Устройство, ТО и ремонт механизма газораспределения двигателя Зил 508
Содержание
Введение
Понятие "автомобиль" включает в себя легковой, грузовой автомобиль и автобус. Несмотря на ряд принципиальных конструктивных различий, между ними имеется много общего: двигатель внутреннего сгорания, несущая система с подвеской и шинами, органы управления, тормозящая система. На автомобильных заводах конечным продуктом производства могут быть как автомобили в сборке, так и отдельные их составные части (двигатели, задние мосты, топливная аппаратура и т.п.), включающие в себя большое число деталей, узлов, механизмов и систем.
Двигатели, установленные на большинстве автотранспортных средств, называются двигателями внутреннего сгорания, потому что процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращение ее в механическую работу происходит непосредственно в его цилиндрах.
Эти двигатели классифицируются:
- по способу смесеобразования - на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели), у которых рабочая смесь образуется внутри цилиндров;
- по способу выполнения рабочего цикла - на четырех- и двухтактные;
- по числу цилиндров - на одно- , двух- и многоцилиндровые;
- по расположению цилиндров - на двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд и на V-образные двигатели с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180° двигатель называется с противолежащими цилиндрами, или оппозитным);
- по способу охлаждения - на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;
- по виду применяемого топлива - на бензиновые (карбюраторные), дизельные, газовые и многотопливные.
В зависимости от вида применяемого топлива, способы воспламенения рабочей смеси в двигателях различны.
Создание конструкции и
Автомобили ЗИЛ обладают высокой долговечностью и надежностью. В результате дальнейшего совершенствования конструкции автомобилей, применения новых материалов и новой технологии производства в 1966 году завод должен обеспечить пробег до капитального ремонта 200 тысяч километров. Возможность получения высоких эксплутационных показателей в значительной степени зависит от совершенства знаний конструкции автомобилей работниками эксплуатации, соблюдения или правил технического обслуживания и подготовки технических служб автохозяйств к приёму новых автомобилей. Следует иметь в виду, что высокая эффективность использования, долговечность и надежность в эксплуатации автомобилей, ЗИЛ гарантированны только при условии применения предусмотренных заводов высококачественных топлив и смазочных материалов.
Автомобиль ЗИЛ обладает значительно более высокими динамическими качествами Высокие мощные показатели двигателя ЗИЛ получены за счёт увеличения степени сжатия.
Устройство
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторные двигатели) или очищенного воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов.
На поршневых четырехтактных карбюраторных двигателях впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляются клапанами, которые могут иметь нижнее или верхнее расположение. При нижнем расположении клапаны устанавливают в блоке цилиндров, а при верхнем — в головке цилиндров.
Современные двигатели обычно имеют газораспределительные механизмы с верхним расположением клапанов, так как в этом случае камера сгорания получается компактной, улучшается наполнение цилиндров, упрощается регулировка клапанов и значительно уменьшаются потери теплоты с охлаждающей жидкостью.
В рядных двигателях с верхним расположением клапанов (рис. 1) усилие от кулачка 17 распределительного вала передается толкателю 16, а от него — штанге 15. Штанга через регулировочный винт 14 воздействует на короткое плечо коромысла 11, которое, поворачиваясь на оси 12, нажимает своим носком на стержень клапана 2. При этом пружина 6 сжимается, а клапан перемещается вниз, отходит от седла 1, обеспечивая в зависимости от назначения клапана впуск горючей смеси или выпуск отработавших газов. После того как выступ кулачка 17 выйдет из-под толкателя 16, клапанный механизм возвращается в исходное положение под воздействием пружины 6. Положение направляющей втулки 3, запрессованной в головку цилиндров 5, фиксируется стопорным кольцом 4, а регулировочного винта 14 — контргайкой 13. Верхний конец стержня клапана закреплен сухариками 10, установленными в тарелке 8 при помощи втулки 9.
Рисунок 1 - Схема газораспределительного механизма с верхним расположением клапанов;
1 — седло; 2 — стержень клапана; 3 — направляющая Втулка; 4 — стопорное кольцо; 5 — головка цилиндров; 6 — пружина; 7 — уплотнительный колпачок; 8—тарелка; 9— втулка; 10— сухарики; 11 — коромысло; 12 — ось; 13 — контргайка; 14 — регулировочный винт; 15 — штанга; 16 — толкатель; 17 — кулачок
На V-образных восьмицилиндровых двигателях применяют верхнее расположение клапанов (рисунке 2). Нижний распределительный вал таких двигателей, установленный в развале блока, является общим для клапанов правого и левого рядов цилиндров.
Рисунок 2 - Газораспределительный механизм V-образного двигателя:
1 — зубчатое колесо; 2 — упорный фланец; 3 — распорное кольцо; 4 — передняя опорная шейка; 5 — эксцентрик; 6, 7— соответственно впускные и выпускные кулачки; 8 — опорные втулки; 9~ клапаны; 10— направляющие втулки; 11, 17 — шайбы; 12 — пружины; 13 — оси коромысел; 14 — коромысла; 15 — регулировочный болт; 16 — стойки осей коромысел; 18 — штанги; 19 — толкатели; 20 — тарелки; 21 — пружина центробежного датчика; 22 — валик датчика;
23 — стопорное кольцо; 24 — штанга привода бензонасоса; 25 — шайба; 26 — гайка; 27 — корпус привода; 28 — шестерня привода; 29 — валик привода распределителя зажигания и смазочного насоса
Открытие клапанов 9 (впускного и выпускного), перемещающихся в направляющих втулках 10, происходит под действием усилия, передаваемого от кулачков 6 и 7 через толкатели 19 штанги 18 и коромысла 14, установленные на осях 13 коромысел. Закрытие клапанов осуществляется под действием пружин 12, нижние концы которых упираются в шайбы 11. При наличии у выпускных клапанов механизма вращения их пружины опираются на опорные шайбы 17 этих механизмов. Верхними концами пружины обоих клапанов упираются в тарелки 20. За два оборота коленчатого вала впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра открываются один раз, а распределительный вал за этот период делает один оборот. Следовательно, распределительный вал вращается в два раза медленнее коленчатого вала. Поэтому зубчатое колесо / распределительного вала имеет в два раза больше зубьев, чем ведущая шестерня коленчатого вала.
Распределительный вал изготавливают из стали или специального чугуна и подвергают термической обработке. Профиль его кулачков, как впускных 6, так и выпускных 7, у большинства двигателей делают одинаковым.
Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются под углом 45°. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей 19 с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы.
Начиная с передней опорной шейки 4, 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 5, воздействующий на штангу 24 привода бензонасоса, а на его заднем конце находится шестерня 28, которая приводит во вращение зубчатое колесо валика 29, расположенного в корпусе 27 привода распределителя зажигания и смазочного насоса.
Между зубчатым колесом 1 распределительного вала и его передней опорной шейкой установлено распорное кольцо 3 упорного фланца 2, крепящегося болтами к блоку и удерживающего вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца 3 больше толщины упорного фланца 2, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен составлять 0,08...0,21 мм. В отверстии переднего торца распределительного вала (двигатели ЗИЛ-508, ЗМЗ-511 и др.) расположен узел привода центробежного датчика регулятора частоты вращения коленчатого вала, состоящий из валика 22, пружины 21 и шайбы 25, закрепленных стопорным кольцом 23.
Распределительный вал приводится в движение при помощи зубчатой или цепной передачи (рисунок 3).
Рисунок 3 - Типы привода распределительного вала:
а, б — зубчатый; в — цепной; / — ведущие шестерни; 2, 3 — блок промежуточных зубчатых колес; 4,8 — зубчатые колеса распределительных валов; 5 — зубчатое колесо топливного насоса; 6 — шестерня привода насоса гидроусилителя; 7 — шестерня привода компрессора; 9 — гайка; 10 — регулировочный механизм; 11 — башмак натяжного устройства; 12 — двухрядная втулочно-роликовая цепь; 13 — звездочка распределительного вала; Ц — пластмассовая колодка (успокоитель); 15 — звездочка привода масляного насоса и распределителя зажигания; 16 — ведущая звездочка коленчатого вала
Зубчатым колесом 5 топливного насоса высокого давления осуществляется привод шестерни 7 компрессора и шестерни 6 привода насоса гидроусилителя рулевого управления.
На двигателях ЗИЛ-508 автомобилей семейства ЗИЛ ведущая шестерня 1 (рисунок 3, б) установлена на переднем конце коленчатого вала, а ведомое колесо 8 — на переднем конце распределительного вала и закреплено гайкой 26 (см. рисунок 2).
Зубчатые колеса привода должны
входить в зацепление между собой
при строго определенном положении
коленчатого и
В газораспределительном
Толкатели предназначены для передачи усилия от распределительного вала через штанги к коромыслам. В дизелях ЗИЛ-508 применяют цилиндрические толкатели 7 (рисунок 4, б), установленные в специальных отверстиях — направляющих. В дизеле КамАЗ-740 применяют съемные направляющие. Внутренняя полость толкателя имеет сферическую поверхность 8 под штангу и отверстие 9 для слива масла. Для повышения работоспособности торцовую поверхность 10 стальных толкателей в месте соприкосновения с кулачком наплавляют специальным износостойким чугуном.
Для передачи усилия от толкателей к коромыслам служат штанги, которые изготавливают из стального прутка с закаленными концами.
Рисунок 4 - Детали привода клапанов дизелей:
1 — ось; 2 — ролик; 3, 7 — толкатели; 4 — штанги; 5 — регулировочный винт; 6 — коромысло; 8 — сферическая поверхность под штангу; 9 — отверстие для слива масла; 10 — наплавленная поверхность толкателей; 11 — наконечник; а и b — плечи коромысла
На концах штанг напрессовывают стальные сферические наконечники 11, которыми они с одной стороны упираются в сферические поверхности регулировочных винтов 5 (см. рисунок 4, а), ввернутых в коромысла 6, а с другой — в толкатели.
Для передачи усилия от штанги к клапану служит коромысло, представляющее собой неравноплечий рычаг, изготовленный из стали или чугуна. Плечо а коромысла примерно в 1,5 раза больше плеча Ь. Наличие длинного плеча коромысла не только уменьшает ход толкателя и штанги, но и снижает силы инерции, возникающие при их движении, что способствует повышению долговечности деталей привода клапанов.
Коромысла карбюраторных двигателей расположены на общей полой оси 13 (см. рисунок 2), в конце которой запрессованы заглушки, что позволяет подводить масло к бронзовым втулкам коромысел и сферическим наконечникам регулировочных болтов 15. Оси 13 в сборе с коромыслами устанавливают на каждой головке цилиндра с помощью стоек 16. На дизелях оси коромысел выполнены как одно целое со стойками и каждое коромысло качается на своей оси.
Открытие и закрытие впускных и выпускных каналов, соединяющих цилиндры с газопроводами системы питания, происходят при помощи клапанов. Клапан (рисунок 5, а) состоит из плоской головки 16 и стержня 1, соединенных между собой плавным переходом. Для лучшего наполнения цилиндров горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают значительно больше, чем диаметр выпускного.
Так как клапаны работают в условиях высоких температур, их изготавливают из высококачественных сталей. Впускные клапаны делают из хромистой стали, выпускные — из жаростойкой, так как последние соприкасаются с горячими отработавшими газами и нагреваются до температуры 600...800 °С. Высокая температура нагрева клапанов вызывает необходимость установки в головке цилиндров специальных вставок 15 из жаропрочного чугуна, которые называются седлами. Применение вставных седел повышает срок службы головки цилиндров и клапанов.
Рисунок 5 - Выпускной клапан двигателя автомобиля с механизмом вращения:
а — выпускной клапан, установленный на головке цилиндров; б, в — соответственно начальное и конечное рабочие положения механизма вращения клапана; 1 — стержень клапана; 2 — направляющая втулка; 3 — замочное кольцо; 4 — корпус механизма вращения; 5 — шарики; 6 — опорная шайба; 7— замочное кольцо; 8 — пружина; 9 — тарелка; 10 — сухарики; 11 — дисковая пружина; 12 — возвратная пружина; 13 — металлический натрий; 14 — головка цилиндров; 15 — седло; 16 —головка лапана
Для плотного прилегания к седлам рабочие поверхности головок клапанов делают коническими, в виде тщательно обработанных фасок (под углами 45 или 30°).
Стержни 1 клапанов имеют цилиндрическую форму. Они перемещаются в чугунных или металлокерамических направляющих втулках 2, запрессованных в головку блока. На конце стержня проточены цилиндрические канавки под выступы конических сухариков 10, которые прижимаются к конической поверхности тарелки 9 под действием пружины 8.
На впускных клапанах под опорные шайбы или в верхней части направляющих втулок устанавливают резиновые манжеты или колпачки, которые при открытии клапанов плотно прижимаются к его стержню и направляющей втулке, вследствие чего устраняется возможная утечка (подсос) масла в цилиндры через зазор между втулкой и стержнем клапана (при такте впуска).
В двигателях ЗИЛ-508 для лучшего отвода теплоты от выпускных клапанов введено натриевое охлаждение. С этой целью клапан делают полым и его полость заполняют на 3/4 объема металлическим натрием 13 (см. рисунок 5, а). Натрий имеет высокую теплопроводность и плавится при температуре 98 °С. Во время работы двигателя расплавленный натрий омывает внутреннюю полость клапана, при этом теплота от его головки передается к стержню и через направляющую втулку и головку цилиндров отводится к охлаждающей жидкости.
Выпускные клапаны V-образных карбюраторных двигателей ЗИЛ имеют механизм
принудительного вращения. Он состоит
из корпуса 4, который расположен
в углублении головки цилиндра 14 на направляющей втулке 2, закрепленной замочным
кольцом 3; пяти шариков 5, установленных
вместе с возвратными пружинами 12 в наклонных пазах корпуса;
опорной шайбы б и конической дисковой
пружины 11. Пружина 11 и шайба 6 свободно надеты на выступ
корпуса и закреп
лены на нем замочным кольцом 7.
При закрытом клапане, когда усилие пружины 8 невелико, дисковая пружина 11 выгнута наружным краем вверх, а внутренним упирается в заплечики корпуса 4 механизма вращения. При этом шарики 5 в конических пазах корпуса отжаты возвратными пружинами 12 в крайнее положение.
Когда клапан начинает открываться, усилие пружины 8 возрастает, в результате чего дисковая пружина 11 выпрямляется и передает усилие пружины 8 на шарики 5, которые, перекатываясь по наклонным пазам корпуса, поворачивают дисковую пружину 11, опорную шайбу б, клапанную пружину 8 и сам клапан относительно его первоначального положения.
Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины 8 уменьшается. При этом дисковая пружина 11 прогибается до своего исходного положения и освобождает шарики 5, которые под действием возвратных пружин 12 возвращаются в первоначальное положение, подготавливая механизм вращения к новому циклу поворота клапана.
При частоте вращения коленчатого вала около 3000 об/мин частота вращения выпускного клапана достигает 30 об/мин.
Чтобы обеспечить плотное прилегание головки клапана к седлу, необходим определенный тепловой зазор между стержнем клапана и носком (винтом) коромысла. Тепловые зазоры в клапанах изменяются вследствие их нагрева, изнашивания и нарушений регулировок. Когда зазор в клапанах увеличен, они открываются не полностью, в результате чего ухудшается наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания, а также повышаются ударные нагрузки на детали клапанного механизма.
При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся на седла, вследствие чего происходят утечки газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. Из-за неплотной посадки клапанов при такте сжатия рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в процессе такта расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться во впускной газопровод, вследствие чего в этих газопроводах возможны хлопки или вспышки, что является признаком неплотной посадки клапанов.
Для плотного прилегания головки клапана к седлу тепловой зазор устанавливают между носком коромысла 11 и торцом стержня клапана 2 при нижнем расположении распределительного вала.
Рисунок 6 - Проверка и регулировка теплового зазора:
1 — коромысло; 2 — контргайка; 3 — регулировочный винт
В непрогретых двигателях ЗИЛ-508 зазор впускных и выпускных клапанов должен составлять 0,25...0,30 мм, в дизелях КамАЗ зазор для впускных клапанов составляет 0,25...0,30 мм, а для выпускных — 0,35...0,40 мм.
В этих двигателях для регулировки теплового зазора в клапанах (рисунок 6) служит регулировочный винт 3 с контргайкой 2, ввернутый в коромысло 1.
Под фазами газораспределения понимают моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженные в градусах угла поворота коленчатого вала. Фазы газораспределения изображаются круговыми диаграммами, их подбирают экспериментальным путем при доводке опытных образцов двигателей.
При рассмотрении рабочих процессов ДВС в первом приближении было принято, что открытие и закрытие клапанов происходят в мертвых точках. Однако в действительности открытие и закрытие клапанов не совпадают с положением поршней в мертвых точках. Это связано с тем, что время, приходящееся на такты впуска и выпуска, очень мало, и при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя оно составляет тысячные доли секунды. Поэтому если открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов будут происходить точно в мертвых точках, то наполнение цилиндров горючей смесью и очистка их от продуктов сгорания будут недостаточными. В связи с этим моменты открытия и закрытия клапанов в четырехтактных двигателях происходят с определенным опережением или запаздыванием относительно положения поршней в ВМТ и НМТ.
Рисунок 7 - Диаграмма фаз газораспределения двигателей и положение поршней, соответствующее фазам газораспределения:
1 — впускной клапан; 2 — выпускной клапан
Из диаграммы фаз
газораспределения двигателя ЗИ
Рассмотренные фазы газораспределения двигателя ЗИЛ-508 получены при зазоре в обоих клапанах 0,3 мм (между носком коромысла и торцом стержня клапана). При уменьшении зазора продолжительность открытия впускного и выпускного клапанов возрастает, а при увеличении зазора — уменьшается.
Техническое обслуживание
Ежедневное обслуживание (ЕО):
-очистить двигатель от грязи;
-проверить состояние
-проверить уровень жидкости в радиаторе;
-проверить нет ли подтеканий жидкости и масла;
-проверить уровень масла
-проверить внешним осмотром герметичность топливопроводов.
Техническое обслуживание №1 (ТО-1):
-проверить крепление опор
-проверить герметичность
-проверить отсутствие
-смазать подшипники водяного насоса;
-осмотром проверить
-слить отстой из масленого фильтра;
-сменить масло в картере
-проверить уровень масла в картере;
-проверить герметичность всех соединений в системе питания;
-проверить привод дроссельной заслонки;
-промыть воздушный фильтр;
-смазать вал прерывателя
Техническое обслуживание №2 (ТО-2):
-подтянуть гаки крепления
-проверить зазор между стержня
-проверить отсутствие
-смазать подшипники водяного насоса;
-проверить крепление
-проверить крепление водяного насоса и натяжку ремня;
-проверить действие паровоздуш
-заменить фильтрующий
-осмотром проверить
-слить отстой из масленого фильтра;
-сменить масло в картере
-проверить уровень масла в картере;
-проверить с помощью манометра работу топливного насоса;
-проверить герметичность всех соединений в системе питания;
-проверить привод дроссельной заслонки;
-промыть воздушный фильтр;
-проверить уровень топлива в
поплавковой камере
-очистить от пыли и грязи и масла поверхность приборов системы зажигания;
-проверить свечи зажигания и прерыватель распределитель.
Техническое обслуживание механизма
газораспределения (ГРМ) заключается
в периодическом осмотре
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".
Второе техническое
Для проверки и регулировки зазора между клапанами и толкателями у двигателей с боковым расположением клапанов необходимо: открыть крышку клапанной коробки, установить поршень цилиндра, у которого проверяются зазоры, в положение конца такта сжатия; с помощью щупа проверить зазор. Если необходимо отрегулировать зазор, нужно, удерживая ключом толкатель, отпустить контргайку регулировочного болта и, вращая болт, установить требуемый зазор. Затем затянуть контргайку и вновь проверить величину зазора.
У восьмицилиндровых V-образных двигателей для регулировки зазора у клапанов первого цилиндра необходимо установить его поршень в в. м. т. по такту сжатия (по меткам на маховике или, для двигателя ЗИЛ-508, по отверстию на шкиве коленчатого вала, которое должно располагаться под меткой в.м.т. на указателе установки зажигания, расположенного на датчике ограничителя максимальных оборотов), отрегулировать зазоры у клапанов первого цилиндра; у остальных цилиндров их следует регулировать соответственно' порядку работы, поворачивая коленчатый вал при переходе от цилиндра к цилиндру на 90°.