Конструкция. Дизельный двигатель модели ЗМЗ-5143.10 – руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту (2006 год).

Конструкция. Дизельный двигатель модели ЗМЗ-5143.10 – руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту (2006 год).

• Дизельный двигатель модели ЗМЗ-5143.10 – руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту (2006 год).

3. Конструкция двигателя.

Перейти к:

3.1 Кривошипно-шатунный механизм.

3.2 Газораспределительный механизм.

3.3 Система смазки.

3.4 Система вентиляции картера.

3.5 Система охлаждения.

3.6 Система подачи топлива.

3.7 Система впуска воздуха и выпуска отработавших газов.

3.8 Система рециркуляции отработавших газов (СРОГ).

3.1 Кривошипно-шатунный механизм.

Блок цилиндров изготовлен из специального чугуна моноблоком с картерной частью, опущенной ниже оси коленчатого вала. Между цилиндрами имеются протоки для охлаждающей жидкости. В нижней части блока расположены пять опор коренных подшипников. Крышки подшипников обрабатываются в сборе с блоком цилиндров и, следовательно, не взаимозаменяемы. В картерной части блока цилиндров устанавливаются форсунки для охлаждения поршней маслом.

Головка цилиндров отлита из алюминиевого сплава. В верхней части головки цилиндров располагается газораспределительный механизм: распределительные валы, рычаги привода клапанов, гидроопоры, впускные и выпускные клапаны. Головка цилиндров имеет два впускных канала и два выпускных, фланцы для присоединения впускной трубы, выпускного коллектора, термостата, крышек, посадочные места под форсунки и свечи накаливания, встроенные элементы систем охлаждения и смазки.

Поршень отлит из специального алюминиевого сплава, с камерой сгорания, выполненной в головке поршня. Объем камеры сгорания (21,69±0,4) см³. Юбка поршня бочкообразной формы в продольном направлении и овальная в поперечном сечении, имеет антифрикционное покрытие. Большая ось овала расположена в плоскости, перпендикулярной оси поршневого пальца. Наибольший диаметр юбки поршня в продольном сечении расположен на расстоянии 13 мм от нижней кромки поршня. Внизу юбки выполнена выемка, которая обеспечивает расхождение поршня с форсункой охлаждения. В головке поршня выполнены три канавки: в двух верхних установлены компрессионные кольца, а в нижней – маслосъемное. Канавка под верхнее компрессионное кольцо выполнена в упрочняющей вставке из нирезистового чугуна. Ось отверстия для поршневого пальца смещена на 0,5 мм в правую сторону (по ходу автомобиля) от средней плоскости поршня. На днище поршня имеется маркировка размерной группы диаметра юбки поршня (буквы A, B, Y) и стрелка ориентации поршня, для его правильной установки в двигатель. При установке поршня стрелка должна быть направлена в сторону переднего торца блока цилиндров.

Поршневые кольца (Рисунок 7) устанавливаются по три на каждом поршне: два компрессионных и одно маслосъемное.

Верхнее компрессионное кольцо 2 изготовлено из высокопрочного чугуна и имеет равностороннюю трапецевидную форму и износостойкое антифрикционное покрытие поверхности, обращенной к зеркалу цилиндра.

Нижнее компрессионное кольцо 3 изготовлено из серого чугуна, прямоугольного профиля, с минутной фаской, с износостойким антифрикционным покрытием поверхности, обращенной к зеркалу цилиндра.

Маслосъемное кольцо 4 изготовлено из серого чугуна, коробчатого типа, с пружинным расширителем 5, с износостойким антифрикционным покрытием рабочих поясков поверхности, обращенной к зеркалу цилиндра.

При установке поршневых колец на поршень надписи «ТОР» или «mTOP», или «m» на торце колец должны быть обращены в сторону днища поршня. Нарушение этого условия вызывает резкое возрастание расхода масла и дымление двигателя. Замки компрессионных колец должны быть расположены параллельно оси поршневого пальца в противоположные стороны относительно друг друга, стык пружинного расширителя и замок маслосъемного кольца также установлены в противоположные друг к другу стороны и под углом 90° к замкам компрессионных колец.

Рисунок 7. Поршневые кольца.

1 – поршень; 2 – верхнее компрессионное кольцо; 3 – нижнее компрессионное кольцо; 4 – маслосъемное кольцо; 5 – пружинный расширитель.

Шатун – стальной кованный. Крышка шатуна обрабатывается в сборе с шатуном, и поэтому при переборке двигателя нельзя переставлять крышки с одного шатуна на другой. Крышка шатуна крепится болтами, которые ввертываются в шатун. В поршневую головку шатуна запрессована сталебронзовая втулка.

Коленчатый вал – стальной кованный, пятиопорный, имеет для лучшей разгрузки опор восемь противовесов. Износостойкость шеек обеспечивается закалкой ТВЧ или газовым азотированием. Резьбовые пробки, закрывающие полости каналов в шатунных шейках, ставятся на герметик и зачеканиваются от самовывинчивания.

Вал динамически сбалансирован, допустимый дисбаланс на каждом конце вала не более 18 г·см.

Вкладыши коренных подшипников коленчатого вала – сталеалюминиевые.

Верхние вкладыши с канавками и отверстиями, нижние – без канавок и отверстий.

Вкладыши шатунных подшипников сталебронзовые, без канавок и отверстий.

Осевое перемещение коленчатого вала ограничивается упорными сталеалюминиевыми полушайбами 5 (Рисунок 8), расположенными по обе стороны средней (третьей) коренной опоры.

Полушайбы антифрикционным слоем обращены к щекам коленчатого вала 3, удерживаются от вращения за счет выступов, входящих в пазы на торцах крышки коренного подшипника 1.

На переднем конце коленчатого вала (Рисунок 9) на шпонках установлены: звездочка 8, втулка 16 и шкив-демпфер. Все эти детали стянуты болтом 1. Между звездочкой и втулкой установлено резиновое уплотнительное кольцо 14 круглого сечения.

Шкив-демпфер состоит из двух шкивов: зубчатого 2 – для привода ТНВД и поликлинового 3 – для привода водяного насоса и генератора, а также ротора 4 датчика положения коленчатого вала и диска демпфера 5. Демпфер служит для гашения крутильных колебаний коленчатого вала, благодаря чему обеспечивается равномерность работы ТНВД, улучшаются условия работы цепного привода распределительных валов и уменьшается шум ГРМ. Диск демпфера 5 привулконизирован к шкиву 2. На поверхности ротора датчика имеется круглая метка для определения ВМТ первого цилиндра.

Работа датчика положения коленчатого вала заключается в формировании и передаче электронному блоку управления импульсов от расположенных на наружной поверхности ротора пазов.

Передний конец коленчатого вала уплотнен резиновой манжетой 7, запрессованной в крышку цепи 6.

Задний конец коленчатого вала (Рисунок 10) также уплотнен резиновой манжетой 6, запрессованной в сальникодержатель 5, который крепится к заднему торцу блока цилиндров.

В выточки на заднем торце коленчатого вала запрессованы установочная втулка 12 для центрирования маховика и распорная втулка 10, на которые установлен маховик 7. Маховик крепится к фланцу коленчатого вала восемью самостопорящимися болтами 8, через шайбу 11. В отверстие маховика запрессован подшипник первичного вала коробки передач 9. На торце маховика, обращенном к двигателю имеется паз 13 для входа установочного штифта, обеспечивающего точное положение первого кривошипа коленчатого вала и поршня первого цилиндра в ВМТ.

Рисунок 8. Средний коренной подшипник коленчатого вала.

1 – крышка подшипника; 2 – вкладыши подшипника; 3 – коленчатый вал; 4 – блок; 5 – упорные полушайбы.

Рисунок 9. Передний конец коленчатого вала.

1 – стяжной болт; 2 – зубчатый шкив коленчатого вала; 3 – поликлиновой шкив коленчатого вала; 4 – ротор датчика; 5 – диск демпфера; 6 – крышка цепи; 7 – манжета; 8 – звездочка; 9 – блок цилиндров; 10 – верхний коренной вкладыш; 11 – коленчатый вал; 12 – нижний коренной вкладыш; 13 – крышка коренного подшипника; 14 – шпонка сегментная; 15 – кольцо резиновое уплотнительное; 16 – втулка; 17 – установочный штифт ротора датчика; 18 – шпонка призматическая.

Рисунок 10. Задний конец коленчатого вала.

1 – коленчатый вал; 2 – вкладыши коренного подшипника; 3 – блок цилиндров; 4 – прокладка сальникодержателя; 5 – сальникодержатель; 6 – манжета; 7 – маховик; 8 – болт маховика; 9 – подшипник первичного вала КПП; 10 – втулка распорная; 11 – шайба болтов маховика; 12 – установочная втулка; 13 – паз для установки ВМТ; 14 – масляный картер; 15 – крышка коренного подшипника.

3.2 Газораспределительный механизм.

Распределительные валы изготовлены из низкоуглеродистой легированной стали, цементированы на глубину 1,3…1,8 мм и закалены до твердости рабочих поверхностей 59…65 HRC Э.

Двигатель имеет два распределительных вала: для привода впускных и выпускных клапанов. Кулачки валов разнопрофильные, несимметричные относительно оси кулачка. На задних торцах распределительные валы имеют маркировки клеймением: впускной – «ВП», выпускной – «ВЫП».

Каждый вал имеет пять опорных шеек. Валы вращаются в опорах, расположенных в алюминиевой головке цилиндров и закрытых крышками, расточенными совместно с головкой. По этой причине крышки опор распределительных валов не взаимозаменяемы.

От осевых перемещений каждый распределительный вал удерживается упорной полушайбой, которая установлена в выточку крышки передней опоры и выступающей частью входит в проточку на первой опорной шейке распределительного вала.

На переднем конце распределительных валов имеется конусная поверхность под приводную звездочку.

Для точной установки фаз газораспределения в первой шейке каждого распределительного вала выполнено технологическое отверстие с точно заданным угловым расположением относительно профиля кулачков.

При сборке привода распределительных валов их точное положение обеспечивается фиксаторами, которые устанавливаются через отверстия в передней крышке в технологические отверстия на первых шейках распределительных валов.

Технологические отверстия также используется для контроля углового расположения кулачков (фаз газораспределения) в процессе эксплуатации двигателя.

На первой переходной шейке распределительного вала имеются две лыски с размером под ключ для удержания распределительного вала при креплении звездочки.

Привод распределительных валов (Рисунок 11) цепной, двухступенчатый.

Первая ступень – от коленчатого вала на промежуточный вал, вторая ступень – от промежуточного вала на распределительные валы.

Привод обеспечивает частоту вращения распределительных валов в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала.

Приводная цепь первой ступени (нижняя) имеет 72 звена, второй ступени (верхняя) – 82 звена. Цепь втулочная, двухрядная с шагом 9,525 мм.

На переднем конце коленчатого вала на шпонке установлена звездочка 1 из высокопрочного чугуна с 23 зубьями. На промежуточном валу одновременно закреплены двумя болтами ведомая звездочка 5 первой ступени также из высокопрочного чугуна с 38 зубьями и ведущая стальная звездочка 6 второй ступени с 19 зубьями.

На распределительных валах установлены звездочки 9 и 12 из высокопрочного чугуна с 23 зубьями.

Рисунок 11. Привод распределительных валов.

1 – звездочка коленчатого вала; 2 – нижняя цепь; 3, 8 – рычаг натяжного устройства со звездочкой; 4, 7 – гидронатяжитель; 5 – ведомая звездочка промежуточного вала; 6 – ведущая звездочка промежуточного вала; 9 – звездочка впускного распределительного вала; 10 – технологическое отверстие под установочный штифт; 11 – верхняя цепь; 12 – звездочка выпускного распределительного вала; 13 – успокоитель цепи средний; 14 – успокоитель цепи нижний; 15 – отверстие под установочный штифт коленчатого вала; 16 – указатель ВМТ (штифт) на крышке цепи; 17 – метка на роторе датчика положения коленчатого вала.

Звездочка на распределительном валу устанавливается на конусный хвостовик вала через разрезную втулку и крепится стяжным болтом.

Разрезная втулка имеет внутреннюю коническую поверхность, контактирующую с коническим хвостовиком распределительного вала и наружную – цилиндрическую, контактирующую с отверстием звездочки.

При завинчивании стяжного болта втулка, под воздействием шайбы смещаясь на конусе разжимается и создает натяг, обеспечивающий передачу крутящего момента через звездочку на распределительный вал.

Натяжение каждой цепи (нижней 2 и верхней 11) производится гидронатяжителями 4 и 7 автоматически. Гидронатяжители установлены в направляющих отверстиях: нижний – в крышке цепи, верхний – в головке цилиндров и закрыты крышками.

Корпус гидронатяжителя упирается в крышку, а плунжер через рычаг 3 или 8 натяжного устройства со звездочкой натягивает нерабочую ветвь цепи. В крышке имеется отверстие с конической резьбой, закрытое пробкой, через которое гидронатяжитель при нажатии на корпус приводится в рабочее состояние.

Рычаги натяжного устройства установлены на консольных осях, ввернутых: нижняя – в передний торец блока цилиндров, верхняя – в опору, закрепленную на переднем торце блока цилиндров.

Рабочие ветви цепей проходят через успокоители 13 и 14, изготовленные из специальной пластмассы и закрепленные двумя болтами каждый: нижний – на переднем торце блока цилиндров, средний – на переднем торце головки цилиндров.

Гидронатяжитель (Рисунок 12) состоит из корпуса 4 и 10 плунжера 3, подобранных на заводе-изготовителе.

На внутренней поверхности корпуса выполнены канавки специального профиля и канавка под стопорное кольцо 6, на наружной поверхности – две лыски под ключ «19». Плунжер имеет форму стакана, внутри которого установлена пружина 5, которая сжата клапаном 1, ввернутым в корпус. На наружной поверхности плунжера имеются две канавки специального профиля, в которых установлены разрезные пружинные кольца – стопорное кольцо 6 и запорное кольцо 2. Стопорное кольцо предотвращает выход плунжера из корпуса при транспортировке и установке гидронатяжителя на двигатель, запорное кольцо ограничивает обратный ход плунжера при работе. В рабочем состоянии плунжер 3 с запорным кольцом 2 под действием пружины 5 перемещается из канавки в канавку корпуса 4, выдвигаясь из него. Обратному перемещению плунжера препятствует запорное кольцо и специальный профиль канавок корпуса и плунжера.

В корпусе клапана 1 расположен обратный шариковый клапан, через который масло из магистрали двигателя поступает внутрь гидронатяжителя. К шариковому клапану масло поступает через прорезь на торце и отверстие 7 в корпусе клапана.

Транспортный стопор 7 служит для исключения вероятности «разрядки» гидронатяжителя (выхода плунжера из корпуса гидронатяжителя) при его транспортировке. Перед установкой гидронатяжителя на двигатель транспортный стопор необходимо снять.

Гидронатяжитель устанавливается на двигатель в собранном («заряженном») состоянии, когда плунжер 3 удерживается в корпусе 4 с помощью стопорного кольца 6, как изображено на рисунке 12. Для «разрядки» гидронатяжителя необходимо через отверстие в крышке гидронатяжителя оправкой нажать на гидронатяжитель с усилием, обеспечивающим выход плунжера из корпуса гидронатяжителя. Под действием пружины корпус гидронатяжителя переместится до упора в крышку, а плунжер через натяжное устройство натянет цепь.

При работе привода гидронатяжители создают постоянное натяжение и гасят колебания цепей при изменении режимов работы двигателя. Происходит это следующим образом.

Под действием пружины 5 и давления масла, поступающего из масляной магистрали через отверстие 8 в корпусе клапана, плунжер 3 нажимает на рычаг натяжного устройства со звездочкой, а через него на цепь, обеспечивая неразрывный контакт звездочки и цепи.

При воздействии цепи на гидронатяжитель (при изменении режима работы двигателя) плунжер 3 перемещается назад, сжимая пружину 5, шариковый клапан гидронатяжителя закрывается и происходит демпфирование (гашение) колебаний цепи за счет пружины и перетекания масла через зазор между плунжером и корпусом. По мере вытяжки цепи плунжер выдвигается из корпуса 4, передвигая запорное кольцо 2 из одной канавки корпуса в другую, тем самым обеспечивается необходимое натяжение цепи.

Ход плунжера назад, при гашении колебаний цепи и при компенсации температурных удлинений деталей привода, ограничивается запорным кольцом 2 и шириной канавки на плунжере 3.

Рисунок 12. Гидронатяжитель с транспортным стопором.

1 – корпус клапана в сборе; 2 – запорное кольцо; 3 – плунжер; 4 – корпус; 5 – пружина; 6 – стопорное кольцо; 7 – транспортный стопор; 8 – отверстие для подвода масла.

Привод клапанов (Рисунок 13). Клапаны приводятся от распределительных валов через одноплечий рычаг 3. Одним концом, имеющим внутреннюю сферическую поверхность, рычаг опирается на сферический торец плунжера гидроопоры 1.

Другим концом, имеющим криволинейную поверхность, рычаг опирается на торец стержня клапана. Ролик 6 (Рисунок 14) рычага привода клапана беззазорно контактирует с кулачком распределительного вала. Для уменьшения трения в приводе клапанов ролик установлен на оси 4 на игольчатом подшипнике 3. Рычаг передает перемещения, задаваемые кулачком распределительного вала, клапану.

Рисунок 13. Привод клапанов.

1 – гидроопора; 2 – пружина клапана; 3 – рычаг привода клапана; 4 – распределительный вал впускных клапанов; 5 – крышка распределительных валов; 6 – распределительный вал выпускных клапанов; 7 – сухарь клапана; 8 – тарелка пружины клапана; 9 – маслоотражательный колпачок; 10 – опорная шайба пружины клапана; 11 – седло выпускного клапана; 12 – выпускной клапан; 13 – направляющая втулка выпускного клапана; 14 – направляющая втулка впускного клапана; 15 – впускной клапан; 16 – седло впускного клапана.

Рисунок 14. Рычаг привода клапана.

1 – рычаг привода клапана; 2 – скоба рычага привода клапана; 3 – подшипник игольчатый; 4 – ось ролика рычага клапана; 5 – стопорное кольцо; 6 – ролик рычага клапана.

Рисунок 15. Гидроопора.

1 – корпус; 2 – пружина; 3 – обратный клапан; 4 – поршень; 5 – отверстие для подвода масла; 6 – стопорное кольцо; 7 – плунжер; 8 – полость между корпусом и поршнем.

Применение гидроопоры исключает необходимость регулировать зазор между рычагом и клапаном.

При установке на двигатель рычаг подсобирается с гидроопорой с помощью скобы 2 охватывающей шейку плунжера гидроопоры.

Гидроопора (Рисунок 15) стальная, ее корпус 1 выполнен в виде цилиндрического стакана, внутри которого размещен поршень 4, с обратным шариковым клапаном 3 и плунжер 7, который удерживается в корпусе стопорным кольцом 6.

На наружной поверхности корпуса выполнены канавка и отверстие 5 для подвода масла внутрь опоры из магистрали в головке цилиндров.

Гидроопоры устанавливаются в расточенные в головке цилиндров отверстия.

Работает гидроопора следующим образом.

При набегании кулачка распределительного вала на ролик рычага привода клапана давление под поршнем резко повышается, шариковый клапан закрывается, запирая находящееся в полости 8 между корпусом и поршнем масло, которое становится рабочим телом, через которое передается усилие и движение от кулачка через рычаг к клапану.

Небольшая часть масла при этом выдавливается через зазор между корпусом и поршнем, при этом гидроопора проседает на величину 0,01…0,05 мм.

При закрытии клапана, когда снимается усилие с гидроопоры, пружина 2 прижимает поршень, плунжер и рычаг привода клапана к кулачку распределительного вала, выбирая зазор, шариковый клапан открывается, впуская в полость между корпусом и поршнем масло, после чего цикл повторяется.

Гидроопоры автоматически обеспечивают беззазорный контакт кулачков распределительных валов с роликами рычагов и клапанами, компенсируя износы сопрягаемых деталей: кулачков, роликов, сферических поверхностей плунжеров и рычагов, клапанов, фасок седел и тарелок клапанов.

В центре сферы плунжера гидроопоры и в сферическом гнезде рычага привода клапанов выполнены отверстия для смазки сферических поверхностей плунжера и рычага, и направленной струей рабочих поверхностей кулачка распределительного вала и ролика рычага.

Клапаны (Рисунок 13) впускной 15 и выпускной 12 изготовлены из жаропрочной стали, выпускной клапан имеет жароупорную износостойкую наплавку рабочей поверхности тарелки и наплавку из углеродистой стали на торце стержня, закаленную для повышения износостойкости. Диаметры стержней впускного и выпускного клапанов 6 мм. Тарелка впускного клапана имеет диаметр 30 мм, выпускного – 27 мм. Угол рабочей фаски у впускного клапана 60°, у выпускного 45°30′. На конце стержня клапана выполнены выточки для сухарей 7 тарелки 8 пружины клапана.

Сухари и тарелка пружины клапана изготовлены из малоуглеродистой легированной стали и подвергнуты углеродоазотированию для повышения износосойкости.

У сухарей размеры и форма элементов, охватывающих стержень клапана, дают возможность клапанам вращаться в процессе их работы.

Под пружину устанавливается опорная стальная шайба 10. Клапаны работают в направляющих втулках 13, 14, изготовленных из дисперсно-упрочненного композиционного материала на основе порошковой меди или из поршкового материала на основе железа. Втулки клапанов снабжены стопорными кольцами.

Седла клапанов изготовлены из специального чугуна или из поршкового материала на основе железа. Седла запрессованы в головку цилиндров и окончательно обрабатываются в сборе с головкой

Для уменьшения расхода масла через зазор между втулкой и стержнем клапана, на верхние концы всех втулок напрессованы маслоотражательные колпачки 9, изготовленные из маслостойкой резины.

Промежуточный вал 6 (Рисунок 16) предназначен для передачи вращения от коленчатого вала распределительным валам через промежуточные звездочки, нижнюю и верхнюю цепи. Кроме этого, он служит для привода масляного насоса.

Вал изготавливается из стали. Рабочие поверхности вала термообработаны.

Промежуточный вал вращается в сталеалюминиевых втулках 5 и 11, запрессованных в отверстия блока цилиндров 12.

От осевых перемещений промежуточный вал удерживается стальным фланцем 13, который закреплен двумя болтами М8 к переднему торцу блока цилиндров, между передней шейкой вала и ступицей ведомой звездочки 4.

Осевой зазор обеспечивается разницей между длиной уступа на валу и толщиной фланца. Для повышения износостойкости фланец закален, а для улучшения приработки торцевые поверхности фланца шлифованы и фосфатированы.

На передний цилиндрический выступ вала установлена ведомая звездочка 4.

Ведущая звездочка 3 цилиндрическим выступом устанавливается в отверстие ведомой звездочки, а ее угловое положение фиксируется штифтом 14, запрессованным в ступицу ведомой звездочки.

Обе звездочки “напроход” крепятся двумя болтами 1 к промежуточному валу.

Болты контрятся отгибом на их грани углов стопорной пластины 2.

На хвостовике промежуточного вала с помощью шпонки и гайки 9 закреплена ведущая винтовая шестерня 10 привода масляного насоса.

Свободная поверхность промежуточного вала (между опорными шейками) герметично закрыта тонкостенной стальной трубой 7, запрессованной на герметике в отверстия в приливах блока цилиндров.

Рисунок 16. Промежуточный вал.

1 – болт; 2 – стопорная пластина; 3 – ведущая звездочка; 4 – ведомая звездочка; 5 – передняя втулка вала; 6 – промежуточный вал; 7 – труба промежуточного вала; 8 – валик-шестерня; 9 – гайка; 10 – шестерня привода масляного насоса; 11 – задняя втулка вала; 12 – блок цилиндров; 13 – фланец промежуточного вала; 14 – штифт.

3.3 Система смазки.

Система смазки комбинированная, многофункциональная: под давлением и разбрызгиванием. Используется для охлаждения поршней и подшипников турбокомпрессора, масло под давлением приводит в рабочее состояние гидроопоры и гидронатяжители.

Схема системы смазки показана на рисунке 17.

Циркуляция масла происходит следующим образом. Насос 27 засасывает масло из картера 28 и по каналу в блоке подводит его к жидкостно-масляному теплообменнику 3, а затем к полнопоточному фильтру 4. В случае превышения давления 450 кПа (4,5 кгс/см²) плунжер редукционного клапана масляного насоса открывает перепускное отверстие, через которое масло перетекает в зону всасывания масляного насоса.

После фильтра масло поступает в главную масляную магистраль 2 и через каналы в блоке смазывает коренные подшипники 21, подшипники промежуточного вала, верхний подшипник валика привода масляного насоса и подводится к гидронатяжителю цепи первой ступени привода распределительных валов. От коренных подшипников масло через внутренние каналы коленчатого вала смазывает шатунные подшипники 19. Поршневые пальцы и верхние головки шатунов смазываются разбрызгиванием. От верхнего подшипника валика привода масляного насоса масло через поперечные сверления и внутреннюю полость валика подается для смазки опорной поверхности ведомой шестерни привода и нижнего подшипника валика.

Шестерни привода маслонасоса смазываются струей масла через калиброванное отверстие 5 в главной масляной магистрали.

Для охлаждения поршня предусмотрена масляная форсунка 1, в которую масло поступает под давлением. При давлении масла 1,2-1,5 кгс/см² происходит открытие клапана форсунки и подача непрерывной струи масла на днище поршня. Схема работы форсунки охлаждения поршня показана на рисунке 18.

Рисунок 17. Схема системы смазки.

1 – форсунка охлаждения поршня; 2 – главная масляная магистраль; 3 – теплообменник жидкостно-масляный; 4 – масляный фильтр; 5 – калиброванное отверстие подачи масла на шестерни привода масляного насоса; 6 – шланг подвода масла к вакуумному насосу; 7 – шланг слива масла из вакуумного насоса; 8 – подвод масла к верхнему подшипнику валика привода масляного насоса; 9 – вакуумный насос; 10 – подача масла к втулкам промежуточного вала; 11 – подвод масла к гидроопоре; 12 – верхний гидронатяжитель цепи; 13 – крышка маслозаливной горловины; 14 – рукоятка указателя уровня масла; 15 – подвод масла к опорной шейке распределительного вала; 16 – датчик сигнализатора аварийного давления масла; 17 – турбокомпрессор; 18 – нагнетательная трубка масла в турбокомпрессор; 19 – шатунный подшипник; 20 – шланг слива масла из турбокомпрессора; 21 – коренной подшипник; 22 – указатель уровня масла; 23 – метка «П» верхнего уровня масла; 24 – метка «0» нижнего уровня масла; 25 – пробка слива масла; 26 – маслоприемник с сеткой; 27 – масляный насос; 28 – масляный картер; 29 – датчик указателя давления масла.

Из главной масляной магистрали масло через вертикальный канал в блоке поступает в головку цилиндров, смазывает опоры распределительных валов и подводится к гидронатяжителю 12 цепи второй ступени привода распределительных валов, к гидроопорам и к датчику сигнализатора аварийного давления масла 16. Вытекая из зазоров и стекая в картер в передней части головки цилиндров, масло смазывает цепи, рычаги натяжных устройств со звездочками и звездочки привода распределительных валов. Через специальные отверстия в блоке масло под давлением по нагнетательной трубке 18 поступает в подшипниковый узел турбокомпрессора 17, а затем отработанное масло по шлангу 20 стекает в масляный картер двигателя.

Контроль за давлением масла осуществляется датчиком указателя давления масла 29 и указателем в комбинации приборов. Кроме того, система снабжена датчиком сигнализатора аварийного давления масла 16 и сигнализатором аварийного давления масла. Сигнализатор аварийного давления масла загорается при давлении масла 40…80 кПа (0,4…0,8 кгс/см²).

Емкость системы смазки 6,5 л. Масло в двигатель заливается через маслозаливную горловину, расположенную на крышке клапанов и закрытую крышкой 13.

Уровень масла контролируется по меткам «П» и «0» на стержне указателя уровня 24. При эксплуатации автомобиля по пересеченной местности уровень масла следует поддерживать вблизи метки «П», не превышая ее.

Слив масла производится через отверстие в картере закрытое пробкой 25.

Рисунок 18. Схема работы форсунки охлаждения поршня.

1 – корпус клапана; 2 – корпус форсунки; 3 – трубка; 4 – поршень.

Масляный насос (Рисунок 19) шестеренчатого типа установлен внутри масляного картера и крепится к блоку цилиндров двумя болтами и держателем масляного насоса. Ведущая шестерня 1 неподвижно закреплена на валике 3 с помощью штифта, а ведомая 5 свободно вращается на оси 4, запрессованной в корпусе 2 насоса. Корпус насоса изготовлен из алюминиевого сплава, шестерни – из металлокерамики. К корпусу тремя винтами крепится чугунный приемный патрубок 6 с сеткой.

Редукционный клапан (Рисунок 19) плунжерного типа, расположен в корпусе маслоприемника масляного насоса. Редукционный клапан отрегулирован на заводе установкой тарированной пружины. Менять регулировку клапана в эксплуатации не рекомендуется.

Рисунок 19. Масляный насос и редукционный клапан.

1 – ведущая шестерня; 2 – корпус; 3 – валик; 4 – ось; 5 – ведомая шестерня; 6 – приемный патрубок с сеткой и редукционным клапаном; 7 – плунжер; 8 – пружина; 9 – перепускное отверстие, 10 – пробка.

Привод масляного насоса (Рисунок 20) осуществляется парой винтовых шестерен 6 и 7 от промежуточного вала 8 привода распределительных валов.

Промежуточный вал вращается во втулках, запрессованных в опоры блока цилиндров. На промежуточном валу с помощью шпонки 5 установлена и закреплена фланцевой гайкой ведущая шестерня 7, находящаяся в зацеплении с ведомой шестерней 6, напрессованной на валик 1, вращающийся в опорах блока цилиндров.

В верхнюю часть ведомой шестерни запрессована втулка 2, имеющая внутреннее шестигранное отверстие. В отверстие втулки вставляется шестигранный валик 9, нижний конец которого входит в шестигранное отверстие валика 10 масляного насоса.

Рисунок 20. Привод масляного насоса.

1 – валик привода масляного насоса; 2 – втулка; 3 – прокладка; 4 – крышка шестерен; 5 – шпонка; 6 – ведомая шестерня; 7 – ведущая шестерня; 8 – промежуточный вал; 9 – шестигранный валик; 10 – валик масляного насоса; 11 – масляный насос.

Фильтр очистки масла – на двигатель устанавливается полнопоточный масляный фильтр однократного использования неразборной конструкции 2101С-1012005-НК-2 ф.«КОЛАН» г. Полтава или 406.1012005-02 ф.«БИГ-фильтр» г. С.-Петербург.

Фильтры 2101С-1012005-НК-2 и 406.1012005-02 снабжены фильтрующим элементом перепускного клапана, снижающего вероятность попадания неочищенного масла в систему смазки при пуске холодного двигателя и предельном загрязнении основного фильтрующего элемента.

Масляный фильтр подлежит замене при ТО-1 (каждые 10 000 км пробега) одновременно со сменой масла.

3.4 Система вентиляции картера.

Система вентиляции картера (Рисунок 21) – закрытого типа, действующая за счёт разрежения во впускной системе. Маслоотражатель 4 размещён в крышке маслоотделителя 3.

Рисунок 21. Система вентиляции картера.

1 – воздуховод; 2 – крышка клапанов; 3 – крышка маслоотделителя; 4 – маслоотражатель; 5 – шланг вентиляции; 6 – выпускной патрубок турбокомпрессора; 7 – турбокомпрессор; 8 – впускной патрубок турбокомпрессора; 9 – впускная труба; 10 – ресивер.

При работе двигателя картерные газы проходят по каналам блока цилиндров в головку цилиндров, смешиваясь по пути следования с масляным туманом, далее проходят через маслоотделитель, который встроен в крышку клапанов 2. В маслоотделителе масляная фракция картерных газов отделяется маслоотражателем 4 и стекает через отверстия в полость головки цилиндров и далее в картер двигателя. Осушенные картерные газы по шлангу вентиляции 5 поступают через впускной патрубок 8 в турбокомпрессор 7, в котором они смешиваются с чистым воздухом и подаются через выпускной (нагнетательный) патрубок 6 турбокомпрессора по воздуховоду 1 последовательно в ресивер 10, впускную трубу 9 и далее в цилиндры двигателя.

3.5 Система охлаждения.

Система охлаждения (Рисунок 22) – жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Система включает в себя водяные рубашки в блоке цилиндров и в головке цилиндров, водяной насос, термостат, радиатор, жидкостно-масляный теплообменник, расширительный бачок со специальной пробкой, вентилятор с муфтой, краники слива ОЖ на блоке цилиндров и радиаторе, датчики: температуры охлаждающей жидкости (системы управления), указателя температуры ОЖ, сигнализатора перегрева ОЖ.

Наиболее выгодный температурный режим охлаждающей жидкости лежит в пределах 80…90 °С. Указанная температура поддерживается при помощи термостата, действующего автоматически.

Поддержание термостатом правильного температурного режима в системе охлаждения оказывает решающее влияние на износ деталей двигателя и экономичность его работы.

Для контроля температуры охлаждающей жидкости в комбинации приборов автомобиля имеется указатель температуры, датчик которого ввернут в корпус термостата. Кроме того, в комбинации приборов автомобиля имеется сигнализатор аварийной температуры, загорающийся красным цветом при повышении температуры жидкости свыше плюс 102…109 °С.

При загорании сигнализатора не следует немедленно останавливать двигатель, во избежание его поломки. Необходимо перевести работу двигателя на холостой ход при частоте коленчатого вала 1500…2000 мин⁻¹ на 3…5 мин для снижения температуры и лишь после этого остановить двигатель, выявить и устранить причину перегрева охлаждающей жидкости.

Водяной насос (Рисунок 23) центробежного типа расположен и закреплен на крышке цепи. Подшипник 7 отделен от охлаждающей жидкости самоподжимным сальником 4 неразборной конструкции, в котором расположены манжета и уплотняющая шайба. Жидкость, просачивающаяся через сальник, не попадает в подшипник, а вытекает наружу через контрольное отверстие 6. Подшипник от перемещения удерживается фиксатором 2, который завернут до упора и закернен. Подшипник заполняется смазкой при сборке и в процессе эксплуатации добавления смазки не требуется. Ступица 1 и крыльчатка 5 напрессованы на валик подшипника.

Привод водяного насоса и генератора осуществляется поликлиновым ремнем 6РК 1220. Натяжение ремня производится изменением положения натяжного ролика 3 (Рисунок 24).

Привод вентилятора и насоса ГУР осуществляется поликлиновым ремнем 6РК 925. Натяжение ремня производится изменением положения шкива насоса ГУР.

Рисунок 22. Схема системы охлаждения двигателя на автомобилях УАЗ.

1 – краник отопителя салона; 2 – электронасос отопителя; 3 – двигатель; 4 – термостат; 5 – датчик указателя температуры ОЖ; 6 – датчик температуры охлаждающей жидкости (системы управления); 7 – датчик сигнализатора перегрева ОЖ; 8 – заливная горловина радиатора; 9 – расширительный бачок; 10 – пробка расширительного бачка; 11 – вентилятор; 12 – радиатор системы охлаждения; 13 – муфта вентилятора; 14 – сливная пробка радиатора; 15 – привод вентилятора; 16 – водяной насос; 17 – теплообменник жидкостно-масляный; 18 – сливной краник ОЖ блока цилиндров; 19 – трубка отопителя; 20 – радиатор отопителя салона.

Рисунок 23. Водяной насос.

1 – ступица; 2 – фиксатор; 3 – корпус; 4 – сальник; 5 – крыльчатка; 6 – контрольное отверстие для выхода охлаждающей жидкости; 7 – валик с подшипником.

Рисунок 24. Схема привода вспомогательных агрегатов.

1 – шкив коленчатого вала привода водяного насоса и генератора; 2 – зубчатый шкив привода ТНВД; 3 – натяжной ролик; 4 – ремень привода генератора и водяного насоса; 5 – шкив генератора; 6 – натяжной ролик ремня привода ТНВД; 7 – шкив ТНВД; 8 – зубчатый ремень привода ТНВД; 9 – шкив вентилятора; 10 – ремень привода вентилятора и насоса ГУР; 11 – шкив насоса ГУР; 12 – направляющий ролик; 13 – шкив водяного насоса.

Термостат (Рисунок 25) с твердым наполнителем, одноклапанный, типа ТС 108-01 расположен в корпусе, установленном на выходном отверстии головки цилиндров, и соединен шлангами с водяным насосом и радиатором.

На стойке 3 термостата, неподвижно закрепленной в корпусе 7, установлен шток 2, входящий внутрь термосилового датчика 5. В исходном состоянии на холодном двигателе пружина 5 прижимает клапан 1 к седлу, и циркуляция жидкости осуществляется по малому кругу через теплообменник во всасывающую полость водяного насоса, а затем в двигатель, минуя радиатор.

Клапан термостата начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости 80±2 °С. При температуре 94 °С он полностью открыт. При этом большая часть жидкости проходит через крышку термостата в радиатор.

Рисунок 25. Термостат.

1 – клапан; 2 – шток; 3 – стойка; 4 – прокладка; 5 – датчик термосиловой; 6 – пружина клапана; 7 – корпус.

Привод вентилятора (Рисунок 26) расположен и закреплен на передней крышке головки цилиндров и служит для закрепления вентилятора и шкива вентилятора на двигателе. В корпусе привода вентилятора 3 располагается подшипник 2 с валом. Подшипник удерживается в корпусе с помощью специального герметика и кольца на корпусе подшипника. На вал подшипника напрессована ступица привода вентилятора 1, на которой крепится шкив вентилятора и вентилятор с муфтой. Подшипник заполняется смазкой на заводе-изготовителе, поэтому в процессе эксплуатации добавления смазки не требуется.

Рисунок 26. Привод вентилятора.

1 – ступица привода вентилятора; 2 – подшипник; 3 – корпус привода вентилятора.

3.6 Система подачи топлива.

Принципиальная схема системы питания дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 на автомобилях УАЗ показана на рисунке 27. Топливо из правого топливного бака 12 через фильтр грубой очистки топлива 11 подается топливным электронасосом 10 под давлением к фильтру тонкой очистки топлива 8 (ФТОТ). При давлении подаваемого электронасосом топлива больше 60-80 КПа (0,6-0,8 кгс/см²) перепускной клапан 17 открывается, отводя избыточное топливо в линию слива 16. Очищенное топливо от ФТОТ поступает в топливный насос высокого давления (ТНВД) 5. Далее топливо подается с помощью плунжера-распределителя ТНВД в соответствии с порядком работы цилиндров по топливопроводам высокого давления 3 к форсункам 2, с помощью которых осуществляется впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля.

Избыточное топливо, а также попавший в систему воздух отводятся от форсунок, ТНВД и перепускного клапана по топливопроводам слива топлива в баки.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) (Рисунок 28) распределительного типа со встроенным топливоподкачивающим насосом, корректором по наддуву и электромагнитным клапаном останова топливоподачи. ТНВД оснащен двухрежимным механическим регулятором частоты вращения коленчатого вала.

Основной функцией насоса является дозированная по нагрузке на двигатель подача топлива в цилиндры двигателя под высоким давлением в определенный момент времени в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

Внимание!

• Не следует полностью вырабатывать топливо из системы питания, так как смазка трущихся деталей ТНВД осуществляется топливом и это неминуемо приведет к выходу ТНВД из строя.
• Не допускается снятие шкива ТНВД вместе со ступицей путем отворачивания гайки 19 (Рисунок 28), крепящей ступицу, так как ступица устанавливается на валу ТНВД на конусной посадке без шпоночного или щлицевого соединения. Сборка без специальных приспособлений не обеспечит правильность установки ТНВД относително ВМТ 1-го цилиндра (правильность установки ступицы проверяется на специальном оборудовании при сборке или обслуживании ТНВД), что приведет к ухудшению работы и возможной поломке двигателя.

Рисунок 27. Схема системы питания дизельного двигателя ЗМЗ-5143.10 на автомобилях УАЗ с электрическим топливным насосом.

1 – двигатель; 2 – форсунки; 3 – топливопроводы высокого давления двигателя; 4 – шланг отвода отсечного топлива от форсунок к ТНВД; 5 – ТНВД; 6 – шланг подвода топлива от ФТОТ к ТНВД; 7 – шланг слива топлива от ТНВД к штуцеру ФТОТ; 8 – ФТОТ; 9 – топливопровод забора топлива от баков; 10 – топливный электронасос; 11 – фильтр грубой очистки топлива; 12 – правый топливный бак; 13 – левый топливный бак; 14 – клапан топливного бака; 15 – струйный насос; 16 – топливопровод слива топлива в баки; 17 – перепускной клапан.

Рисунок 28. Топливный насос высокого давления BOSCH типа VE.

1 – электромагнитный клапан остановки двигателя; 2 – винт регулировки максимальных оборотов холостого хода; 3 – регулировочный винт максимальной подачи топлива (опломбирован и при эксплуатации не регулируется); 4 – штуцер корректора по наддуву воздуха; 5 – корректор по наддуву воздуха; 6 – винт регулировки минимальных оборотов холостого хода; 7 – штуцера топливопроводов высокого давления; 8 – кронштейн крепления ТНВД; 9 – фланец крепления ТНВД; 10 – отверстие корпуса ТНВД для установки штифта-центратора; 11 – паз ступицы под штифт-центратор ТНВД; 12 – ступица шкива ТНВД; 13 – штуцер подвода топлива; 14 – рычаг подачи топлива; 15 – датчик положения рычага подачи топлива; 16 – разъем датчика; 17 – штуцер подвода отсечного топлива от форсунок; 18 – штуцер отвода топлива в линию слива; 19 – гайка крепления ступицы на валу ТНВД.

Форсунка (Рисунок 29) закрытая, с двухстадийной подачей топлива. Давление впрыска:

– первая стадия (ступень) – 19,7 МПа (197 кгс/см²)

– вторая стадия (ступень) – 30,9 МПа (309 кгс/см²)

Рисунок 29. Форсунка подачи топлива.

1 – фильтр щелевой; 2 – корпус форсунки; 3 – проставка; 4 – пружина малая; 5 – нажимной штифт; 6 – направляющий элемент; 7 – пружина большая; 8 – нажимной штифт; 9 – седло пружины; 10 – проставка; 11 – проставка; 12 – упорная втулка; 13 – гайка распылителя; 14 – распылитель.

Фильтр тонкой очистки топлива (ФТОТ) (Рисунок 30) имеет важное значение для нормальной и безаварийной работы ТНВД и форсунок. Поскольку плунжер, втулка, нагнетательный клапан и элементы форсунок являются деталями прецизионными, топливный фильтр должен задерживать мельчайшие абразивные частицы размером 3…5 мкм. Важной функцией фильтра является также задержание и отделение воды, содержащейся в топливе. Попадание влаги во внутреннее пространство ТНВД может привести к выводу последнего из строя по причине образования коррозии и износа плунжерной пары. Задержанная фильтром вода собирается в отстойнике фильтра, откуда должна периодически удаляться через сливную пробку 7. Слив отстоя из ФТОТ производить через каждые 5 000 км пробега автомобиля.

Подсоединенние шлангов подвода топлива, отвода очищенного топлива и шлагов слива топлива к штуцерам, установленным на ФТОТ, производить в соответсвии с рисунком.

Рисунок 30. Фильтр тонкой очистки топлива.

1 – штуцер отвода топлива в линию слива; 2 – штуцер подвода топлива от баков; 3 – пробка для выпуска воздуха; 4 – подогреватель; 5 – прокладка; 6 – корпус фильтрующего элемента; 7 – пробка слива воды; 8 – датчик температуры топлива; 9 – шланг отвода очищенного топлива к ТНВД; 10 – разъем подогревателя; 11 – шланг подвода отсечного топлива от ТНВД; 12 – перепускной клапан.

Перепускной клапан 1 (Рисунок 31) шарикового типа ввернут в штуцер 3, который установлен на фильтре тонкой очистки топлива. Перепускной клапан предназначен для перепуска избыточного топлива, подаваемого топливным электронасосом в линию слива топлива в баки. При давлении топлива 60-80 КПа (0,6-0,8 кгс/см²) перепускной клапан открывается, перепуская часть топлива из штуцера 10 подвода топлива в штуцер 7 линии слива.

При правильно подобранной характеристике топливного электронасоса перепускной клапан не требуется.

Рисунок 31. Перепускной клапан.

1 – перепускной клапан; 2 – штуцер подвода отсечного топлива от ТНВД; 3 – полый штуцер к фильтру; 4 – фильтр тонкой очистки топлива; 5, 6, 8, 9, 11 – уплотнительные прокладки; 7 – штуцер отвода топлива в линию слива; 10 – штуцер подвода топлива от баков.

3.7 Система впуска воздуха и выпуска отработавших газов.

В двигателях ЗМЗ-5143.10 применена четырехклапанная на один цилиндр система газораспределения, которая позволяет значительно улучшить наполнение и очистку цилиндров по сравнению с двухклапанной, а также в совокупности с винтовой формой впускных каналов обеспечить вихревое движение воздушного заряда для лучшего смесеобразования.

Система впуска воздуха (Рисунок 32) включает в себя: воздушный фильтр, шланг, впускной патрубок турбокомпрессора, турбокомпрессор 5, выпускной (нагнетательный) патрубок турбокомпрессора 4, воздуховод 3, ресивер 2, впускную трубу 1, впускные каналы головки цилиндров, впускные клапаны.

Подача воздуха при запуске двигателя осуществляется за счет разрежения, создаваемого поршнями, а далее турбокомпрессором с регулируемым наддувом.

Рисунок 32. Система впуска воздуха.

1 – впускная труба; 2 – ресивер; 3 – воздуховод; 4 – выпускной патрубок турбокомпрессора; 5 – турбокомпрессор.

Выпуск отработавших газов осуществляется через выпускные клапаны, выпускные каналы головки цилиндров, чугунный выпускной коллектор, турбокомпрессор, приемный патрубок трубы глушителя и далее по системе выпуска автомобиля.

Турбокомпрессор (Рисунок 33) является одним из основных агрегатов системы впуска воздуха и выпуска отработавших газов, от которого зависят эффективные показатели двигателя – мощность и крутящий момент. Турбокомпрессор использует энергию отработавших газов для нагнетания воздушного заряда в цилиндры. Колесо турбины и колесо компрессора находятся на общем валу, который вращается в плавающих радиальных подшипниках скольжения.

Рисунок 33. Турбокомпрессор.

1 – корпус компрессора; 2 – пневмопривод перепускного клапана; 3 – корпус турбины; 4 – корпус подшипников.

3.8 Система рециркуляции отработавших газов (СРОГ).

Система рециркуляции отработавших газов (Рисунок 34) служит для снижения выброса токсичных веществ (NOx) с отработавшими газами путём подачи части отработавших газов (ОГ) из выпускного коллектора в цилиндры двигателя.

Рециркулирование отработавших газов на двигателе начинается после прогрева охлаждающей жидкости до температуры 20…23 °С и осуществляется во всем диапазоне частичных нагрузок. При работе двигателя на полной нагрузке система рециркуляции отработавших газов выключается.

При подаче напряжения 12 В открывается электромагнитный клапан, который устанавливается на автомобиле, и под воздействием разрежения, которое создаётся в наддиафрагменной полости пневмокамеры 1 вакуумным насосом, цилиндрическая пружина 3 сжимается, шток 4 с клапаном 5 поднимается и в результате этого происходит перепуск части ОГ из коллектора 7 в выпускной (нагнетательный) патрубок 8 турбокомпрессора, а далее в цилиндры двигателя.

В случае отсутствия перемещения штока проверить наличие управляющего разрежения на диафрагменном механизме клапана рециркуляции. Если разрежение имеется, то неисправен клапан, который необходимо заменить.

Для управления рециркуляцией ОГ блок управления использует показания датчиков температуры ОЖ, положения рычага подачи топлива ТНВД, числа оборотов и данные, записанные в его память.

Система рециркуляции не работает на минимальных оборотах холостого хода и при полной подаче топлива. В эксплуатации обслуживать СРОГ не требуется.

Рисунок 34. Система рециркуляции отработавших газов.

1 – пневмокамера; 2 – шланг от электромагнитного клапана управления к клапану рециркуляции; 3 – пружина; 4 – шток клапана рециркуляции; 5 – клапан рециркуляции; 6 – трубка рециркуляции; 7 – коллектор; 8 – выпускной патрубок турбокомпрессора.

Поделиться ссылкой: