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.
Техническое обслуживание механизма газораспределения (ГРМ)
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.
Для проверки герметичности сопряжения «клапан-седло» можно воспользоваться таким способом: установить снятую головку цилиндра впускным (выпускным) окном вверх и залить в него дизельное топливо. Нормально притертый клапан не должен пропускать дизельное топливо в течение 30 сек. Качество притирки клапана проверяют также "на карандаш": поперек фаски снятого клапана мягким графитовым карандашом наносят на одинаковом расстоянии 2-3 черточек; осторожно устанавливают клапан в седло и, надавив его, проворачивают на 1/4 оборота; все черточки должны быть стертыми.
Клапаны к седлам притирают с помощью ручной дрели с присоском и пасты ГОИ (при ее отсутствии готовят смесь: 1,5 частей (объемных) микро-порошка карбида кремния зеленого; 1 часть моторного масла; 0,5 части дизельного топлива). Последовательность действий следующая: снимают головку цилиндра; очищают ее от грязи, масла и нагара; разбирают клапанное устройство; очищают клапаны и их седла от нагара и промывают в керосине; наносят ни фаску клапана тонкий слой пасты, смазывают стержень клапана членам моторным маслом, устанавливают клапанную пружину и клапан; надавливая клапан проворачивают его на 1/3 оборота; потом на 1/4 оборота в обратном направлении (вращательным движением притирать нельзя); периодически поднимают клапан и наносят на фаску новые порции пасты притирая до тех пор, пока на фасках клапана и седла не выработается сплошной матовый поясок; после притирки промывают детали в дизельном топливе и обдувают воздухом, после чего собирают клапанное устройство и проверяют герметичность пары "клапан-седло".
При техническом обслуживании ГРМ
, клапаны регулируют на непрогретом (холодном) двигателе в последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров «1-2-0-0». Для этого при помощи указателя и метки ВМТ на шкиве привода вентилятора устанавливают поршень первого цилиндра в положение конца такта сжатия (при этом впускной и выпускной клапаны первого цилиндра должны быть закрыты), а затем для регулировки клапанов других цилиндров проворачивают коленчатый вал на 180° (для облегчения вращения пользуются декомпрессионным механизмом).
Для регулировки зазора ослабляют контргайку регулировочного винта на коромысле и, ввертывая или вывертывая винт, устанавливают требуемый зазор между бойком коромысла и стержнем клапана, после чего надежно затягивают контргайку и снова проверяют (щупом) запор, проворачивая штангу толкателя.
Чтобы механизм газораспределения действовал синхронно с топливоподачей приводные шестерни должны быть установлены по соответствующим меткам (рис. 54 и 55).
Рис. 54. Приводы ГРМ и топливного насоса (Д-16):
1 - штанга толкателя; 2 - толкатель впускного клапана; 3 - шестерня привода топливного насоса; 4 - промежуточная шестерня; 5 - палец промежуточной шестерни; 6 - распределительный вал; 7 - кожух штанги; 8 - уплотнительное кольцо; 9 - шестерня распределительного вала; 10 - шарикоподшипник; 11 - стопорное кольцо; 12 - замковая шайба; 13 - шайба; 14 - стопорная шайба; 15 - шайба фланца; 16 - шлицевой фланец; 17 - стопорное кольцо; 18 - сегментная шпонка; 19 - гайка; 20 - шайба; 21 - шарикоподшипник; 22 - болт; 23 - упорная шайба; 24 - болт; 25 - гайка; 26 - толкатель впускного клапана.
Введение
Газораспределительный механизм (другое наименование – система газораспределения , сокращенное наименование – ГРМ ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и выпуска из цилиндров отработавших газов.
На широко распространенных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания применяются клапанные газораспределительные механизмы , поэтому устройство ГРМ рассмотрено именно на его примере.
Газораспределительный механизм имеет следующее общее устройство :
- клапаны;
привод клапанов;
распределительный вал;
привод распределительного вала.
- 1.впускной
клапан, 2. распределительный вал впускных
клапанов, 3. кулачек распределительного
вала, 4.распределительный вал выпускных
клапанов,
5.роликовый рычаг (коромысло), 6.
Гидрокомпенсатор,
7. клапанная пружина,8. выпускной клапан,
9. головка блока цилиндров, 10. блок цилиндров.
Различают впускные и выпускные клапаны . Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана больше, чем выпускного.
Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень. Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку.
Клапаны изготавливаются из сплавов. Рабочая кромка тарелки клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения.
Большинство современных ДВС имеют по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ используется трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода.
Открытие клапана осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В настоящее время применяются две основные схемы привода клапанов :
- гидравлические
толкатели;
роликовые рычаги.
С помощью гидрокомпенсаторов в приводе клапанов реализуется нулевой тепловой зазор во всех положениях, обеспечивается меньший шум и мягкость работы. Конструктивно гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Гидравлический компенсатор, расположенный непосредственно на толкателе клапана, носит название гидротолкателя.
Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения , а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дает применение различных систем изменения фаз газораспределения .
На современных двигателях распределительный вал расположен в головке блока цилиндров, при этом различают две таких схемы:
- одновальная
– SOHC (Single OverHead Camshaft);
двухвальная - DOHC (Duble OverHead Camshaft).
Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала с помощью привода, который осуществляет его вращение в два раза медленнее коленчатого вала (за один цикл работы двигателя конкретный клапан открывается только один раз). В качестве привода распределительного вала используются следующие виды передач:
- ременная;
цепная;
зубчатая.
Ременная и цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный, но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения и гашения колебаний.
Ременной привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. В качестве ременного привода распределительного вала широко используются зубчатые ремни .
Введение
2
ГРМ - сокращение
от «газораспределительный механизм».
Механизм распределения впуска горючей
смеси и выпуска отработавших газов в
цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.
Осуществляется путём открытия и закрытия
впускных и выпускных клапанов цилиндров
при помощи распределительного вала (распредвала)
и кулачкового механизма. Распредвал имеет
жёсткую синхронизацию вращения с коленвалом,
реализованную с помощью зубчаторемённой
или цепной передачи. Как правило, на высокофорсированных
двигателях обрыв или проскальзывание
ремня ГРМ или цепи ГРМ приводит к выходу
двигателя из строя.
В настоящее время
на рынке присутствуют различные
двигатели с системами сдвига
фаз газораспределения.
VTEC - технология
фирмы Honda. Регулировка заключается
в использовании для регулируемого клапана
2 кулачков.
VVT-i - технология фирмы
Toyota. Регулировка производится поворотом
распределительного вала относительно
его приводной звёздочки.
Valvetronic - технология
фирмы BMW. Регулировка высоты подъёма клапанов
за счёт изменения положения оси вращения
коромысел.
Различают
одно- и двухвальные ГРМ, в зависимости
от количества распределительных валов
в головке блока цилиндров. В одновальном
ГРМ (SOHC-single overhead camshaft) - один вал. В двухвальном
(DOHC - double overhead camshafts)- соответственно два.
Это в частности означает, что V-образный
или оппозитный двигатель имеет два или
четыре распределительных вала.
1.1 Назначение, устройство и принцип работы
Газораспределительные
механизмы различают по расположению
клапанов в двигателе. Они могут
быть с верхним (в головке цилиндров)
и нижним (в блоке цилиндров) расположением
клапанов. Наиболее распространен газораспределительный
механизм с верхним расположением
клапанов, что облегчает доступ к
клапанам для их обслуживания, позволяет
получить компактную камеру сгорания
и обеспечить лучшее наполнение ее
горючей смесью или воздухом.
Газораспределительный
механизм состоит из:
распределительного
вала;
механизма
привода распределительного вала;
клапанного
механизма.
Работу
газораспределительного механизма
рассмотрим на примере двигателя
с V-образным расположением цилиндров.
Распределительный
вал находится в "развале" блока
двигателя, то есть между его правым
и левым рядами цилиндров, и приводится
во вращение от коленчатого вала через
блок распределительных шестерен. При
цепном или ременном приводе вращение
распределительного вала осуществляется
с помощью соответственно цепной
или зубчатой ременной передачи.
При
вращении распределительного вала кулачок
набегает на толкатель и поднимает
его вместе со штангой. Верхний конец
штанги надавливает на регулировочный
винт, установленный во внутреннем
плече коромысла. Коромысло, проворачиваясь
на своей оси, наружным плечом нажимает
на стержень клапана и открывает
отверстие впускного или выпускного
клапана в головке цилиндров
строго в соответствии с фазами газораспределения
и порядком работы цилиндров.
Под
фазами газораспределения понимают
моменты начала открытия и конца
закрытия клапанов, которые выражаются
в градусах угла поворота коленчатого
вала относительно мертвых точек. Фазы
газораспределения подбирают опытным
путем в зависимости от числа
оборотов двигателя и конструкции
впускных и выпускных зависимости
от числа оборотов двигателя и
конструкции впускных и выпускных
патрубков. Заводы-изготовители указывают
фазы газораспределения для своих
двигателей в виде таблиц или диаграмм.
Правильность
установки газораспределительного
механизма определяется по установочным
меткам, которые располагаются на
распределительных шестернях или
приводном шкиве блока цилиндров
двигателя.
Отклонение
при установке фаз приводит к
выходу из строя клапанов или двигателя
в целом. Постоянство фаз газораспределения
сохраняется только при соблюдении
регламентируемого теплового зазора
в клапанном механизме данной
модели двигателя. Нарушение величины
этого зазора приводит к ускоренному
износу клапанного механизма и потери
мощности двигателя.
Для
правильной работы двигателя кривошипы
коленчатого вала и кулачки распределительного
вала должны находиться в строго определенном
положении относительно друг друга.
Поэтому при сборке двигателя
распределительные шестерни вводятся
в зацепление по имеющимся на их
зубьях меткам: одной - на зубе шестерни
коленчатого вала, а другой -
между двумя зубьями шестерни
распределительного вала. На двигателях,
имеющих блок распределительных шестерен,
установка их производится также по меткам.
Последовательность
чередования одноименных тактов
в различных цилиндрах называется
порядком работы цилиндров двигателя,
который зависит от расположения
цилиндров и конструктивного
исполнения коленчатого и распределительного
валов.
Распределительный
вал служит для открытия и закрытия
клапанов газораспределительного механизма
в определенной последовательности
согласно с порядком работы цилиндров
двигателя.
Распределительные
валы отковывают из стали с последующей
цементацией и закаливанием токами
высокой частоты. На некоторых двигателях
валы отливают из
высокопрочного
чугуна. В этих случаях поверхность
кулачков и шеек вала отбеливается
и затем шлифуется. Для уменьшения
трения между шейками и опорами
в отверстия запрессовывают стальные,
покрытые антифрикционным слоем, или
металлокерамические втулки.
Между
опорными шейками распределительного
вала располагаются кулачки, по два
на каждый цилиндр, - впускной и
выпускной. Помимо этого на валу крепится
шестерня для привода масляного
насоса и прерывателя-распределителя
и имеется эксцентрик для привода
топливного насоса.
Шестерни
распределительных валов изготовляют
из чугуна или текстолита, приводную
распределительную шестерню коленчатого
вала - из стали. Зубья у шестерен
косые, что вызывает осевое перемещение
вала. Для предупреждения осевого
смещения предусмотрен упорный фланец,
который закреплен на блоке цилиндров
между торцом передней опорной шейки
вала и ступицей распределительной
шестерни.
В
четырехтактных двигателях рабочий
процесс происходит за четыре хода
поршня или два оборота коленчатого
вала. Это возможно, если распределительный
вал за это время сделает в
два раза меньшее число оборотов.
Поэтому диаметр шестерни, установленной
на распределительном валу, делают
в два раза большим, чем диаметр
шестерни коленчатого вала.
1.2
Неисправности. Причины,
способы их устранения
Стук
рычагов привода клапанов. Характерный
стук с равномерными интервалами, частота
его меньше любого другого стука
в двигателе. Заклинивание двигателя
с обрывом одного или нескольких
клапанов. Сопровождается деформацией
боковин рабочей части рычагов,
растрескиванием юбок тарелок клапанов
(возможно разрушение тарелки), подрезанием
упорных буртов сухарей со стороны
тыльной части. Возможно столкновение
выхлопных клапанов с днищами поршней.
Обязательна осадка сухарей в тарелках
клапанов
| Неисправности | Причины | Способы устранения |
| Не выдержан момент затяжки контргаек, перетяжка контргаек. | Отрегулировать клапаны. При перетяжке заменить регулировочные болты. | |
| Самоотворачивание регулировочных болтов | вследствие превышения максимально допустимых оборотов двигателя. | Последствия устранить за счет виновных |
| Износ кулачков распредвала | Работа пары "кулачок-рычаг" без зазора, Некачественная регулировка зазора. | С обратной стороны изношенного кулачка имеется радиальное засветление по всей длине обратной части. Заменить распредвал. |
| Износ кулачков распредвала, засветления с обратной стороны кулачка отсутствуют, возможна узкая полоса засветления у края противоположной части кулачка | работы рычага с перекосом | Заменить распредвал, рычаги |
| Кулачки не изношены. Многократной регулировкой стук не устраняется. | Отклонение геометрии кулачка распредвала | Заменить распредвал, рычаги. |
| Снижение мощности двигателя, низкая компрессия одного или несколькихцилиндров. | ||
| Неисправности | Причина | Способы устранения |
| Выкрашивание наплавленного слоя тарелки клапана ("прогар" клапана). | Способствующими возникновению дефекта факторами являются отсутствие зазора "распредвал - рычаг" у данного клапана и повышенный температурный режим двигателя. | Заменить клапаны |
| Стук газораспределительного механизма | |
| Причина | Способ Устранения |
| Завышен зазор "регулировочная шайба - кулачок распредвала". | Произвести регулировку подбором шайбы нужного размера. |
| Завышен зазор "наружный диаметр регулировочной шайбы - диаметр гнезда в толкателе под шайбу". | Заменить шайбу, толкатель. |
| Износ кулачков распредвала и регулировочных шайб | Заменить распредвал и регулировочные шайбы |
| Завышен зазор "опорная шейка распредвала - подшипник". | Заменить головку блока |
| Разнотолщинность регулировочной шайбы по кругу контакта с кулачком (неравномерный износ). | Заменить дефектную шайбу. |
| Огранка (некруглость) толкателей по наружному диаметру, эллипсность | Заменить толкатели. |
| Недозатяжка, ослабление крепления звездочки привода распредвала. Деформация шпонки звездочки крепления распредвала, шпоночных пазов звездочки и распредвала. | Заменить дефектные детали. |
| Взаимное касание пружин при рабочем ходе клапанов. | Заменить пружины |
| Износ направляющей втулки клапана. | Заменить втулки |
| Обрыв клапанов | |
| Дефект сварки стержня выхлопного клапана, посторонние включения в материале стержня впускного клапана. | |
| Заклинивание, разрушение подшипника водяного насоса. Срез зубьев или сбрасывание ремня привода распредвала со шкивов, рассогласование фаз газораспределения, столкновение клапанов с поршнями. | Заменить поврежденные детали. |
| Обрыв ремня привода распредвала. | Заменить поврежденные детали. |
| Ослабление натяжения ремня привода газораспределительного механизма, сбой фаз газораспределения. | Заменить поврежденные детали. |
| Примечание. В случае задира (износа) блока цилиндров крыльчаткой водяного насоса при разрушении подшипника блок цилиндров замены не требует, поскольку водяной насос имеет высокую производительность, при замене только водяного насоса характеристики работы системы охлаждения не нарушаются. | |
| Износ эксцентрика привода бензонасоса | |
| Засорение маслоканала заднего подшипника распредвала | Продуть маслоканалы, заменить распредвал и толкатель бензонасоса. |
| Недосверлен маслоканал заднего подшипника распредвала. | Заменить распредвал, толкатель бензонасоса и головку блока цилиндров. |
1.3 Техническое обслуживание и ремонт
Замена ремня привода газораспределительного механизма (ГРМ) на двигателях ВАЗ-2110ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Снимаем ремень привода генератора.
Ключом "на 10" отворачиваем болты передней крышки ГРМ: два сбоку и один в центре.
Снимаем крышку ГРМ.
Снимаем правое колесо и пластиковый щиток моторного отсека.
Головкой "на 19" проворачиваем коленчатый вал по часовой стрелке за болт крепления шкива до совмещения метки на зубчатом шкиве распределительного вала с установочным усиком на задней крышке привода ГРМ (B).
Сняв резиновую заглушку в верхней части картера сцепления убеждаемся, что риска на маховике расположена напротив прорези крышки картера сцепления. Так расположена риска на маховике двигателя при снятой коробке передач и головке блока цилиндров.
Фиксируем коленчатый вал от проворачивания, вставив через отверстие в картере сцепления отвертку между зубьями маховика.
Отворачиваем болт крепления шкива привода генератора.
Снимаем шкив привода генератора.
Ключом "на 17" ослабляем гайку крепления натяжного ролика.
Поворачиваем натяжной ролик в такое положение, при котором ремень будет максимально ослаблен.
Снимаем ремень ГРМ.
При замене натяжного ролика отворачиваем гайку его крепления и снимаем ролик со шпильки.
Под роликом установлена дистанционная шайба.
Устанавливаем ремень привода ГРМ в обратной последовательности. Надеваем ремень на шкив коленчатого вала. Затем, натягивая заднюю ветвь, надеваем ремень на шкив насоса охлаждающей жидкости и заводим за натяжной ролик. Надеваем ремень на шкив распределительного вала.
Вставив отвертку между двумя винтами или стержнями диаметром 4 мм, установленными в отверстие натяжного ролика, и поворачивая ролик против часовой стрелки, натягиваем ремень.
Затягиваем гайку крепления натяжного ролика.
Заворачиваем на место болт крепления шкива привода генератора и головкой "на 19" проворачиваем за болт коленчатый вал на два оборота по часовой стрелке.
Проверяем совпадение установочных меток коленчатого и распределительного валов.
При снятом шкиве привода генератора положение коленчатого вала удобно контролировать по совмещению меток на зубчатом шкиве коленчатого вала и крышке масляного насоса.
Схема привода распределительного вала
1
– зубчатый шкив коленчатого
вала
2
– зубчатый шкив насоса охлаждающей
жидкости
3
– натяжной ролик
4
– задняя защитная крышка
5
– зубчатый шкив распределительного
вала
6
– зубчатый ремень
А
– установочный выступ на задней защитной
крышке
В
– метка на шкиве распределительного
вала
С
– метка на крышке масляного насоса
D
– метка на шкиве коленчатого
вала
Если
метки не совпадают, повторяем операцию
по установке ремня.
Для
регулирования натяжения ремня
поворачиваем коленчатый вал против
часовой стрелки так, чтобы метка
на шкиве распределительного вала переместилась
вниз от усика задней крышки на два
зуба.
При
нормальном натяжении ремня его
передняя ветвь должна закручиваться
на 90° большим и указательным
пальцами руки с усилием 15–20 Н (1,5–2,0
кгс).Чрезмерное натяжение ремня снижает
срок его службы, а также подшипников насоса
охлаждающей жидкости и натяжного ролика.
Регулировка
тепловых зазоров в клапанном
механизме двигателя ВАЗ-2110
Замер
и регулировку зазоров проводим
на холодном двигателе.
ПОРЯДОК
ВЫПОЛНЕНИЯ
Выводим
наконечник троса привода дроссельной
заслонки из кронштейна.
Ключом
"на 10" отворачиваем две гайки
крепления кронштейна троса привода
дроссельной заслонки к ресиверу
(только для двигателя ВАЗ-2111 и
снимаем его.
Крестообразной
отверткой ослабляем хомуты крепления
двух отводящих шлангов вентиляции
картерных газов и снимаем
шланги со штуцеров клапанной крышки.
Крестообразной
отверткой ослабляем хомут крепления
подводящего шланга вентиляции картерных
газов и снимаем шланг.
Ключом
"на 10" отворачиваем две гайки
крепления клапанной крышки.
Снимаем
клапанную крышку.
В
отверстиях клапанной крышки установлены
резиновые уплотнительные втулки.
Снимаем
прокладку клапанной крышки.
Снимаем
переднюю крышку ремня привода ГРМ).
Проверка
и регулировка зазоров в механизме
привода клапанов
ПОРЯДОК
ВЫПОЛНЕНИЯ
Порядок
проверки и регулировки зазоров
в механизме привода клапанов
следующий.
Поворачиваем
коленчатый вал по часовой стрелке
до совмещения установочных меток на
зубчатом шкиве распределительного
вала и задней крышке ремня привода
ГРМ.
Затем
поворачиваем коленчатый вал еще
на 40–50° (2,5–3 зуба на шкиве распределительного
вала). В этом положении валов
проверяем набором щупов зазоры
у первого и третьего кулачков
распределительного вала.
Зазор
между кулачками распределительного
вала и регулировочными шайбами
должен быть 0,20 мм для впускных клапанов
и 0,35 мм – для выпускных. Допуск на зазоры
для всех кулачков составляет ±0,05 мм.
Если
зазор отличается от нормы, то на шпильки
корпусов подшипников распределительного
вала устанавливаем приспособление
для регулировки клапанов.
Вводим
"клык" приспособления между кулачком
и толкателем.
Разворачиваем
толкатель так, чтобы прорезь
в его верхней части была обращена
вперед (по ходу автомобиля).
Нажимая
вниз на рычаг приспособления, утапливаем
"клыком" толкатель и устанавливаем
между краем толкателя и распределительным
валом фиксатор, который удерживает
толкатель в нижнем положении.
Утапливание
толкателей клапанов при замене регулировочной
шайбы
1
– приспособление
2
– толкатель
Фиксирование
толкателей клапанов при замене регулировочной
шайбы
1
– фиксатор
2
– регулировочная шайба
Поднимаем
рычаг приспособления в верхнее
положение.
Пинцетом
через прорезь поддеваем и
извлекаем регулировочную шайбу.
При
отсутствии приспособления для регулировки
клапанов можно воспользоваться
двумя отвертками.
Мощной
отверткой, опираясь на кулачок, отжимаем
толкатель вниз. Вставив ребро
другой отвертки (с жалом шириной
не менее 10 мм) между краем толкателя
и распределительным валом, фиксируем
толкатель.
Вынимаем
пинцетом регулировочную шайбу.
Зазор
регулируем подбором толщины регулировочных
шайб. Для этого микрометром замеряем
толщину шайбы. Толщину новой
регулировочной шайбы определяем по
формуле:
Н
= В+(А–С), мм, где А – замеренный зазор;
В – толщина снятой шайбы; С – номинальный
зазор; Н – толщина новой шайбы.
и т.д.................
Основными причинами неисправности ГРМ являются: нарушение тепловых зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел; подгорание рабочих фасок клапанов и седел; потеря упругости или поломка пружин клапанов; повышенное изнашивание толкателей, штанг, коромысел, направляющих втулок клапанов, опорных шеек, втулок и кулачков распределительного вала, его упорного фланца и зубьев зубчатого колеса.
Характерным признаком при увеличенном тепловом зазоре при работе двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала без нагрузки прослушивается резкий звонкий стук. При этом уменьшается высота подъема и проходное сечение клапана.
Причинами увеличения теплового зазора являются изнашивание торцевой части деталей привода и кулачка, развальцовка от значительных знакопеременных нагрузок торцевой части привода и самого клапана.
При уменьшенном тепловом зазоре нарушается его посадка в седло, подгорают фаски клапанов и их седла, двигатель работает с перебоями.
Признаками уменьшенного теплового зазора являются периодические хлопки в впускном или выпускном трубопроводах. У карбюраторных двигателей при уменьшенных тепловых зазорах впускных клапанов возникают хлопки в карбюраторе, а выпускных клапанов – в глушителе.
Зазоры проверяют пластинчатым щупом 1 при полностью закрытых клапанах и при необходимости регулируют на холодном двигателе (рис. 8.2).
Рисунок 8.2 – Проверка и регулировка теплового зазора ГРМ: а – с нижним расположением распределительного вала, б – двигателя автомобиля «ВАЗ»
Регулировку зазоров в клапанах выполняют, начиная с первого цилиндра, в последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров двигателя.
Зазор изменяют до нужной величины, вращая регулировочный винт толкателя или винт 3 коромысла 1, опустив контргайку 2. Зазор должен соответствовать заводским данным. Например, для двигателей ГАЗ-53, ЗИЛ‑130,ЯМЗ-236 зазор должен быть равен 0,25-0,30 мм.
Наличие в ГРМ гидравлических толкателей позволяет автоматически выбирать зазор в приводе клапана. Однако гидравлические толкатели очень чувствительны к качеству масла и степени его очистки. Коксование масла, продукты изнашивания деталей вызывают их заклинивание. При этом возникают ударные нагрузки, которые приводят к поломкам.
В современных двигателях в качестве привода распределительного вала ГРМ используются роликовые цепи или зубчатые ремни.
Натяжение роликовой приводной цепи осуществляется следующим образом: ослабить фиксирующую гайку стержня натяжителя или стопорного винта и провернуть коленчатый вал на 3 – 4 оборота в направлении его вращения. Натяжное устройство при этом переместится на величину прогиба и автоматически установится необходимое натяжение цепи. Затем затянуть фиксирующую гайку стержня натяжителя или стопорный винт.
Большее распространение получили привода ГРМ, где используются зубчатые прорезиненные кордовые ремни. Их масса меньше массы роликовой цепи. При этом упрощается конструкция двигателя, снижается уровень шума. Однако ремень уступает роликовой цепи по надежности.
Замена ремня должна производиться по инструкции завода-изготовителя автомобиля, поскольку разрыв ремня и срыв его зубьев приводит к серьезным поломкам двигателя. Ремни, как правило, натягиваются смещением или поворотом специального натяжного ролика. Натяжение ремня ГРМ наиболее просто проверяется нажатием рукой на его длинную ветвь. При усилии 24,5 – 39,2 Н ремень должен прогибаться на 5–20 мм.
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:
