить о неисправности газораспределительной системы можно по следующим внешним признакам:
Урок № 27
Механизм газораспределения двигателя должен обеспечивать своевременный впуск в цилиндры свежего заряда воздуха или горячей смеси и выпуск из цилиндров отработавших газов. При возникновении неисправностей в механизме газораспределения нарушается нормальная работа двигателя, уменьшается его мощность, ухудшается экономичность.
Основными неисправностями механизма газораспределения могут быть следующие:
нарушение тепловых зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел, подгорание рабочих фасок клапанов и седел, потеря упругости или поломка пружин клапанов, повышенный износ толкателей, штанг, коромысел, направляющих втулок клапанов, опорных шеек, втулок и кулачков распределительного вала, его упорного фланца и зубьев распределительной шестерни.
В автомобиле «Опель» основными неисправностями газораспределительного механизма являются износ шестерен и кулачков распределительного вала, нарушение зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел, износ толкателей и направляющих втулок, тарелок клапанов и их гнезд. К отказам газораспределительного механизма относят поломку зубьев распределительной шестерни и потерю упругости клапанных пружин.
В процессе работы двигателя имеющийся в клапанном механизме тепловой зазор обеспечивает плотную посадку клапана на седло и компенсирует тепловое расширение деталей механизма. Если тепловой зазор в механизме впускного клапана нарушен, то проходное сечение клапана уменьшается, в результате чего уменьшается и наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха или горючей смеси.
При увеличении теплового зазора в механизме выпускного клапана ухудшается очистка цилиндра от отработавших газов, что, в свою очередь, ухудшает процесс сгорания. При этой неисправности происходят повышенное изнашивание стержней клапанов и снижение мощности двигателя. Характерным признаком увеличенного теплового зазора является звонкий резкий стук, который хорошо прослушивается при работе двигателя без нагрузки с малой частотой вращения коленчатого вала.
При уменьшенном тепловом зазоре клапанов нарушается герметичность их посадки в седлах, а как результат - уменьшается компрессия в цилиндрах, подгорают фаски клапанов и их седла. Двигатель начинает работать с перебоями, мощность его падает.
Характерными признаками неплотного закрытия клапанов являются периодические хлопки во впускном или выпускном трубопроводе. У карбюраторных двигателей при уменьшенных тепловых зазорах впускных клапанов возникают хлопки в карбюраторе, а выпускных клапанов - в глушителе. Причинами этой неисправности могут быть также отложения нагара на седлах клапанов, поломки пружин клапанов, обгорания рабочих поверхностей клапанов и седел. Зазоры между стержнями клапанов и носками коромысел следует систематически проверять и при необходимости регулировать.
Шум в крышке распределительных шестерен и стуки распределительных шестерен сливаются с общим шумом, однако они прослушиваются в крышке распределительных шестерен, в зоне зацепления зубьев.
Обнаруженные при проверке технического состояния неисправности, вызванные повышенным износом деталей механизма газораспределения, устраняют при ремонте двигателя. Небольшие повреждения, предварительно устранив нагар, убирают путем шлифования. Седла клапанов не должны иметь раковин, повреждений и следов коррозии. Прежде чем ремонтировать седло, проверяют износ втулки клапана. Если она изношена, ее меняют, затем ремонтируют седло. Ремонт производят на специальных станках или используют специальное приспособление, состоящее из стержня и Сменной фрезы. Для восстановления клапанов и их седел применяют и другие комплекты инструментов отечественного и зарубежного производства.
Головки цилиндров после обработки седла необходимо обязательно продуть сжатым воздухом. Одним из наиболее распространенных дефектов направляющих втулок является повышенный износ внутренней поверхности. Обычно он вызывается длительной эксплуатацией двигателя после 150 тысяч километров пробега автомобиля.
Состояние направляющих втулок клапанов в основном определяет зазор между ними и стержнями клапанов. Чтоб определить зазор, нужно измерить диаметр стержня клапан и диаметр отверстия его направляющей втулки, а затем вычесть из второго значения первое. Одним из методов измерения зазора без снятия головки блока цилиндров является следующий. К клапану, установленному в направляющей втулке, прикладывают ножку индикатора часового типа и устанавливают его на нуль. Затем сдвигают стержень клапана по направлению к индикатору и по его показаниям определяют зазор между стержнем и направляющей втулкой. Зазор не должен превышать 0,20–0,25 мм. При измерении стержень клапана необходимо перемешать в направлении, параллельном коромыслу, так как в этом направлении, как правило, происходит наибольший износ направляющей втулки.
Зазор между направляющей втулкой и клапаном можно проверить следующим способом. Снимают головку блока цилиндров, очищают клапаны и направляющие втулки от отложений, вставляют клапаны во втулки и устанавливают на поверхность блока цилиндров индикатор часового типа (рис.1).
Рисунок 1. Измерение зазора между стержнем клапана и направляющей втулкой при снятой головке блока цилиндров
Затем в радиальном направлении передвигают тарелку клапана и определяют зазор. Для впускного клапана он не должен превышать 1,0 мм, а для выпускного клапана - 1,3 мм. Восстановить необходимый диаметр втулки можно, применив комплект специальных ножей из твердого сплава. С помощью таких ножей-колесиков выдавливают спиральный желобок внутри втулки клапана, что уменьшает ее внутренний диаметр за счет деформации металла. В результате выдавливания получают спиральные желобки, которые являются своеобразным уплотнением и удерживают масло. Далее с помощью развертки обрабатывают втулку под диаметр клапана. Если слишком большой зазор между направляющей втулкой и клапаном не устраняется после замены клапана и развертывания втулки под ремонтный размер клапана, втулку заменяют
Работы, выполняемые при ТО по ГРМ (ЕО, ТО-1, ТО-2, СО).
Техническое обслуживание механизма газораспределения заключается в периодическом осмотре наружных деталей, проверке и регулировке зазоров между клапанами и седлами, а также обеспечении плотности прилегания клапанов к седлам. При нарушении герметичности посадки клапанов производят притирку их конусных фасок к седлам.
Необходимо ежедневно при контрольном осмотре автомобиля после прогрева двигателя обращать внимание на отсутствии стуков при различной частоте коленчатого вала. После первых 2000 км пробега автомобиля, а в дальнейшем через 30 000 км нужно подтягивать гайки крепления крышки подшипников распределительного вала в установленной последовательности. После каждых 15 000 км пробега нужно проверять степень натяжения и состояние ремня привода распределительного вала и при необходимости натягивать его. Если на ремне обнаруживаются различные складки, трещины, расслоения, замасливания, а также разлохмачивания, то такой ремень может разорваться при работе двигателя, и он должен быть заменен до этого срока. При замасливании ремень тщательно протирают ветошью, которую предварительно смачивают бензином.
Проводят общие контрольно-осмотровые работы. Проверяют крепление двигателя и узлов систем питания и выпуска отработавших газов.
Компрессию в цилиндрах проверяют с помощью компрессометра на прогретом двигателе при температуре охлаждающей жидкости 75--80 "С. Наконечники компрессометра устанавливают вместо форсунки или свечи зажигания.
Подбор, притирка и установка клапанов.
Изнашивание направляющих втулок клапанов головки блока цилиндров приводит к нарушению уплотнения стержня клапана, увеличению расхода масла и повышенному уровню шума при работе двигателя. Дефект устраняется заменой направляющей втулки. Замена старых (дефектных) втулок выполняется на специальных станках или вручную с использованием различных оправок и ударами молотка со стороны седла клапана. При выпрессовке вручную чугунных или стальных втулок из алюминиевой головки блока цилиндров возникает опасность ее повреждения. Предварительный натяг можно уменьшить, нагрев головку блока цилиндров до 150--180 "С. Из чугунных головок блока цилиндров и алюминиевых с бронзовыми втулками выбивать втулки не трудно, так как натяг небольшой. Натяг при запрессовке новой втулки создается нагревом головки блока цилиндров и(или) охлаждением втулки. Нагрев головки блока цилиндров может быть осуществлен в печи, иногда достаточно нагреть с помощью горячей воды. Для охлаждения втулок применяют жидкий азот или сухой лед. Для пар чугун--чугун и бронза--алюминий нет необходимости в разнице температур. При запрессовке используются специальные приспособления, чтобы не допустить перекоса направляющей втулки относительно седла клапана.
После запрессовки втулки следует проверить концентричность седла клапана и при необходимости прокалибровать разверткой отверстия. При этом следует обеспечить зазор 0,04--0,05 мм для выпускных клапанов. Для некоторых двигателей поставляемые в качестве запасных частей втулки не требуют калибровки отверстия после установки.
Седла клапанов в процессе эксплуатации приобретают форму, отличную от конической: появляется овальность седла по фаске из-за неравномерного изнашивания седла. Кроме того, при перегреве и деформации головки блока цилиндров часто возникает несоосность направляющих втулок и седел клапанов. Встречаются случаи, когда на фаске седла появляются раковины из-за нарушения процесса сгорания и перегрева.
Основными способами ремонта седел клапанов являются фрезерование (растачивание), шлифование и притирка. Фрезерование -- наиболее распространенный способ ремонта седел.
До фрезерования используются фрезы с различными углами и диаметрами. Углом фрезы обычно считается половина угла при вершине, поэтому фрезы с углом 45° подходят для ремонта большинства двигателей. Значительно реже встречаются седла с углом 30°. При фрезеровании седла следует обеспечить соосность обрабатываемой поверхности с отверстием в направляющей втулке клапана. Для этого используется центрирующий стержень (пилот), соединенный с фрезой. В последнее время находят применение резцовые головки, у которых вместо фрезы используется твердосплавный резец. Наиболее удобны приспособления, у которых специальный резец позволяет сформировать сразу весь профиль седла. Это достигается наличием у пилота двух опор: одна на втулке, вторая в кронштейне приспособления, что улучшает качество обработки, приближая ее к станочной.
Сначала седло фрезеруется под фаски клапана до тех пор, пока рабочая фаска седла не будет полностью обработана. Далее другой фрезой, формируют конусную часть, сначала с меньшим углом, затем с большим, таким образом, чтобы ширина фаски стала 1,5--2,0 мм для впускного клапана и 2,0--2,5 мм -- для выпускного.
При наличии на фаске седел клапана трещин, раковин, вызывающих ослабление посадки седла в гнезде головки блока цилиндров, их удаляют на вертикально-расточном станке, формируя посадочное место для седла ремонтного размера.
Существуют также приспособления для ручного растачивания гнезд под седла в виде специальной головки с резцами -- резцедержателя, в комплекте с пилотом и специальным механизмом привода. В условиях небольших мастерских такие приспособления заменяют расточной станок, однако они уступают ему в точности обработки поверхности. Для алюминиевых головок блока цилиндров натяг седла в отверстии должен составлять 0,10--0,12 мм, а для чугунных --0,08--0,10 мм, причем большие значения для седла клапанов с диаметром тарелки более 45 мм. По высоте седло обычно делается заодно с поверхностью камеры сгорания. Для установки седла необходимо иметь специальную оправку, обеспечивающую центрирование седла. Для уменьшения натяга при запрессовке мощью оправке седла требуется тепловая подготовка головки блока цилиндров или запрессовываемого седла. Для этого применяются печи и термошкафы -- температура головки блока цилиндров из алюминиевого сплава обычно 100--150 "С, а чугунной - 150-200 °С.
В условиях небольшой мастерской можно нагреть головку блока цилиндров в кипятке. Для охлаждения седел лучше использовать жидкий азот или сухой лед.
Запрессовка седла выполняется быстрым переносом оправки с седлом от охладителя к головке блока цилиндров и ударом молотка по оправке с седлом. Если режимы нагрева-охлаждения были выбраны и выдержаны правильно, то для установки достаточно одного-двух резких ударов.
После установки седла в головку блока цилиндров из алюминиевого сплава необходимо седло зачеканить (закрепить), т.е. произвести наклеп материала головки блока цилиндров на торцевую фаску седла. Для чугунных седел в чугунных головках блока цилиндров зачеканивания не требуется, так как материалы головки блока цилиндров и седла имеют одинаковый коэффициент линейного расширения.
После фрезерования седла переходят к процессу притирки клапана. Притирка позволяет проконтролировать качество ремонта -- при правильно отфрезерованном седле достаточно нескольких секунд для получения ровной притертой матовой поверхности седла и клапана. В качестве абразива предпочтительно использовать корундовую пасту зернистостью 28--40 мкм или аналогичный порошок с трансмиссионным маслом. Алмазные пасты применять нежелательно, так как из-за внедрения твердых частиц в металл ускоряется изнашивание рабочих фасок седла и клапана при эксплуатации.
Диагностирование технического состояния ГРМ
Газораспределительный механизм -- один из самых насыщенных агрегатов автомобиля, от которого напрямую зависят не только характеристики работы, но и его долговечность. Сложность диагностики и ремонта усугубляется небольшими размерами деталей и величинами зазоров между ними.
Большая часть деталей сосредоточена в системе привода газораспределительного механизма (ГРМ), вот почему именно ремонт привода ГРМ требует особой тщательности. Небрежное обращение с деталями и компонентами узлов или их некорректная сборка легко могут привести к повреждению всего двигателя. Во избежание нарушения функции привода ГРМ в результате попадания в его систему посторонних включений при работе с ним необходимо обращать особое внимание на чистоту рабочей зоны. Даже самые незначительные загрязнения могут отрицательно сказаться на работоспособности компонентов, на определении степени износа и на результатах замеров. Это, в свою очередь, может отразиться на результатах диагностики и даже привести к полному выходу двигателя из строя. Надо помнить, например, что гидравлические компенсаторы зазора клапанов двигателя являются прецизионными компонентами и не подлежат разборке.