Технічне обслуговування газорозподільного механізму КамАЗ

Тема

Технічне обслуговування газорозподільного механізму КамАЗ

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ПРИНЦИП ДІЇ

2. ДЕТАЛІ ГАЗОРОЗПОДІЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ

3. ДІАГНОСТУВАННЯ Й ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ

4. МОЖЛИВІ НЕСПРАВНОСТІ ГАЗОРОЗПОДІЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ ТА СПОСОБИ ЇХ УСУНЕННЯ

5. ЗАХОДИ БЕЗПЕКИ

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Вступ

Для дотримання експлуатаційних параметрів автотранспортних процесів, визначених результатами екологічного нормування, необхідне постійне технічне удосконалення автомобілів, спрямоване на зниження токсичності відпрацьованих газів і рівня шумів.

Науково-технічні та експериментальні дослідження вітчизняних і закордонних фахівців свідчать, що найпродуктивнішими є три основних напрями екологічного удосконалення рухомого складу автотранспорту.

Перший напрям пов'язаний з широким застосуванням нейтралізаторів відпрацьованих газів і нетоксичних антидетонаторів палива, що дасть змогу вже в найближчі десять років знизити токсичні викиди автотранспорту у 20 разів і більше.

Другий напрям передбачає конструктивні удосконалення систем двигунів на базі науково-технічного прогресу. Реалізація заходів цього напряму сприятиме скороченню викидів шкідливих речовин в 9-10 разів.

До третього напряму належать заходи з розширення мережі автомобільного сервісу та контролю токсичності відпрацьованих газів, які забезпечать зменшення викидів двигунів у 3-4 рази порівняно з існуючими.

Протягом тривалого часу зусилля конструкторів були скеровані на безперервне підвищення потужності автомобілів завдяки високому ступеню стиску робочої суміші і застосуванню високооктанового бензину, при цьому не брали до уваги вплив автомобілів на навколишнє середовище. Сьогодні токсичність відпрацьованих газів є одним із найважливіших показників удосконалення конструкції сучасного двигуна. Тому все більше уваги приділяється аналізу відпрацьованих газів, склад яких достатньою мірою характеризує економічність роботи двигуна та ступінь забруднення навколишнього середовища автомобільним транспортом.

Практичний резерв зниження токсичності відпрацьованих газів в найближчому майбутньому пов'язаний з удосконаленням деяких елементів системи живлення і запалювання, карбюраторних двигунів, а також із застосуванням малотоксичного палива і паливних присадок. Знизити вміст концентрації оксиду вуглецю і вуглеводнів у відпрацьованих газах можна завдяки найбільш рівномірному розподілу горючої суміші по циліндрах двигуна і усуненню перерв запалювання. Зменшення максимальної нерівномірності горючої суміші з 35 до 10% дає змогу знизити вміст оксиду вуглецю і вуглеводів у відпрацьованих газах відповідно на 21 і 12% при практично незмінній кількості оксидів азоту.

Сьогодні до автомобільних двигунів висувають високі вимоги, нерідко суперечливі за змістом.

Дослідження свідчать, що бензиновий двигун, в частині, що залежить від системи сумішоутворення, в першу чергу, від карбюратора і впускного трубопроводу, має значні потенційні можливості для часткового вирішення проблеми зниження токсичності. Застосування багатокамерних карбюраторів дає змогу збільшити не тільки потужність двигуна, але й забезпечити при цьому задовільні показники токсичності і паливної економічності на режимах часткових навантажень, найбільш характерних для реальних умов експлуатації. Отримати очікувані результати, поліпшити роботу тільки карбюратора або випускного трубопроводу у більшості випадків практично неможливо. Тому найбільш доцільним є комплексний підхід до дослідження і удосконалення сумішоутворювальної системи повітряний фільтр-карбюратор-впускний трубопровід-впускні канали.

В Україні і за кордоном (у США, Англія, Японія, Німеччина, Італія, Франція) розроблені і знайшли практичне застосування методи комплексної модифікації карбюраторних двигунів з широким застосуванням автоматичних систем автомобільного двигуна, які впливають на процеси сумішоутворення і згоряння, з метою досягнення максимально повного згоряння палива на всіх робочих режимах і відповідно зниження токсичності газів.

Розробляються перспективні двигуни з нетрадиційним робочим процесом, який відповідатиме майбутнім жорстким нормам при використанні палив звичайного вуглеводневого типу, а саме, поршневі зі ступеневим згорянням (США, Японія), роторнопоршневі, газотурбінні, двигуни Стірлінга та Ранкіна. Але в найближчому майбутньому поза конкуренцією все ж таки залишатиметься два види двигунів: дизель — для вантажних автомобілів (в багатьох зарубіжних країнах дизель встановлюють і на легкових автомобілях) і бензиновий карбюраторний двигун — для легкових.

1. ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ПРИНЦИП ДІЇ

Газорозподільний механізм призначений для своєчасного впуску в циліндри повітря, випуску відпрацьованих газів і забезпечення герметичності циліндра на тактах стиску і розширення.

Газорозподільний механізм двигунів, які вивчаються, клапанного типу з верхнім розміщенням клапанів (по два клапани на циліндр) і нижнім розміщенням розподільного вала. Він складається із клапанів з пружинами, розподільного (кулачкового) вала з шестернями і деталей, що передають рух від вала на клапани.

Рис. 1.1. Схема газорозподільного механізму:

1 — розподільний вал; 2 — штовхач; 3 — напрямна штовхачів;

4 — штанга; 5 — прокладка кришки головки; 6 — коромисло;

7— контргайка; 8 — регулювальний гвинт; 9 — болт кріплення кришки головки; 10 — сухар; 11 — втулка тарілки; 12 — тарілка пружини; 13 — зовнішня пружина; 14 — внутрішня пружина;

15 — напрямна втулка клапана; 16—шайба; 17— клапан (випускний); А — тепловий зазор

У двигуна КамАЗ-740 колінчастий вал через шестерний привід передає обертання розподільному валу (рис.1.1). При повороті розподільного вала його кулачок підіймає штовхач 2, а разом з ним і штангу 4, яка верхнім кінцем упирається в регулювальний гвинт коромисла 6. Коромисло повертається навколо осі і переміщує клапан 17 вниз. Відкривається отвір каналу в головці циліндра, а пружини 13 і 14, заздалегідь стиснуті (щоб утримати клапан у закритому положенні), ще більш стискаються.

Клапан відкритий повністю, коли штовхач знаходиться на вершині кулачка. При подальшому повороті розподільного вала штовхач починає опускатися, а клапан під дією пружин рухається вгору. Коли кулачок виходить з-під штовхача, тиск на клапан припиняється, і він під дією пружин впритул сідає в сідло, щільно закриваючи отвір головки циліндра.

Особливістю механізму газорозподілу двигунів ЯМЗ-236 і ЯМЗ-238 є наявність роликових штовхачів. Деталі приводу клапанів цих двигунів зображені на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Деталі приводу клапанів двигунів ЯМЗ:

1 — контргайка; 2 — коромисло; З — регулювальний гвинт; 4 — штанга;

5 — замкова шайба; б — упорна шайба; 7 — втулка тарілки; 8 — сухар клапана; 9 — тарілка пружин клапана; 10 — болт кріплення осі коромисла; 11 — вісь коромисла; 12 і 13 — пружини клапана; 14 — шайба пружин клапана;

15 — впускний клапан; 16 — конічна пробка; 17 і 24 — втулки осі штовхачів;

18 — напрямна втулка клапана; 19 — випускний клапан; 20 — вісь штовхачів середня; 21 — втулка розпірна; 22 — вісь штовхачів крайня; 23 — штовхач

За один робочий цикл чотиритактного двигуна клапани повинні відкривати і закривати отвори головки циліндрів тільки один раз. При цьому розподільний вал робить один оберт, що забезпечується відповідним передаточним числом приводу.

При попередньому розгляді робочого процесу двигуна було прийнято, що відкриття і закриття клапанів відбуваються в мертвих точках. Проте насправді відкриття і закриття клапанів не збігаються з положенням поршнів у мертвих точках. Це пов'язано з тим, що час, протягом якого відбуваються такти впуску і випуску, дуже малий, і при максимальній частоті обертання колінчастого вала двигуна він становить тисячні частки секунди. Тому якщо відкриття і закриття впускних і випускних клапанів відбуватимуться точно в мертвих точках, то наповнення циліндрів горючою сумішшю і очищення їх від продуктів згоряння будуть недостатніми.

Потужність двигуна в значній мірі залежить від наповнення циліндрів свіжим зарядом повітря і ступеня очищення їх від відпрацьованих газів. Щоб у циліндри надходило більше повітря, впускний клапан відкривається з випередженням, тобто до приходу поршня у ВМТ. Наповнення циліндра починається не від всмоктуючої дії поршня, а під впливом інерційного наповнення повітрям, що рухається впускним трубопроводом. Закривається впускний клапан із запізненням, тобто після приходу поршня в ВМТ, тому що повітря продовжує надходити в циліндр за інерцією і тиск у ньому ще нижчий атмосферного.

Випускний клапан відкривається теж з випередженням, тобто до закінчення такту робочого ходу, і частина газів, що знаходяться під невеликим тиском, викидається з циліндра. Це знижує протидію тиску газів, що залишились у циліндрі, зменшуючи витрату потужності на їхнє виштовхування. Закривається випускний клапан із запізненням, тобто після ВМТ, що забезпечує краще очищення камери згоряння від відпрацьованих газів. У якийсь момент обидва клапани виявляються одночасно відкритими. Настає, так зване перекриття клапанів, при якому гази, що виходять з циліндра, сприяють підсосу свіжого повітря в циліндр, що збільшує його наповнення та краще очищення від відпрацьованих газів.

Тривалість відкритого положення клапанів, виражену в градусах кута повороту колінчастого вала, називають фазами газорозподілу. На рис. 1.3 наведено діаграму фаз

Рис 1.3 Діаграма фаз газорозподілу

Газорозподілу двигунів КамАЗ-740, з якої видно, при якому положенні шатунної шийки відносно мертвих точок відкриваються і закриваються клапани. Діаграма фаз забезпечується формою і взаємним положенням кулачків розподільного вала, а також певним зазором між стрижнями клапанів і носиками коромисел.

Фази газорозподілу підбирають експериментальним шляхом, залежно від частоти обертання колінчастого вала при максимальній потужності двигуна і конструкції його впускних і випускних газопроводів.

Привід розподільного вала здійснюється від колінчастого вала через шестерні приводу агрегатів. Установка шестерень приводу розподільного вала і агрегатів двигуна КамАЗ-740 показана на рис. 5.4. На торці кожної шестірні вибиті мітки «0» або риски, збіг яких повинен бути забезпечений при збиранні двигуна для забезпечення правильності фаз газорозподілу.

Рис. 1.4 Установка шестерень приводу агрегатів двигуна КамАЗ-740:

1 — болт кріплення роликового підшипника;

2, 13 — проміжні шестерні;

3 — вал приводу паливного насоса високого тиску;

4 — шпонка;

5,8 — кулькові підшипники;

6 — шестірня приводу паливного насоса високого тиску;

7 — розподільний вал з шестірнею;

9 — стопорна шайба;

10 — болт кріплення осі;

11 — конічний дворядний роликовий підшипник;

12 — шпонка;

14 — упорне кільце;

15 — стопорне кільце;

16 — ведуча шестірня колінчастого вала

2. ДЕТАЛІ ГАЗОРОЗПОДІЛЬНОГО МЕХАНІЗМУ

Розподільний вал сталевий, робоча поверхня його кулачків і опорних шийок цементована і загартована струмами високої частоти. Профіль кулачків неоднаковий для впускних і випускних клапанів. Розподільний вал встановлений у розвалі блока циліндрів на підшипниках ковзання, виготовлених у вигляді сталевих втулок, залитих антифрикційним сплавом. На кінець розподільного вала насаджена прямозуба шестірня. Від осьового зміщення розподільний вал фіксується підшипником задньої опори, встановленим у корпусі.

Штовхачі клапанів двигуна КамАЗ-740 сталеві, порожнисті, тарілчастого типу з циліндричною напрямною частиною. Для підвищення працездатності пари кулачок — штовхач на торець тарілки штовхача наплавлений вибілений чавун. Торець штовхача, що контактує з штангою, закінчується сферичним гніздом для упора нижнього кінця штанги. Штовхачі клапанів встановлюються в напрямних, прикріплених до блока циліндрів болтами.

Штовхачі двигунів ЯМЗ-236 і ЯМЗ-238 роликові. Всі вони встановлені на спільній нерухомій осі, закріпленій у розвалі між циліндрами. Виступ штовхача, що спирається на кулачок розподільного вала, має ролик, встановлений на осі, що обертається в голчастих підшипниках. Сам же штовхач коливається на нерухомій осі в латунних втулках. У корпус штовхача запресована сталева п'ята зі сферичною виїмкою для штанги, що входить у неї.

Штанги штовхачів порожнисті із запресованими наконечниками. Нижній наконечник має опуклу сферичну поверхню, верхній — виконаний у вигляді або сферичної чашки для упора регулювального гвинта коромисла (КамАЗ), або сферичним (ЯМЗ).

Коромисла клапанів — це сталеві ковані двоплечі важелі із запресованими бронзовими втулками. Носик коромисла довгого плеча загартований до високого ступеня твердості. Для зменшення ходу штовхача і штанги, а також зниження сил інерції, коромисла виконані нерівноплечими. В коротке плече коромисла вкручений регулювальний гвинт з контргайкою для встановлення необхідного зазору між коромислом і торцем стрижня клапана.

До кожного коромисла через отвір у стояку підводиться масло. Підшипниками коромисел служать бронзові втулки.

Клапанні механізми. Кожний клапанний механізм призначений для відкриття і закриття впускних і випускних каналів залежно від положення кулачків розподільного вала. Клапанний механізм складається з клапана, сідла клапана, напрямної втулки, двох пружин, упорної шайби, тарілки, втулки тарілки, двох сухарів.

Окрім цього, на верхній частині напрямної впускного клапана встановлюється манжета ущільнювача, яка призначена для запобігання проникненню масла в циліндри двигуна при такті впуску.

У кожному циліндрі встановлюються два клапани тарілчастого типу (впускний і випускний). Клапани виготовляються з високоле-гованої сталі з подальшим загартовуванням. Для підвищення корозійної стійкості і зменшення зносу на робочу поверхню головки випускного клапана наплавлено шар спеціального сплаву.

У конструктивному відношенні обидва клапани однакові. Клапан складається з тарілки і стрижня.

Збільшений діаметр впускного клапана покращує наповнення циліндра свіжим зарядом повітря.

Перехід від тарілки до стрижня виготовлено плавним, що забезпечує клапану необхідну міцність і покращує відведення тепла від тарілки. Стрижень клапана у верхній частині має виточку для сухарів. Для забезпечення щільної посадки в сідло тарілка має конусний поясок.

Сідла клапанів виготовляються із спеціального чавуну. Перед запресуванням сідла клапанів охолоджуються в рідкому азоті, а головка циліндрів нагрівається. Кожний клапан має дві пружини, що виготовляються з пружинного дроту і мають протилежну на-вивку. Наявність двох пружин на одному клапані підвищує надійність роботи механізму газорозподілу, зменшує розміри пружин, а також усуває небезпеку резонансу, оскільки при попаданні в резонанс однієї пружини друга це коливання гасить. Пружини одним боком упираються в шайбу, що встановлюється на головці циліндра, а іншим — у тарілку. Усередині тарілки є втулка, що утримується на стрижні клапана за допомогою сухарів, внутрішній буртик яких входить у виточку стрижня клапана. Контакт між втулкою і упорною тарілкою — тільки по нижньому торцю. Така конструкція кріплення клапанних пружин забезпечує при роботі двигуна прокручування клапанів, що сприяє рівномірному зносу робочих фасок, запобігає утворенню нагару і підвищує довговічність клапанів. Прокручування клапанів відбувається таким чином. При відкритті клапана пружини стискаються. При стисненні пружин тертя між тарілкою і втулкою збільшується і внаслідок скручування пружини клапан прокручується навколо своєї осі на деякий кут. Прокручування відбувається у бік скручування верхнього кінця зовнішньої пружини. При закритті клапана пружини розпрямляються і їх верхні кінці разом з тарілкою повертаються у вихідне положення. Прокручування клапана з втулкою у зворотному напрямі не відбувається, оскільки внаслідок зменшення зусилля пружини тертя між тарілкою і втулкою зменшується, в результаті чого момент тертя між ними стає недостатнім, щоб подолати інерційний момент клапана. При подальшому циклі відбувається прокручування клапана ще на деякий кут.