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
1. Введение
2. Назначение, устройство и принцип работы
3. Конструктивная особенность
4. Неисправности. Причины, способы определения и устранения
Заключение
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.
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.
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
а) Самоотворачивание регулировочных болтов. Не выдержан момент затяжки контргаек, перетяжка контргаек.
Отрегулировать клапаны. При перетяжке заменить регулировочные болты.
б) Самоотворачивание регулировочных болтов вследствие превышения максимально допустимых оборотов двигателя.
Последствия устранить за счет виновных.
в) 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.
г) Износ кулачков распредвала, засветления с обратной стороны кулачка отсутствуют, возможна узкая полоса засветления у края противоположной части кулачка - след работы рычага с перекосом.
Заменить распредвал, рычаги.
д) Кулачки не изношены. Многократной регулировкой стук не устраняется. Отклонение геометрии кулачка распредвала.
Заменить распредвал, рычаги.
Снижение мощности двигателя, низкая компрессия одного или нескольких цилиндров
а) Выкрашивание наплавленного слоя тарелки клапана ("прогар" клапана).
Заменить клапаны. Способствующими возникновению дефекта факторами являются отсутствие зазора "распредвал - рычаг" у данного клапана и повышенный температурный режим двигателя.
Стук газораспределительного механизма
а) Завышен зазор "регулировочная шайба - кулачок распредвала".
Произвести регулировку подбором шайбы нужного размера.
б) Завышен зазор "наружный диаметр регулировочной шайбы - диаметр гнезда в толкателе под шайбу".
Заменить шайбу, толкатель.
в) Износ кулачков распредвала и регулировочных шайб.
Заменить распредвал и регулировочные шайбы.
г) Завышен зазор "опорная шейка распредвала - подшипник".
Заменить головку блока.
д) Разнотолщинность регулировочной шайбы по кругу контакта с кулачком (неравномерный износ).
Заменить дефектную шайбу.
е) Огранка (некруглость) толкателей по наружному диаметру, эллипсность.
Заменить толкатели.
ж) Недозатяжка, ослабление крепления звездочки привода распредвала. Деформация шпонки звездочки крепления распредвала, шпоночных пазов звездочки и распредвала.
Заменить дефектные детали.
|
||||||||||||||||
5. Техническое обслуживание и ремонт
Замена ремня привода газораспределительного механизма (ГРМ) на двигателях ВАЗ-2110
ПОРЯДОК 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.
Толщина шайбы маркируется на ее поверхности электрографом.
Новую шайбу устанавливаем в толкатель маркировкой вниз и убираем фиксатор
Еще раз проверяем зазор. При правильной регулировке щуп толщиной 0,20 или 0,35 мм должен входить в зазор с легким защемлением.
Последовательно поворачивая коленчатый вал на пол-оборота, регулируем зазоры остальных клапанов в последовательности, указанной в таблице:
Угол поворота коленчатого вала от положения совмещения меток, град.
Снятие распределительного вала двигателей ВАЗ-2110.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Снимаем клапанную крышку головки цилиндров.
На двигателе ВАЗ-2111 ключом "на 10" отворачиваем две гайки крепления "массовых" проводов к шпилькам заглушки головки цилиндров и снимаем провода со шпилек.
Ключом "на 10" отворачиваем две гайки и один болт крепления заглушки.
Снимаем заглушку и ее уплотнительное кольцо.
На двигателе ВАЗ-2110 снимаем корпус вспомогательных агрегатов.
Снимаем зубчатый шкив распределительного вала. Отворачиваем верхнюю гайку крепления задней крышки ремня привода ГРМ.
Ключом "на 13" равномерно в несколько приемов (до снятия давления пружин клапанов) отворачиваем десять гаек крепления корпусов подшипников распределительного вала.
Снимаем со шпилек передний и задний корпусы подшипников распределительного вала.
Немного отведя от головки блока цилиндров заднюю крышку ремня привода ГРМ, снимаем распределительный вал.
Снимаем сальник распределительного вала.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Устанавливаем распределительный вал в следующей последовательности.
Очищаем сопрягаемые поверхности головки цилиндров и корпусов подшипников от старого герметика и масла.
Смазываем моторным маслом опорные шейки и кулачки распределительного вала. Укладываем вал в опоры головки цилиндров таким образом, чтобы кулачки первого цилиндра были направлены вверх.
На поверхности головки цилиндров, сопрягающиеся с корпусами подшипников в зоне крайних опор, наносим тонкий слой силиконового герметика.
Устанавливаем корпуса подшипников и затягиваем гайки их крепления в два приема.
Предварительно затягиваем гайки в последовательности, указанной на рисунке, до прилегания поверхностей корпусов подшипников к головке цилиндров. При этом необходимо следить за тем, чтобы установленные втулки корпусов свободно вошли в свои гнезда.
Окончательно затягиваем гайки моментом 21,6 Н м (2,2 кгс.м) в той же последовательности.
После затяжки гаек тщательно удаляем остатки герметика, выдавленного из зазоров. Проверяем зазоры в клапанном механизме. Запрессовываем новый сальник распределительного вала (см. Замена сальника распределительного вала двигателей ВАЗ-2110, -2111).
Замена маслоотражательных колпачков клапанов двигателей ВАЗ-2110
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Снимаем распределительный вал. Устанавливаем коленчатый вал в положение ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндров. В этом положении вала меняем маслоотражательные колпачки клапанов 1-го и 4-го цилиндров.
Вынимаем толкатель с регулировочной шайбой из гнезда головки блока цилиндров.
Выворачиваем свечу зажигания 1-го цилиндра.
Через свечное отверстие вставляем пруток из мягкого металла (диаметром около 8 мм) между днищем поршня и тарелкой клапана, на котором меняем колпачок.
Устанавливаем рассухариватель клапанов. Подпятник рассухаривателя упираем в тарелку клапана, а зацепной рычаг заводим за гайку, навернутую на шпильку крепления корпуса подшипников распределительного вала.
Сжимаем пружины и извлекаем пинцетом сухари.
Вынимаем тарелку пружин и сами пружины.
Специальными щипцами снимаем маслоотражательный колпачок с направляющей втулки клапана.
Смазав новый колпачок моторным маслом, напрессовываем его оправкой на направляющую втулку.
Собираем клапанный механизм 1-го цилиндра в обратной последовательности. Затем повторяем эти работы для 4-го цилиндра. После чего, провернув коленчатый вал на 180° (ВМТ поршней 2-го и 3-го цилиндров) аналогичным образом меняем маслоотражательные колпачки клапанов 2-го и 3-го цилиндров.
Собираем механизмы в обратной последовательности.
Замена сальника распределительного вала двигателей ВАЗ-2110
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ
Снимаем ремень ГРМ.
Ключом "на 17" отворачиваем болт зубчатого шкива распределительного вала. Чтобы вал не проворачивался, пропускаем через отверстие в шкиве головку "на 10" с удлинителем и надеваем на гайку крепления задней крышки ремня привода ГРМ.
Поддеваем отверткой шкив распределительного вала и снимаем его.
Чтобы не потерять шпонку шкива, извлекаем ее из паза распределительного вала.
Поддеваем отверткой сальник и извлекаем его.
Смазав моторным маслом рабочую кромку нового сальника, подходящим отрезком трубы запрессовываем его.
Сборку проводим в обратной последовательности.
6. Оборудование, инструменты, приспособления и материалы
Слесарно-монтажные инструменты, применяемые на постах, должны быть исправными. Не допускается использование ключей с изношенными гранями и несоответствующих размеров, применение рычагов для увеличения плеча гаечных ключей, а также применение зубил и молотка для отвёртывания гаек. Рукоятки отвёрток, напильников, ножовок и так далее должны быть изготовлены из пластмассы или дерева, иметь гладкую, ровно зачищенную поверхность. Деревянные рукоятки во избежание раскалывания должны иметь металлические кольца.
Впрессовывать втулки, подшипники и другие детали следует при помощи прессов и специальных съёмников. Съёмники должны прочно и надёжно захватывать детали в месте приложения усилия.
Осмотровые канавы должны иметь направляющие предохранительные борта и содержатся в чистоте. Неиспользуемые осмотровые канавы должны быть огорожены или закрыты. Автомобили должны въезжать на канаву, когда в ней нет людей.
При постановке автомобиля на пост технического обслуживания или ремонта необходимо на рулевое колесо повесить табличку с надписью: “Двигатель не пускать – работают люди!”. Автомобиль при этом должен быть заторможен ручным тормозом и включением первой передачи в коробке передач.
При обслуживании автомобиля, установленного на подъёмнике, необходимо на механизме управления подъёмником укрепить табличку с надписью: “Не трогать – под автомобилем работают люди!”. Во избежание самопроизвольного опускания гидравлического подъёмника нужно после подъёма автомобиля откинуть предохранительные стойки или вставить штыри в отверстия предохранительных труб, выдвигающихся вместе с плунжерами.
Перед началом работ на автомобиле – самосвале с поднятым кузовом надо устанавливать упорную штангу, предотвращающую опускание кузова.
При техническом обслуживании и ремонте автомобиля со снятыми колёсами, вывешенного на домкратах, талях и кранах, разрешается приступать к работе только после установки автомобиля на подставки (козелки), при этом под неснятые колёса должны быть подложены упоры. Подставки должны быть прочными и надёжными (только металлическими).
При подъёме и транспортировании агрегатов нельзя находится под поднятыми частями автомобиля. Запрещается снимать, устанавливать и транспортировать агрегаты при заваливании их тросом и канатами без специальных захватов. Тележки для транспортирования должны иметь стойки и упоры, предохраняющие агрегаты от падения и перемещения по тележке.
Для осмотра автомобиля применяют переносные безопасные электролампы напряжением до 36 вольт с предохранительными сетками, при работе в осмотровых канавах напряжение не должно превышать 12 вольт. Ручные электроинструменты (дрели, гайковёрты) надо присоединять к сети только через штепсельные розетки с заземляющим контактом. Провода электроинструментов нужно подвешивать, не допуская прикосновения их с полом.
Приёмку автомобиля на ходу и проверку тормозов следует производить вне помещения; пускать двигатель и трогаться с места разрешается только по получении сигнала от рабочего, производящего регулировку.
Вождение автомобиля на территории автохозяйства, в том числе и опробование автомобилей после ремонта и регулировки, разрешается только лицам, имеющим удостоверение шофёра. Скорость движение не должна превышать: на подъездных путях и проездах – 10 км/ч, в производственных помещениях – 5 км/ч. обгон одного автомобиля другим на территории автохозяйства запрещается.
7. Безопасные условия труда. Охрана окружающей среды
Техника безопасности при проведении ремонтных работ Гараж или бокс, где проводятся ремонтные работы, должен хорошо проветриваться, дверь - легко открываться как изнутри, так и снаружи. Проход к двери всегда держите свободным. При работе двигателя (особенно на пусковых режимах) выделяется оксид углерода (угарный газ) - ядовитый газ без цвета и запаха. Опасная для жизни концентрация оксида углерода может образоваться даже в открытом гараже, поэтому перед запуском двигателя обеспечьте принудительный отсос отработавших газов за пределы гаража. При отсутствии принудительной вытяжки можно запускать двигатель на короткое время, надев на выпускную трубу отрезок шланга и вынув его наружу. При этом система выпуска и ее соединение со шлангом должны быть герметичны.
При ремонте системы питания впрысковых двигателей необходимо отсоединять "отрицательную" клемму аккумуляторной батареи от "массы" и сбрасывать давление в системе.
На время сварочных работ запаситесь огнетушителем (лучше углекислотным). Перед этим отсоедините провода от всех клемм генератора и аккумуляторной батареи, отключите все электронные блоки управления от бортовой сети автомобиля, а контакт "массы" сварочного провода располагайте как можно ближе к месту сварки. Проследите за тем, чтобы электрический ток не проходил через подвижные (подшипники, шаровые опоры) или резьбовые соединения – иначе они могут быть повреждены.
При ремонте цепей электрооборудования или при риске их повреждения (сварка, рихтовка вблизи жгутов проводов) отключайте клемму "-" аккумулятора.
Для защиты рук от порезов и ушибов во время "силовых" операций надевайте перчатки (лучше кожаные). Для защиты глаз надевайте очки (лучше специальные, с боковыми щитками).
При работе с электролитом очки обязательны
При возможности пользуйтесь ромбическим или гидравлическим домкратами взамен штатного - они более устойчивы и надежны. Не применяйте неисправный инструмент: рожковые ключи с "раскрывшимся" зевом или смятыми губками, отвертки со скругленным, скрученным шлицем или неправильно заточенные, пассатижи с плохо закрепленными пластмассовыми ручками, молотки с незафиксированной ручкой и т.п.
При вывешивании автомобиля (с помощью домкрата или подъемника) никогда не находитесь под ним. Предварительно убедитесь, что соответствующие силовые элементы кузова (усилители пола, пороги) достаточно прочны. Используйте для подъема автомобиля только штатные точки опоры. Запрещается вывешивать автомобиль на двух или более домкратах - используйте подставки промышленного изготовления. Запрещается нагружать или разгружать автомобиль, стоящий на домкрате (садиться в него, снимать или устанавливать двигатель). При ремонте автомобиля со снятым двигателем (силовым агрегатом) учитывайте, что развесовка по осям изменилась: при вывешивании на домкрате такой автомобиль может упасть. Работайте только на ровной нескользкой площадке, под невывешенные колеса подкладывайте упоры.
Отработанные масла способствуют возникновению рака кожи. При попадании масла на руки, вытрите их ветошью, а затем протрите специальным "средством для чистки рук" (или подсолнечным маслом) и вымойте теплой водой с мылом (запрещается мыть руки горячей водой, при этом вредные вещества легко проникают через кожу!).
При попадании на руки бензина, вытрите их чистой ветошью, а затем вымойте с мылом.
В охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя (антифризе) содержится этиленгликоль, который ядовит при попадании в организм и - в меньшей степени - при попадании на кожу. При отравлении антифризом нужно немедленно вызвать рвоту, промыть желудок, а в тяжелых случаях принять солевое слабительное (например, глауберову соль) и обратиться к врачу. При попадании на кожу – смыть большим количеством воды. То же при отравлении тормозной жидкостью. Электролит при попадании на кожу вызывает жжение, покраснение. Если электролит попал на руки или в глаза, вначале смойте его большим количеством холодной воды. Запрещается мыть руки с мылом! Затем руки можно промыть раствором питьевой соды или нашатырного спирта (из автомобильной аптечки). Помните, что серная кислота даже в малых концентрациях разрушает органические волокна – берегите одежду! Поэтому при работе с аккумуляторной батареей (электролит почти всегда присутствует и на ее поверхности) надевайте очки и защитную одежду (резиновые перчатки желательны).
Бензин, масла, тормозная жидкость почти не перерабатываются естественным путем. Тормозная жидкость содержит ядовитые гликолевые эфиры, масла – отработавшие минеральные и органические присадки, внешние загрязнения, продукты изнашивания. Свинцовые аккумуляторы, помимо свинца, содержат сурьму и другие элементы, образующие высокотоксичные для организма человека соединения, долго сохраняющиеся в почве. Резинотехнические изделия и пластмассы также практически не разлагаются в естественных условиях, а при сжигании образуют токсичные, в том числе канцерогенные соединения.
Охрана природы и рациональное пользование природных ресурсов одна из важнейших экономических и социальных задач государства.
Начиная с 1974 г. в перспективных и текущих планов социального экономического развития страны имеется раздел «Охрана природы». Общегосударственное служба наблюдения и контроля за уровнем загрязнения природной среды контролирует загрязнение атмосферного воздуха более чем в 450 городах страны, качество поверхностных вод, суши – более чем в 4 тыс. пунктов, на 1200 водных объектах.
В стране осуществляется широкая программа разработки и серийному освоению высокопроизводительного газа – и пылеулавлещего оборудования, систем сооружений по очистке промышленных и городских сточных вод с применением биологических и физико–химических методов. Ведутся большие работы по рекультивации земель, занятых под отвалы пустых пород на шахтах и карьерах. Во всех больших размеров ведутся посадки лесов взамен вырубленных. Размеры затопляемых при строительстве гидросооружений и земель ограничивается защитными дамбами, резко сокращён отвод пахотных земель для промышленного и гражданского строительства. Не допускается ввод в эксплуатацию промышленных объектов до окончания строительства очистных и пылегазоулавливающих сооружений.
Осуществляется новые меры по рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов. Предстоит усилить охрану природы, земли, её недр, атмосферного воздуха, водоёмов, животного и растительного мира.
Заключение
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя горючей смеси и выпуска отработавших газов.
Газораспределительный механизм (см. рис. 10) состоит из:
распределительного вала,
впускных и выпускных клапанов с пружинами,
впускных и выпускных каналов.
Распределительный вал располагается в верхней части головки блока цилиндров. Составной частью вала являются его кулачки, количество которых соответствует количеству впускных и выпускных клапанов двигателя. Иными словами, над каждым клапаном расположен свой персональный кулачок. Именно эти кулачки, при вращении распределительного вала, обеспечивают своевременное, согласованное с движением поршней в цилиндрах, открытие и закрытие клапанов. Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью цепной передачи или зубчатого ремня. Натяжение цепи привода регулируется специальным натяжителем, а ремня - натяжным роликом.
При вращении распределительного вала, кулачок набегает на рычаг, который, в свою очередь, нажимает на стержень соответствующего клапана (впускного или выпускного) и открывает его (рис.12а). Продолжая вращаться, кулачок сбегает с рычага, и под воздействием сильной пружины клапан закрывается (рис. 12б). Ну, а дальше вы знаете – поршень, через открытый впускной или выпускной клапан, соответственно засасывает горючую смесь или выталкивает отработавшие газы. Когда же оба клапана в одном цилиндре закрыты – происходит такт сжатия или рабочий ход поршня.
Основные неисправности газораспределительного механизма двигателя.
Стуки в газораспределительном механизме появляются по причине увеличенных зазоров в клапанном механизм, износе подшипников или кулачков распределительного вала, рычагов, а также из-за поломки пружин клапанов. Для устранения стуков необходимо отрегулировать тепловой зазор, а изношенные детали и узлы следует заменить. Повышенный шум цепи привода распределительного вала появляется вследствие износа шарнирных соединений звеньев цепи и ее удлинения. Следует отрегулировать натяжение цепи, а при чрезмерном ее износе - заменить на новую. Потеря мощности двигателя и повышенная дымность выхлопных газов происходят при нарушении теплового зазора в клапанном механизме, неплотном закрытии клапанов, износе маслоотражательных колпачков. Зазор следует отрегулировать, изношенные колпачки поменять, а клапаны «притереть» к седлам.
Эксплуатация газораспределительного механизма двигателя.
Обратите внимание на тепловой зазор между рычагом и кулачком распределительного вала. Немного знаний физики и можно понять, что этот зазор должен быть строго определенного размера. Ведь при нагревании все детали двигателя расширяются, в том числе и детали газораспределительного механизма. Если тепловой зазор меньше нормального, то клапан будет открываться больше, чем ему положено и не будет успевать вовремя закрываться. А это нарушит рабочий цикл двигателя и, плюс ко всему, в скором времени придется менять «подгоревшие» клапаны.
Если же зазор между рычагом и кулачком распределительного вала будет очень большим, то клапан не сможет открываться полностью, что естественно не лучшим образом отразится на процессе заполнения цилиндров горючей смесью или выпуска отработавших газов. При неправильной установке теплового зазора, наблюдается целый шлейф неприятностей. Двигатель начинает работать неустойчиво, глохнуть и преподносить прочие «сюрпризы», описанные в неисправностях газораспределительного механизма. Используя инструкцию по эксплуатации своего личного автомобиля, следует периодически контролировать правильность «зазора в клапанах». Однако разговор идет о десятых долях миллиметра! Например, для двигателей ВАЗ, в зависимости от модели, тепловой зазор должен быть в пределах 0,15 – 0,35 мм. Если у вас есть соответствующие инструменты и решимость «залезть в двигатель», то после нескольких попыток можно научиться «регулировать клапана». Если же вы не собирались осваивать профессию автомеханика, то при подозрениях на «разрегулированные клапана», следует обратиться к специалистам.
При эксплуатации двигателя необходимо следить за натяжением цепи или зубчатого ремня привода распределительного вала и при необходимости его регулировать.
В начале автомобильной жизни не советую включать музыку сразу же после запуска двигателя. Проехав несколько километров, прислушайтесь, нет ли посторонних звуков из-под капота. Они могут быть самыми разными, но любой из них скажет, что не все в порядке. Обратитесь к механику - их много умельцев, работающих на любой автостоянке или в гаражах. Найдите одного, которому будете «сдаваться» со своей машиной. Обычно это недорого, и, как правило, качественно. Определив причину постороннего шума, конечно же, надо отремонтировать тот узел, который заявил о своем «заболевании». Ни одна неисправность не появляется, не предупредив об этом заранее. Если же во время движения вы ничего не слышите из-под капота своего автомобиля (не слышно или не умеете слышать), то дайте проехаться на своей машине знающему человеку. Проблемы начинающих водителей именно в том, что зачастую они не знают - как должен вести себя исправный автомобиль, какие шумы нормальные, а какие «говорят» о надвигающихся финансовых затратах. А знать это важно, так как многие ездят на машинах с аварийными узлами, думая, что так и должно быть.
Список литературы
1. Анохин В.А. Отечественные автомобили М: Машиностроение,1977.
2. Ильин Н.М. Электрооборудование автомобилей М: Транспорт,1978.
3. Инструкция по охране труда для слесарей по ремонту автомобилей, двигателей и топливной аппаратуры на автоцентрах и станциях объединений «АвтоВАЗтехобслуживание» №.37.101.7072-85 взамен 37.101.7072-78.
4. Михайловский Е.В. Серебряков К.Б. Тур Е.Я. Устройство автомобиля М: Машиностроение,1990.
5. Молоков В.А., Зеленин С.Ф., Учебник по устройству автомобиля, М. 1987
6. РЕМОНТ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВАЗ 2110, 2111, 2112 (Жигули) //http://www.autoprospect.ru/vaz/2110-zhiguli/2-tekhnika-bezopasnosti.html
7. Тур Е.Я. Серебряков К.Б. Устройство автомобиля М: Машиностроение 1990.
8. Чумаченко Ю. Т., Герасименко А. И., Рассанов Б. Б. АВТОСЛЕСАРЬ. Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей, 2006 г. - 544 c
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:
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.
