2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как установить поршни двигателя 21083 в ВМТ

Как установить поршни двигателя 21083 в ВМТ

ВМТ поршня

Многие ремонтные работы на двигателе автомобиля включают в себя установку поршней в верхнюю мертвую точку (ВМТ).

Проведем такую установку на примере двигателя 21083 автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099.

На двигателе 21083 имеются заводские установочные метки, при совмещении которых поршни первого и четвертого цилиндров установятся в верхнюю мертвую точку:

Как установить поршни двигателя 21083 (21081, 2108) в ВМТ

Установочные метки

Метка — точка на шкиву распределительного вала и метка-выступ на задней крышке привода ГРМ

метка на шкиву распредвала 21083

Метка — точка на зубчатом шкиву коленчатого вала и метка — вырез на корпусе масляного насоса

метка на шкиву к/вала

Метка — черта на маховике двигателя и метка (треугольный вырез) на шкале градусов в лючке картера сцепления

метка на маховике 21083

Необходимые инструменты

— Большая шлицевая отвертка

— Ключ на «19» или головка с воротком

Подготовительные работы

— Снимаем корпус воздушного фильтра двигателя

— Снимаем защитную крышку привода ГРМ

Как установить поршни двигателя в верхнюю мертвую точку (ВМТ)

Совмещаем заводские установочные метки двигателя
Для этого вращаем коленчатый вал двигателя по часовой стрелке за шлицы маховика при помощи большой отвертки до совмещения метки на шкиву распределительного вала и метки на задней крышке привода ГРМ (см. фото выше).

Можно вращать коленчатый вал за болт крепления шкива привода генератора ключом на «19». Но для доступа к нему придется снять правое колесо, правый защитный брызговик двигателя, шкив генератора. Плюсом такой дополнительной работы будет контроль над совмещением меток на шкиву коленчатого вала и метки на корпусе масляного насоса.
Контролируем совмещение установочных меток
См. три фото выше.

Метка — точка на шкиву распредвала должна стоять строго напротив метки — выступа на задней крышке привода ГРМ.

Метка — черта на маховике напротив середины треугольного вырезе в шкале градусов, в лючке на картере сцепления. Видна если снять заглушку лючка.

И если контролируется метка на коленчатом валу двигателя:

Метка — точка на шкиву коленчатого вала напротив метки — выреза на отливе корпуса масляного насоса.

При таком расположении установочных меток двигателя 21083 его поршни в первом и четвертом цилиндрах будут находится в верхней мертвой точке (ВМТ). При этом в первом цилиндре будет такт сжатия, а в четвертом выпуска отработанных газов.

Для установки поршней второго и третьего цилиндров двигателя в верхнюю мертвую точку вращаем коленчатый вал по часовой стрелке пока метка на шкиву распредвала не обойдет полный круг — 360 градусов и не станет напротив метки на задней крышке привода ГРМ. При этом метки на маховике видно не будет, метка на шкиву коленчатого вала так же будет расположена напротив выреза в отливе корпуса масляного насоса.

Примечания и дополнения

— Что такое ВМТ (верхняя мертвая точка)? ВМТ — крайнее верхнее положение поршня в цилиндре.

— На некоторых разновидностях масляных насосов двигателя 21083 нет отлива с вырезом, поэтому при выставлении меток необходимо ориентироваться на штифт для установки шкива привода генератора на звездочке распредвала и прорезь в нижней части корпуса масляного насоса.

Читайте так же:
Что характерно для топазов?

Почему изменяется зазор между поршнем и цилиндром

Конструкторы автомобилей стремятся, чтобы детали двигателя работали в режиме жидкостного трения.

Это такой способ смазки трущихся поверхностей, когда благодаря прочности масляной плёнки или подаче масла под давлением и при требуемом расходе непосредственного соприкосновения деталей не происходит даже под значительной нагрузкой.

Не всегда и не во всех режимах подобное состояние можно удержать. Влияют на это несколько факторов:

  • масляное голодание, подвода смазывающей жидкости, как это делается в подшипниках скольжения коленчатого и распределительного валов, под давлением в зону между поршнем и цилиндром не производится, а прочие способы смазки не всегда дают стабильный результат, лучше всего работают специальные масляные форсунки, но по разным причинам ставят их неохотно;
  • некачественно сделанный или изношенный рисунок хонингования на поверхности цилиндра, призван он удерживать масляную плёнку и не давать ей полностью исчезнуть под усилием поршневых колец;
  • нарушения температурного режима вызывают обнуление теплового зазора, исчезновение масляного слоя и появление задиров на поршнях и цилиндрах;
  • применение некачественного масла с отклонением по всем значимым характеристикам.

Кажется, парадоксальным, но больше изнашивается поверхность цилиндра, хотя она обычно изготовлена из чугуна, это цельный чугунный блок или различные сухие и мокрые гильзы, залитые в алюминий блока.

Даже если гильза отсутствует, поверхность алюминиевого цилиндра подвергается специальной обработке, и на ней создаётся слой специального твёрдого износостойкого покрытия.

Связано это с более стабильным давлением на поршень, которое при наличии смазки почти не снимает с него металл при движении. А вот цилиндр подвержен грубой работе пружинных колец с высоким удельным давлением из-за малой площади контакта.

Естественно, поршень тоже изнашивается, даже если это происходит с меньшей скоростью. В результате суммарного износа обеих поверхностей трения зазор непрерывно увеличивается, причём неравномерно.

Проводим установку на ВАЗ 2101-ВАЗ 2107

Примечание!
Начните со снятия головки блока цилиндров с двигателя автомобиля! (Подробнее описано в статье: «Про фазы газораспределения по меткам» в пунктах «1-10»).

Способ 1

Стоя рядом с подкапотным пространством просуньте руку глубоко вниз и проверните специальным ключом по часовой стрелке гайку крепления шкива коленвала. Она указана красным на фото ниже.

Стрелкой указана гайка крепления шкива коленвала, её нужно провернуть по часовой стрелки

Примечание!
При отсутствии вышеописанного инструмента воспользуйтесь головкой «на 36», сняв сперва защиту картера (этот процесс подробно описан в статье: «Замена защиты картера»). Теперь с помощью головки проверните гайку коленвала, но только уже не с верхней, а с нижней части автомобиля.

Проворачивание болта коленчатого вала

Проворачивайте его жл момента, пока метки не установятся относительно вторых меток. (Про установку меток газораспределения читайте в рубрике под названием: «Как понять что метки совпали?»)

Метод 2

Сядьте в автомобиль, включите четвёртую передачу, проедьте несколько метров до того, пока все метки не совпадут между собой.

Способ 3

Вам понадобится домкрат. Воспользовавшись им, вывесите одно из задних колёс автомобиля, включите 4-ю передачу и рукой прокрутите по ходу движения автомобильное колесо.

Прокручивание вывешенного заднего колеса, для выставление меток

Примечание!
Во всех способах, прокручивать колесо необходимо до момента схождения меток!

Читайте так же:
Как заделать трещину в прозрачном пластике?

Вопрос?
Какой метод подошел Вам и почему Вы выбрали именно его? (Ответ пишите в комментариях)

Как убедиться, что метки совпали?

1) После снятия головки воспользуйтесь одним из трех вышеперечисленных способов по выставлению меток.

2) Проверьте установились ли метки газораспределительного механизма относительно корпусных меток, для этого:

Подойдите к подкапотному пространству автомобиля и сверьте совпадение метки звездочки распределительного вала с меткой на корпусе.

Совпадение метки звездочки распределительного вала с меткой на корпусе

Если метка распредвала сошлась, сразу же проверьте совпадение отметки звездочки коленвала с длинной меткой на крышке распредвала.

Совпадение метки звездочки коленчатого вала с меткой на крышке распредвала

Примечание!
В случае, если метки на одной из звездочек совпадают, а на другой нет, произведите действия из публикации «Работаем с фазами газораспределения по меткам».

Устройство автомобилей

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) является основным механизмом поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), который воспринимает и передает значительные по величине нагрузки. Поэтому расчет прочности КШМ имеет важное значение. В свою очередь расчеты многих деталей двигателя зависят от кинематики и динамики КШМ.
Кинематический анализ КШМ устанавливает законы движения его звеньев, в первую очередь поршня и шатуна.

Типы КШМ

В поршневых ДВС применяются три типа КШМ:

  • центральный (аксиальный);
  • смешанный (дезаксиальный);
  • с прицепным шатуном.

В центральном КШМ ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала (рис. 1).
Угловая скорость рассчитывается по формуле

Важным конструктивным параметром КШМ является отношение радиуса кривошипа R к длине шатуна L :

Установлено, что с уменьшением λ (за счет увеличения длины шатуна L ) происходит снижение инерционных и нормальных сил. При этом увеличивается высота двигателя и его масса, поэтому в автомобильных двигателях принимают значение λ от 0,23 до 0,3.

устройство блок-картера двигателя

В дезаксиальном КШМ (рис. 2) ось цилиндра не пересекает ось коленчатого вала и смещена относительно ее на расстояние а .
Дезаксиальные КШМ имеют некоторые преимущества в сравнении с центральными КШМ:

  • увеличенное расстояние между коленчатым и распределительным валами, в результате чего увеличивается пространство для перемещения нижней головки шатуна;
  • более равномерный износ цилиндров двигателя из-за уменьшения давления поршня на гильзу во время такта рабочего хода;
  • при одинаковых значениях R и λ у дезаксиального двигателя больше ход поршня, что способствует снижению содержания токсичных веществ в отработавших газах;
  • увеличенный рабочий объем двигателя.

КШМ с прицепным шатуном применяется на двигателях с большим числом цилиндров, когда хотят уменьшить длину двигателя (рис. 3).
Конструкция такого КШМ содержит главный шатун 12, соединенный непосредственно с шейкой коленчатого вала, и прицепной шатун 3, который соединен с главным шатуном посредством шарнира 11, расположенного на его головке. При этом поршни, соединенные с главным и прицепным шатуном имеют не одинаковый рабочий ход, Так, в V-образном двенадцатицилиндровом двигателе Д-12 разница в ходе поршней составляет 6,7 мм.

Кинематика центрального КШМ

При кинематическом анализе КШМ считается, что угловая скорость коленчатого вала постоянна. В задачу кинематического расчета входит определение перемещения поршня, скорости его движения и ускорения.

Перемещение поршня в зависимости от угла поворота кривошипа для двигателя с центральным КШМ рассчитывается по формуле:

x = R[1 – cos φ) + (λ/4)(1 — cos 2φ)] .

Читайте так же:
Что такое вторичное подключение в роутере?

Перемещение поршня для каждого угла поворота коленчатого вала может быть определено графическим способом, который получил название метод Брикса.

Скорость поршня может быть определена, как производная уравнения (1) по времени. Максимальных значений скорость достигает при углах поворота коленчатого вала меньше 90˚ и больше 270˚. Точное значение этих углов зависит от величины λ .
Для λ от 0,2 до 0,3 максимальные скорости поршня соответствуют углам поворота коленчатого вала от 70˚ до 80˚ и от 280˚ до 287˚.

Средняя скорость поршня может быть определена по формулам:

Vср = Sn/30 = 2Rπn/30 = 2Rɷ/π ,

где S – ход поршня, м;
n – частота вращения коленчатого вала, об/мин;
R – радиус кривошипа, м;
ɷ — угловая скорость вращения коленчатого вала, с -1 .

Средняя скорость поршня в автомобильных двигателях находится в пределах от 8 до 15 м/с.

Значение максимальной скорости поршня с достаточной степенью точности может быть определено по формулам:

Ускорение поршня определяется, как первая производная скорости по времени или как вторая производная перемещения поршня по времени:

j = Rɷ2(cos φ + λcos 2φ) .

Ускорение достигает максимальных значений в верхней и нижней мертвых точках (ВМТ и НМТ), а в средней части хода поршня уменьшается до нуля. Максимальное ускорение поршня в автомобильных ДВС составляет 10000 м/с 2 .

Отношение хода поршня к диаметру цилиндра

Отношение хода поршня S к диаметру цилиндра D является одним из основных параметров, который определяет размеры и массу двигателя. В автомобильных двигателях значения S/D варьируют от 0,8 до 1,2. Двигатели, у которых S/D больше единицы, называют длинноходными, а у которых S/D меньше единицы – короткоходными. Данное соотношение непосредственно влияет на скорость поршня, а значит и на мощность двигателя.
С уменьшением значения S/D очевидны следующие преимущества:

  • уменьшается высота двигателя;
  • снижаются механические потери и износ деталей (за счет уменьшения средней скорости поршня);
  • улучшаются условия размещения клапанов ГРМ и создаются предпосылки для увеличения их размеров;
  • появляется возможность увеличения диаметров коренных и шатунных шеек, что повышает жесткость коленчатого вала.

Однако есть и отрицательные моменты:

  • увеличивается длина двигателя и длина коленчатого вала;
  • повышаются нагрузки на детали от сил давления газов и сил инерции;
  • уменьшается высота камеры сгорания и ухудшается ее форма, что в бензиновых двигателях способствует детонации, а в дизелях ухудшает качество смесеобразования.

При выборе значений S/D конструкторы учитывают назначение и конструктивные особенности двигателя. Так, для быстроходных двигателей целесообразно уменьшить значения S/D . Выгодно уменьшать это соотношение и для V-образных двигателей, где благодаря короткоходности можно получить оптимальные массовые и габаритные показатели.
Следует, также, учитывать, что силы, действующие в КШМ, в большей степени зависят от диаметра цилиндра, и в меньшей – от хода поршня.

Динамика КШМ

При работе двигателя в КШМ действуют силы и моменты, которые не только воздействуют на детали КШМ и другие узлы, но и вызывают неравномерность работы двигателя.
К таким силам относятся:

  • сила давления газов (уравновешивается в самом двигателе и на его опоры не передается);
  • сила инерции приложена к центру возвратно-поступательно движущихся масс и направлена вдоль оси цилиндра; эта сила воздействует на корпус двигателя через подшипники коленчатого вала, вызывая вибрацию двигателя на опорах в направлении оси цилиндра;
  • центробежная сила от вращающихся масс направлена по кривошипу в средней его плоскости, воздействуя через опоры коленчатого вала на корпус двигателя, вызывает колебания двигателя на опорах в направлении кривошипа.
Читайте так же:
Для чего ставят реле на стартер?

Кроме того, возникают такие силы, как давление на поршень со стороны картера, и силы тяжести элементов КШМ, которые в расчетах не учитываются в виду относительно малой величины.

Все действующие в двигателе силы взаимодействуют с сопротивлением на коленчатом валу, силами трения и воспринимаются опорами двигателя.
В течение каждого рабочего цикла (720˚ – для четырехтактного и 360˚ – для двухтактного двигателей) силы, действующие в КШМ, непрерывно меняются по величине и направлению. Для установления характера изменения данных сил от угла поворота коленчатого вала их определяют через каждые 10˚ – 30˚ для определенных положений коленчатого вала.
Эти данные необходимы для устранения причин вибраций двигателя во время работы, т. е. для уравновешивания двигателя.

Уравновешивание двигателей

Уравновешивание двигателя сводится к созданию такой системы, в которой равнодействующие силы и их моменты постоянны по величине или равны нулю.
Уравновешивание двигателей достигается подбором оптимального числа цилиндров, их расположения, порядка работы, выбором соответствующей схемы коленчатого вала, установкой противовесов на коленчатом валу (иногда — на специальных дополнительных валах), а также равенством масс подвижных деталей КШМ, балансировкой коленчатого вала и т. п.

Почему выполняется запаздывание и опережение срабатывания клапанов?

Чтобы улучшить наполнение цилиндров, а также обеспечить более интенсивную очистку от отработавших газов, срабатывание клапанов происходит не в момент достижения поршня мертвых точек, а с небольшим опережением или запаздыванием. Так, открытие впускного клапана выполняется до момента прохождения поршнем ВМТ (от 5° до 30°). Это позволяет обеспечить более интенсивное нагнетание свежего заряда в камеру сгорания. В свою очередь, закрытие впускного клапана происходит с запаздыванием (после того как поршень достиг нижней мертвой точки), что позволяет продолжить наполнение цилиндра горючим за счет сил инерции, так называемый инерционный наддув.

Выпускной клапан также открывается с опережением (от 40° до 80°) до момента достижения поршнем НМТ, что позволяет обеспечить выход большей части отработавших газов под действием собственного давления. Закрытие выпускного клапана, напротив, происходит с запаздыванием (после прохождения поршнем верхней мертвой точки), что позволяет силам инерции продолжить удаление отработавших газов из полости цилиндра и делает более эффективной его очистку.

Углы опережения и запаздывания не являются общими для всех двигателей. Более мощные и быстроходные имеют большие значения этих интервалов. Таким образом, их фазы газораспределения будут шире.

Этап работы двигателя, при котором оба клапана открыты одновременно, получил название перекрытие клапанов. Как правило, величина перекрытия составляет около 10°. При этом, поскольку длительность перекрытия очень мала, а раскрытие клапанов незначительно, утечки не происходит. Это довольно благоприятный этап для наполнения и очистки цилиндров, что особенно важно при высоких оборотах.

Читайте так же:
Как вывести изображение с планшета Самсунг на телевизор?

В начале открытия впускного клапана текущий уровень давления в камере сгорания выше, чем атмосферное. В результате отработавшие газы очень быстро перемещаются к выпускному клапану. Когда двигатель перейдет на такт впуска, в камере установится высокое разрежение, выпускной клапан полностью закроется, а впускной раскроется на достаточную для интенсивного наполнения цилиндра величину сечения.

Работа двигателя во время такта впуск

Н епосредственно сжатие (повышение давления в цилиндре) начинается не сразу после начала движения поршня вверх. Дело в том, что топливо-воздушная смесь при открытом впускном клапане некоторое время продолжает поступать в цилиндр, несмотря на начало повышения давления. Поэтому закрытие впускного клапана должно быть согласовано с характером течения смеси у его тарелки.

С точки зрения наилучшего наполнения цилиндра (и, соответственно, наибольшей мощности) в момент закрытия впускного клапана смесь у клапана должна остановиться, т. е. в этот момент через клапан нет ни прямого — в цилиндр, ни обратного — из цилиндра, течения. Здесь на процесс очень сильно влияет конструкция впускной системы, частота вращения, положение дроссельной заслонки. В общем случае, чем больше частота вращения и открытие дроссельной заслонки, тем больше при неизменной длине впускного канала должен запаздывать с закрытием впускной клапан.

Н а практике, как правило, выбирают компромиссный вариант, однако существуют конструкции с переменными фазами газораспределения (при которых изменяется запаздывание закрытия впускного клапана) и с переменной длиной каналов впускной системы, улучшающих наполнение цилиндров и параметры двигателя в широком диапазоне режимов. Компромиссные решения обычно приводят к ухудшению параметров двигателя за счет обратного выброса смеси на низких частотах вращения и «недозарядки» цилиндра (т. е. снижения количества поступающей смеси относительно максимально возможного) на высоких оборотах. Меньшее по сравнению с традиционными конструкциями запаздывание закрытия клапана имеют двигатели с многоклапанными головками (с тремя или четырьмя клапанами на цилиндр).
П ри движении поршня вверх при закрытых клапанах происходит сжатие топливо-воздушной смеси. При этом давление в цилиндре зависит от утечек смеси через поршневые кольца и клапаны. Их износ или повреждения, а также царапины и риски на поверхности цилиндра также увеличивают утечки смеси через поршневые кольца. Поршневые кольца под действием трения и давления в цилиндре прижимаются к нижним поверхностям канавок, а уплотнение полости цилиндра над поршнем достигается с одной стороны по стыку колец с поверхностью цилиндров, а с другой — по нижним торцевым поверхностям колец и канавок.

Перекладка поршня

Как понять, что метки сбиты, симптомы

После замены ремня может возникнуть ситуация, что установка меток произошла неправильно. Как это определить рассказано ниже.

  • Пропадает тяга, приёмистость.
  • Автомобиль начинает медленнее разгоняться.
  • Двигатель перегревается.

В завершении статьи хотим отметить, что правильно выставить меткам ГРМ сможет не каждый автовладелец. Необходимо владеть информацией о работе двигателя и его конструктивных особенностях. Если вы не хотите потратить ни один час на наладку работы механизмов, рекомендуем обратиться к специалистам.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector