Регулирование теплового зазора. основные неисправности двигателя

По мере разогрева двигателя в процессе его работы происходит различное удлинение деталей привода и клапанной группы. В ре­зультате может нарушиться плотная посадка клапана в седле, что отрицательно повлияет на показатели двигателя и техническое со­стояние клапана. Поэтому для нормальной работы двигателя меж­ду деталями клапанной группы в холодном состоянии предусмат­ривают тепловой зазор, значение которого зависит от температур­ного режима работы двигателя, конструкции ГРМ и материалов деталей привода и двигателя. В связи с этим для каждого конкрет­ного двигателя тепловые зазоры устанавливают, исходя из опыт­ных данных.

Тепловой зазор, мм, можно оценить соотношением

Тепловые зазоры на холодном двигателе у автомобилей КАЗ, ГАЗ и ЗИЛ между коромыслом и клапаном (впускным и выпус­кным) должны быть в пределах 0,25...0,3 мм, а у автомобиля ВАЗ-21213 между кулачком и рычагом привода клапана — 0,15 мм (для впускных клапанов) и 0,2 мм (для выпускных).

Чтобы отрегулировать зазоры в клапанном механизме восьми­цилиндрового V-образного двигателя автомобиля ЗИЛ-431410, поршень первого цилиндра в конце такта сжатия нужно устано­вить в в.м.т. При этом отверстие на шкиве коленчатого вала долж­но находиться под меткой в.м.т. на датчике ограничителя макси­мальной частоты вращения коленчатого вала.

В этом положении регулируют зазоры следующих клапанов: впускного и выпускного у первого цилиндра; выпускного у чет­вертого, второго и пятого цилиндров; впускного у третьего, седь­мого и восьмого цилиндров. У остальных клапанов зазоры регули­руют после поворота коленчатого вала на угол 360*.

Все регулировки выполняют на холодном двигателе с помощью болта, расположенного в коротком плече коромысла (в автомоби­лях КАЗ, ГАЗ, ЗИЛ).

При работе двигателей автомобилей ГАЗ вследствие неравно­мерной температуры различных деталей зазор может несколько увеличиться по сравнению с установленным. Поэтому на некото­рых режимах работы двигателя иногда прослушивается стук кла­панов, который со временем может то пропадать, то возникать вновь. Такой маловыделяющийся стук не опасен, и уменьшать за­зор между клапаном и коромыслом в этом случае не следует. Если же на прогретом двигателе стук клапана слышен непрерывно (это чаще наблюдается у клапанов, расположенных по краям головок), то у этих клапанов разрешается уменьшить зазор так, чтобы на хо­лодном двигателе он был в пределе 0,15...0,2 мм.

Наиболее заметный внешний признак неисправности ГРМ — стук в зоне расположения клапанов, распределительных зубчатых колес и распределительного вала.

Длительная работа двигателя с неправильными зазорами может привести к обгоранию клапанов, преждевременному износу дета­лей клапанной группы, коромысел, опорных поверхностей толка­телей и кулачков распределительного вала, а также к осевому пе­ремещению этого вала.

Тепловые зазоры в клапанах изменяются вследствие их нагре­ва, изнашивания и нарушения регулировок. Когда зазор увеличен, клапаны открываются не полностью, в результате чего ухудшают­ся наполнение цилиндров свежим зарядом и очистка их от про­дуктов сгорания, а также повышаются ударные нагрузки на детали клапанного механизма.

При недостаточном зазоре клапаны неплотно садятся в седла (полностью не закрываются), вследствие чего происходят утечка газов, образование нагара с обгоранием рабочих поверхностей седла и клапана. В процессе сжатия из-за неплотной посадки кла­панов рабочая смесь может попадать в выпускной газопровод, а в процессе расширения газы, имеющие высокую температуру, могут прорываться во впускной газопровод, вследствие чего в газопро­водах возможны хлопки или вспышки. Это является признаком неплотной посадки клапанов.

Причиной нарушения плотности посадки клапанов кроме из­менения тепловых зазоров могут быть зависание стержней клапа­нов в направляющих втулках, нагар или повреждения на фасках клапанов и седлах гнезд, потеря упругости или поломка клапан­ных пружин. При полном разрушении клапанных пружин у двига­телей с верхними подвесными клапанами (все рассматриваемые здесь двигатели имеют именно такой клапанный механизм) про­исходит рассоединение клапана с пружиной («рассухаривание»), после чего клапан падает в цилиндр.

В результате всех неисправностей уменьшается мощность дви­гателя, увеличивается расход топлива, нарушаются фазы газорасп­ределения.

СИСТЕМА ПИТАНИЯ

Назначение системы питания: очистка воздуха и топлива, приго­товление из них горючей смеси определенного состава, подача ее (или раздельно воздуха и топлива) в камеру сгорания, а также отвод из цилиндров отработавших газов. В соответствии с этим в си­стеме питания можно выделить следующие составляющие: систе­ма подготовки воздуха, топливная система, система глушения отработавших газов.

Исходя из этого назначения, система питания должна обес­печить: дозирование топлива (подачу нужного количества), ка­чественное приготовление смеси, своевременную подачу топ­лива или смеси. Мощность, экономичность двигателя и токсич­ность отработавших газов зависят от полного и быстрого сгорания топлива. Во многом это определяется работой системы пи­тания.

Состав смеси. Для полного сгорания 1 кг топлива необходимо около 15 кг воздуха (точнее, 14,4 кг для бензина и 14,8 кг для ди­зельного топлива), а для 1 г топлива — 15 г воздуха (обозначим l₀). В цилиндр двигателя за один цикл при полной нагрузке (в зависи­мости от объема цилиндра и режима работы) подается 40...80 мг топлива. Это количество называют цикловой подачей топлива q_t. Следовательно, для сгорания цикловой подачи требуется воздуха qв=l_o·q_t=15(40...80)мг. Эту величину называют цикловой подачей воздуха.

Состав смеси оценивают по коэффициенту избытка воздуха α, представляющему собой отношение количества воздуха G_{В д}, по­ступившего в цилиндр, к теоретически необходимому количеству воздуха G_вт:

Теоретически необходимое количество воздуха — это количе­ство воздуха, необходимое для полного сгорания поступившего в цилиндр топлива.

Предыдущее уравнение можно записать в следующем виде:

По составу смесь бывает нормальная (α = 1), бедная (α> 1), бога­тая (α< 1), обедненная (α = 1,1...1,15) и обогащенная (α = 0,8...0,9). В бензиновых двигателях при α < 0,4 и α > 1,6 смесь не воспламе­няется. Дизели работают на бедных смесях (α= 1,4...2).

Обычно выделяют пять режимов работы двигателя: основной, перегрузки, холостого хода, пуск, ускорение (при разгоне и обго­не). На каждом из этих режимов работы двигателю требуются кон­кретная мощность и смесь разного состава. Изменяя количество топлива при неизменной подаче воздуха (в дизелях) или соотно­шение количеств топлива и воздуха (в бензиновых с впрыскивани­ем топлива и карбюраторных), можно получать разный состав смеси — это качественное регулирование. Изменение количества смеси одного состава (в бензиновых и карбюраторных) называют количественным регулированием.

Дозирование топлива. Мощность двигателя зависит от количе­ства топлива (цикловой подачи), сгораемого в цилиндрах в рабо­чем цикле, и частоты вращения коленчатого вала. Так как для вы­полнения каждого вида работы автомобиля требуется различная мощность двигателя, то возникает необходимость изменения цик­ловой подачи. Каждому режиму нагрузки должна соответствовать точная цикловая подача топлива. Это означает, что в системе пита­ния должно быть предусмотрено регулирование подачи в процессе работы машины.

Необходимо также обеспечить равномерность подачи топлива по цилиндрам. В бензиновых двигателях топливо подается в ци­линдр в процессе впуска, а в дизелях впрыскивается форсункой в самом конце процесса сжатия. От момента начала впрыскивания топлива зависят показатели дизеля, так же как от момента зажига­ния смеси — показатели бензинового двигателя.

Угол поворота коленчатого вала до в.м.т., при котором подает­ся искра (начинается впрыскивание топлива), называют углом опе­режения зажигания (впрыскивания) θ.

Согласно результатам испытаний у каждого двигателя на любом режиме работы есть оптимальный угол опережения зажигания (впрыскивания) θ_ОПТ (рис. 6.1), при котором мощность максималь­на, а удельный расход топлива минимален. Поэтому в системе пи­тания должны быть предусмотрены устройства для регулировки угла опережения зажигания (впрыскивания).

Классификация систем питания.В дизелях системы питания де­лят по следующим признакам:

по способу движения топлива — тупиковые и с циркуляцией топ­лива;

типу механизма подачи — с объединенными насосом и форсун­кой (насос-форсунка) и разделенными насосом и форсункой;

В двигателях с искровым зажиганием системы питания бывают карбюраторные и с впрыскиванием бензина.

Компоновка топливных системпоказана на рисунке. В дизе­лях (схемы 1, 2) и двигателях с впрыскиванием бензина (схема 4) очистка топлива двухступенчатая: топливо проходит через фильт­ры грубой и тонкой очистки (ФГО и ФТО). ТННД в дизелях пода­ет топлива в 1,5...2 раза больше, а в двигателях с впрыскиванием бензина — в 5...10 раз больше, чем может быть использовано. По­этому часть топлива после ТНВД возвращается в бак или поступа­ет в ТННД (система с циркуляцией топлива). Перепуск неисполь­зованного топлива через бак и фильтры позволяет за час работы несколько раз очистить весь запас топлива в баке.

В дизелях, скомпонованных по схеме 2, ТНВД объединен с форсункой, и это устройство названо насосом-форсункой. У дизе­лей бак, ФГО, ТННД и ФТО составляют часть низкого давления системы питания. ТНВД и форсунки — часть высокого давления.