Практичне заняття №2

Будова та взаємодія деталей газорозподільного механізму двигуна.

1.МЕТА РОБОТИ

Ознайомитися з будовою та принципом роботи газорозподільного механізму двигуна. Визначити основні несправності газорозподільного механізму.

2.МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

Двигун автомобіля.

Плакати по газорозподільному механізму двигуна.

Деталі газорозподільного механізму.

3. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ:

На практичному занятті студенти ознайомлюються з газорозподільним механізмом, розподільним валом і його приводом з штовхачами, штангами і коромислами, клапанами і пружинами, з основними несправностями газорозподільного механізму.

В процесі ознайомлення і вивчення викладач проводить опитування студентів з вивченого матеріалу.

3.1 Призначення та принцип дії газорозподільного механізму.

Газорозподільний механізм забезпечує своєчасний впуск у циліндри свіжого заряду горючої суміші і випуск відпрацьованих газів.

На двигуні автомобілю ЗИЛ-130 встановлюється газорозподільний механізм з верхнім розташуванням клапанів.

У У-подібних двигунах ЗИЛ-130 розподільний вал розташований між правим і лівим рядами циліндрів (Мал. 1). При обертанні вала кулачки набігають на штовхачі, які тиснуть на штанги і переміщують їх вгору, при цьому верхній кінець штанги натискує на внутрішній кінець коромисла і воно, прокручуючись на своїй осі, зовнішнім кінцем натискує стержень клапана і відкриває впускний або випускний отвір у головці блока. У цьому двигуні розподільний вал діє на штовхачі як правого, так і лівого рядів циліндрів.

Мал. 1. Газорозподільний механізм У-подібного двигуна.

3.2 Розподільний вал і його привод.

Основним призначенням розподільного вала є відкривання клапанів у певній послідовності відповідно до порядку роботи двигуна. У двигуна ЗИЛ-130, розподільний вал відливається з спеціального чавуну. Циліндричні опорні шийки вала встановлюють у спеціальні отвори, виконані у стінках і ребрах картера (Мал.2). Для зменшення тертя між шийками вала і опорами вставляють стальні втулки, залиті бабітом. Вал має два кулачки на кожний циліндр, шестірню для привода масляного насоса і переривника-розподільника, і ексцентрик для привода цензового насоса.

Від розподільного валу двигуна ЗИЛ-130 приводиться в дію датчик пневмовідцентрового обмежувача числа обертів колінчатого вала.

Для зменшення спрацювання усі тертьові деталі розподільного валу загартовують струмом високої частоти.

Мал. 2. Розподільний вал.

Обертальний рух від колінчастого вала до розподільного передається за допомогою шестеренчастої передачі. На передній торець колінчастого вада насаджено стальну розподільну шестірню, а на передній кінець розподільного вала - чавунну розподільну шестірню. Шестірні від прокручування утримуються гайкою і мають косі зуб'я, які під час обертання вала спричиняють його осьове зміщення. Щоб цьому запобігти, під час роботи двигуна між шестернею і передньою опорною шийкою вала встановлюють фланець і прикріплюють його до передньої стінки блока циліндрів двома болтами (Мал 3). Всередині фланця на носку вала встановлено дистанційне кільце, товщина якого трохи більша за товщину фланця, за рахунок чого досягають невеликого осьового зміщення розподільного вала.

Щоб забезпечити нормальний робочий процес у двигуні, діаметр шестірні розподільного вала виготовляють у два рази більшим, ніж діаметр шестірні колінчастого вала.

Клапани повинні відкриватися і закриватися в залежності від руху поршнів у циліндрі: наприклад, при такті випуску, коли поршень рухається від в.м.т. до н.м.т.,. впускний клапан повинен бути відкритий і т.п. Для того, щоб забезпечити таку залежність відкриття клапанів і руху поршня на шестірнях газорозподільного механізму, роблять спеціальні установочні позначки (мітки): одну на зубі, а другу у виїмці шестірні. При складанні двигуна вони повинні суміститися (Мал. 4).

Мал 3 Пристрій, який не допускає осьового зміщення розподільного вала.

Мал.4 Суміщення позначок розподільних шестерень.

3.3 Штовхачі, штанги, коромисла.

Призначення штовхача полягає в передаванні зусилля від кулачка колінчастого вала на стержень клапана у двигуні.

Штовхачі двигуна виготовлені з чавуну або сталі у вигляді порожнистих стаканів, у внутрішній частиш яких с сферичні заглиблення для встановлення штанги. Штовхачі розташовані у спеціальних напрямних втулках блока циліндрів. Під час роботи двигуна штовхачі прокручуються навколо своїх осей, завдяки чому їх поверхня спрацьовується рівномірно. Прокручування штовхача досягається за рахунок опуклої поверхні його нижньої головки і скошеної поверхні кулачка розподільного вала.

Штанги розподільного механізму з верхнім розташуванням клапанів передають зусилля від штовхачів до коромисел. Виготовлені штанги з стальних трубок із стальними наконечниками. Торці наконечників штанг мають сферичні поверхні, якими вони упираються з одного боку в заглиблення штовхачів, і з другого - у заглиблення регулювальних гвинтів коромисел.

Коромисла передають зусилля від штанги до клапана. Виготовляються вони з якісної сталі. В коромисла запресову4ють бронзові втулки, якими вони посажені на пустотілу вісь.

Від поздовжнього переміщення коромисла удержуються за допомогою циліндричних пружин. Вісь коромисла закріплюють в стояках на головці блоку двигуна болтами. У.двигуні у плече коромисла вкручено регулювальний гвинт з контргайкою. Що опирається на сферичну поверхню штанги.

3.4 Клапани і пружини.

Періодичне відкривання і закривання отворів впускних і випускних каналів двигуна в залежності від положення поршнів у циліндрах і від порядку роботи двигуна забезпечують клапани. У двигуні впускні і випускні канали містяться у головках циліндрів і закінчуються вставними сідлами з жаротривкого чавуну.

Клапан автомобільного двигуна суцільний, стальний. Він складається з головки і стержня (Мал. 5). Головка клапана має вузьку, скошену під кутом 45 або 30° кромку, що називається робочою поверхнею. Ця поверхня повинна щільно прилягати до сідла, тому робочу поверхню і фаску сідла взаємно притирають.

Головки впускних і випускних клапанів мають неоднаковий діаметр. Для кращого наповнення циліндрів свіжою горючою сумішшю діаметр головки впускного клапана має більший діаметр, ніж у випускного. Під час роботи двигуна випускний клапан, що омивається гарячими відпрацьованими газами, нагрівається більше ніж впускний. Тому впускні клапани виготовляють з хромистої а випускні - з сіль хромової жаростійкої сталі.

Для продовження строку служби впускних клапанів двигуна ЗИЛ-130 на їх робочу поверхню наносять жаростійкий сплав. Стержні клапанів мають натрієве наповнення, що сприяє більш швидкому відведенню тепла від головки клапана до його напрямної втулки.

Стержень клапана у верхній частині має спеціальну виточку для деталей кріплення клапанної пружини.

Мал. 5 Випускний клапан з механізмом повороту.

Стержні клапанів розташовані у напрямних втулках, виготовлених з чавуну або з металокерамічних матеріалів. Запресовують втулки у головки блоку циліндрів і стопорять замковими кільцями.

Клапани притискаються до гнізда циліндричною стальною пружиною. Крім того, пружина не дає можливості відходити під час роботи від коромисла.

Пружина виготовляється із змінним кроком витків. Що запобігає виникненню вібрації. Циліндрична пружина одним кінцем упирається у шайбу, розташовану на головці блока, а другою - в упорну шайбу на стержні клапана.

Упорна шайба удержується на стержні клапана за допомогою двох конічних сухарів, внутрішній буртик яких входить у виточку клапана.

Для зменшення можливості проникнення масла на стержнях клапанів у камери згоряння двигуна в шайбах установлюють гумові кільця або на стержень клапанів надівають гумові ковпачки.

Для рівномірного нагрівання клапана бажано, щоб під час роботи двигуна він повертався.

У двигуні ЗИЛ-130 випускні клапани мають спеціальний механізм повороту (Мал. 5). Він складається з нерухомого корпуса, у похилих канавках якого розташовані кульки із зворотними пружинами, дискові пружини і упорні шайби з замковим кільцем. Механізм встановлено на прямій втулці клапана у заглибленні головки блоку. Коли клапан закритий і тиск клапанної пружини невеликий, дискова пружина вигнута зовнішнім краєм угору, а внутрішнім упирається у заплечик корпуса. При цьому кульки відтискуються у канавках пружинами у крайнє положення. При відкриванні клапана тиск клапанної пружини зростає, випрямляючи через упорну шайбу дискову пружину. При цьому внутрішній край відходить від за плечика корпуса і пружина клапана, тиснучи на кульки, переміщує їх у заглиблення канавок корпуса, спричинюючи поворот дискової пружини з упорною шайбою і клапанної пружини разом з клапаном. Коли клапан закривається, усі деталі повертаються у початкове положення.

Під час роботи двигуна клапани нагріваються, їх стержні подовжуються і може статися, що клапан не сяде у своє сідло, чим порушується нормальна робота двигуна. Для забезпечення щільної посадки клапана у сідло незалежно від ступеня його нагрівання між стержнем клапана і носком коромисла повинен бути тепловий зазор, величина якого у випускного клапана більша, ніж у впускного.

Величина теплових зазорів у клапанах у впускному клапані - 0,40-0,45 мм; у випускному клапані 0,40-0,45мм. стан двигуна холодний.

3.5 Випередження відкривання і запізнення закривання клапанів.

При вивченні робочого процесу двигуна встановлено, що відкривання і закривання клапанів відбувається у мертвих точках. Але в зв'язку з великими швидкостями обертання колінчастого вала, період часу, що відводиться на впуск горючої суміші і випуск відпрацьованих газів, дуже малий і тому наповнення циліндрів і очищення їх утруднено.

Для одержання найбільшої потужності двигуна необхідно, щоб циліндри якомога краще заповнювались горючою сумішшю і очищались від продуктів згоряння. Для забезпечення цього конструкцією двигуна передбачено, щоб впускний клапан відкривався до приходу поршня у в.м.т. в кінці такту випуску, тобто з деяким випередженням (у межах 9-24° поворот}7 колінчастого вала), а закривався після приходу поршня у н.м.т. на початку такту стиску тобто з запізненням у межах 51-64° повороту колінчастого вала.

Таким чином, у двигуні випускний клапан залишається відкритим протягом часу, який потрібен, щоб колінчастий вал зробив поворот на240-270°, що забезпечує надходження достатньої кількості горючої суміші у циліндри. Надходження суміші до приходу поршня у в.м.т. в кінці такту випуску і після н.м.т. до початку такту стиску відбувається за рахунок інерційного напору горючої суміші, що створюється у впускному трубопроводі, завдяки частим повторюванням тактів у. сусідніх циліндрах.

Випускний клапан відкривається за 44-57° до приходу поршня у н.м.т. у кінці такту горіння-розширення і закривається після приходу поршня у в.м.т. такту випуску з запізненням на 13-27° повороту колінчастого вала. Таким чином, випускний клапан залишається відкритим протягом часу, який потрібен, щоб колінчастий вал зробив поворот на 240-260°.

Випускний клапан відкривають раніше, ніж поршень прийде у н.м.т.,

оскільки тиск у кінці такту горіння-розширення невеликий і його краще використати для очищення циліндрів від продуктів згоряння.

Після проходження поршнем в.м.т. відпрацьовані гази продовжуватимуть виходи за інерцією.

Мал. 6 Діаграма фаз газорозподілення.

Випередження відкривання і запізнення закривання клапанів, виражене у градусах повороту колінчастого вала відносно мертвих точок, називається фазами газорозподілення.

На Мал. 6 наведена діаграма фаз газорозподілення. З рисунка видно, що в кінці такту випуску і на початку такту впуску обидва клапани залишаються відкритими. В цей час відбувається продування циліндрів свіжим зарядом горючої суміші для кращого очищення їх від продуктів згоряння. Цей період має назву перекриття клапанів.

3.6 Робочий цикл восьмициліндрового чотиритактного двигуна.

Для плавної роботи багатоциліндрового двигуна і зменшення нерівномірних навантажень на колінчастий вал робочі процеси у циліндрах повинні відбуватися у певній послідовності. Послідовність чергування одноіменних тактів у різних циліндрах двигуна порядком роботи. Порядок роботи двигуна, в основному, залежить від взаємного розташування шийок колінчастого вала і кулачків розподільного вала.

Мал.7 Робочий цикл восьмициліндрового У-подібного двигуна.

Восьмициліндрові У-подібні двигуни ЗИЛ-130 мають такий порядок роботи циліндрів: 1-5-4-2-6-3-7-8. У цих двигунах шатунні шийки колінчастого вала розташовані під кутом 90° одна до одної (Мал 7). Тут однойменні такти перекриваються у двох циліндрах на 90°, або на половину ходу поршня. За рахунок великого перекриття робочих тактів восьмициліндрові У-подібні працюють дуже плавно.

При першому півоберті робочий такт закінчується у восьмому циліндрі, повністю відбудеться у першому і почнеться у п'ятому циліндрі; за другий півоберт-закінчується у п'ятому, повністю відбудеться у четвертому і почнеться у другому циліндрі; за третій півоберт - закінчиться у другому, повністю відбудеться у шостому і почнеться у третьому циліндрі; за четвертий півоберт- закінчиться у третьому, повністю відбудеться у сьомому і почнеться у восьмому.

Водій повинен знати порядок роботи циліндрів двигуна для того, щоб змогти правильно приєднати проводи до свічок запалюванні при встановленні запалювання.

3.7 Основні несправності газорозподільного механізму.

Зовнішніми ознаками несправності газорозподільного механізму двигуна є: зменшення компресії, хлопки у впускному і випускному трубопроводах, падіння потужності двигуна і різкі металеві стуки.

Зменшення компресії, хлопки у випускному і впускному трубопроводах, а також падіння потужності двигуна можливі внаслідок незадовільного прилягання клапанів до гнізд. Це може бути в результаті відкладання нагару на клапанах і гніздах, утворення раковин на робочих поверхнях, жолоблення головки клапанів, поломки клапанних пружин, заїдання стержня клапана в напрямній втулці, а також внаслідок відсутності зазору між стержнем клапана і коромислом у двигунах з верхнім розташуванням клапанів.

Падіння потужності двигуна і різкі металеві стуки можливі внаслідок неповного відкривання клапанів. Основною причиною цієї несправності є великий тепловий зазор між стержнем клапана і коромислом.

Слід пам'ятати, що спрацювання шестерень розподільного і колінчастого валів, напрямних втулок клапанів і штовхачів, втулок і осей коромисел, зміщення розподільного вала понад норму також відносяться до несправностей газорозподільного механізму.

У двигунах ЗИЛ-130 можливе порушення роботи механізму повороту випускного клапана за рахунок заїдання кульок і пружин механізму повороту.

Для усунення несправностей газорозподільного механізму необхідно: видалити нагар за допомогою скребка, притерти клапани і сідла, що мають незначні пошкодження, поламані пружини замінити, а порушений зазор відновиш регулюванням. Спрацьовані втулки осей коромисел і опорні втулки розподільного вала замінити.

Мал. 8 Регулювання зазорів у клапанному механізмі з верхнім розташуванням клапанів.

Операції по притиранню клапанів виконують у такій послідовності: зливають воду з системи охолодження, знімають головку блока, намічають кожний клапан, щоб після притирання поставити їх на своє місце, а потім, користуючись знімачем, знімають клапанні пружини. На робочу поверхню клапана (гнізда) наносять тонкий шар пасти. Що складається з абразивного порошку і масла, і за допомогою коловорота або притирального пристрою клапану надають обертального руху змінного напряму.

Під час кожної зміни напряму обертання клапана його необхідно трохи піднімати, щоб притиральна паста знову потрапила на фаску клапана. Якщо на фасці клапана і його сідлі з'являться суцільні матові смужки завширшки 2-3 мм, притирання вважають закінченим. Щільність прилягання клапана перевіряють за допомогою спеціальних приладів або на пропускання гасу. Для цього клапан встановлюють у сідло, надівають пружину і пристрій, що утримує її на стержні, повертають головку циліндрів і в камери згоряння наливають на ніч гасу. Якщо гас з'явиться на стержні і напрямній втулці, то це свідчить про недостатню якість притирання.

При виникненні великого спрацювання робочої поверхні жолоблення головки клапана або великих раковин на її робочій поверхні клапан необхідно замінити, бо в таких випадках притирання не дасть необхідного ефекту.

У двигуні для перевірки і регулювання теплових зазорів необхідно зняти клапанну кришку. Зазор перевіряють при закритих клапанах. Якщо необхідно його відрегулювати, відкручують спочатку контргайку регулювального гвинта на коромислі, обертаючи цей гвинт, встановлюють нормальний зазор (Мал. 8) і затягують контргайку. Після цього зазор знову перевіряють. Інші несправності газорозподільного механізму усувають заміною деталей.