12.1. Неисправности кшм и газораспределительного механизма

Основными причинами неисправности КШМ являются:

• изнашивание, заклинивание, разрушение вкладышей;

• деформация постелей в блоке;

• деформация коленчатого вала;

• деформация и изнашивание отверстий нижней головки шатуна;

• обрыв шатуна или шатунных болтов;

• изнашивание втулки верхней головки шатуна;

• изнашивание подшипников балансирных валов;

• заклинивание или разрушение подшипников балансирных валов.

Признаками неисправностей КШМ являются различные сту­ки, которые прослушиваются с помощью стетоскопа (см. рис. 11.2).

Рис. 12.1. Кривошипно-шатунный механизм (а), расположение колец (б) и схема расположения шатунов (в): I — болт; 2 — шайба; 3 — шкив; 4 — пылеотражатель; 5— кольцо манжеты; 6 — маслоотражатель; 7— распределительное зубча­тое колесо; 8 — зубчатое колесо привода масляного насоса; 9 — коленчатый вал; 10 и 29 — вкладыши подшипников нижней головки шатуна; 11 — шатунный болт; 12 — шатун; 13 — поршневой пален; 14 — стопорное кольцо; 15 — пор­шень; 16 — маслосъемное кольцо; 17 — компрессионные кольца; 18 и 26— под­шипники коленчатого вала; 19 и 24 — упорные подшипники коленчатого вала; 20— болт крепления маховика; 21 — штифт; 22— маховик; 23 — фланец крепле­ния маховика; 25 — коренные шейки; 27— шатунная шейка; 28— противовесы; 30 — крышка шатуна; 31 — шайба; 32 — гайка

При прослушивании карбюраторных двигателей минималь­ная частота вращения коленчатого вала на холостом ходу должна быть 400 мин ', а для дизеля — 500 мин¹.

Для того чтобы на слух определить причину неисправности, необходимо знать характер стуков при различных неисправно­стях.

Неисправность поршней характеризуется глухим щелкающим звуком, который прослушивается выше плоскости разъема кар­тера при резком уменьшении частоты вращения коленчатого вала сразу после пуска холодного двигателя.

На неисправность коренных подшипников указывает сильный глухой низкий звук, который прослушивается в плоскости разъе­ма картера двигателя при резком изменении частоты вращения коленчатого вала.

Стук шатунных подшипников более резкий и звонкий по сравнению со стуком коренных подшипников, прослушивается в зоне вращения кривошипа соответствующего цилиндра. Исчез­новение или заметное Уменьшение стука при выключении зажи­гания или форсунки в этом цилиндре свидетельствует о неис­правности подшипника.

При неисправности поршневого пальца слышен резкий звон­кий высокий звук в зоне верхнего и нижнего положения порш­невого пальца при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Не путать с детонационными стуками, которые появляются при большом угле опережения зажигания и исчеза­ют при его уменьшении.

Причинами могут быть — изнашивание деталей или недоста­ток смазочного материала.

Причиной нарушения нормальной работы двигателя может стать сильная детонация, которая приводит к прогоранию порш­ней, обрыву шатунов, поломке коленчатого вала и т. д. Провора­чивание вкладышей подшипников обычно приводит к заклини­ванию двигателя. Неправильное размораживание двигателя при низких температурах окружающей среды может вызвать разрыв рубашки охлаждения и привести к полному разрушению дви­гателя.

Значительное снижение мощности двигателя происходит из-за увеличенного износа рабочих поверхностей деталей цилиндропоршневой группы — поршня, гильзы цилиндра, компрессион­ных колец, а также неплотного прилегания клапанов к седлам, повреждения прокладки головки блока цилиндров или ослабления крепления головки блока цилиндров. Эти неисправности вызывают потерю компрессии, снижение давления в цилиндре в конце такта сжатия.

Нормальное давление сжатия в цилиндрах должно быть не менее 3,0 МПа при частоте вращения коленчатого вала 500 мин"¹ для дизелей КамАЗ-740, ЯМЗ-236, ЯМЗ-238. Разница компрес­сии в цилиндрах не должна превышать 0,2 МПа.

При провертывании коленчатого вала с помощью стартера на 12—15 оборотов давление в цилиндрах двигателя ЗИЛ-130 из­меряется на 0,75—0,85 МПа, двигателя Урал-375 — 0,7 МПа, ЗМЗ-53 — 0,75—0,78 МПа. Разница в компрессии в цилиндрах допускается не больше 0,05 МПа.

Снижение компрессии в цилиндрах происходит в результате изнашивания цилиндропоршневой группы, которое приводит к увеличению зазора, а это способствует прорыву газов из камеры сгорания. Кроме того, изменяется форма цилиндров, так как в разных зонах различные условия работы, например, в верхней части цилиндра температура выше, смазывание хуже (часть сма­зочного материала смывается неиспарившимся топливом, часть выгорает). Разрушение или залегание компрессионных колец в канавках поршня является следствием перегрева двигателя, или использования масла, не предусмотренного заводом-изготовите­лем, или длительной работы двигателя под нагрузкой при низ­ких температурах охлаждающей жидкости.

При несвоевременной замене масла или использовании мас­ла с большим содержанием лаков и смол в камере сгорания на стенках цилиндра, поршне, головках клапанов откладывается нагар. Это происходит и вследствие изнашивания поршневых колец и цилиндров, при повышенном уровне масла в картере. Все это приводит к засорению канавок и пригоранию колец, ко­торые перестают пружинить и сдерживать прорывающиеся газы, а их острые кромки начинают царапать зеркало цилиндров.

Неисправности газораспределительного механизма (ГРМ) (рис. 12.2), который обеспечивает впуск свежего заряда воздуха горячей смеси в цилиндры двигателя и выпуск отработавших га­зов, уменьшают мощность и ухудшают экономичность двигателя.

Основными причинами неисправности ГРМ являются:

• нарушение тепловых зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел;

• подгорание рабочих фасок клапанов и седел;

• потеря упругости или поломка пружин клапанов;

• повышенное изнашивание толкателей, штанг, коромысел, направляющих втулок клапанов, опорных шеек, втулок и кулачков распределительного вала, его упорного фланца и зубьев распределительного зубчатого колеса.

Нарушение тепловых зазоров между стержнями клапанов и носками коромысел приводит к снижению эффективной мощно­сти двигателя.

Тепловой зазор в клапанном механизме двигателя обеспечива­ет необходимую посадку клапана на седло и компенсирует теп­ловое расширение деталей механизма.

Характерным признаком при увеличенном тепловом зазоре при работе двигателя с малой частотой вращения коленчатого вала без нагрузки прослушивается резкий звонкий стук. При этом уменьшается высота подъема и проходное сечение клапана.

Если в клапанном механизме тепловой зазор увеличен (рис. 12.3), то носок коромысла 6 уже не будет амортизировать клапан при его закрытии, процесс будет слишком резким, что

вызовет наклеп головки клапана и седла и может привести к разрушению их рабочих поверхностей. Причинами увеличения теплового зазора являются изнашивание торцевой части деталей привода и кулачка, развальцовка от значительных знакопере­менных нагрузок торцевой части привода и самого клапана.

Увеличение теплового зазора приводит к ухудшению очистки цилиндра от отработавших газов, в результате чего уменьшается наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха горючей смеси, что ухудшает процесс сгорания.

При уменьшенном тепловом зазоре нарушается его посадка в седло, подгорают фаски клапанов и их седла, двигатель работает

с перебоями.

Если размер теплового зазора меньше требуемого, то клапан /7 нагревается, удлиняется и может коснуться носка коромысла 6. Кроме того, привод, состоящий из кулачка распределительно­го вала /, толкателя 2 и штанги 4, также нагревается и удлиняет­ся и воздействует на коромысло, вследствие чего тепловой зазор

А уменьшается. В результате клапан не сможет закрыться в нуж­ный момент из-за чего компрессия в цилиндре резко снижается.

Признаками уменьшенного теплового зазора являются пе­риодические хлопки в впускном или выпускном трубопроводах. У карбюраторных двигателей при уменьшенных тепловых зазо­рах впускных клапанов возникают хлопки в карбюраторе, а вы­пускных клапанов — в глушителе.

Тепловые зазоры между стержнями клапанов и носками ко­ромысел следует периодически проверять. Их значения устанав­ливает завод-изготовитель (табл. 12.1).

Таблица 12.1. Значения тепловых зазоров в клапанных механизмах различных автомобилей, мм

На рис. 12.4 приведен ГРМ двигателя ЗМ3-4062, а в табл. 12.2 значения тепловых зазоров.

Таблица 12.2. Значения тепловых зазоров в клапанных механизмах двигателя ЗМЗ-4062

В нижней части головки блока цилиндров находится камера сгорания, в верхней части расположены опоры распределитель­ных валов. На опорах установлены алюминиевые крышки. Пе­редняя крышка является общей для опор впускного / и выпуск­ного 4 распределительных валов. В крышке установлены упорные пластмассовые фланцы, которые входят в проточки на шейках распределительных валов. Крышки растачиваются вместе с головкой блока цилиндров, поэтому их нельзя менять местами. Распределительные валы / и 4 отлиты из чугуна. Профили кулачков впускного и выпускного валов одинаковые. Кулачки смещены на 1 мм относительно оси гидравлических толкателей 5, что при работе двигателя заставляет их вращаться. Это умень­шает изнашивание поверхности гидравлических толкателей и де­лает его равномерным.