Глава 2
Двигатели
2.1. Общее устройство карбюраторного и дизельного двигателей
В современном мировом энергетическом балансе ДВС занимают первое место как по количеству, так и по вырабатываемой суммарной мощности. В настоящее время они применяются практически во всех областях техники.
Первый поршневой ДВС был построен в 1860 г. французским инженером Ленуаром. В связи с отсутствием предварительного сжатия рабочего тела двигатель представлял собой крайне несовершенную модель, которая не могла конкурировать даже с паровыми машинами того времени.
Впервые бензиновый двигатель в металле был построен русским инженером Костовичем в 1881 г. При весе 240 кг двигатель имел мощность 80 л.с., опережая по удельному весу на два – три десятилетия все получившие в последующем распространение карбюраторные двигатели.
В 1897 году немецкий инженер Дизель впервые выполнил в металле разработанный им же двигатель с воспламенением от сжатия. Эти двигатели в настоящее время носят его имя. Вследствие ряда конструктивных недостатков этот двигатель был снят с производства. Значительно больших успехов в производстве компрессорных дизелей добились русские инженеры. Внеся ряд конструктивных оригинальных изменений в двигатель Дизеля, они создали образцы, получившие применение не только в России, но и за рубежом.
В настоящее время осуществляется непрерывная модернизация двигателей, при этом особое внимание уделяется повышению их надежности и долговечности, экономичности, повышению их удельных показателей мощности.
Основными силовыми установками для армейских машин по-прежнему остаются поршневые ДВС воспламенением от сжатия и от постороннего источника. При этом на легковых армейских автомобилях, легких и средних грузовых автомобилях многоцелевого назначения и колесных тягачах используются карбюраторные двигатели, а на тяжелых грузовых автомобилях и гусеничных тягачах применяются исключительно дизели.
Достоинствами карбюраторных двигателей являются: меньшие габаритные размеры и вес; более легкий пуск, особенно при низких температурах меньший шум; простота и меньшая стоимость топливной аппаратуры; более простые регулировки и обслуживание.
К числу основных недостатков карбюраторных двигателей можно отнести низкую экономичность; загрязнение воздушного бассейна вредными ядовитыми продуктами; высокие требования к топливу; низкие динамические качества при переменных режимах нагрузки; зависимость работы питания от положения автомобиля; высокая пожароопасность.
По сравнению с карбюраторными двигателями дизели обладают более высокой экономичностью; могут работать кратковременно на нестандартных сортах топлива; имеют хорошие динамические качества; допускают форсирование мощности путем наддува.
Основные недостатки дизелей: большие габаритные размеры и вес; сложная и дорогая топливная аппаратура; большой шум и жесткая работа.
Наиболее перспективными установками для всех классов армейских машин следует считать дизели. Высокая экономичность увеличивает запас хода, при одинаковой мощности дизели обладают более высокими тягово-динамическими качествами.
2.1.1. Устройство и принцип работы одноцилиндрового двигателя
Одноцилиндровый двигатель (рис. 2.1) состоит из: картера; цилиндра; головки цилиндра; коленчатого вала; маховика; шатуна; поршня; пальца; впускного и выпускного клапанов.
В поршневом ДВС преобразование тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую работу происходит внутри цилиндра двигателя. В двигателе с внешним смесеобразованием в замкнутое пространство, образованное стенками цилиндра, его головкой и днищем поршня, через впускной клапан при перемещении поршня вниз всасывается горючая смесь. Смесь состоит из жидкого топлива, смешанного в определенной пропорции с воздухом. При перемещении поршня вверх смесь сжимается и воспламеняется от постороннего источника тепла. При сгорании смеси выделяется большое количество тепла, вследствие чего газы, образовавшиеся при сгорании смеси, нагреваются и давление их сильно возрастает. Под действием давления газовый поршень, перемещаясь вниз, с помощью шатуна вращает коленчатый вал, совершая при этом полезную работу, при обратном ходе поршня вверх отработавшие газы удаляются из цилиндра через открытый выпускной клапан. Рассмотренный процесс периодически повторяется, чем обеспечивается работа двигателя и получение на коленчатом валу необходимого для движения автомобиля усилия.
Рис. 2.1. Одноцилиндровый двигатель
Изменение направления движения поршня происходит в нижней и верхней мертвой точках.
ВМТ называют самое верхнее положение поршня и кривошипа. НМТ называют самое нижнее положение поршня и кривошипа.
Ходом поршня (рис. 2.1) называется расстояние между крайними положениями поршня (от ВМТ до НМТ). По величине ход поршня равен двум радиусам кривошипа, двигатели, у которых ход поршня меньше диаметров цилиндра, называются короткоходным. Эти двигатели более долговечны, так как уменьшены инерционные нагрузки.
Тактом называют процесс, происходящий в цилиндре при движении от одной мертвой точки к другой.
Камерой сгорания (сжатия) называется объем пространства в цилиндре над поршнем при положении его в ВМТ (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Ход поршня и объемы цилиндров
Рабочим объемом называется объем, освобождаемый цилиндром при перемещении поршня от ВМТ к НМТ.
Полным объемом называется объем камеры сжатия и рабочего объема, вместе взятые.
Литражом двигателя называется рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах.
Степенью сжатия называют отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, чем выше степень сжатия двигателя, тем больше его экономичность.
Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двигателя совершается за два оборота КВ или четыре хода поршня и состоит из тактов: впуска; сжатия; расширения (рабочего хода); выпуска.
Такт впуска. При этом цилиндр заполняется горючей смесью, поршень движется от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, а выпускной закрыт, при этом объем над поршнем увеличивается, и в цилиндре создается разряжение. Горючая смесь поступает в цилиндры двигателя и смешивается с отработавшими газами. Получившаяся смесь называется рабочей смесью. Когда поршень доходит до НМТ, впускной клапан закрывается, так как впускной трубопровод обладает гидравлическим сопротивлением, то давление в цилиндре не успевает за поршнем зарастать до атмосферного и равномерно, примерно 0,7–0,8 атм. при увеличении числа оборотов двигателя, это давление снижается. Температура в конце запуска равна 90—125 °C.
Такт сжатия. При этом происходит сжатие рабочей смеси, что необходимо для увеличения скорости сгорания и деления газов в цилиндре. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты. В конце такта рабочая смесь сжимается до объема камеры сгорания, благодаря чему улучшаются испарение и перемешивание паров бензина с воздухом, и соответственно предельные значения степени сжатия ограничиваются свойством применяемого топлива. К концу такта сжатия давление в цилиндре возрастает до 10–12 атм., а температура до 450–500 °C.
Такт расширения (рабочий ход). При этом такте происходит воспламенение рабочей смеси, поршень под действием давления газов перемешается от ВМТ до НМТ. Через шатун приводится во вращение КВ. Впускной и выпускной клапаны закрыты. При рабочем ходе давление достигает 35–40 атм., а температура – 2000 °C. В конце рабочего хода давление падает до 3–4 атм., а температура снижается до 1100–1200 °C.
Такт выпуска. При этом такте происходит очищение цилиндра от отработавших газов. Поршень перемещается от НМТ к ВМТ, впускной клапан закрыт, выпускной открыт. При движении поршня к ВМТ отработавшие газы через выпускной клапан выталкиваются в атмосферу. Так как выпускной тракт имеет гидравлическое сопротивление, то не все отработавшие газы выходят в атмосферу, и давление газов в цилиндре составляет 1,05—1,15 атм., а температура с 700–800 °C понижается до 300–400 °C.
При дальнейшем вращении КВ перечисленные такты непрерывно чередуются в такой же последовательности.
Таким образом, в четырехтактном одноцилиндровом двигателе КВ под действием давления газов вращается только при такте расширения. Для совершения вспомогательных тактов к КВ необходимо приложить внешний момент, для этого на КВ устанавливают маховик. Так как он обладает значительной массой, то маховик при рабочем ходе накапливает кинетическую энергию и продолжает далее вращаться по инерции. Вместе с маховиком вращается и коленчатый вал, который перемещает поршень в течение всех вспомогательных тактов.
Наличие маховика также способствует более равномерному вращению КВ и выводу КШМ из мертвых точек.
2.1.2. Рабочий цикл четырехтактного дизеля
Рабочий цикл четырехтактного дизеля включает следующие такты: впуск; сжатие; рабочий ход; выпуск.
Впуск. При этом такте поршень перемещается отВМТ кНМТ. Через открытый впускной клапан в цилиндр через воздухоочиститель поступает чистый воздух. Так как сопротивление впускного тракта дизеля меньше карбюраторного, то давление в цилиндре в конце впуска близко к атмосферному и составляет 0,75—0,85 атм. Температура – 80–90 °C.
Сжатие. При этом такте поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах и сжимает в цилиндре воздух. В дизелях применяется более высокая степень сжатия, ввиду того, что нет опасности детонационного сгорания смеси. К концу такта давление возрастает до 35–45 атм.; а температура до 600–700 °C. Такая температура необходима для гарантированного самовоспламенения рабочей смеси (температура самовоспламенения дизтоплива 300 °C).
Рабочий ход. Перед рабочим ходом в цилиндр под высоким давлением 150–250 атм. в распыленном состоянии впрыскивается топливо, частицы топлива, соприкасаясь с нагретым воздухом, быстро сгорают, при этом выделяется большое количество тепла. Температура увеличивается до 1800–2000 °C а давление до 70–80 атм., под действием давления газов поршень совершает рабочий ход, вращая через шатун КВ. К концу такта давление падает до 4 атм., а температура до 650–700 °C. Для обеспечения более полного сгорания топлива в цилиндры подается небольшой избыток воздуха.
Выпуск. При этом такте поршень перемещается от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан выталкивает отработавшие газы. Температура падает до 200–300 °C, а давление – до 1,05—1,15 атм.
При дальнейшем вращении коленчатого вала все такты повторяются в такой же последовательности. Большее значение степени сжатия в дизелях обеспечивает высокую их экономичность.
2.1.3. Общее устройство двигателя внутреннего сгорания
ДВС состоит из следующих механизмов и систем:
• служащего преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение КВ. КШМ состоит из цилиндра, головки, поршня с кольцами, поршневого пальца, шатуна, коленчатого вала и маховика;
• ГРМ, служащего для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси и удаления из цилиндра отработавших газов. ГРМ состоит из клапанов, пружин, толкателей, распределительного (кулачкового) вала;
• система охлаждения служит для отвода тепла от нагретых деталей и поддержания нормального теплового режима двигателя. Она может быть жидкостной или воздушной. Жидкостная система охлаждения состоит из водяной рубашки, радиатора, водяного насоса, вентилятора и патрубков;
• система смазки обеспечивает подачу масла к трущимся деталям двигателя в целях уменьшения трения между ними и их износа. Она состоит из: поддона, служащего резервуаром для масла, масляного насоса, фильтров и маслопроводов;
• система питания предназначена для приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндр двигателя. У карбюраторных двигателей система питания состоит из топливного бака, топливопроводов, топливного и воздушного фильтров, топливного насоса, карбюратора, впускного и выпускного трубопроводов и глушителя. У дизельных двигателей в систему питания входят те же приборы и детали, только вместо карбюратора устанавливается топливный насос высокого давления и форсунки;
• система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя. Зажигание осуществляется с помощью электрической искры, проскакивающей в определенный момент между электродами запальной свечи. В систему зажигания входят приборы, обеспечивающие получение электрического тока высокого напряжения и подвод его к запальным свечам. У дизельных двигателей система зажигания отсутствует.
2.2. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы ЗИЛ-131
Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения поршня, воспринимающего давление газов, во вращательное движение коленчатого вала.
Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: неподвижные и подвижные.
К первым относятся: блок цилиндров; головка блока; прокладка головки блока; поддон. Ко второй группе деталей относятся: поршень с кольцами и поршневым пальнем (рис. 2.3); шатун; коленчатый вал (рис. 2.4); маховик. Блок цилиндров (блок-картер) является основой двигателя. На нем и внутри него располагаются основные детали механизмов и систем двигателя.
Рис. 2.3. Поршень с шатуном:1 — кольцевые диски маслосъемного кольца; 2 — осевой расширитель; 3 – радиальный расширитель; 4 – нижнее и среднее компрессионные кольца; 5 – верхнее компрессионное; 6 — стопорное кольцо; 7 – поршневой палец; 8 — стрелка на днище поршня; 9 — поршень; 10 — шатун; 11 — метка на стержне шатуна; 12 — бобышка на крышке шатуна
Блок отлит из серого чугуна. В блоке имеется горизонтальная перегородка, которая делит блок на верхнюю и нижнюю части. В горизонтальной перегородке расточены отверстия для установки гильз цилиндров, оси которых расположены под углом 90 °C. Внутренняя рабочая поверхность гильз, тщательно обработанная и отшлифованная, называется зеркалом. Между стенками гильз и стенками блока имеется полость, называемая водяной рубашкой, которая заполняется жидкостью, охлаждающей двигатель, поэтому гильзы называют мокрыми.
Рис. 2.4. Коленчатый вал
При этом гильзу внизу уплотняют двумя резиновыми кольцами, размещенными в канавках гильз. Гильзу необходимо уплотнять и вверху, чтобы газы не прорвались из цилиндра. В ДВС предусмотрена возможность изменения длины гильзы в зависимости от температуры. В целях фиксации вертикального положения гильза имеет специальный бурт для упора в плоскость блока и установленные пояса. Верхний торец гильзы выступает под плоскостью блока на 0,02-ОД 6 мм, что способствует более лучшему обжатию прокладки головки блока и надежному уплотнению гильзы, блока и головки блока.
Продукты горения содержат агрессивные вещества, которые вызывают коррозию цилиндров. Для повышения их износостойкости применяется антикоррозийная вставка. Это усложняет технологию двигателя, но намного продлевает его ресурс, при этом левый ряд цилиндров смещен вперед на 29 мм относительно правого ряда. Это обусловлено тем, что на одной шатунной шейке КВ установлены два шатуна.
Поперечные вертикальные перегородки внутри блока совместно с его задней и передней стенками обеспечивают ему необходимую жесткость. В этих перегородках расточены гнезда под верхние половины коренных подшипников. Нижние половины установлены в крышках, прикрепленных к блоку болтами. Снизу к картеру на уплотняющей площадке прикреплен стальной штамповочный поддон. Плоскость разъема картера находится ниже оси коленчатого вала на 60 мм, что обеспечивает блоку необходимую жесткость. В поддоне установлен маслоприемник и имеется сливное отверстие, закрытое магнитной пробкой.
С правой стороны в приливе картера установлен масляный насос. С левой стороны закреплена трубка с маслоизмерительным щупом.
На передней части установлены водяной насос и крышка распределительных шестерен.
К задней плоскости крепится чугунный картер маховика и сцепления, к которому крепится стартер.
Головка является крышкой, закрывающей цилиндры, двигатель ЗИЛ-131 имеет отдельные головки для каждого рада цилиндров. Головки отлиты из алюминиевого сплава. Каждая головка устанавливается на секции на двух направляющих штифтах и крепится к блоку тринадцатью болтами через сталеасбестовую прокладку, предотвращающую прорыв газов наружу и попадание охлаждающей жидкости в цилиндры. При установке прокладки на двигатель обе ее стороны натирают графитом, что предохраняет ее от пригорания. В головке под цилиндрами расположены полностью обработанные камеры сгорания полуклиновой формы; седла клапанов; направляющие втулки клапанов; оси коромысел с коромыслами; впускные и выпускные каналы; резьбовые гнезда под свечи зажигания.
Двойные стенки отливки головки образуют водяную рубашку, сообщающуюся с водяной рубашкой блока.
К выпускным клапанам головок с наружной стороны присоединяются выпускные трубопроводы. К впускным каналам головок с внутренней стороны присоединяются впускные трубопроводы.
Клапанный механизм на головках закрыт стальными штампованными крышками, которые крепятся шпильками с гайками. Под крышки установлены прокладки. Между головками над блоком закреплена отлитая из алюминиевого сплава крышка, в которой расположены впускные каналы системы питания и водяные каналы системы охлаждения. С впускными каналами соединен карбюратор, закрепленный на крышке. Кроме того, на крышке крепятся маслозаливная горловина с воздушным фильтром и центробежный масляный фильтр.
Под крышкой между рядами цилиндров расположены гнезда под опоры распределительного вала и толкателей и главные масляные магистрали.
Давление газов во время рабочего хода воспринимает поршень и передает его через палец и шатун коленчатому валу. В цилиндре поршень движется неравномерно. В крайних положениях (НМТ и ВМТ) его скорость равна нулю, около середины хода достигает максимального значения. В результате этого возникают большие силы инерции, на величину которых влияет масса поршня и угловая скорость КВ. Кроме механических нагрузок поршень подвергается воздействию высоких температур в период сгорания топлива и расширения образовавшихся газов. Он нагревается также вследствие трения его боковой поверхности о стенки цилиндра.
Поршень изготовлен из алюминиевого сплава АЛ-30. Он состоит из трех частей (рис. 2.3): днище; головка; юбка. Днище поршня плоское. На нем для правильной сборки с шатуном и установки в цилиндры есть лыска. Также на днище выбиваются метки по размеру и массе. В головку поршня помещены три компрессионных и одно маслосъемное кольцо. В верхнюю часть головки залита чугунная вставка, в которой проточена канавка для верхнего компрессионного кольца, что улучшает условия его работы. Кольца отлиты под давлением из легированного чугуна и имеют прямой замок. На верхней внутренней кромке каждого кольца сделана выточка, которая уменьшает насосное действие колеи. В свободном состоянии кольца больше внутреннего диаметра цилиндра поэтому кольцо, поставленное в канавку поршня и введенное в сжатом состоянии в цилиндр, разжимаясь, плотно прилегает к зеркалу цилиндра. Зазор между кольцом и канавкой – 0,02—0,08 мм, а в замке— у верхнего – 0,25—0,6 мм, у нижнего – 0,15—0,7 мм, что позволяет кольцу расширяться при нагревании. Без зазора кольцо в канавке заклинит. С выточкой кольцо выгибается в канавке, что почти исключает его перемещение в ней. Чтобы улучшить приработку колец и повысить их износоустойчивость, два верхних кольца покрыты пористым хромом, а нижнее подвергнуто электрическому лужению.
Маслосъемное кольцо сборное. Оно состоит из двух стальных кольцевых дисков с хромированной рабочей поверхностью; осевого расширителя; радиального расширителя. Кольцо установлено в нижнюю канавку поршня, имеющую радиальные отверстия в его стенке для прохода масла. Составное кольцо оказывает давление на стенки цилиндра и очищает его от излишков масла.
С 1977 года ЗИЛ выпускает двигатели с бесшплинтовым креплением гаек болтов шатуна. Новый комплект: болт – гайка – шайба взаимозаменяем со старым комплектом болт – гайка – шплинт, момент затяжки 8–9 кг-см.
В средней части юбки расположены приливы момент затяжки 8–9 кг-см бобышки с отверстиями для установки поршневого пальца. Так как зазор между поршнем и цилиндром 0,03—0,05 мм, а алюминий расширяется больше чугуна, то зазор исключает заклинивание поршня при нагревании. П-образный разрез препятствует отводу тепла от головки к юбке поршня. При установке поршня в цилиндр его вырез должен быть обращен в сторону переднего вала.
Поршень устанавливают в цилиндр холодного двигателя с минимальным зазором по большой оси овала, располагаемой в плоскости сечения шатуна. При нагревании поршень расширяется преимущественно в направлении малой оси овала. Здесь между поршнем и цилиндром большой зазор, и заклинивание исключено.
Для лучшего уравновешивания двигателя поршни подбирают одинаковой массы. Разница массы поршней одного двигателя не должна превышать 2–8 г. Поршень с верхней головкой шатуна соединяет поршневой палец. Он должен быть легким, прочным и износостойким, так как во время работы подвергается большим механическим нагрузкам и трению. Палец изготовлен из высококачественной стали в виде пустотелой трубки, поршневой палец закален ТВЧ, закреплен в отверстиях бобышек двумя стопорными пружинными кольцами. Поршневой палец плавающего типа устанавливается в бобышки с натягом. Сборка проводится при нагреве поршня в масле цилиндра вправо на 1,6 мм, что уменьшает стук поршня в мертвых точках при перекладывании его от стенки к стенке цилиндра.
Шатун (рис. 2.3) служит для соединения поршня с КВ. Он превращает возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение КВ. Основными частями шатуна являются: верхняя головка с запрессованной в ней бронзовой втулкой; стержень; нижняя головка с крышкой.
Шатун должен быть прочным, жестким и легким. Кованый шатун со стержнем двутаврового сечения изготовлен из стали. Для смазки поршневого пальца в верхней головке шатуна просверлено отверстие. В нижней головке шатуна имеется боковое отверстие для разбрызгивания масла. Съемная крышка нижней головки крепится к шатуну двумя болтами. Нижнюю головку шатуна и крышку растачивают вместе для получения отверстия правильной цилиндрической формы, поэтому крышку нельзя переворачивать или переставлять на другие шатуны. В нижней головке установлены взаимозаменяемые тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши. От проворачивания, сдвигания вкладыши фиксируются в головке шатуна отогнутыми усиками, входящими в соответствующие пазы головки. Во вкладышах имеются масляные канавки и отверстия, для достижения хорошей уравновешенности двигателя шатуны подбирают одинаковой массы для данного двигателя и с соответствующим распределением ее между верхней и нижней головками. Разница в массе шатунов не должна превышать 0 г. Для правильной сборки шатуна с поршнем и крышкой имеются метки.
Коленчатый вал (рис. 2.4) с помощью шатунов воспринимает силы, действующие на поршень от давления газов. Развиваемый на КВ крутящий момент передается механизмам трансмиссии автомобиля.
Коленчатый вал пятиопорный, изготовлен из стали вместе с противовесами методом штамповки; шейки вала закалены ТВЧ на глубину 3,0–6,5 мм. Вал имеет четыре кривошипа с шатунными шейками, к каждой из которых крепятся два шатуна. В шатунных шейках высверлены грязеуловительные камеры, закрытые пробками на резьбе и соединенные с масляными каналами. Вал установлен в стенках и перегородках блока на сталеалюминиевые вкладыши. Крышки коренных подшипников изготовлены из кованого чугуна. Передний подшипник КВ является установочным. По обеим сторонам его расположены сталебабитовые упорные шайбы. Осевой зазор КВ в установочном подшипнике равен 0,1–0,2 мм.
Упорная шайба КВ удерживается от проворачивания шпонкой, установленной в теле носка КВ, а упорные шайбы переднего коренного подшипника— выступами, входящими в прямоугольный паз крышки.
На переднем коште (носке) КВ закреплены на шпонках: упорная шайба коленчатого вала; стальная распределительная шестерня, ступица, шкив привода, вентилятор. Маслоотражатель прижат между распределительной шестерней и ступицей привода вентилятора. В торец ввернут храповик для пусковой рукоятки.
Вал со ступицей шкива входит в крышку распредшестерен, в которой установлен самоподвижный сальник.
На задней шейке КВ имеется маслосбрасывающий гребень, входящий в канавку подшипника, имеющий сливное отверстие.
Маховик (рис. 2.5) служит для: накопления энергии при рабочем ходе; вращения КВ при вспомогательных тактах; уменьшения неравномерности вращения вала; облегчения пуска двигателя; трогания автомобиля с места. Маховик центрируется по фланцу вала. Одно из крепежных отверстий на маховике и фланце смещенного по окружности на 2°, что обеспечивает точное соединение маховика с валом КВ в сборе с маховиком и сцеплением, подвергают динамической и статической балансировке, чтобы не вызвать вибрации двигателя и не ускорить износ коренных вкладышей.
Рис. 2.5. Маховик
Несмотря на хорошую уравновешенность двигателей, во время их работы возникают вибрации, которые не должны передаваться на раму. Поэтому крепление должно обеспечивать уменьшение вибраций, передаваемых на раму, и предотвратить возникновение напряжений на блоке при перекосах рамы вследствие движения автомобиля по неровной дороге.
Двигатель ЗИЛ-131 крепится в трех точках: одна опора спереди; две сзади (лапы картера сцепления).
Передняя опора состоит из: кронштейна, соединенного крышкой распредшестерен; двух резиновых подушек верхних и двух нижних распорных втулок подушек; защитного колпака верхних подушек; болтов крепления двигателя.
Задние опоры состоят из: лапы картера маховика; кронштейна, приклепанного к лонжерону рамы; резиновой подушки (башмака);
болта крепления опоры; болта крепления двигателя; крышки; регулировочных прокладок.
Кроме того, для удержания двигателя от продольного смещения при выключении сцепления, резком разгоне автомобиля или торможении двигатель соединен с передней поперечиной рамы реактивной тягой.
Газораспределительный механизм двигателя ЗИЛ-131 верхнеклапанный. Преимущества верхнеклапанного механизма: камера сгорания имеет рациональную форму и меньшую поверхность теплоотдачи; улучшается наполнение цилиндров и их очистка; удобство регулировки механизма.
Недостатки верхнеклапанного механизма: сложность изготовления; металлоемкость; дороже производство.
Газораспределительный механизм состоит из: распределительного вала; толкателей; штанг; коромысел; оси коромысел; клапанов с пружинами и деталями крепления (рис. 2.6); механизма вращения выпускного клапана; направляющих втулок клапанов; седел клапанов.
Распределительный вал обеспечивает своевременное открытие и закрытие клапанов. Вал имеет: впускные и выпускные кулачки; опорные шейки; шестерню привода распределителя и масляного насоса; эксцентрик привода топливного насоса. Распредвал стальной, с закаленной ТВЧ рабочей поверхностью шеек, кулачков, эксцентрика и шестерни привода распределителя. Вал установлен в стенках и перегородках блока на пяти опорах с биметаллическими втулками. Профиль впускных и выпускных клапанов одинаковый. Они имеют конусную поверхность (8—12).
На переднем конусе вала сидит чугунная шестерня, закрепленная гайкой на шпонке, которая входит в зацепление с шестерней КВ. При сборке двигателя шестерню распредвала необходимо совмещать с шестерней КВ. В отверстие переднего конца вала установлен штифт с пружиной привода датчика ограничителя частоты вращения КВ двигателя, штифт фиксируется в гайке крепления распределительной шестерни шайбой со стопорным кольцом.
В осевом направлении перемещение вала ограничивается упорным стальным фланцем, прикрепленным к блоку двумя болтами и входящим между торном передней шейки вала и торном ступицы шестерни.
Осевой зазор вала, равный 0,08—0,208 мм, определяется толщиной распорного кольт, закрепленного на валу между шестерней и торцом передней шейки. От шестерни распредвала приводятся в движение масляный насос и распределитель зажигания.
Рис. 2.6. Выпускной клапан:
1 – выпускной клапан; 2 — неподвижный корпус головки блока; 3 — шарик; 4 – упорная шайба; 5 — замочное кольцо; 6 — пружина клапана; 7 – тарелка пружины клапана; 8 — сухарь клапана; 9 — дисковая пружина вращения; 10— возвратная пружина механизма вращения; 11 — наполнитель; 12 — жаропрочная наплавка рабочей фаски клапана; 13 — заглушка
Распределительные шестерни закрыты литой алюминиевой крышкой, установленной на двух штифтах и прикрепленной к блоку на прокладке болтами.
К передаточным деталям относятся: толкатели; штанги; коромысла.
Толкатель клапана предназначен для передачи осевого усилия от кулачка на штангу. На двигателе ЗИЛ-131 применяются цилиндрические толкатели с двумя отверстиями для слива масла. Рабочая поверхность, соприкасающаяся с кулачком, обработана на сфере, поверхность толкателя и кулачка изнашивается медленнее и равномернее, если толкатель проворачивается при набегании кулачка. Вращение толкателя достигается смещением от его оси точки касания кулачком, так как последний имеет конусность, а днище толкателя обработано по сфере. Толкатели размещены в отверстиях блока цилиндров. Усилие от толкателя к коромыслу передают штанги. Штанга имеет трубчатое сечение и изготовляется из стали с закаленными концами. Верхний конец штанги движется не прямолинейно, а описывает дугу радиусом малого плеча коромысла, поэтому верхний конец штанги должен обильнее смазываться.
Коромысла передают усилия от штанги к клапану. На двигателе ЗИЛ-131 установлены стальные, штампованные на бронзовых втулках на полых осях коромысла. Оси коромысел закреплены на головках на четырех стойках. Рабочая поверхность осей закалена ТВЧ. Положение коромысел на осях фиксируется упорными концевыми шайбами и распорными пружинами. Сферическая поверхность носка коромысла, соприкасающаяся с клапанами, закалена ТВЧ. В концы коромысел со стороны штанг ввернуты регулировочные болты с контргайками.
При работе двигателя штанга нажимает на короткое плечо коромысла, а его длинное плечо нажимает на стержень клапана. Для уменьшения хода штанги и толкателя, а также снижения сил инерции коромысло выполняют неравноплечими. Бронзовая втулка имеет кольцевую канавку для распределения масла и подачи его к короткому плечу коромысла. В коротком плече коромысла есть отверстие, по которому поступает масло к регулировочному винту. Винт имеет кольцевую канавку и канал, подводящий масло к верхнему наконечнику штанги.
К деталям клапанной группы относятся (рис. 2.6): клапан; клапанная пружина с деталями крепления; направляющая втулка; седло клапана; механизм вращения выпускного клапана.
Клапан служит для закрытия и открытия каналов в головке блока цилиндров. Основные элементы клапана: тарелка пружины клапана, сухарь клапана, пружина клапана, головка клапана, стержень клапана.
Для впускного клапана применяют износостойкую хромокремнистую сталь, для выпускного – особую жаропрочную (хромоникель-марганцовистую). Клапан изготовляется путем высадки из прутковой стали, после высадки клапан подвергается обработке резанием и термообработке. Торец стержня клапана дополнительно закаливается до высокой твердости, чтобы уменьшить его износ при работе.
Головка клапана имеет снизу шлифованную конусную поверхность – фаску. Угол рабочей фаски впускного клапана 30°, выпускного – 45°. Рабочая фаска выпускного клапана наплавлена особо жаростойким сплавом (отбеленный чугун, стеллит) для улучшения наполнения цилиндров диаметр головки впускного клапана больше, чем у выпускного. Стержень клапана, проходящий через направляющую втулку, хромируют и шлифуют. На конце стержня сделана канавка для крепления опорной шайбы пружины. Для лучшего отвода тепла от головки выпускного клапана его стержень изготовляется полым. Полость на ⅔ объема заполнена натрием. При нагревании натрий плавится и при движении в клапане переносит тепло от головки к стенкам стержня, которое затем передается направляющей втулке.
Для повышения надежности выпускных клапанов применяют специальные устройства для их проворачивания. При этом исключается возможность образования нагара на рабочей фаске. Вовремя работы выпускного клапана он принудительно поворачивается.
Механизм вращения выпускного клапана состоит из: неподвижного корпуса; пяти шариков и их возвратных пружин; дисковой пружины; упорной шайбы, на которую давит пружина через замочное кольцо. Упорная шайба и дисковая пружина с зазором надеты на выступ корпуса, который находится в специальном гнезде головки блока. При закрытом клапане усилие пружины через упорную шайбу передается на наружную кромку дисковой пружины, опирающейся внутренней кромкой на заплечник корпуса.
Во время открытия клапана усилие клапанной пружины увеличиваются под действием возросшего усилия, дисковая пружина, опираясь на шарики, распрямляется; между внутренней кромкой пружины и заплечником корпуса появляется зазор, и усилие пружины начинает передаваться на шарики, которые, перекатываясь по наклонным поверхностям углублений, поворачивают дисковую пружину и упорную шайбу на некоторый угол, а с ним пружину клапана и клапан.
Во время закрытия клапана усилие клапанной пружины уменьшается, прогиб дисковой пружины возрастает; она опирается на заплечник корпуса, освобождая шарики, которые под действием пружин корпуса возвращаются в исходное положение, заклиниваясь между шайбой и наклонной поверхностью корпуса. Стержень клапана перемещается в направляющей втулке, которая обеспечивает посадку клапана в седло без перекоса. На двигателе применены металлокерамические втулки, обладающие хорошими антифрикционным свойствами. Втулки запрессованы в головку блока и фиксируются стопорным кольцом. Зазор впускных клапанов равен 0,05—0,09 мм, у выпускных – 0,08—0,12 мм. Для исключения попадания масла в камеры сгорания на стержень впускных клапанов ставятся маслосъемные резиновые колпачки.
Под все клапаны в головку блока запрессованы седла клапанов из жаростойкого чугуна.
Клапанная пружина удерживает клапан в закрытом положении, обеспечивая плотную посадку его на седло, а также постоянно прижимает толкатель к кулачку, воспринимает силы и инерции. Пружины изготовлены из специальной проволоки путем холодной ее навивки. После изготовления пружины подвергают дробеструйной обработке. Пружина крепится на стержне в сжатом состоянии с помощью опорной шайбы с коническими разрезными сухарикам, которые входят в выточку на стержне клапана и зажимаются на клапане конусной частью опорной шайбы. Шайбу и сухарики изготавливают из стали и цианируют. Под пружину на головку блока ставят стальную цианированную шайбу. Пружина удерживает клапан в открытом состоянии с усилием 20–25 кгс.
Для предотвращения появления резонансных колебаний пружины шаг витков ее делается переменным. Витки с малым шагом соприкасаются, и жесткость пружины возрастает, в результате чего изменяется частота собственных колебаний пружины и они чистятся.
2.3. Фазы газораспределения двигателя
При рассмотрении рабочих циклов двигателей установлено, что клапаны открываются и закрываются с некоторым опережением или запозданием, что необходимо для улучшения наполнения цилиндров свежим зарядом (воздухом), лучшей их очистки от отработавших газов.
Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах поворота коленчатого вала по отношению к соответствующим мертвым точкам, называют фазами газораспределения и изображают в виде круговых диаграмм (рис. 2.7).
Рис. 2.7. Фазы газораспределения
Впускной клапан открывается с опережением 31° (ЗИЛ-131) и 10° (КамАЗ) до прихода поршня в ВМТ. Поэтому при достижении поршня в ВМТ проходное сечение будет достаточно большим, и наполнение цилиндров улучшается. Закрывается впускной клапан с опозданием 83° (ЗИЛ-131) и 46° (КамАЗ), благодаря чему горючая смесь (воздух) продолжает заполнение цилиндров по инерции. Это также улучшает наполнение.
Выпускной клапан открывается с опережением 67° (ЗИЛ-131) и 66° (КамАЗ) до прихода поршня в НМТ конца такта расширения. Поршень движется вниз, а отработавшие газы под повышением давления уже начинают выходить из цилиндров, поэтому при такте выпуска поршень совершает меньшую работу на удаление отработавших газов. Закрытие выпускного клапана происходит с запаздыванием 47° (ЗИЛ-131) и 10° (КамАЗ-740) после перехода поршня ВМТ. В этом случае используется инерция отработавших газов и их отсасывающее действие в выпускном трубопроводе.
Из диаграмм видно, что на некоторый угол (78° для ЗИЛ-131 и 20° для КамАЗ-740) оба клапана открыты. Этот период называется углом перекрытия клапанов. При нем происходит продувка цилиндров свежим зарядом (воздухом).
Таким образом перекрытие выпускного клапана с опережением и закрытие его с опозданием улучшают очистку цилиндров от отработавших газов.
Для правильной установки фаз газораспределения необходимо распределительные шестерни двигателя точно соединить по меткам.
2.4. Особенности кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов камаз
2.4.1. Блок цилиндров, головки блока, поддон
Перегородки блока имеют специальное оребрение и вместе с боковыми стенками и цилиндровой частью создают жесткую конструкцию. Высокая жесткость обеспечивается также и тем, что плоскость разъема картера расположена ниже оси коленчатого вала.
В верхней и нижней частях блока расточены гнезда под установки толстостенных гильз мокрого типа. Рабочая поверхность гильз закаливается ТВЧ, тщательно шлифуется и полируется, изготовление гильзы из специального чугуна с перлитной структурой и его термическая обработка исключают установку вставки в верхнюю часть гильз. В верхней части гильзы имеется упорный бурт, нижней плоскостью которого она устанавливается на соответствующий упорный торец блока цилиндров. Верхний торец бурта имеет выступ, предохраняющий прокладку головки цилиндра от непосредственного воздействия на нее горячих газов, а выступ бурта над плоскостью блока обеспечивает надежное уплотнение газового стыка. Центрирование гильзы осуществляется при помощи двух обработанных поясов: верхнего и нижнего, размещенных на ее наружной поверхности. Нижний пояс гильзы уплотняется двумя резиновым кольцами, которые устанавливаются в канавки блока. Уплотнение гильзы в верхней части надежно осуществляется упорным буртом и прокладкой головки цилиндров.
На привалочную плоскость каждого цилиндра устанавливают головку цилиндра. В головках расположен клапанный механизм и форсунки, полости клапанных механизмов закрывают литыми алюминиевыми крышками. Между крышкой и головкой устанавливают прокладку из маслостойкой резиновой пробковой крышки. Крышка фиксируется двумя штифтами. Прокладка, устанавливаемая между головкой и блоком, изготавливается из толстого стального листа. Водяные отверстия уплотняются специальными пальцами из силиконовой резины.
Впускные и выпускные каналы выведены на противоположные боковые стенки головки и через прокладку соединяются с соответствующими трубопроводами. Со стороны впускных каналов в головке имеются открытые полости, через которые проходят штанги толкателей. Каждая головка крепится к блоку четырьмя болтами. Отверстия выполнены в специальных бобышках, сделанных в боковых стенках водяной рубашки. На верхней стенке головки размещены крепления клапанного механизма и топливной форсунки. Отверстие в головке под установку форсунки в верхнем поясе имеет проточку под установку уплотнительного резинового кольца форсунки. В нижнем поясе концентрично отверстию под гайки распылителя заполнено отверстие небольшого диаметра, через второе проходит распылитель форсунки. Уплотнение форсунки в нижнем поясе осуществляется стальным конусом и медной защитной шайбой, установленной между торцом гайки распылителя и головкой.
Со стороны приваленной плоскости каждой головки выполнены два отверстия под фиксирующие штифты и запрессовано стальное кольцо для обеспечения уплотнения газового стыка. Для выпрессовки при ремонте имеются три углубления, для обеспечения отвода тепла каждая головка имеет водяную рубашку, сообщающуюся с водяной рубашкой блока. Охлаждающая жидкость отводится из головок в водосборные трубопроводы, которые расположены в «развале» блока цилиндров под впускными трубопроводами.
Поперечные перегородки в нижней части блока цилиндров заканчиваются толстостенными арками, образующими коренные опоры коленчатого вала, к обработанным поверхностям которых крепятся крышки коренных подшипников с помощью четырех болтов и масляный насос с маслосборником.
В картерной части блока имеются: система просверленных каналов для подвода масла из центрального канала к подшипникам коленчатого и распределительного валов; каналы к клапанным механизмом; канал для отбора масла к фильтру грубой очистки; канал к центрифуге; канал к компрессору тормозов.
В двигателе КамАЗ вперед смещен правый ряд цилиндров. Для подвода масла к клапанным механизмам в одном из штифтов для каждой головки выполнено отверстие.
Спереди к блоку крепится крышка, закрывающая гидромуфту вентилятора. С правой стороны блока крепятся: фильтр центробежной очистки; два масляных фильтра тонкой очистки; маслозаливная горловина; щуп для контроля уровня масла в поддоне. С левой стороны блока на специальных постелях установлен стартер. В «развале» цилиндров размещены: ТНВД с регулятором частоты вращения коленвала и муфтой опережения впрыска топлива. Под ТНВД в блоке выполнено отверстие для слива масла в поддон двигателя из него; компрессор; гидроусилитель руля. На заднем торце блока через паранитовую прокладку крепится картер маховика, изготовленный из серого чугуна. В середине нижней части картера имеется отверстие под установку сальника коленчатого вала с маслоотражателем. На ее нижней части также установлены: справа – сапун с фланцем в сборе; фиксатор маховика; маслозаливная горловина. Верхняя часть картера служит крышкой шестерен распределения. В ней также выполнены две расточки: в центре – под тахометр; слева – под валик привода механизма переключения коробки передач. Для правильной установки картера маховика на блок и нормальной работы сальника в блок цилиндров запрессованы два направляющих штифта.
2.4.2. Поршневая группа
Поршень изготовлен из высококремнистого алюминиевого сплава. В толстостенном днище поршня выполнена открытая тороидальная нераздельного типа камера сгорания. Юбка поршня не имеет разрезов, но выполнена по эллипсу. Внутренняя форма поршня обеспечивает равномерное распределение тепла днища поршня к юбке. Внизу поршня с внутренней стороны юбка имеет кольцевое утолщение, предназначенное для увеличения жесткости поршня, подгонки поршней по весу. На каждом поршне установлены два компрессионных и одно маслосъемное кольца.
Компрессионные кольца в сечении имеют одностороннюю трапецию. Верхнее кольцо покрыто пористым хромом, нижнее молибденом, маслосъемное кольцо имеет коробчатое сечение с витым пружинным расширителем и хромированной рабочей поверхностью.
Порядок установки маслосъемного кольца: сперва устанавливается пружинный расширитель; затем кольцо так, чтобы стык расширителя находился диаметрально противоположно замку кольца. Компрессионные кольца устанавливаются на поршень так, чтобы скошенная поверхность была обращена в сторону днища поршня.
2.4.3. Шатун
Конструкция шатуна двигателя КамАЗ аналогична конструкции шатуна двигателя ЗИЛ-131, за исключением: для правильной сборки крышки шатуна с шатуном на стыках выбиты двузначные числа, одинаковые для шатуна и крышки, и риски, которые при сборке должны совпадать.
2.4.4. Коленчатый вал и маховик
Коленчатый вал изготовлен методом горячей штамповки заодно с противовесами из высокоуглеродистой стали и упрочен азотированием.
На передний конец вала напрессованы: ведущая шестерня привода масляного насоса; передний съемный противовес; в торце вала имеется отверстие для установки полумуфты отбора мощности, которая крепится болтами.
На заднем конце вала напрессованы: задний противовес системы уравновешивания; шестерня привода агрегатов; отверстие для установки подшипнику первичного вала коробки передач.
Осевые усилия вала воспринимают четыре бронзовые упорные полукольца, установленные в выточках блока и крышки задней коренной опоры. Кольца имеют «карманы» для смазки. В нижних полукольцах имеются усики, которые препятствуют полукольцам провернуться. Усики входят в пазы, расположенные в крышке заднего коренного подшипника. Вкладыши коренных подшипников дизеля трехслойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Уплотнение КВ осуществляется сальником, запрессованным в картер маховика, и маслоотражателем. Маховик крепится к торцу вала восемью болтами, которые от самоотвинчивания фиксируются стопорными пластинами, каждая из которых установлена под два болта. В этом случае маховик точно фиксируется относительно шеек вала двумя штифтами. На наружной поверхности маховика имеется отверстие под фиксатор маховика, который используется при регулировках движения.
2.4.5. Крепление двигателя на раме
Двигатель КамАЗ крепится в пяти точках: две опоры спереди установлены на блоке по его сторонам; две опоры сзади укреплены на картере маховика; одна опора, поддерживающая, установлена на картере коробки передач.
Передние опоры состоят из кронштейна, соединенного с блоком цилиндров, резиновой подушки и стяжки. Кронштейн приклепан к стойке, а стойка – к лонжерону рамы.
Задние опоры состоят из: кронштейна, укрепленного на картере маховика; кронштейна задней опоры, приклепанного к лонжерону рамы; башмака; крышки башмака.
Кронштейн лонжерона с крышкой обхватывает башмак и соединен болтом с кронштейном картера маховика. Башмак изготовлен из алюминиевого сплава и сходится в резиновой подушке. Между крышкой и кронштейном лонжерона помещены регулировочные прокладки. Стальная втулка, запрессованная в башмак, предохраняет его от смятия.
Поддерживающая опора состоит из: кронштейна, укрепленного на картере коробки передач; резиновой подушки, которая охватывает полку кронштейна; закладки с поперечиной; кронштейна лонжерона рамы.
Для поддержания двигателя в работоспособном состоянии и предупреждения появления неисправностей необходимо проводить ежедневное техническое обслуживание. Простейшими операциями ТО являются: очистка двигателя от грязи и подтяжка креплений; смазка двигателя; подтягивание крепления головки блока и смена прокладки; очистка камер сгорания от нагара; проверка величины компрессии в цилиндрах двигателя.
2.4.6. Особенности газораспределительного механизма двигателя КамАЗ
Общее устройство ГРМ двигателя КамАЗ аналогично ГРМ двигателя ЗИЛ-131. Привод распределительного вала осуществляется от шестерни коленчатого вала через ведущую шестерню привода распределительного вала, установленного на оси, которая крепится болтом к блоку. Ведущая шестерня вращается свободно на оси на двухрядном роликовом коническом подшипнике. На конце каждой шестерни выбиты метки «О» и риски, совпадение которых должно быть обеспечено при сборке двигателя для обеспечения правильности фаз газораспределения.
Распределительный вал вращается на пяти стальных втулках, залитых антифрикционным сплавом, шестерня привода распределительного вала установлена на заднем конце. Для восприятия осевых усилий распределительного вала корпус заднего подшипника имеет упорный фланец. На распределительном валу отсутствуют: эксцентрик привода бензонасоса; шестерня привода масляного насоса и распределителя; привод датчика ограничителя максимальной частоты вращения коленчатого вала.
Толкатели клапанов помещены в направляющих, которые крепятся в средней части блока в «развале». Штанги выполнены в виде стальной трубки с наконечниками. Для подвода смазки от осей коромысел к толкателям в штангах их наконечников просверлен канал.
Каждое коромысло клапана установлено на отдельной оси, выполненной как одно целое со стойкой коромысла, которая крепится к головке одним болтом. Положение стойки оси коромысла фиксируется двумя штифтами, запрессованными в тело головки. Ось выполнена из стали, рабочая поверхность закалена ТВЧ. Осевой зазор коромысел ограничивается стопорной пластиной, под каждым коромыслом в оси имеется отверстие для подвода смазки.
Стержни обоих клапанов на длине 120 мм от торца графитизированы. Смазки стержней клапанов осуществляются маслом, которое вытекает из сопряженных коромысел и разбрызгивается клапанными пружинами. Каждый клапан имеет обе пружины, комплекты которых унифицированы для обоих клапанов. Наличие двух пружин на клапане с противоположным направлением витков обеспечивает высокую резонансную характеристику клапанному механизму.
Пружины клапанов одной стороной упираются в шайбу (рис. 2.4), расположенную на головке цилиндров, а другой – в упорную тарелку. Упорная тарелка удерживается на стержне при помощи двух сухарей, внутренний бурт которых входит в выточку стержня клапана. Клапанные сухари зажимаются не непосредственно верхней тарелкой пружин, а через дополнительную цианированную коническую втулку. Коническая втулка своим нижним концом опирается на плоскую поверхность донышка тарелки, и ее наружный конус не касается внутреннего конуса упорной тарелки. Таким образом, между конусной втулкой и упорной тарелкой возникает небольшое трение, и при сжатии пружин (так как они несколько скручиваются) происходит поворот клапана. Этим самым достигается равномерный нагрев клапана при работе двигателя и происходит его равномерный износ, что значительно увеличивает срок службы клапанов и их седел.
2.5. Система смазки двигателей ЗИЛ-131
В процессе работы двигателя детали быстро нагреваются, в результате прочность их уменьшается, возрастает износ, нарушаются зазоры в сопряжениях деталей, резко падает КПД (даже при наличии системы смазки потери на трение составляют примерно 15 %).
В целях уменьшения трения и предохранения деталей от преждевременного износа между трущимися поверхностями необходимо создать разделительные масляные пленки. Если трущиеся поверхности разделены жидкостной пленкой, то происходит жидкостное трение, значительно уменьшающее потери на трение.
Кроме того, смазочные материалы отводят тепло, уплотняют зазоры в узлах (тонкий слой масла, находящийся на поршнях, кольцах и цилиндрах, улучшает компрессию), удаляют продукты износа и предохраняют детали от коррозии.
Все современные ДВС имеют комбинированные системы смазки, при которых наиболее нагруженные узлы трения, в первую очередь подшипники коленвала и распредвала, смазываются под давлением, а остальные трущиеся пары – разбрызгиванием.
Система смазки служит: для подачи масла к трущимся поверхностям, удаления продуктов износа и охлаждения трущихся деталей. Систему смазки составляет совокупность устройств, обеспечивающих очистку и непрерывное поступление масла к узлам трения. Система смазки – комбинированная. Емкость – 9,5 л.
Рис. 2.8. Схема смазки:1 — масляный картер; 2 — впускной канал; 3 — масляный насос; За – обратный клапан; 3b — редукционный клапан маслонасоса; 4 — маслоохладитель; 4а – редукционный клапан маслоохладителя; 5 – масляный фильтр; 5а — обратный клапан; 6 — главная масляная магистраль; 7 – коренной подшипник; 8 — шатунный подшипник; 9 — шейка распредвала; 10— масляная магистраль; 11 — калиброванное отверстие для подачи масла к поршню; 12 — масляная магистраль для смазки толкателя; 13 — штанга толкателя;14 — коромысло; 15 — масляная магистраль; 16 — подача масла к ТНВД;17— подводящая магистраль к турбокомпрессору; 18 — турбокомпрессор;19 — отводящий шланг от турбокомпрессора; 20 — масляная магистраль
Контроль за работой системы смазки осуществляется по указателю и лампе, сигнализирующей об аварийном падении давления в системе. Давление масла должно быть 2–4 кгс/см2.
Система смази включает в себя: маслозаливной патрубок с фильтром, вентиляции картера, масляный картер (поддон), маслоприемник, масляный насос, фильтр центробежной отчистки масла, радиатор, маслоизмерительный щуп.
Характерной особенностью системы смазки является то, что для обеспечения маслом различных деталей используется единая система, которая учитывает специфику работы отдельных трущихся пар.
Маслозаливной патрубок предназначен для удобства заправки двигателя маслом и крепится к фланцу выпускного газопровода спереди. На патрубке устанавливается фильтр вентиляции картера, который состоит из: корпуса; крышки; корпуса с фильтрующим элементом; отражателя. Закрывается фильтр крышкой маслозаливного патрубка.
Масляный картер (поддон) служит резервуаром для масла и защитным кожухом для КШМ снизу. Он изготовлен штамповкой из стали и крепится снизу к блоку через пробковую прокладку. Спереди сделано углубление для сбора масла и отверстие с пробкой для слива. Для уменьшения расплескивания в поддоне имеются перегородки.
Маслоприемник служит для забора масла из поддона. Он неподвижен, расположен в нижней части поддона, крепится к блоку двигателя и состоит из корпуса, сетки, пружины, трубки. Маслоприемник является первичным фильтром. Если сетка засорена, то масло поступает в трубку через щели между сеткой и корпусом.
Масляный насос служит для подачи масла под давлением к трущимся поверхностям. Насос двухсекционный, шестеренчатый, приводится в действие от шестерни распредвала и крепится справа в задней части двигателя. Насос состоит из: корпуса верхней секции; основания; ведущего вала; ведущей шестерни; ведомой шестерни с осью верхней секции; ведущей и ведомой шестерен нижней секции; редукционного клапана; перепускного клапана. Верхняя секция насоса подает масло в систему смазки через центрифугу, а нижняя – в масляный радиатор. Ведущие шестерни установлены на валу на шпонке.
Редукционный клапан плунжерного типа размещается в канале нагнетательной камеры верхней секции. Клапан служит для поддержания определенного давления масла, подаваемого к фильтру центробежной очистки масла, отрегулирован на давление 3,2 кгс/см2, перепускает масло из нагнетательной камеры в приемную. Клапан состоит из плунжера и пружины.
Перепускной клапан – шариковый, встроен в корпус нижней секции. Клапан отрегулирован на давление 1/2 кгс/см2.
Фильтр центробежной очистки масла служит для очистки масла от механических примесей. Фильтр центробежный, с реактивным приводом, включен в масляную систему последовательно. Давление подачи 3–4 кгс/см2. Ротор вращается со скоростью 5000–6000 об./мин.
Фильтр состоит из (рис. 2.9): корпуса; кожуха; оси ротора; ротора; крышки ротора; направляющего стакана; пружины; отражательного щитка; пропускного клапана. Корпус выполнен заодно с кронштейном крепления. В средней части ввернута ось ротора. В оси имеются центральное и радиальное отверстие, закрывающее проход масла внутрь ротора. В корпусе имеются каналы для подачи масла и пробка для отверстия для установки бородка, удерживающего ротор при разборке.
Ротор пластмассовый, опирается на шариковый подшипник и свободно вращается на оси. В ротор запрессованы две бронзовые втулки. В верхней части ротора установлен колпачок с сетчатым фильтром, а в нижнюю часть ввернуты два жиклера (сопла), выходные отверстия которых направлены в противоположные стороны. Сверху ротор закрыт крышкой, закрепленной на оси гайкой барашком.
Перепускной клапан шарикового типа предназначен для перепуска масла, минуя фильтр, давлением 0,8–1,0 кгс/см2, при значительном износе подшипников КВ. Размещается в канале корпуса. В отверстие клапана ввернут штуцер для подсоединения шланга от указателя давления масла.
Масло в фильтр подается (рис. 2.9) из нижней секции масляного насоса по каналу в блоке и специальной трубке, расположенной в передней части двигателя. По полой оси масло поступает под колпак, а оттуда через сетку в полость между ротором и стаканом. Далее через отверстия в роторе масло подходит к жиклерам и выбрасывается из них двумя струями. Под действием реакции струи ротор вращается, а вместе с ним вращается и масло, находящееся под колпаком. Под действием центробежных сил механические примеси отбрасываются на внутреннюю стенку колпака и оседают. Очищенное масло проходит жиклеры, стекает в картер и забирается маслоприемником. После остановки двигателя ротор продолжает вращаться в течение 1,5–2 мин, издавая характерное гудение, что свидетельствует об исправной работе центрифуги.
При эксплуатации двигателя нельзя доводить фильтр центробежной очистки масла до такого состояния, при котором толщина осадка на стенках колпака ротора превышает 15 мм, так как значительно ухудшается очистка масла.
Масляный радиатор предназначен для интенсивного охлаждения масла. Масляный радиатор располагается перед водяным радиатором, чтобы при движении автомобиля он интенсивно обдувался встречным потоком воздуха. Радиатор подключен к системе через кран включения, который ввернут в корпус нижней секции насоса.
Масляный радиатор состоит: два бачка; каркас; латунные трубки с охлаждающими пластинами. Масляный радиатор постоянно включен, и отключать его следует только при пуске холодного двигателя при температуре 0 °C. Маслоизмерительный щуп, предназначенный для периодического контроля уровня масла, установлен с левой стороны двигателя. На указателе нанесены три метки: «Долей», «Полно» и метка в виде прямоугольника выше метки «Полно».
Рис. 2.9. Масляный фильтр (центрифуга):1 — жиклер; 2 — прокладка; 3 — корпус; 4 — уплотнительное кольцо; 5 – крышка корпуса; 6 — сетчатый фильтр; 7 – вставка; 8 — кожух; 9 — ось; 10— кольцо вставки;11 — стопорное кольцо; 12 — прокладка гайки; 13 — шайба гайки;14 — гайка крышки; 15 — гайка-барашек крепления кожуха; 16— гайка;17 — упорная шайба; 18 — трубка оси; 19 — упорное кольцо шарикоподшипника;20 — упорный подшипник; 21 — корпус фильтра; 22 — пробка
При длительной стоянке автомобиля до пуска двигателя уровень масла должен быть в пределах прямоугольной метки.
Работа системы смазки заключается в следующем: верхняя секция масляного насоса подает масло через канал в задней перегородке блока в фильтр. Очищенное масло попадает в распределительную камеру, имеющуюся в задней перегородке блока, откуда оно поступает в два продольных магистральных канала. Из правого канала масло подается к коренным подшипникам коленчатого вала, а от них к подшипникам и упорному фланцу распределительного вала. По каналам в коленчатом валу оно поступает к шатунным подшипникам. В теле шатуна имеется отверстие, в момент совпадения которого с каналом на шейке коленчатого вала масло выпрыскивается на стенку цилиндра. Через два радиальных отверстия в шейке среднего подшипника распределительного вала масло подается к каналам в блоке цилиндров, головок блока, осям коромысел, втулкам коромысел, а по отверстиям в коромыслах— к верхним наконечникам штанг. Толкатели смазываются маслом из продольных магистральных каналов. Из переднего конца левого магистрального канала масло подается для смазки компрессора, а из него по трубопроводу стекает в картер. В радиатор масло подается нижней секцией насоса через кран. Давление в системе должно быть 2–4 кгс/см2.
2.6. Система охлаждения ЗИЛ-131
В двигателях внутреннего сгорания температура газов в цилиндрах в период сгорания рабочей смеси достигает 1800–2000 °C. Средняя же температура газов за рабочий цикл при полной нагрузке составляет 600-1000 °C.
Газы, обладающие столь высокой температурой, сильно нагревают детали двигателя (гильзу, цилиндры, поршни, клапаны), вследствие чего их нормальная работа может нарушиться. Чрезмерный нагрев деталей двигателя ухудшает наполнение цилиндров горючей смесью, вызывает преждевременное воспламенение рабочей смеси и детонацию. При перегреве двигателя резко ухудшается смазка трущихся деталей, так как высокая температура вызывает разложение и выгорание масла (при температуре 200–250 °C масло теряет смазывающие свойства и при недостатке смазки возникает трение, нарушаются нормальные зазоры, уменьшается механическая прочность деталей, и двигатель может выйти из строя). Для обеспечения нормальной работы двигателей внутреннего сгорания применяется искусственное охлаждение.
Однако чрезмерное охлаждение двигателя влечет к увеличению потерь тепловой энергии, ухудшает испарение топлива, что приводит к падению мощности и снижению экономичности двигателя. Таким образом, как перегрев, так и переохлаждение нарушают нормальную работу двигателя. Поэтому система охлаждения должна обеспечивать высокую интенсивность охлаждения и поддерживать нормальный тепловой режим двигателя. Практикой установлено, что для поддержания нормального теплового режима двигателя, температура охлаждающей жидкости в рубашке блока цилиндров должна быть в пределах 80–90 °C. Этот температурный режим является оптимальным, обеспечивающим устойчивую и экономичную работу двигателя.
Жидкостная система охлаждения состоит из: радиатора; расширительного бачка; вентилятора; жалюзи; термостата; насоса с крыльчаткой; патрубков; датчика указателя температуры жидкости; сливных краников.
Теплообменником, в котором тепло от жидкости передается воздуху, является радиатор. Он состоит из: верхнего бачка; сердцевины; нижнего бачка; каркаса.
Радиатор двигателя ЗИЛ-131 трехтрубчато-ленточного типа, при этом:
• в верхний бачок радиатора впаяны: наливная горловина, закрываемая пробкой, патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего охлаждающую жидкость к радиатору;
• в нижний бачок радиатора впаян патрубок отводящего гибкого шланга. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойка и пластины образуют каркас радиатора;
• сердцевина радиатора трубчато-ленточная. Широкая гофрированная лента помещается между трубками и припаивается к ним. Это значительно увеличивает площадь поверхности охлаждения.
Радиатор соединен с рубашкой охлаждения двигателя гибкими штангами, которые прикреплены к патрубкам стяжными хомутами. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора.
Радиатор закреплен на раме автомобиля на резиновых подушках и укреплен тягами. Заливная горловина радиатора герметически закрывается крышкой. Перед радиатором расположены жалюзи с вертикальными створками, управляемые рукояткой из кабины.
Система охлаждения оборудована расширительным бачком, который закрывается крышкой с паровоздушным клапаном. Паровой клапан открывается при избыточном давлении 1,0 кгс/см2, что обеспечивает повышение температуры кипения воды в системе до 119 °C. После остановки двигателя жидкость охлаждается. Пар конденсируется, в системе осаждения образуется разряжение.
При снижении давления на 0,01—0,13 кгс/см2 открывается воздушный клапан.
При разрушении резиновых прокладок клапанов и радиатора система охлаждения становится открытой, и вода закипает при температуре 100 °C.
Работа парового и воздушного клапанов предотвращает возможное повреждение радиатора под действием как внешнего, так и внутреннего давления.
Водяной насос (рис. 2.10) служит для создания принудительной циркуляции жидкости в системе. Насос укреплен на переднем торце блока цилиндров, приводится в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала. Это же ремень вращает насос гидроусилителя. Водяной насос – центробежного типа. Он состоит из чугунного корпуса; корпуса крыльчатки; вала крыльчатки; уплотнения. Вал вращается на шарикоподшипниках, запрессованных в корпус. От смещения шарикоподшипники удерживаются втулкой и стопорными кольцами. Для удержания смазки в подшипниках и для защиты их о загрязнения они имеют уплотнения. На одном конце вала болтом укреплена пластмассовая крыльчатка. На другом конце вала установлены разрезная конусная втулка и на шпонке – шкив привода насоса. Уплотнение вала в корпусе осуществлено самоподвижным сальником, состоящим из графитизированной текстолитовой шайбы резиновой манжеты, пружины и двух обойм. Сальник вращается с крыльчаткой, так как выступы шайбы входят в прорези хвостовика крыльчатки.
Пружина через резиновую манжету прижимает шайбу к шлифованной плоскости корпуса. К корпусу насоса шпильками крепится крышка с кронштейном и подводящим патрубком. Внутренняя полость корпуса насоса двумя патрубками, отлитыми вместе с корпусом, соединяется с водяными рубашками секций блока. Чтобы избежать попадания воды в полость подшипников в случае просачивания ее через уплотнение, в корпусе насоса предусмотрено сливное отверстие, а на валике – водосбрасывающий бурт.
Для равномерного распределения воды по всей водяной рубашке и направления ее к более нагретым деталям в блок вставлена водораспределительная труба из нержавеющей стали.
Вентилятор служит для создания тяги воздуха через сердцевину радиатора. Он состоит из: валика со ступицей; шкива с лопастями.
Рис. 2.10. Водяной насос:
1 – упорная шайба; 2 – распорная втулка; 3 — вентилятор; 4 – шкив вентилятора; 5 – ступица шкива водяного насоса; 6 – шкив водяного насоса; 7 – пробка; 8 – масленка; 9 – корпус подшипника; 10 – водосбрасыватель; 11 – корпус водяного насоса; 12 — крыльчатка водяного насоса; 13 — самоподжимной сальник; 14 — упорная шайба; 15 — обойма; 16— валик водяного насоса; 17 — конусная втулка; 18 — масленка для смазывания подшипников вентилятора
Вода по подводящему каналу подступает к центру вращения крыльчатки, и увлекаемая крыльчаткой вода приобретает вращательное движение под действием центробежной силы, отбрасывается к стенкам корпуса и через два выходных канала под напором поступает в водяную рубашку двигателя.
Для придания более интенсивного потока воздуха и исключения «мертвых» углов радиатора к нему крепится направляющий кожух
(диффузор), внутри которого вращается вентилятор. Вентилятор шестилопастный с отогнутыми концами лопастей. Шкив вентилятора установлен на переднем конце вала водяного насоса на подшипниках, что позволяет при преодолении глубоких бродов отключать вентилятор, не останавливая компрессор и водяной насос. Вентилятор вращается ремнем от шкива КВ. Этот же ремень вращает генератор. От шкива водяного насоса приводится в действие компрессор.
Для регулирования теплового режима работы двигателя применяют термостаты и жалюзи.
Рис. 2.11. Схема работы термостата
Термостат с твердым наполнителем помещен в корпус отводящего патрубка и состоит из: корпуса; клапана; штока; мембраны; баллона; направляющей втулки. К корпусу постоянно пружиной прижимается клапан, шарнирно соединенный со штоком. На клапане термостата делается выемка для выхода воздуха при заливке жидкости в систему. Клапан опирается на резиновую мембрану, которая зажата между баллоном и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем: церезин с медной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения.
Пока двигатель не прогрет, наполнитель в баллоне находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. Охлаждающая жидкость, минуя радиатор, направляется к водяному насосу. При повышении температуры до 70 °C и более объем наполнителя увеличивается и нажимает на мембрану. Она выгибается вверх, давит через буфет на шток, который поворачивает клапан, вследствие чего объем охлаждающей жидкости наполнителя уменьшается и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.
Для регулирования потока воздуха, проходящего через сердцевину радиатора, служат жалюзи радиатора. Управляются жалюзи из кабины водителя. Ручка управления расположена под щитом с левой стороны кабины. Чтобы закрыть жалюзи, надо потянуть ручку на себя. Закрывать жалюзи следует при прогреве двигателя, а также при движении в случае понижения температуры охлаждающей жидкости, в остальном жалюзи остаются открытыми.
Для слива воды из системы охлаждения имеется четыре сливных крана. Один – на нижнем соединительном патрубке радиатора, два – в нижней части водяной рубашки обеих секций блока, один – на котле предпускового подогревателя.
Для контроля за системой охлаждения на щитке приборов имеется температурный указатель с датчиком, ввернутым в водяной канал двигателя, и сигнальная лампочка перегрева, загорающаяся при достижении водой температуры 115 °C. Датчик сигнальной лампы ввернут в штуцер верхнего бачка радиатора.
2.7. Особенности устройства системы охлаждения двигателя камаз
Система охлаждения двигателя КамАЗ рассчитана на постоянное использование жидкостей ТОСОЛ-А-40 (ТОСОЛ-А-65) ТУ 6—02— 751—78 или антифриз марки 40 ГОСТ 159—52. Применение воды допускается только кратковременно в особых случаях.
Система охлаждения (рис. 2.12) состоит из: водяной рубашки блока и головок цилиндров; водяного насоса; радиатора; вентилятора с гидромуфтой; жалюзи; двух термостатов; расширительного бачка; соединительных трубопроводов, шлангов; сливных кранов или пробок; заглушек.
Температура охлаждающей жидкости допускается не более 105 °C. Температурный режим поддерживается двумя термостатами, гидромуфтой включения вентилятора и жалюзи. Если двигатель не прогреет, то охлаждающая жидкость циркулирует по малому контуру, минуя радиатор, и охлаждает лишь наиболее нагретые места – выпускные каналы и гнезда форсунок. Нагретая жидкость по трубам в «развале» двигателя и соединительной трубе подается в водораспределительную коробку (коробку термостатов). Клапаны термостатов закрыты и по перепускному патрубку охлаждающаяся жидкость снова поступает к насосу (минуя радиатор). Термостаты установлены в отдельной коробке, расположенной на переднем торце правого ряда цилиндров.
Рис. 2.12. Схема системы охлаждения:
1 – перепускная трубка от двигателя к расширительному бачку; 2 – соединительная трубка от компрессора к бачку; 3 — компрессор; 4 – водосборная правая труба; 5 – водяная соединительная труба; 6 – водосборная левая труба; 7 – перепускная труба термостатов; 8 – водяной насос; 9 – колено отводящего патрубка водяного трубопровода; 10— крыльчатка вентилятора; 11 – кран сливной системы охлаждения; 12 — подводящая труба правого полублока; 13 – патрубок подводящей трубы; 14 – головка цилиндров; 15 — выключатель гидромуфты привода вентилятора; 16— коробка термостатов; 17 — патрубок отвода воды из бачка в водяной насос; 18— патрубок отвода воды в отопитель; 19 – кран контроля уровня охлаждающей жидкости; 20 — расширительный бачок; 21 — паровоздушная пробка; 22 — термостат
Расширительный бачок установлен на двигателе с правой стороны и соединен с радиатором водораспределительной коробки, компрессором и водяной рубашкой блока цилиндров патрубками. В пробке расширительного бачка установлен паровоздушный клапан.
В системе охлаждения применена гидромуфта вентилятора, которая передает крутящий момент от КВ вентилятору. Гидромуфта поддерживает наивыгоднейший режим работы двигателя и гасит колебания, возникающие при резком изменении оборотов КВ. Гидромуфта (рис. 2.13) имеет автоматическое регулирование. В движение гидромуфта приводится через ведущий вал. Вентилятор расположен соосно с КВ, укреплен на ступице на ведомом валу. Ведущую часть гидромуфты составляют: ведущий вал в сборе с кожухом, ведущее колесо, соединенное с кожухом и валом шкива, шкив привода насоса и генератора, привернутый к валу болтами. Ведущая часть гидромуфты вращается на шарикоподшипниках. Ведомую часть гидромуфты составляют: ведомое колесо в сборе, соединенное болтами с ведомым валом. Ведомая часть также вращается на шарикоподшипниках.
Уплотнение гидромуфтой осуществляется двумя уплотнительными кольцами и самоподвижными сальниками. Для управления гидромуфтой имеется выключатель золотникового типа, установленный на нагнетательном патрубке передней части двигателя. В зависимости от температуры жидкости в системе выключения гидромуфты соединяет или разъединяет ведущий вал с ведомым, изменяя количество масла, поступающего в гидромуфту.
Масло для работы гидромуфты подается насосом в ее полость, затем по трубке подводится в каналы ведущего вала и через отверстия в ведущем колесе – в межлопастное пространство. При вращении ведущего колеса масло сходит с его лопаток, переходит на лопатки ведомого колеса, передавая крутящий момент. Гидромуфта включается в работу при помощи крана, который находится в корпусе выключателя гидромуфты.
Вентилятор может работать в следующих режимах:
• автоматический – температура жидкости поддерживается 80–95 °C. Кран выключателя расположен в положении «В». При снижении температуры ниже 80 °C вентилятор автоматически отключается;
• вентилятор отключен – кран установлен в положении «С». Вентилятор может вращаться с небольшой частотой;
• вентилятор включен постоянно. В этом режиме допускается кратковременная работа при неисправности гидромуфты или ее выключателя. Температуру контролируют термометром на щитке приборов, датчик которого установлен в водораспределительной коробке.
Рис. 2.13. Гидромуфта привода вентилятора:1 — передняя крышка; 2 – корпус подшипника; 3 — кожух;4, 8,13 и 19 — шарикоподшипники; 5 – трубка корпуса подшипника;6 – ведущий вал; 7 – вал привода гидромуфты; 9 – ведомое колесо;10 – ведущее колесо; 11 — шкив; 12 — вал шкива; 14 — упорная втулка;15 — ступица вентилятора; 16— ведомый вал; 17 и 20 – манжеты;21 — маслоотражатель
Водяной насос установлен на передней части блока цилиндров с левой стороны и приводится в действие ременной клиновой передачей от шкива коленчатого вала.
2.8. Особенности системы смазки двигателя КамАЗ
Система смазки двигателя, комбинированная с «мокрым» картером. Емкость системы без радиатора 21л. Давление масла на прогретом двигателе при номинальном числе оборотов 4–5 кгс/см2. При поминальном числе оборотов холостого хода не менее 1 кгс/см2.
По устройству система смазки (рис. 2.14) аналогична системе двигателя ЗИЛ-131, но имеет некоторые особенности. Система смазки состоит из: маслозаливного патрубка; масляного поддона; масло-приемника; масляного насоса; масляного фильтра (фильтра тонкой очистки); фильтра центробежной отчистки масла; радиатора; маслоизмерительного щупа; сапуна. Контроль за работой системы осуществляется по указателю давления и лампе, сигнализирующей об аварийном падении давления масла.
Предусмотрена установка сигнальной лампы, регистрирующей засорение масляного фильтра.
Особым назначением системы смазки является обеспечение работы гидромуфты привода вентилятора и смазка ее подшипников.
Заливной патрубок крепится к картеру маховика справа. Отверстие патрубка закрывается пробкой, в нижней части устанавливается фильтр.
Маслоприемник крепится кронштейном к крышке коренного подшипника КВ и фланцем к корпусу насоса.
Масляный насос – двухсекционный, шестеренчатого типа. Установлен в поддоне, крепится к нижней части блок-картера. Привод насоса осуществляется от передней шестерни коленвала. По устройству и принципу действия он аналогичен насосу двигателя ЗИЛ-131. Секция насоса с удлиненными зубьям шестерен имеет большую производительность и нагнетает масло в главную магистраль. Вторая секция подает масло в центрифугу и радиатор. Обе секции насоса снабжены предохранительными клапанами, ограничивающими максимальное давление на выходе из секций и отрегулированными на давление открытия 8,5–9,5 кгс/см2. Кроме того, насос имеет дифференциальный клапан, ограничивающий давление масла в главной магистрали и отрегулированный на давление 4–5,5 кгс/см2. Клапан радиаторной секции расположен непосредственно в корпусе радиаторной секции, а клапан нагнетающей секции и дифференциальный клапан устанавливаются только со стороны корпуса радиаторной секции, а их плунжеры расположены в самих отверстиях корпуса.
Масляный фильтр (рис. 2.15) предназначен для очистки масла, подаваемого в главную масляную магистраль. Фильтр – полнопоточный, с двумя сменными фильтрующими элементами, крепится к блоку цилиндров справа.
Рис. 2.14. Схема системы смазки:
1 — центробежный масляный фильтр; 2 — кран включения масляного радиатора; 3 — перепускной клапан центробежного масляного фильтра; 4 — клапан сливного отверстия центрифуги; 5 — перепускной клапан фильтра очистки масла; 6 — главная масляная магистраль; 7 – фильтр очистки масла; 8 — клапан системы смазки; 9 — нагнетающая секция масляного насоса; 10 — радиаторная секция масляного насоса; 11 — предохранительный клапан нагнетающей секции; 12 — масляный радиатор; 13 — предохранительный клапан радиаторной секции; 14 — картер масляный; 15 — гидромуфта привода вентилятора; 16— выключатель (термосиловой датчик); 17— кран включения гидромуфты; 18 — ТНВД; 19 — компрессор; 20 — сапун; 21 — указатель уровня масла; 22 — манометр
Рис. 2.15. Фильтр очистки масла:1 — стержень; 2 — упорное кольцо; 3 и 7 – шайбы; 4 и 22 — уплотнительные кольца; 5 — пружина колпака; 6 — уплотнительная чашка;8 — пружина перепускного клапана; 9 — винт сигнализатора;10 — пробка перепускного клапана; 11,18, 20 и 26 — прокладки;12 — регулировочная шайба; 13 — корпус сигнализатора; 14 — подвижный контакт сигнализатора; 15 — пружина контакта сигнала затора; 16— перепускной клапан;17 — пробка; 19 — корпус фильтра; 21 — втулка корпуса; 22 — фильтрующий элемент; 24 — колпак; 25 — пробка сливного отверстия
Фильтр состоит из: корпуса; двух колпаков; двух фильтрующих элементов; перепускного клапана с сигнализатором засоренности. В корпусе имеются два резьбовых отверстия для установки датчиков давления и сигнализации о недопустимом (менее 0,7 кгс/см2) давлении масла в главной магистрали.
Внутри каждого колпака на стержень установлены фильтрующие элементы, которые сверху упираются в выступ корпуса, а снизу поднимаются пружиной. Фильтрующие элементы могут быть либо бумажные, либо состоящие из композиции на древесной муке.
Предпусковой клапан обеспечивает подачу масла в главную магистраль при засорении фильтра или повышении вязкости масла. Клапан открывается при перепаде давлений на выходе и входе из фильтра 2,5–3 кгс/см2. Это предохраняет подшипники двигателя и другие трущиеся поверхности от перегрева из-за недостатка смазки.
Необходимо помнить, что подача неочищенного масла с наличием крупных механических частиц неблагоприятно сказывается на работе трущихся деталей. Клапан работает совместно с контактным устройством, обеспечивающим включение лампы, сигнализирующей о работе двигателя на неочищенном масле.
Фильтр центробежной очистки масла, предназначен для дополнительной очистки масла от механических примесей. Установлен в передней части двигателя справа. По устройству фильтр аналогичен фильтру двигателя ЗИЛ-131, за исключением наличия стопорного устройства, обеспечивающего фиксацию ротора при разборке фильтра. Стопорное устройство расположено в нижней части корпуса и состоит из: пластины; двух стопоров с пружинами; в корпусе имеются два клапана – предпусковой и предохранительный плунжерного типа.
Предпусковой клапан ограничивает давление масла в фильтре на уровне 6,0–6,5 кгс/см2, т. е. обеспечивает подачу масла в масляный радиатор, минуя фильтр центробежной очистки масла при его загрязнении.
Предохранительный клапан перепускает масло в картер двигателя, минуя радиатор, отрегулирован на давление 0,5–0,7 кгс/см2. Во избежание нарушения балансировки при ТО фильтра на роторе и колпаке нанесены метки, которые необходимо совмещать при сборке.
Указатель уровня масла – в нижней части стержня сделаны две метки: «Н» – нижняя соответствует минимальному, а верхняя «В» – максимальному уровню масла.
Работа системы смазки и вентиляции картера. При работе двигателей некоторое количество паров бензина и отработавших газов проникает в картер через замки поршневых колец и неплотности между поршневыми кольцами и стенками цилиндра. В газах содержатся малосернистые соединения и пары воды. Прорвавшиеся в картер газы повышают в нем давление, что может вызвать утечку масла через сальники коленчатого вала, а понижение давления приводит к засасыванию пыли в картер. Весьма нежелательно также проникновение отработавших газов под капот двигателя, а затем в кабину, так как эти газы очень опасны для личного состава. Для уменьшения этих вредных последствий служит вентиляция картера, которая поддерживает атмосферное давление, так как взамен удаленных газов в картер поступает свежий воздух, предварительно прошедший через фильтр.
Рис. 2.16. Схема вентиляции картера ЗИЛ-131:1 — воздушный фильтр вентиляции картера; 2 — маслоуловитель;3 — клапан вентиляции картера; 4 — кран вентиляции картера
Установлено, что при взаимодействии автомобиля с окружающей средой происходит сильное ее загрязнения, так как автомобиль выделяет много токсичных газов (65 % – отработавшие газы, 20 % – партерные газы и 15 % – пары топлива).
Вентиляция картера может быть выполнена двумя способами:
• с отсосом газов наружу (открытая: ГАЗ-66, КамАЗ-4310, 5320, УРАЛ-4320);
• с отсосом газов в систему питания двигателя (закрытая: ЗИЛ-131, представлена на рис. 2.16 и УРАЛ-375Д).
Открытая система вентиляции соединяет внутреннюю полость картера посредством вытяжной трубы с окружающим воздухом. При движении автомобиля в трубе создается разряжение, в результате чего из картера отсасываются отработавшие газы, пары бензина и воды.
На двигателях КамАЗ вентиляция картера естественная с сапуном лабиринтного типа. Сапун состоит из: корпуса; трех стаканов (внутреннего, верхнего, среднего); патрубка; экрана. Сапун обеспечивает естественную вентиляцию картера движения с целью удаления паров топлива и отработавших газов, проникающих в картер через зазоры между зеркалом цилиндра и кольцами, вследствие этого предотвращения разжижения масла и ухудшения его смазывающих свойств.
Выход отработавших газов из картера двигателя в атмосферу и паров топлива через сапун в газоотводящую трубу происходит благодаря разряжению, возникающему у конца газоотводящей трубы при движении автомобиля. Лабиринт препятствует уносу масла через газоотводящую трубу, так как при резкой смене направления движения потока газов частицы масла отделяются и стекают в поддон.
В закрытой системе вентиляции отсос картерных газов осуществляется в впускной трубопровод. Закрытая система включает в себя: клапан вентиляции картера; кран клапана вентиляции; две газопроводные трубки; маслоуловитель.
Клапан вентиляции предназначен для регулирования количества газов в зависимости от режима работы двигателя.
Клапан состоит из: корпуса; седла и игольчатого клапана. Маслоуловитель применяют для очистки картерных газов от масла, предотвращая попадание их в камеру сгорания.
Для отключения системы вентиляции при преодолении брода между трубками установлен кран. Рукоятка крана в момент преодоления брода должна быть расположена вертикально. Свежий воздух поступает в картер через фильтр маслозаливной горловины.
При работе двигателя с приоткрытой дроссельной заслонкой под действием большого разрежения во впускном газопроводе клапан поднимается, верхняя ступенчатая часть клапана входит в отверстие штуцера и уменьшает проходимое сечение клапана до величины, необходимой для прохода малого объема газов, прорывающихся в картер двигателя.
При работе двигателя с полностью открытой дроссельной заслонкой разрежение во впускном газопроводе падает и клапан под действием собственного веса опускается, открывая полностью проходное сечение, величина которого соответствует проходу большого объема газов, прорывающихся в картер двигателя.
2.9. Предпусковые подогреватели двигателей
Среди многочисленных методов подогрева наибольший интерес представляет применение индивидуальных пусковых подогревателей, повышающих температуру жидкости в системе охлаждения двигателей и масла в его поддоне.
В настоящее время в России разработаны и широко применяются во всех армейских автомобилях жидкостные подогреватели семейства ПЖД. Жидкостный подогреватель ПЖД представляет собой котел-теплообменник, внутренние полости которого выполнены в виде двух концентрических пустотелых цилиндров, образующих внутренний и наружный газоходы с большой поверхностью нагрева. Внутренние полости пустотелых цилиндров заполняются жидкостью и соединяются патрубками с системой охлаждения двигателя. На входе во внутренний газоход выполняются камера сгорания и горелка.
Итак, пусковой подогреватель предназначен для разогрева двигателя перед пуском при низкой температуре окружающего воздуха. На автомобиле ЗИЛ-131 (рис. 2.17) пусковой подогреватель жидкостного типа работает на топливе, применяемом для двигателя. Он установлен на двигателе с правой стороны и состоит из: котла; топливного бачка; электрического вентилятора; электромагнитного клапана; пульта управления; трубопроводов.
Электромагнитный клапан предназначен для управления подачей топлива. Состоит из: катушки, сердечника в сборе с клапаном, пружины сердечника, основания регулировочной иглы.
При переключении пульта управления ток поступает в катушку и сердечник, на конце которого расположен резиновый клапан, перемещаясь, скрывает доступ для провода топлива в камеру сгорания, котла. При выключении переключателя сердечник под действием пружины возвращается в первоначальное положение и перекрывает топливопровод.
Регулировочная игла предназначена для изменения подачи топлива с целью нормального его горения (без дыма и копоти), а также ограничения вылета пламени из газоотводящего патрубка.
Первоначальное воспламенение смеси производится из свечей накаливания. В электрическую цепь свечи последовательно включено дополнительное сопротивление – контрольная спираль. По каналу спирали судят о работе свечи. Когда установится устойчивое горение, свечу выключают и горение поддерживается зажженным пламенем.
Пульт управления подогревателем установлен на щите двигателя в отдельном кожухе. На пульте размещены: переключатель электромагнитного клапана и электродвигателя вентилятора; контрольная спираль; включатель свечи накаливания.
Рис. 2.17. Предпусковой подогреватель ЗИЛ-131:1 — переключатель; 2 – контрольная спираль; 3 — включатель свечи накаливания;4 — электровентилятор; 5 — шланг подвода воздуха; 6 — электромагнитный запорный клапан; 7 – сливной краник; 8,10 — трубопроводы подвода и отвода воды из котла;9 — котел; воздух; движение топлива
Ручка переключателя имеет три положения:
Конец ознакомительного фрагмента.