Устройство и ремонт газораспределительного механизма автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

Перевозки автомобильным транспортом предполагают использование подвижного состава (автомобилей и автопоездов), находящегося в исправном техническом состоянии.

Исправное техническое состояние означает полное соответствие подвижного состава нормам, определяемым правилами технической эксплуатации, и характеризует его работоспособность.

Работоспособность автомобиля оценивается совокупностью эксплуатационно-технических качеств - динамичностью, устойчивостью, экономичностью, надежностью, долговечностью, управляемостью и т.д. - которые для каждого автомобиля выражаются конкретными показателями. Чтобы работоспособность автомобиля в процессе эксплуатации находилась на требуемом уровне, значение этих показателей длительное время должны мало измениться по сравнению с их первоначальными величинами.

Однако техническое состояние автомобиля, как и всякой другой машины, в процессе длительной эксплуатации не остается неизменными. Оно ухудшается в следствии изнашивания деталей и механизмов, поломок и других неисправностей, что приводит результате к ухудшению эксплуатационно-технических качеств автомобиля.

Изменение указанных качеств автомобиля по мере увеличения пробега может происходить также в результате несоблюдения правил технической эксплуатации или технического обслуживания автомобиля.

Основным средством уменьшения интенсивности изнашивания деталей и механизмов и предотвращения неисправностей автомобиля, то есть поддержания его в должном техническом состоянии, является своевременное и высококачественное выполнение технического обслуживания.

РАЗДЕЛ 1. Устройство ГРМ легкового автомобиля

Основные размеры головки цилиндров и деталей механизма привода клапанов даны на рис.1.

Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава, имеет запрессованные чугунные седла и направляющие втулки клапанов. Верхняя часть втулок уплотняется металлорезиновыми маслоотражательными колпачками.

В запасные части направляющие втулки поставляются с увеличенным на 0,02 мм наружным диаметром.

В верхней части головки цилиндров расположены пять опор под шейки распределительного вала. Опоры выполнены разъемными. Верхняя половина находится в корпусах подшипников 4 (переднем и заднем), а нижняя в головке цилиндров. Отверстия в опорах обрабатываются в сборе с корпусами подшипников, поэтому они невзаимозаменяемы и головку цилиндров можно заменять только в сборе с корпусами подшипников.

Рис. 1. Основные размеры головки цилиндров и деталей механизма привода клапанов.

Механизм привода клапанов

Клапаны 2 приводятся в действие непосредственно кулачками распределительного вала через цилиндрические толкатели 3. В гнезде толкателя находится шайба 6 для регулировки зазора в клапанном механизме.

Рис. 2. Механизм привода клапанов:

1 - головка цилиндров; 2 - клапан; 3 - толкатель; 4 - корпус подшипников распределительного вала; 5 - распределительный вал; 6 - регулировочная шайба; 7 - маслоотражательный колпачок; А - зазор между кулачком и регулировочной шайбой.

Рис. 3. Детали механизма привода клапанов:

1 - клапан; 2 - направляющая втулка; 3 - стопорное кольцо; 4 -маслоотражательный колпачок; 5 - опорная шайба пружин; 6 - внутренняя пружина; 7 - наружная пружина; 8 - тарелка пружин; 9 - сухари; 10 - регулировочная шайба; 11 - толкатель

Рис. 4. Седла клапанов: а - седло впускного клапана; b -седло выпускного клапана; I - новое седло; II - седло после ремонта.

Распределительный вал и его привод

Распределительный вал -- чугунный, литой, пятиопорный. С задней стороны вала имеется эксцентрик для привода топливного насоса. Рабочие поверхности кулачков, эксцентрика и поверхность под сальник отбеливаются для увеличения износостойкости.

Для исключения осевого перемещения распределительного вала у него с задней стороны предусмотрен фланец, который фиксируется между головкой цилиндров (с корпусом подшипников) и корпусом вспомогательных агрегатов.

Привод распределительного вала осуществляется зубчатым ремнем 6 (рис. 4) от зубчатого шкива 1, установленного на коленчатом валу. Этим же ремнем приводится во вращение и шкив 2 насоса охлаждающей жидкости. Ролик 3 служит для натяжения ремня. Наружная часть ролика имеет пластмассовую реборду для направления ремня, а внутренняя -- эксцентрично расположенное отверстие для крепления к головке цилиндров. Поворачивая внутреннюю часть ролика относительно шпильки крепления, можно изменять натяжение ремня. Натяжение считается нормальным, если в средней части ветви между шкивами распределительного и коленчатого вала ремень закручивается на 90 усилием пальцев 15-20 Н (1,5-2,0 кгс).

Натяжной ролик поворачивается специальным ключом с двумя штифтами, которые входят в два отверстия диаметром 4,3 мм на внутреннем кольце ролика. Расстояние между отверстиями -- 17 мм.

Рис. 5. 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 распределительной вала; С - метка на крышке масляного насоса; D - метка на шкиве ремня шкиве коленчатого вала.

автомобиль газораспределительный цилиндр ремонт

Рис. 6. Устройство головки цилиндров:

1 - головка цилиндров; 2 - распределительный вал; 3 - задний корпус подшипников распределительного вала; 4 - прокладка; 5 - крышка головки цилиндров; б - передний корпус подшипников распределительного вала; 7 - сальник.

Рис. 7 Типы привода распределительного вала: а -- зубчатый; б -- цепной

В двигателях легковых автомобилей семейств «Москвич» и ВАЗ (с приводом на задние колеса) газораспределительный механизм приводится в действие от коленчатого вала двухрядной втулочно-роликовой цепью 5 (рис. 7), которая соединяет ведущую звездочку 8 коленчатого вала со звездочкой 4 распределительного вала и звездочкой 7 валика привода масляного насоса и прерывателя-распределителя зажигания. При резком изменении частоты вращения коленчатого вала появляются колебания ветви, цепи, для их гашения служит пластмассовая колодка 6 (успокоитель). С противоположной стороны колодки 6 размещается башмак 9 натяжного устройства. Один конец башмака закреплен на оси, а другой соединяется с регулировочным механизмом 10, прижимающим башмак к цепи. Цепь натягивают при помощи гайки 11 регулировочного механизма.

В двигателях переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ-2 «Спутник» ВАЗ-2109 привод газораспределительного механизма состоит из двух зубчатых шкивов, установленных на коленчатом и распределительном валах, натяжного ролика и зубчатого ремня. Этим же ремнем приводится во вращение и ни насоса охлаждающей жидкости. Основной особенностью так привода является зубчатый эластичный ремень с зубьями полукруглой формы. Его изготавливают из маслостойкой резины, армированной кордом из стекловолокна. Зубья для повышения износостойкости покрывают эластичной тканью.

РАЗДЕЛ 2. Техническое обслуживание ГРМ

Техническое обслуживание механизмов и систем двигателя начинается с его контрольного осмотра, заключающегося в выявлении его комплектности, подтекания масла, топлива и охлаждающей жидкости, проверке его крепления и при необходимости подтяжке болтов и гаек его крепления, а также крепления поддона картера.

Контрольный осмотр позволяет выявить очевидные дефекты двигателя и определить необходимость в его техническом обслуживании или ремонте.

Чтобы выявить техническое состояние двигателя, проводят общее его диагностирование по диагностическим параметрам без выявления конкретной неисправности. Такими параметрами являются расход топлива и масла (угар), давление масла.

Расход топлива определяется методами ходовых и стендовых испытаний, а также на основании ежедневного его учета и сравнения с нормативным.

Угар масла определяется по его фактическому расходу и для малоизношенного двигателя может составлять 0,5--1,0 % расхода топлива. Повышенный угар масла сопровождается заметным дымлением на выпуске.

Давление масла при малой частоте вращения коленчатого вала ниже 0,04--0,05 МПа для карбюраторного двигателя и ниже 0,1 МПа для дизельного двигателя указывает на его неисправность.

Неисправностями газораспределительного механизма являются износ толкателей и направляющих втулок, тарелок клапанов и их гнезд, шестерен и кулачков распределительного вала, а также нарушение зазоров между стержнями клапанов и толкателями или носками коромысел.

К отказам газораспределительного механизма относятся поломка и потеря упругости клапанных пружин, поломка зубьев распределительной шестерни.

Диагностирование газораспределительного механизмов проводится на посту Д-2 при выявлении пониженных тяговых качеств диагностируемого автомобиля на стенде тягово-экономических качеств.

Наиболее доступны в условиях АТП следующие методы диагностирования двигателя на посту Д-2; определение давления в конце такта сжатия (компрессии), определение разрежения во впускном трубопроводе, утечки сжатого воздуха из надпоршневого пространства.

Компрессия служит показателем герметичности и характеризует состояние цилиндров, поршней, колец и клапанов. Для замера компрессии используют компрессометры-манометры (рис. 8, а) с фиксируемой стрелкой, со шкалой для карбюраторных двигателей до 1,5 МПа и дизельных до 10 МПа и компрессометры с самописцем -- компрессографы (рис. 8, б).

Компрессию карбюраторного двигателя проверяют при вывернутых свечах у прогретого до температуры 70--80° С двигателя и полностью открытых воздушной и дроссельной заслонках. Установив резиновый наконечник / компрессометра (см. рис. 9, а) в отверстие свечи проверяемого цилиндра, проворачивают стартером коленчатый вал двигателя на 10--15 оборотов и записывают показания манометра 2. Компрессия для технически исправного двигателя должна составлять 0,75--0,80 МПа. Предельно допустимое значение компрессии 0,65 МПа. Проверку выполняют 2--3 раза для каждого цилиндра. Разница в показаниях между цилиндрами не должна быть более 0,07--0,1 МПа.

Рис. 8. Компрессометр

Для выявления причины неисправности в отверстие для свечи заливают (20±5) см³ свежего масла для двигателя и повторяют проверку. Увеличение показаний компрессометра указывает на утечку воздуха через поршневые кольца. Если показания не изменяются, то возможна неплотная посадка клапанов или подгорание кромок тарелок клапанов или их седел.

Для определения утечки сжатого воздуха из надпоршневого пространства применяют прибор К-69М (рис. 10). Воздух в цилиндры прогретого двигателя подают либо через редуктор / прибора, либо непосредственно из магистрали по шлангу 4 в цилиндр 7 через штуцер 6, ввернутый в отверстие для свечи или форсунки, к которому присоединяется шланг 3 при помощи быстросъемной муфты 5. В первом случае проверяют утечку воздуха или падение давления из-за неплотностей в каждом цилиндре двигателя. Для этого рукояткой редуктора / прибор настраивают так, чтобы при полностью закрытом клапане муфты 5 стрелка манометра находилась против нулевого деления, что соответствует давлению 0,16 МПа, а при полностью открытом клапане и утечке воздуха в атмосферу -- против деления 100 %.

Рис. 9. Прибор К-69М

Относительную неплотность цилиндропоршневой группы проверяют при установке поршня проверяемого цилиндра в двух положениях: в начале и конце такта сжатия. Поршень от движения под давлением сжатого воздуха фиксируют, включая передачу в коробке передач автомобиля.

Такт сжатия определяется свистком -- сигнализатором, вставляемым в отверстие свечи (форсунки).

Состояние поршневых колец и клапанов оценивают по показаниям манометра 2 при положении поршня в в. м. т., а состояние цилиндра (износ цилиндра по высоте)--по показаниям манометра при положении поршня в начале и конце такта сжатия и по разности этих показаний. Полученные данные сравнивают со значениями, при которых дальнейшая эксплуатация двигателя недопустима. Предельно допустимые значения утечки воздуха для двигателей с различными диаметрами цилиндров указаны в инструкции прибора. Чтобы определить место утечки (неисправность), воздух под давлением 0,45--0,6 МПа подают из магистрали по шлангу 4 в цилиндры двигателя.

Поршень при этом устанавливают в конце такта сжатия в верхней мертвой точке. Место прорыва воздуха через неплотность определяют прослушиванием при помощи фонендоскопа. Утечка воздуха через клапаны двигателя обнаруживается визуально по колебанию пушинок индикатора, вставляемого в отверстие свечи (форсунки) одного из соседних цилиндров, где открыты в данном положении клапаны. Утечка воздуха через поршневые кольца определяется только про слушиванием при положении поршня в . н. м. т. в зоне минимального износа цилиндров. Утечка через прокладку головки блока цилиндров обнаруживается по пузырькам в горловине радиатора или в плоскости разъема.

Крепежные работы при ТО-2 проводятся дополнительно к крепежным работам, выполняемым при ТО-1. При этом они включают контроль и крепление головки к блоку цилиндров подтягиванием гаек динамометрическим ключом. Момент и последовательность затяжки устанавливается заводами-изготовителями. Чугунную головку цилиндров крепят в горячем состоянии, а головку цилиндров из алюминиевого сплава -- в холодном, что объясняется неодинаковым коэффициентом линейного расширения материала болтов и шпилек (сталь) и головки (алюминиевый сплав). Затяжку выполняют от центра к краям по диагонали.

Регулировочные работы являются завершающими. При обнаружении стука в газораспределительном механизме проверяют и регулируют тепловые зазоры между торцами стержней клапанов и толкателями или носиками коромысел (при верхнем расположении клапанов). Зазоры проверяют пластинчатым шупом / при полностью закрытых клапанах и при необходимости регулируют на холодном двигателе. Регулировку зазоров в клапанах выполняют, начиная с первого цилиндра, в последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров двигателя. Зазор изменяют до нужной величины, вращая регулировочный винт толкателя или винт 3 коромысла /, опустив контргайку 2. Зазор должен соответствовать заводским данным.

Для установки поршня первого цилиндра в в. м. т. при такте сжатия используют установочные метки двигателя.

Специфические неисправности

Рис. 10. Газораспределительный механизм автомобиля КамАЗ

Если представить как кинематическую схему работы газораспределительного механизма (ГРМ), то становится более ясным назначение тепловых зазоров в клапанных механизмах двигателей. Если тепловой зазор А будет отсутствовать или будет меньше нормативного, то при нагревании клапана 17 в ходе работы двигателя, он начнет удлиняться и, в конце концов, упрется в носок коромысла 6. С другой стороны, при жесткой кинематической системе привода, состоящей из кулачка распределительного вала 1, толкателя 2 и штанги 4, которая при нагреве удлиняется и воздействует на коромысло -- тепловой зазор А также будет стремиться к уменьшению. Поэтому при прогреве двигателя и нагреве деталей ГРМ до высоких температур отсутствие или наличие слишком малого зазора А приведет к тому, что клапан не сможет в нужный момент закрыться (что приведет к различным нарушениям работы, к резкому снижению компрессии в цилиндре и т.д.). Если же зазор А в клапанном механизме превышает нормативный, то снова нарушится кинематика работы ГРМ -- носок коромысла уже не сможет «амортизировать» клапан при его закрытии, оно будет слишком резким -- возникает стук клапанов, который, помимо дискомфортных ощущений, вызывает наклеп головки клапана и седла и может привести к хрупкому разрушению их рабочих поверхностей. К сожалению, нельзя установить оптимальный зазор, т.к. при работе в результате действия сил трения изнашиваются торцовые части деталей привода, кулачок также изнашивается по высоте, кроме того, торцовые части привода и самого клапана развальцовываются от сильных знакопеременных нагрузок. Все это приводит к увеличению зазоров в клапанных механизмах, которые требуют периодической регулировки.

Рис. 11. Головка блока и детали газораспределительного механизма: 2 -- впускной клапан; II коромысло; 13 -- регулировочный винт клапана форкамеры; 14 -- ось коромысел; 15 -- регулировочный винт впускного клапана; 19 -- штанга; 27 -- корпус дополнительного клапана; 28 -- клапан форкамеры, 29 -- свеча; 31 -- форкамера; 32 -- сопловые отверстия; 33 -- камера сгорания

Рис. 12. Механизм газораспределения двигателя ВАЗ-2101: а -- устройство механизма: 1 -- клапан; 2 -- направляющая втулка клапана; З -- уплотнительный колпачок; 4 и 5-- клапанные пружины; б -- сухарь; 7 -- тарелка пружины; 8 -- шпилечная пружина рычага; 9-- рычаг; 10-- корпус распределительного вала; 11 -- кулачок; 12 -- крышка клапанного механизма; 13 -- сферическая опора рычага; 14 -- регулировочный болт; 15 -- контргайка регулировочного болта; 16 -- стальная втулка; 17 -- нижняя опорная шайба; 18 -- стопорное кольцо; б-- последовательность регулировки тепловых зазоров клапанов: А и Б -- метки, при совмещении которых поршень в четвертом цилиндре достигает в. м. т. в такте сжатия; В -- регулировочный болт; Г -- контргайка; 1--4 -- очередность регулировки клапанов

Рис. 13. Газораспределительный механизм двигателя ВАЗ-2108: 1 -- клапанная крышка; 2 -- кулачок распре делительного вала; З -- регулировочная шайба; 4 -- толкатель; 5 -- втулка; б -- клапан; 7-- свеча; 8-- уплотнительный колпачок; А -- зона теплового зазора ГРМ

На рис. 11 изображена головка блока и детали ГРМ ГАЗ-3102. Здесь возможна специфическая неисправность, связанная с наличием дополнительного клапана 28 форкамеры 31 -- ослабление крепления корпуса клапана, а также нарушение теплового зазора и т.д. (т.е. неисправности, свойственные всем клапанным механизмам). Специфические неисправности ГРМ автомобилей семейства ВАЗ могут быть вызваны неудовлетворительным состоянием привода распредвала, чрезмерным износом кулачков и шеек вала, ослаблением крепления корпуса распредвала или чрезмерным износом подшипников под шейками вала, износом сферических опор рычагов и рабочих торцов самих рычагов (рис. 12). В моделях более позднего выпуска (ВАЗ-2108 и т.д.) -- износ регулировочных шайб 3 и кулачков 2 приводит к увеличению тепловых зазоров А в ГРМ (рис. 13).

РАЗДЕЛ 3. Ремонт головки блока цилиндров

Основные дефекты головок цилиндров приведены в табл.1

Трещины в головках цилиндров из алюминиевого сплава устраняют путем заварки. Сначала подготавливают трещины к заварке, затем головку нагревают до температуры 180-- 200°С и заваривают трещины. Наибольшее применение нашла газовая сварка с использованием присадочной проволоки марок Св. АК-5 и Св.АК-12 и специального флюса для сварки алюминиевого сплава. После заварки металлической щеткой удаляют остатки флюса со шва и промывают его 10%-ным раствором азотной кислоты и затем нейтрализуют горячей водой. Трещины, расположенные на поверхности рубашки охлаждения, можно ремонтировать и эпоксидной пастой. Затем шов зачищают заподлицо с основным металлом наждачным кругом ЭБ25СТ1-СТ2 050 мм и головку цилиндров проверяют на герметичность. Наиболее прогрессивным методом является заделка трещин аргонодуговой сваркой, которая даст более высокое качество шва и не требует применении флюсов и электродных покрытий. Этот вид сварки осуществляют на установках УДАР-300, УДАР-500 или па более современных установках УДГ-301 и УДГ-501. В качестве пенланищегося электрода применяют вольфрамовые прутки марки ВА-1А, диаметр которого зависит от силы сварочного тока (140--190 А). Для закрепления вольфрамового электрода, подвода к нему сварочного тока и подачу в зону дуги аргона применяют горелки ГРАД-200 (расход аргона 7 л/мин, аргон марки А, ГОСТ 10157-73). В качестве присадочного материала используют проволоку Св-АК12 диаметром 4мм.

Коробление поверхности прилегания к блоку цилиндров устраняют обработкой ее на вертикально-фрезерном станке 615 фрезой 0250 мм со вставными ножами из сплава ВК.8. Плоскость разъема фрезеруют «как чисто», обеспечивая размер б не менее 18,3 мм.

Таблица 1

Износ отверстия в направляющей втулке клапана более допустимого устраняют заменой втулки с последующим развертыванием под уменьшенный ремонтный размер, а при повторном ремонте -- под размер рабочего чертежа. Ремонтные втулки маркируют по выступающей части зеленой краской.

При износе отверстий под направляющие втулки более допустимого размера их восстанавливают развертыванием под один из ремонтных размеров (019.3+⁰'⁰³³, 019,6+⁰'⁰³³ мм) с последующей запрессовкой втулок тех же ремонтных размеров, которые клеймятся Р1 или Р2.

Дефектные фаски в седлах клапанов шлифуют для' выпускных под углом 45°, для впускных -- 60° к оси направляющих втулок. Ширина рабочей фаски должна быть в пределах 2,5--3,0 мм. Оправки для шлифовальных кругов центрируют при помощи хвостовика по предварительно обработанной направляющей втулке.

Фаску седла клапана шлифуют «как чисто» и проверяют конусным калибром. При снижении калибра на величину более 1,0 мм седла заменяют. Замену седла осуществляют также при ослаблении посадки его в гнезде головки цилиндров. При этом отверстие под седло растачивают под ремонтный размер (впускное седло 056,8+^0,030, выпускное 046,3^+0,027 мм) и запрессовывают седла ремонтного размера. Расточку отверстия ведут на глубину 9,0 мм, базируя резцовую оправку, по отверстию в направляющей втулке клапана. При запрессовке седел рекомендуется головку нагревать до температуры 180°С, а седла охлаждать в среде сжиженного азота при температуре --196°С.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беспалько В.П., Ерецкий М.И., Розен З.В. - Практикум по автомобилю, Москва, - 1986 - 300с.

2. Камский В.С., Маизон А.И., Нагула П.Е. - Автомобиль, Мн., - 1982 - 275с.

3. Карогодин В.И., Шестопалов С.К. - Устройство и техническое обслуживание грузовых автомобилей, Мн., 1988 - 325с.

4. Кузнецов Е.С., Воронов В.П., Болдин А.П. - Техническая эксплуатация автомобилей, Москва, - 1986 - 350с.

5. Фастовцев Г.Ф - Автотехобслуживание, Мн., - 1985 - 230с.

Размещено на Allbest.ru