Кривошипно-шатунный механизм. 
Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. двигатель поршень кривошипний вал Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на:

• · неподвижные — картер, блок цилиндров, цилиндры, головка блока цилиндров, прокладка головки блока и поддон. Обычно блок цилиндров отливают вместе с верхней половиной картера, поэтому иногда его называют блок-картером.
• · подвижные — поршни, поршневые кольца и пальцы, шатуны, коленчатый вал и маховик.

Кроме того, к кривошипно-шатунному механизму относятся различные крепежные детали, а также коренные и шатунные подшипники.

Коленчатый вал — стальной, изготовлен методом горячей штамповки. Шейки вала двигателя ЯМЗ-238Н закалены с нагревом т. в. ч. на остальных двигателях устанавливаются азотированные коленчатые валы. Коленчатый вал имеет пять опор и четыре шатунные шейки. В последних есть закрытые полости, где масло подвергается дополнительной центробежной очистке. Эти полости наклонными каналами сообщаются с поперечными каналами в коренных шейках.

Для уравновешивания двигателя и разгрузки коренных подшипников от инерционных сил возвратно-поступательно движущихся масс поршней и шатунов и неуравновешенных центробежных сил на щеках коленчатого вала установлены противовесы, в сборе с которыми вал балансируется. Кроме того, в систему уравновешивания входят две выносные массы, одна из которых выполнена в виде прилива на маховике, другая представляет собой противовес установленный на переднем конце коленчатого вала.

Осевая фиксация вала осуществляется четырьмя бронзовыми полукольцами, установленными в выточках задней коренной опоры. Для предохранения от проворачивания нижние полукольца своими пазами входят в штифты, запрессованные в крышку заднего коренного подшипника.

Носок и хвостовик коленчатого вала уплотняются резиновыми самоподжимными сальниками.

Маховик отлит из серого чугуна и крепится болтами к заднему торцу коленчатого вала. Болты предохраняются от самоотвертывания специальными стопорными пластинами, каждая из которых устанавливается под два болта.

Маховик точно фиксируется относительно шеек коленчатого вала двумя штифтами. Зубчатый венец служит для пуска двигателя стартером. Двенадцать радиальных отверстий предназначены для провертывания коленчатого вала при регулировках двигателя. Доступ к отверстиям возможен при снятой крышке нижнего люка картера маховика.

Шатун — стальной, двутаврового сечения, с косым разъемом нижней головки. По каналу, просверленному в теле шатуна, масло подводится к верхней головке. Шатун окончательно обрабатывается в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов невзаимозаменяемые. На крышке и шатуне со стороны короткого болта выбит порядковый номер цилиндра. На стыке со стороны длинного болта выбиты метки спаренности в виде числа, одинакового для шатуна и крышки.

Подшипник нижней головки шатуна снабжен сменными вкладышами, а верхней — запрессованной бронзовой втулкой.

Поршни отлиты из высококремнистого алюминиевого сплава. Поршень может иметь нирезистовую вставку под верхнее компрессионное кольцо. На поршне расположены три компрессионных кольца и одно маслосъемное кольцо с расширителем. Компрессионные кольца имеют трапецеидальное сечение. Наружная поверхность верхнего компрессионного кольца и рабочие пояски маслосъемного кольца покрыты слоем пористого хрома.

В головке поршня расположена камера сгорания. Поршень с шатуном соединяются пальцем плавающего типа, осевое перемещение которого в поршне ограничивается стопорными кольцами.

Для обеспечения точной посадки поршни и гильзы цилиндров разбиваются на три размерные группы, обозначаемые клеймами на днищах поршней и на верхних торцах гильз.

При сборке поршень и гильза должны подбираться из одних размерных групп.

Вкладыши коренных подшипников коленчатого вала и нижней головки шатуна — сменные тонкостенные. Верхний и нижний вкладыши коренного подшипника коленчатого вала не взаимозаменяемы. В верхнем имеются отверстие для подвода масла и канавки для его распределения. Оба вкладыша нижней головки шатуна взаимозаменяемы.

Для возможности ремонта коленчатого вала предусмотрены шесть ремонтных размеров вкладышей. Клеймо обозначения вкладыша и диаметра шейки коленчатого вала наносится на тыльную сторону вкладыша недалеко от стыка.

Механизм газораспределения двигателя Д-245.

Механизм газораспределения имеет подвесную клапанную систему. Впускной и выпускной клапаны 14 связаны с распределительным валом 1 через толкатели 2, штанги 3. регулировочные винты 4 и коромысла 7.

Распределительный вал — чугунный, опирается на пять шеек и вращается в алюминиевом литом корпусе подшипников, установленном на головке цилиндров. К переднему торцу распределительного вала крепится ведомая звездочка. От осевых перемещений распределительный вал удерживается упорным фланцем, помещенным в проточке передней опорной шейки вала.

Толкатели 2 имеют сферические опорные поверхности и в процессе работы совершают вращательное движение. Стальные штанги 3 имеют закаленные сферическую и чашеобразную части.

Коромысла 7 — стальные, качаются на оси 6, установленной на четырех стойках 13. Крайние стойки 16 — повышенной жесткости. Ось 6 полая, имеет восемь радиальных сверлений для смазки коромысел. Осевое перемещение коромысел ограничивается пружинами 17.

Впускные и выпускные клапаны Д-245 автомобилей изготовлены из жаропрочной стали и перемещаются в направляющих втулках 14, запрессованных в головку цилиндров.

Каждый клапан закрывается под действием двух пружин 11, 12, которые воздействуют на него через тарелку 9 и сухари 8. Уплотнительные манжеты 10, установленные на направляющих втулках 14, исключают попадание масла в цилиндры дизеля по зазорам между стержнями клапанов и направляющими втулками.

Распределительный вал двигателя Д-245 автомобилей имеет три опорные шейки 2 и приводится во вращение от коленчатого вала через шестерню распределения. Подшипниками распределительного вала служат три втулки, запрессованные в расточки блока цилиндров.

Передняя втулка (со стороны вентилятора) распредвала Д-245 из алюминиевого сплава имеет упорный бурт, который с помощью пластины 3 удерживает вал от осевого перемещения. Средняя и задняя втулки — чугунные. Ограничительная пластина 3 крепится болтами 7 к блоку цилиндров.

Шестерня распределения 4 посажена на шпонке и закреплена на валу с помощью болта 6 я стопорной шайбы 5.

Шестерни распределения дизельного двигателя автомобилей смонтированы в чугунной крышке распределения, прикрепленной болтами к блоку цилиндров. Шестерни распределения 5, 3, 4 передают крутящий момент от коленчатого вала к топливному насосу и масляному насосу рулевого управления и управляют впрыском топлива в цилиндры и фазами газораспределения.

Шестерни имеют метки К, Р, Т. При сборке необходимо совместить метки К, Р и Т промежуточной шестерни 3 с соответствующими метками на шестернях 5, 2 и 4 коленчатого вала, распределительного вала и вала топливного насоса.

Диаграмма фаз газораспределения дизельного двигателя Д-245. При работе дизеля в режиме высокой частоты вращения время открытого положения клапанов должно быть увеличено их перекрытием, чтобы впустить как можно больше воздуха и удалить из цилиндров как можно больше выхлопных газов.

Впускные клапаны открываются до окончания хода выхлопа и остаются открытыми после начала хода сжатия. Выпускные клапаны открываются раньше конца хода сжатия и остаются открытыми после начала хода всасывания.

Техническое обслуживание ГРМ заключается в периодическом осмотре наружных деталей, проверке и установке требуемых тепловых зазоров между бойками коромысел и стержнями клапанов, регулировке декомпрессионного механизма (Д-65Н, Д-65М). Механизм декомпрессии регулируют одновременно с регулировкой тепловых зазоров.

Зазоры между стержнями клапанов и бойками коромысел проверяют (и регулируют) через 500 ч работы дизеля, а также после снятия головки цилиндров и при появлении стука клапанов. Последовательность необходимых действий следующая:

• — снять крышку головки блока цилиндров;
• — проверить затяжку гаек крепления стоек оси коромысел, при необходимости подтянуть;
• — включить декомпрессионный механизм (при наличии);
• — проворачивать коленчатый вал двигателя до тех пор, пока оба клапана первого цилиндра закроются;
• — вывернуть из картера маховика установочную шпильку и вставить ее в то же отверстие ненарезанной частью до упора в маховик;
• — нажимая на установочную шпильку, медленно продолжать проворачивание коленчатого вала до тех пор, пока шпилька войдет в лунку на маховике. В таком положении маховика поршень первого цилиндра находится в ВМТ при такте сжатия;
• — выключить декомпрессионный механизм;
• — измерить щупом зазоры между стержнями впускного и выпускного клапана и бойками коромысел первого цилиндра. При необходимости изменения зазора следует отпустить контргайку регулировочного винта и, завинчивая или отвинчивая его, установить нужный зазор. После затяжки контргайки необходимо проконтролировать щупом величину зазора, проворачивая штангу толкателя вокруг своей оси (чтобы убедиться в отсутствии его изгибов);
• — проверить величину зазора в декомпрессионном механизме первого цилиндра, при необходимости отрегулировать. Следует при этом иметь в виду, что при чрезмерном зазоре в декомпрессионном механизме цилиндр не будет полностью декомпрессироваться, а при недостаточном — возможны удары клапанов о поршни вследствие малого расстояния между ними при сближении;
• — после того как тепловые зазоры в клапанах и декомпрессионном механизме первого цилиндра будут отрегулированы, нужно вынуть установочную шпильку из картера маховика и завернуть ее туда резьбовой частью;
• — повернуть коленчатый вал дизеля на пол-оборота, что в соответствии с порядком работы цилиндров обеспечит положение поршня третьего цилиндра в ВМТ при такте сжатия, и отрегулировать зазоры в клапанном и декомпрессионном механизмах этого цилиндра в изложенное выше последовательности. Переход к остальным цилиндрам в соответствии с порядком работы производится после очередного проворачивания коленчатого вала на пол-оборота (1800);
• -запустить двигатель и прослушать работу. При появлении стуков остановить и снова проверить зазоры;
• — при нормальной работе двигатель заглушить и установить крышку головки блока цилиндров.

Другой способ: проворачивается коленчатый вал до момента перекрытия клапанов в первом цилиндре (впускной клапан первого цилиндра открывается, выпускной — закрывается) и регулируется зазор в четвертом, шестом, седьмом и восьмом клапанах (отсчет клапанов от вентилятора); проворачивается коленчатый вал на один оборот, установив перекрытие в четвертом цилиндре, и регулируется зазор в первом, втором, третьем и пятом клапанах.

Главная дозирующая система К-135 (ГАЗ-3307).

Очень важной частью топливной системы бензинового двигателя является карбюратор. При помощи карбюратора образуется горючая смесь, которую поджигает искра в каждом из цилиндров двигателя, поэтому от правильности настройки карбюратора во многом зависит поведение автомобиля.

Следует отметить, что карбюраторы в настоящий момент активно вытесняются инжекторными системами впрыска, в которых регуляция пропорции бензин/воздух осуществляется автоматически, но, тем не менее, осталось еще очень много автомобилей, в которых используется традиционная карбюраторная система.

Двигатель автомобиля имеет пять режимов работы: пуск, холостой ход, средние (частичные) нагрузки, резкий переход со средней нагрузки на полную и полная нагрузка. На каждом режиме работы в цилиндры двигателя должна поступать горбочая смесь в разном количестве и различного по составу качества. На всех указанных режимах работы двигателя простейший карбюратор не может обеспечить двигатель горючей смесью необходимого качества и в требуемом количестве. Поэтому простейший карбюратор оборудуется дополнительными устройствами, которые обеспечивают нормальную работу двигателя на всех режимах.

Автомобильный карбюратор в отличие от простейшего — двухкамерный, при этом дроссельные заслонки могут открываться как параллельно, так и последовательно, в зависимости от модели карбюратора. Первым, рассмотрим карбюратор с параллельным открытием дроссельных заслонок. Такой карбюратор состоит из трех корпусных деталей, соединенных винтами: корпуса 16 поплавковой камеры, крышки 6 и корпуса 14 смесительных камер. Последний конструктивно объединен с корпусом пневмоцентробежного ограничителя частоты вращения коленчатого вала. Между крышкой поплавковой камеры, ее корпусом и корпусом смесительных камер установлены уплотнительные картонные прокладки.

В корпусе смесительных камер расположены два больших 4 и два малых 3 диффузора, распылители (выведенные в малые диффузоры), воздушные и топливные жиклеры. Все каналы жиклеров снабжены пробками 12 для обеспечения доступа к ним без разборки карбюратора. В корпусе поплавковой камеры размещены поплавок 11, подвешенный на оси 9, и клапан 8 подачи топлива. Поплавок и клапан поддерживают необходимый уровень топлива в распылителе при неработающем двигателе. Поплавковая камера имеет сбоку смотровое окно для контроля за уровнем топлива.

В крышке поплавковой камеры находится воздушная заслонка 2 с двумя автоматическими клапанами. В корпусе смесительных камер расположены две дроссельные заслонки 15, находящиеся на одной оси. Для обеспечения необходимого состава горючей смеси на различных режимах работы двигателя автомобильные карбюраторы имеют следующие дозирующие системы: главную, холостого хода, пуска холодного двигателя, экономайзера, ускорительного насоса. Рассмотрим работу карбюратора в разных режимах. Обе камеры карбюратора работают параллельно, но независимо. Каждая подает горючую смесь в свой ряд цилиндров и имеет главную дозирующую систему, экономайзер и систему холостого хода. Воздушная заслонка, поплавковая камера и ускорительный насос — общие для двух камер карбюратора. Необходимый состав горючей смеси в диапазоне от малых до больших нагрузок обеспечивается главной дозирующей системой.

Главная дозирующая система каждой камеры состоит из большого 7 и малого 5 диффузоров, распылителя, главных топливного 4 и воздушного 2 жиклеров. На эмульсионном распылителе 1 выше средней части имеются отверстия, в которые поступает добавляемый к топливу воздух, проходящий через воздушный жиклер 2. При работе двигателя топливо из поплавковой камеры 3 поступает через главный жиклер и распылитель в малый диффузор. С увеличением нагрузки и открытия дроссельной заслонки растет разрежение в диффузоре и истечение топлива из распылителя. Но горючая смесь при этом объединяется благодаря увеличению количества воздуха, поступающего в распылитель через воздушный жиклер 2. Воздух снижает разрежение в распылителе и образует эмульсию. Сечения топливного и воздушного жиклеров выбраны такими, чтобы состав горючей смеси при работе двигателя на средних нагрузках был экономичным.

Система холостого хода обеспечивает работу двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала. Дроссельная заслонка при этом прикрыта. К системе холостого хода относят топливный жиклер 8 холостого хода, воздушный жиклер 10, каналы В, Г и регулировочный винт. Сильное разрежение, создаваемое под дроссельной заслонкой 6, передается через нижние отверстия А, Б к каналы В, Г системы холостого хода в поплавковую камеру. Топливо из поплавковой камеры, пройдя через главный жиклер 4 и топливный жиклер 8 холостого хода, поступает в канал В, где к нему примешивается воздух через воздушный жиклер 10 и отверстие Б, расположенное выше дроссельной заслонки. Образовавшаяся эмульсия вытекает через отверстие под дроссельной заслонкой и распыливается воздухом. Следует обратить внимание на регулировочные винты: качества смеси и количества смеси. Ими регулируют устойчивость работы двигателя и частоту вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Экономайзер обеспечивает подачу обогащенной горючей смеси при полной нагрузке двигателя. Он состоит из клапана 15 с пружиной 16, жиклера 17 и привода. При открытии дроссельной заслонки более чем на ¾ рычаг 18, закрепленный на ее оси, через тягу 14 перемещает шток 11 привода вниз. Шток нажимает на клапан 15 экономайзера, и дополнительное топливо поступает из поплавковой камеры через отверстие, открытое клапаном 15, и жиклер 17 экономайзера к распылителю 1 главной дозирующей системы карбюратора.

Ускорительный насос предназначен для кратковременного обогащения горючей смеси при резком открытии дроссельной заслонки путем принудительной подачи дополнительной порции топлива. Насос состоит из цилиндрического колодца Д, сообщающегося с поплавковой камерой через отверстие, закрытое обратным клапаном 22, поршня 23, нагнетательного клапана 19 и распылителя 20. При резком открытии дроссельной заслонки рычаг 18 быстро опускает тягу 14 и шток с поршнем 23 вниз. Под действием поршня топливо закрывает обратный клапан 22 и, поднимая нагнетательный клапан 19, впрыскивается через распылитель 20 в смесительную камеру.

Пусковое устройство служит для обогащения горючей смеси при пуске двигателя. Роль пускового устройства выполняет воздушная заслонка. При пуске двигателя дроссельную заслонку немного открывают, а воздушную прикрывают. Вследствие этого при проворачивании коленчатого вала во время пуска двигателя в карбюраторе создается большое разрежение, и топливо поступает через жиклеры главной дозирующей системы и системы холостого хода в смесительную камеру. В воздушной заслонке находятся клапаны с пружинами, которые открываются автоматически, как только двигатель начнет работать. По мере его прогрева воздушную заслонку открывают. На всех режимах работы воздушная заслонка открыта полностью. Управляют воздушной заслонкой вручную рукояткой, расположенной в кабине. Управление дроссельной заслонкой двойное: рукояткой (например, при прогреве двигателя, фиксируя требуемую частоту вращения коленчатого вала) и ножной педалью, которая возвращается в исходное положение пружиной.

Система смазки двигателя Система смазки двигателя — комбинированная: под давлением и разбрызгиванием. Маслом под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала, упорные подшипники коленчатого и распределительного валов, втулки коромысел и верхние наконечники штанг толкателей. Остальные детали смазываются разбрызганным маслом.

Система смазки служит для подвода масла к трущимся поверхно стям деталей двигателя, частичного отвода теплоты и продуктов изнаши вания.

Масло, поступающее к трущимся поверхностям, уменьшает потери на трение и износ деталей, охлаждает трущиеся поверхности и очищает их от продуктов изнашивания.

Автомобильные двигатели имеют комбинированную сма зочную систему, в которой масло к трущимся поверхностям одних деталей подается под давлением от насоса, а к другимпутем разбрызгивания и самотеком.

Под давлением смазываются наиболее нагруженные детали; коренные и шатунные шейки коленчатого вала, коренные шейки распределительного вала, подшипники коромысел, поршневые пальцы.

Разбрызгиванием смазываются такие детали, как клапанный механизм, зубчатые колеса газораспределения, «зеркало» цилиндров.

Самотеком смазываются штанги, толкатели, кулачки распределитель ного вала и др.

Система смазки включает в себя масляный насос, резервуар для масла (поддон картера), маслоприемник с сетчатым фильтром первичной очистки масла, масляные фильтры, масляные каналы и маслопроводы, масляный радиатор, редукционный и перепускные клапаны, масло заливную горловину с крышкой, приборы контроля уровня и давления масла, приборы вентиляции картера.

Редукционный клапан Редукционный клапан предохраняет систему масло подачи от чрезмерных давлений, возникающих при пуске холодного двигателя, когда вязкость масла велика. Редукционный клапан находится в канале, соединяющем полости нагнетания и всасывания. Канал перекрывается шариком или поршнем, поджимаемым пружиной. С помощью пробки регулируют сжатие пружины, а следовательно, и давление в масляной магистрали. При повышении давления поршень отходит от седла, и масло проходит из полости нагнетания в полость всасывания.

При работе двигателя масло засасывается из поддона картера насосом через маслоприемник и подается в фильтр. Фильтр, через который прохо дит все масло, поступающее в главную магистраль, называется последова тельно включенным или полно поточным. Если проходит только часть мас ла (10—15%), фильтр называется не полно поточным.

Из фильтра масло поступает в масляную магистраль, выполненную и виде продольного канала в картере двигателя. Максимальное давление масла, создаваемое насосом, ограничивается редукционным клапаном. Из главной магистрали масло пол давлением по каналам поступает к корен ным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала и в полую ось коромысел. От коренных полтинников по каналам и шейках и шеках масло поступает к шатунным подшипникам коленчатого вала. В двигателях марки «ЯМЗ» по каналу в шатуне масло подается под даменнем для смазывания поршневого пальца. Вытекающее через зазоры в подшипниках коромысел масло разбрызгивается движущимися деталями, стекая по штангам, смазывает их наконечники, толкатели и кулачки распределительного вала.

В картере масло в виде тумана оседает на стенки цилиндров. У некоторых двигателей ь нижней головке шатуна имеется отверстие, через которое при его совпадении с каналом в шатунной шейке масло выбрасывается в наиболее нагруженную часть стенки цилиндра. Давление масла контролируется электрическим манометром, датчик которого установлен в главной масляной магистрали, а указатели — на щитке приборов. Давление масла в карбюраторных двигателях 0,05 — 0,4 МПа, в дизелях 0,1 — 0,6 МПа.

Масляный фильтр Масляный фильтр очищает масло от твердых частиц (продуктов износа трущихся деталей, нагара и т. п.), так как они вызывают повышенное изнашивание деталей и засоряют масляные магистрали.

Строение масляного фильтра Масляные фильтры служат для очистки масла от механических примесей (продуктов изнашивания трущихся деталей, нагара и т. п.).

Масляные фильтры в зависимости от принципа действия разделяют на щеле вые и центробежные.

В щелевых фильтрах размеры задерживающихся час тиц определяются величиной отверстий (щелей), через которые проходит масло. В центробежных фильтрах твердые частицы удаляются из масла под действием центробежных сил. В зависимости от размеров задерживаемых частиц фильтры делятся на фильтры грубой (частицы до 40 мкм) и тонкой (частицы до 1—2 мкм) очистки. Фильтры тонкой очистки имеют большое сопротивление и включаются параллельно. Через них проходит около 10% масла.

В настоящее время широко используются полно поточные фильтры тонкой очистки с большой фильтрующей поверхностью. Такие фильтры иногда снабжают секцией грубой очистки. Фильтры тонкой очистки, включенные в магистраль последовательно, обязательно имеют перепуск ной клапан.

Строение масляного фильтра: корпус, сливная трубка, картонного фильтрующего элемента, пружины и крышки, которая болтом крепится к корпусу.

Масло, нагнетаемое насосом, по маслопроводу подводится к фильтру, просачивается через микропоры картонного фильтрующего элемента, про ходит через отверстия внутрь сливной трубки и по каналу поступает в блок цилиндров.

Центробежные масляные фильтры (центрифуги) с реактивным приводом, как правило, являются фильтрами тонкой очистки. Они включаются в смазочную систему последовательно и состоят из корпуса, неподвижной полой оси, на которой расположен вращающийся ротор с колпаком, колпака фильтра. В двух приливах днища ротора ввернуты противоположно направленные жиклеры. Масло под давлением подводится к фильтру через полую ось, и полость ротора заполняется. Затем масло попадает в трубки и вытекает с большой скоростью через жиклеры в полость корпуса и сливается в поддон картера. Создаваемая вытекающим из жиклеров маслом реактивная тангенциально направленная сила заставляет ротор вместе с колпаком вращаться с частотой вращения 6000—8000 мин. При вращении вместе с колпаком масла тяжелые механические частицы отбрасываются центробежными силами к внутренней стенке колпака ротора, образуя на ней плотный осадок, а из жиклеров вытекает очищенное масло. Если центрифуга применяется в качестве полнопоточного фильтра тонкой очистки, то часть масла (10—20%) используется на реактивный привод, а остальное под давлением поступает в главную масляную магистраль. В современных центрифугах используется не только реактивный привод, но и принцип гидравлической турбины. В этом случае масло, поступающее в ротор центрифуги, под давлением направляется на лопатки установленной в нем турбины и раскручивает их. Поэтому исключается потеря масла на реактивный привод, и все количество масла, поданное насосом и прошедшее очистку, поступает к трущимся поверхностям деталей.