Организация и технология капитального ремонта двигателя ВАЗ-2114

 

 

Рисунок 6 – Конструкция поршня

 

1.3.3 Коленчатый вал

 

Коленчатый вал двигателя предназначен для преобразования поступательного движения штоков поршней во вращательное движение. По конструкции этот вал является относительно не жесткими деталями, в то же время они испытывают большие переменные нагрузки и подвергаются воздействию возникающих в работе сил кручения и изгиба. В зависимости от назначения двигателя техническими условиями предусматривается точность диаметральных размеров коренных и шатунных шеек коленчатых валов в пределах 1-2-го классов с чистотой поверхности 8-10-го классов и выше. Допустимые отклонения на овальность и конусность, например, для автомобильных двигателей,

лежат в пределах 0,010-0,005 мм, а непараллельность осей коренных и шатунных шеек – не более 0,01 мм на всей длине каждой шатунной шейки. Допуски на радиусы кривошипов составляют 0,05-0,15 мм. Чрезмерные отклонения радиусов кривошипов приводят к неравномерности степени сжатия в различных цилиндрах и к сдвигу фаз распределения, что отрицательно сказывается на работе двигателей.

Коленчатые валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, имеют повышенные требования и к поверхности шеек в отношении их износостойкости и усталостной прочности. Технические условия на коленчатые валы в зависимости от назначения двигателя определяются ГОСТами.

 

1.3.4 Головка клапана

 

Головка клапана является его наиболее нагруженной частью. В головке возникают высокие неравномерные механические напряжения изгиба от действия газов, ударных нагрузок при посадке клапана и термические напряжения. Наибольшая концентрация напряжений возникает на поверхности посадочного конуса и в зоне от головки к стержню клапана. Механические и термические напряжения изменяются циклически, поэтому разрушение головок клапанов носит усталостный характер. Кроме того, головки выпускных клапанов подвергаются воздействию высокотемпературной газовой коррозии. При наличии в бензинах ан-

тидетонаторов (тетраэтил свинца) коррозия посадочного конуса клапана и седла в головке цилиндров или блоке становится более интенсивной. Надежная работа клапанов обеспечивается конструктивными и технологическими решениями, из которых основными являются:

1) выбор  материалов для клапана, седла  и направляющей втулки;

2) подбор  конструктивных параметров и  форм, чтобы осуществ-

лялись наименьший приток теплоты от отработавших газов и интен-

сивный теплоотвод;

3) повышение  жаропрочности и износостойкости;

4) применение  механизмов поворота клапанов, действующих  ав-

томатически;

5) эффективное  охлаждение.

 

1.3.5 Цилиндры  двигателя

 

Стенки цилиндра двигателя образуют совместно с поршнем, кольцами и поверхностью камеры сгорания пространство переменного объема, в котором совершаются все рабочие процессы двигателя внутреннего сгорания. Стенка цилиндра должна быть тщательно обработана и образует с поршневыми кольцами пару скольжения.

Цилиндры и гильзы цилиндров нагружаются силами давления газов, боковой нагрузкой от поршня и температурной нагрузкой. Переменная по величине и направлению боковая нагрузка вызывает изгиб и вибрацию цилиндра и ослабляет его крепление к картеру. Стенки цилиндра под действием возникающих при движении поршня сил трения подвергаются, кроме того, износу. Гильзы цилиндров должны быть прочными, жесткими, износостойкими, обеспечивать возможно меньшие потери на трение поршня о поверхность цилиндра. Внешняя и внутренняя поверхности гильз должны обладать антикоррозионной устойчивостью. Конструкция гильз должна также обеспечивать надежность уплотнений в местах

стыков гильз с головкой и блоком цилиндров.

 

1.3.6 Блок цилиндров

 

 У блока цилиндров две основные задачи:

он используется как основа для деталей двигателя, которые нуждаются в корпусе для крепления, например, для подвешивания головки блока цилиндров и картера;

также блок цилиндров является корпусом, который вмещает в себе все составляющие двигатель детали и механизмы. Блок цилиндров изготавливается из трех видов металла, с использованием специальных технологий:

Первый - самый известный и практичный - это чугунный сплав, в чугун в нужных пропорциях добавлялись хром и никель. Плюсом чугунного блока является безупречная прочность и жесткость, к тому же устойчивость к температуре. Для блока цилиндров прочность при очень высоких нагрузках на двигатель, едва ли ни самый высокий показатель.

Второй вид металла по популярности — это алюминий, этот металл отличается легкостью и быстрым охлаждением. Конечно, алюминий не такой простой металл, и его нужно тщательно отбирать для изготовления блока. Именно поэтому есть специальные технологии, благодаря которым алюминий и кремний запрессовываются в виде готовых по размеру гильз.

Третий вид - это сплав магния. Конечно, у магния много достоинств, он прочен как чугун и при этом легок как алюминий, но ценник на такой блок очень высокий. Магниевые блоки цилиндров не делают в качестве базовых, это только индивидуальный заказ.

Конечно же, любой блок цилиндров из выше перечисленных материалов имеет свои плюсы и минусы. К блоку цилиндров есть обязательные требования: 1) каждая постель должна быть одного диаметра, исключение составляют некоторые конструкции специальных размеров; 2) постельные отверстия должны быть по одной оси; 3) оси всех постелей и плоскость блока должны находиться в идеале параллельно по отношению друг к другу.

Что входит в блок цилиндров

Основная часть блока, это гильзы и они бывают двух видов:

съемная гильза может быть так называемой «мокрой» или «сухой»; впрессованные гильзы, как правило, устанавливаются в алюминиевых блоках.

Головка блока имеет несколько мест для крепления, к которым крепится камера сгорания, ГРМ, здесь же находятся отверстия для свечей или форсунок.Также на головке блоков крепится рубашка охлаждения, плюс ко всему тут есть отверстия для каналов впуска и выпуска.

Расположена головка на верху блока цилиндров, закрепляется она с применением специальной технологии. Здесь важно следовать специальной очередности и инструкции, которую предоставляет производитель. Также важно использовать болты определенной конфигурации, которые поставляются в комплекте. Эти болты, учитывая их особенность, могут быть закручены только динамометрическим ключом. Более того, есть определенная схема затяжки, очередность и сила затяжки.

Следующая деталь блока цилиндров — это картер. Он представляет из себя корпус, именно в нем находится кривошипно-шатунный механизм. К блоку цилиндров картер прикручивается снизу, а затем снизу же закрывается поддоном.

 

1.4 Основные причины возникновения неисправностей

 

1.4.1 Работа двигателя в экстремальных условиях.

 

Неисправности двигателя нередко возникают на режимах, когда температурные и силовые воздействия на детали превышают предельно-допустимые. Как уже было сказано выше, такие экстремальные условия носят нередко субъективный характер, т.е. определяются неграмотной эксплуатацией и несвоевременным и неквалифицированным техническим обслуживанием. Для правильной диагностики состояния двигателя необходимо представлять, что при этом происходит с его основными деталями. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

Перегрев двигателя.

 Перегрев двигателя обычно возникает вследствие неисправности элементов системы охлаждения либо негерметичности по каким-либо причинам прокладки головки блока. В системе охлаждения нередко образуется негерметичность шлангов или радиатора. Если речь не идет о механических повреждениях, то негерметичность обычно связана со старением резины, коррозией трубок радиатора и патрубков. Более распространенная причина негерметичности системы - износ или неисправность насоса охлаждающей жидкости. Негерметичность, естественно, приводит к уменьшению количества жидкости в системе охлаждения и последующему перегреву. Снижение эффективности охлаждения приводит к уменьшению отвода тепла от поршня в стенки цилиндра.

Температура поршня увеличивается, уменьшается зазор между поршнем и цилиндром. На отдельных участках юбки поршня (обычно ближе к бобышкам) зазор уменьшается до нуля, появляется давление поршня на стенки, дополнительные силы трения и разогрев юбки. Перегретое масло на стенках цилиндра теряет смазочные свойства, пленка масла легко разрывается. Возникает режим полусухого трения с непосредственным контактом поршня и цилиндра. В результате происходит местное подплавление материала поршня, иногда с внедрением его в стенку цилиндра.

На цилиндре и поршне образуются задиры, причем процесс носит лавинообразный характер - чем больше сипа трения, тем больше температура, что приводит к еще большему увеличению силы трения и, в конце концов, заклиниванию двигателя. После охлаждения двигателя поршни часто имеют остаточную деформацию юбки, которая в некоторых случаях превышает 0,2+0,3 мм. После устранения причин перегрева деформированные поршни "стучат", особенно сильно при запуске холодного двигателя. Двигатель с такими поршнями будет иметь повышенный расход масла из-за ухудшения масло- съемного действия колец вследствие сильного "качания" поршня в цилиндре, а также, возможно, из-за повреждения поверхности зеркала цилиндра.

 

1.4.2 Работа двигателя на несоответствующем топливе

 

Двигатель ВАЗ 2114 с искровым зажиганием при работе на несоответствующем топливе (с низким октановым числом) подвержен детонации. Двигатели автомобилей прошлых лет выпуска, требовавшие высокооктанового топлива, имели возможность ручного регулирования (установки) угла опережения зажигания. В случае использования низкооктанового бензина водитель мог уменьшить угол опережения зажигания для ослабления или исключения детонации. Тем самым удавалось снизить детонационные нагрузки на детали поршневой группы, хотя и не без ущерба для выпускных клапанов и их седел, подверженных ускоренному износу в условиях повышенной температуры газов при выпуске.

На двигателе ВАЗ 2114 нет возможности ручного регулирования угла опережения зажигания, т.к. он регулируется только компьютером в зависимости от режима работы двигателя. Вследствие этого уменьшение октанового числа бензина опасно для двигателя, даже если в систему регулирования включен датчик детонации - возможности уменьшения угла опережения по сигналу датчика довольно ограничены. Основные неисправности двигателя, вызываемые детонацией - трещины и поломка поршней, поломка поршневых колец, прогар поршней.

 

1.4.3 Гидроудар в цилиндре двигателя

 

Гидроудар возникает при попадании в цилиндр различных жидкостей. Наиболее часто такая ситуация встречается при проезде автомобиля глубоких впадин дорожного полотна, заполненных водой. Вода, заливая переднюю панель автомобиля, может попасть во всасывающий патрубок воздушного фильтра и далее в цилиндры. Если объем воды, попавшей в цилиндр, близок или превышает объём камеры сгорания, то при подходе к ВМТ поршень "упрётся" в воду, являющуюся несжимаемой жидкостью. При этом за счёт инерции вращающегося коленчатого вала давление в цилиндре возрастает во много раз, и двигатель, как правило, сразу останавливается, даже если он работал на повышенных частотах вращения. В результате гидроудара, в первую очередь, деформируется шатун - его стержень теряет устойчивость, т.е. изгибается (обычно в плоскости вращения кривошипа) и сжимается вдоль оси так, что уменьшается межосевое расстояние между нижней и верхней головками. Помимо этого, возможно появление трещин в верхней части цилиндра. Коленчатый вал, несмотря на огромные нагрузки, в подобных случаях деформируется незначительно - не более чем на 0,01+0,02 мм.

 

 

1.5 Технологическая карта неисправностей двигателя

 

Возможные неисправности двигателя представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Возможные неисправности двигателя

 

Двигатель не запускается	Ток не проходит через контакты прерывателя: 1) загрязнены, окислены или пригорели контакты прерывателя, образовался бугорок и кратер на контактах (эрозия), чрезмерно большой зазор между контактами или ослабление прижимной пружины   2) ослабление крепление или окислены наконечники проводов в цепи низкого напряжения, обрыв в проводах или замыкание их с «массой»   3) пробит конденсатор (короткое замыкание)   4) обрыв первичной обмотке катушки зажигания	1) зачистить контакты и отрегулировать зазоры между ними, при ослаблении прижимной пружины замените контактную группу       2) проверьте провода и соединения, замените поврежденные провода         3) замена конденсатора       4) замена катушки
Двигатель не развивает полной мощности и не обладает достаточной приемистостью	1) Неисправен топливный насос   2) Нарушены  зазоры в клапанном механизме   3) Недостаточная  компрессия в цилиндрах: а) поломка или залегание поршневых колец         б) плохое прилегание клапанов к сёдлам   в) чрезмерный износ цилиндров и поршневых колец	1) Замена топливного насоса   2) Отрегулировать  зазоры         а) очистите кольца и канавки поршней от нагара, поврежденные детали замените б) замена поврежденных клапанов, шлифовка седла   в) замена поршней и гильз
Повышенный расход масла	1) Подтекание масла через уплотнения двигателя   2) Износ поршневых колец или цилиндров двигателя 3) Износ или повреждение  маслоотражательных колпачков клапанов	1) Подтянуть крепления или заменить  прокладки и сальники   2) Расточить  цилиндры и заменить поршни  и колльца   3)Замените маслоотражательные колпачки
Стук поршней	1) Увеличенный зазор между поршнями и цилиндрами	1) Заменить поршни и гильзы
Стук коренных подшипников коленчатого вала	1) Увеличенный зазор между шейками и вкладышами коренных подшипников	1) Прошлифовать шейки и заменить вкладыши
Стук впускных и выпускных клапанов	1) Нарушены зазоры в клапанном механизме 2) Износ кулачков распределительного вала	1) Отрегулировать зазоры   2)Замените распределительный вал и регулировочные шайбы