Классификация ремонта двигателя внутреннего сгорания

Классификация видов ремонта двигателей внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания работает в различных дорожных и климатических, условиях, поэтому его механизмы подвергаются значительным механическим, химическим и температурным воздействиям. Первоначальные свойства, качества и параметры машины в процессе эксплуатации изменяются: происходит изнашивание основных рабочих деталей двигателя.

Изнашивание — это процесс постепенного изменения размеров и состояния рабочих поверхностей детали. Результатом процесса изнашивания является износ, который обычно выражается в единицах длины (микрометрах и миллиметрах), но в отдельных случаях износ выражают в единицах массы (миллиграммах, граммах и т.д.).

Процесс изнашивания при эксплуатации можно разбить на три периода.

Первый период, связанный с приработкой сопряжений деталей, начинается при незначительном пробеге двигателя. Этот период характеризуется довольно быстрым нарастанием изнашивания, так как происходит сглаживание микрошероховатостей на рабочих поверхностях деталей.

Окончание приработки деталей заканчивается после обкатки нового двигателя и характеризуется стабилизацией изнашивания деталей, т.е. установлением зазора между ними. Этот зазор называется номинальным.

Второй период, или период естественного изнашивания, длительный по времени период нормальной эксплуатации двигателя, во время которого изнашивание деталей нарастает.

Темп нарастания изнашивания зависит от многих факторов. Каждое ухудшение условий эксплуатации увеличивает темп изнашивания, тогда как проведение регулировочных работ, улучшение условий эксплуатации (замена масла, меньшие нагрузки) снижает темп нарастания изнашивания в данный период. Но общая закономерность изнашивания не изменяется, оно будет нарастать, и износ достигнет таких величин, которые являются допустимыми. Дальнейшая работа сопряжений в двигателе проходит при увеличенных зазорах, росте динамических нагрузок, ухудшении смазывания и, как следствие, повышенной скорости изнашивания деталей.

Третий период работы сопряжения в двигателе называют периодом аварийного изнашивания. Работа сопряжений в течение этого периода может привести к отказу и требует тщательного наблюдения. Износ при этом не должен превышать предельной величины.

Численные значения номинального зазора (износа) задаются конструкцией двигателя, а значения допустимого и предельного износа определяются теоретически из условий прочности деталей, условий смазывания и надежности сопряжений в двигателе.

Изнашивание деталей подразделяют на четыре вида:

• механическое, при котором вследствие механического воздействия изменяются форма и размеры трущихся частей деталей без существенных физических и химических изменений (например, при работе поршня);
• физико-механическое, при котором механическое изнашивание сопровождается существенными физическими изменениями (например, обломы и выкрашивание поверхностей деталей);
• химико-механическое, при котором механическое изнашивание сопровождается существенными химическими изменениями, т.е. изменением структуры материала деталей (коррозия и др.);
• комплексное, при котором механическое изнашивание сопровождается существенными химическими и физическими изменениями формы и материала деталей.

Для безаварийной работы двигателя необходимо систематически проверять его техническое состояние, используя методы и средства технического диагностирования.

Исправный двигатель должен удовлетворять следующим основным требованиям: работать без стуков и перебоев, с минимальным содержанием токсичных веществ в отработавших газах, иметь легкий пуск, герметичные системы питания и охлаждения и др. Двигатель должен быть подвергнут ремонту при невыполнении этих и других требований, а также в случае отказа в работе его отдельных агрегатов. Во время эксплуатации ремонт двигателя подразделяют на текущий и капитальный.

Текущий ремонт представляет собой наименьший по объему вид работ, после выполнения которых восстанавливается работоспособность двигателя. Как правило, текущий ремонт производится без полной разборки двигателя и заключается в замене вышедших из строя деталей или механизмов (например, замена ремня привода жидкостного насоса, стартера, форсунки или свечи зажигания и др.).

При капитальном ремонте двигатель подвергается полной разборке, после чего осуществляется дефектация деталей, замена изношенных деталей, сборка двигателя и проверка на стенде. При капитальном ремонте подлежат замене следующие детали:

• поршни, компрессионные и маслосъемные поршневые кольца;
• гильзы цилиндров (при невозможности их восстановления);
• вкладыши коренных и шатунных подшипников;
• уплотнительные манжеты;
• прецизионные детали топливной аппаратуры дизелей;
• уплотнительные прокладки.

Источник

Виды ремонта двигателя и периодичность их проведения

Механический износ, процесс термокисления, вибрация и удары при езде – это основные факторы воздействия на автомобильный двигатель, которые рано или поздно приводят к его неисправностям. Вопрос тут не в том, сломается мотор или нет, во времени. Он может сломаться уже спустя несколько месяцев после начала эксплуатации или спустя годы. Чтобы максимально увеличить период безаварийного использования двигателя, разработана система мероприятий по поддержанию его работоспособности.

Эта система актуальна вне зависимости от типа, марки и класса автомобиля. Она включает в себя три вида ремонта:

• Текущий (предполагает устранение небольшой неисправности);
• Средний (подразумевает частичную разборку ДВС);
• Капитальный (со снятием и полной разборкой мотора).

Характер поломки выясняется при проведении диагностики. Периодичность проведения ремонта зависит от многих факторов – пробега автомобиля, условий его эксплуатации, а также от профилактических мероприятий, которые проводит его владелец.

Текущий ремонт: «горячая» замена

Цель такого ремонта – вернуть двигателю прежнюю работоспособность: разборка силовой установки при этом не проводится. Чаще всего для того, чтобы «вернуть мотор в строй» достаточно заменить сломавшуюся (деформированную, изношенную) деталь или узел – свечу зажигания, ремень привода насоса, форсунки. Другими словами, заменяются все виды деталей, кроме базовых.

В текущий ремонт могут входить следующие работы:

• удаление твердых отложений из вентиляции картера и впускной трубы;
• протирка клапанов;
• замена сальников и прокладок;
• промывка системы охлаждения;
• удаление нагара с внутренней поверхности камер сгорания;
• другие виды работ.

Периодичность проведения: по факту неисправности.

Средний ремонт

Подразумевает шлифование цилиндров, заливку подшипников, притирку клапанов, фрезерование гнезд клапана, шлифование шеек коленвала , фасок клапанов и цилиндров, а также иные виды работ:

• замена шкивов колевала, водяного насоса и храповика;
• замена ремня вентилятора, водяного насоса, вентилятора;
• замена других деталей.

В процессе среднего ремонта проводится снятие и частичная разборка силового агрегата.

Периодичность и объем работ при его осуществлении определяется в зависимости от неисправностей, которые были обнаружены в ходе ТО или при повседневной эксплуатации.

Капитальный ремонт

Наиболее сложный, длительный и дорогостоящий вид ремонта двигателя. Подразумевает съём и полную разборку мотора, все виды обработки – шлифовку, хонингование расточку, полировку и пр. В ходе разборки производится:

• обезличивание и очистка деталей от всех видов загрязнений;
• сортировка деталей по степени изношенности на выбраковку, подлежащие ремонту и полностью годные;
• ремонт узлов и деталей ДВС;
• комплектование с последующей сборкой и установкой мотора;
• обкатка, проверка работоспособности.

Чаще всего этот вид ремонта проводится после 180-200 тысяч километров пробега. На этот показатель влияет много факторов – состояние дорог, климат, качество топлива, стиль вождения, качество и количество проводимых профилактических мероприятий. Капремонт силовой установки автомобиля проводится в то же время, что и капремонт самого авто.

Как максимально отсрочить капитальный ремонт? В этом случае рекомендуется соблюдать два основных правила. Первое — проводить периодическую профилактику неисправностей. Второе – своевременно менять масляный фильтр и моторное масло.

Источник

Двигатель внутреннего сгорания: устройство и принцип работы

Вот уже около ста лет повсюду в мире основным силовым агрегатом на автомобилях и мотоциклах, тракторах и комбайнах, прочей технике является двигатель внутреннего сгорания. Придя в начале двадцатого века на смену двигателям внешнего сгорания (паровым), он и в веке двадцать первом остаётся наиболее экономически эффективным видом мотора. В данной статье мы подробно рассмотрим устройство, принцип работы различных видов ДВС и его основных вспомогательных систем.

Определение и общие особенности работы ДВС

Главная особенность любого двигателя внутреннего сгорания состоит в том, что топливо воспламеняется непосредственно внутри его рабочей камеры, а не в дополнительных внешних носителях. В процессе работы химическая и тепловая энергия от сгорания топлива преобразуется в механическую работу. Принцип работы ДВС основан на физическом эффекте теплового расширения газов, которое образуется в процессе сгорания топливно-воздушной смеси под давлением внутри цилиндров двигателя.

Классификация двигателей внутреннего сгорания

В процессе эволюции ДВС выделились следующие, доказавшие свою эффективность, типы данных моторов:

• Поршневые двигатели внутреннего сгорания. В них рабочая камера находится внутри цилиндров, а тепловая энергия преобразуется в механическую работу посредством кривошипно-шатунного механизма, передающего энергию движения на коленчатый вал. Поршневые моторы делятся, в свою очередь, на
• карбюраторные, в которых воздушно-топливная смесь формируется в карбюраторе, впрыскивается в цилиндр и воспламеняется там искрой от свечи зажигания;

Технику с прочими видами ДВС можно вносить в Красную книгу. В наше время автомобили с роторно-поршневыми двигателями делает только «Mazda». Опытную серию автомашин с газотурбинным двигателем выпускал «Chrysler», но было это в 60-х годах, и более к этому вопросу никто из автопроизводителей не возвращался. В СССР газотурбинными двигателями оснащались танки «Т-80» и десантные корабли «Зубр», но в дальнейшем решено было отказаться от данного типа моторов. В связи с этим, подробно остановимся на «завоевавших мировое господство» поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Устройство двигателя внутреннего сгорания

Корпус двигателя объединяет в единый организм:

• блок цилиндров, внутри камер сгорания которых воспламеняется топливно-воздушная смесь, а газы от этого сгорания приводят в движение поршни;
• кривошипно-шатунный механизм, который передаёт энергию движения на коленчатый вал;
• газораспределительный механизм, который призван обеспечивать своевременное открытие/закрытие клапанов для впуска/выпуска горючей смеси и отработанных газов;
• система подачи («впрыска») и воспламенения («зажигания») топливно-воздушной смеси;
• система удаления продуктов горения (выхлопных газов).

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания в разрезе

При пуске двигателя в его цилиндры через впускные клапаны впрыскивается воздушно-топливная смесь и воспламеняется там от искры свечи зажигания. При сгорании и тепловом расширении газов от избыточного давления поршень приходит в движение, передавая механическую работу на вращение коленвала.

Работа поршневого двигателя внутреннего сгорания осуществляется циклически. Данные циклы повторяются с частотой несколько сотен раз в минуту. Это обеспечивает непрерывное поступательное вращение выходящего из двигателя коленчатого вала.

Принципы работы ДВС

— Принцип работы двухтактного двигателя

Когда происходит запуск двигателя, поршень, увлекаемый поворотом коленчатого вала, приходит в движение. Как только он достигает своей нижней мёртвой точки (НМТ) и переходит к движению вверх, в камеру сгорания цилиндра подаётся топливно-воздушную смесь.

В своём движении вверх поршень сжимает её. В момент достижения поршнем его верхней мёртвой точки (ВМТ) искра от свечи электронного зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь. Моментально расширяясь, пары горящего топлива стремительно толкают поршень обратно к нижней мёртвой точке.

В это время открывается выпускной клапан, через который раскалённые выхлопные газы удаляются из камеры сгорания. Снова пройдя НМТ, поршень возобновляет своё движение к ВМТ. За это время коленчатый вал совершает один оборот.

При новом движении поршня опять открывается канал впуска топливно-воздушной смеси, которая замещает весь объём вышедших отработанных газов, и весь процесс повторяется заново. Ввиду того, что работа поршня в подобных моторах ограничивается двумя тактами, он совершает гораздо меньшее, чем в четырёхтактном двигателе, количество движений за определённую единицу времени. Минимизируются потери на трение. Однако выделяется большая тепловая энергия, и двухтактные двигатели быстрей и сильнее греются.

В двухтактных двигателях поршень заменяет собой клапанный механизм газораспределения, в ходе своего движения в определённые моменты открывая и закрывая рабочие отверстия впуска и выпуска в цилиндре. Худший, по сравнению с четырёхтактным двигателем, газообмен является главным недостатком двухтактной системы ДВС. В момент удаления выхлопных газов теряется определённый процент не только рабочего вещества, но и мощности.

— Принцип работы четырёхтактного двигателя

Данных недостатков лишены четырёхтактные ДВС, которые, в различных вариантах, и устанавливаются на практически все современные автомобили, трактора и прочую технику. В них впуск/ выпуск горючей смеси/выхлопных газов осуществляются в виде отдельных рабочих процессов, а не совмещены со сжатием и расширением, как в двухтактных. При помощи газораспределительного механизма обеспечивается механическая синхронность работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. В четырёхтактном двигателе впрыск топливно-воздушной смеси происходит только после полного удаления отработанных газов и закрытия выпускных клапанов.

Процесс работы двигателя внутреннего сгорания

Каждый такт работы составляет один ход поршня в пределах от верхней до нижней мёртвых точек. При этом двигатель проходит через следующие фазы работы:

• Такт первый, впуск. Поршень совершает движение от верхней к нижней мёртвой точке. В это время внутри цилиндра возникает разряжение, открывается впускной клапан и поступает топливно-воздушная смесь. В завершение впуска давление в полости цилиндра составляет в пределах от 0,07 до 0,095 Мпа; температура — от 80 до 120 градусов Цельсия.
• Такт второй, сжатие. При движении поршня от нижней к верхней мёртвой точке и закрытых впускном и выпускном клапане происходит сжатие горючей смеси в полости цилиндра. Этот процесс сопровождается повышением давления до 1,2—1,7 Мпа, а температуры — до 300-400 градусов Цельсия.
• Такт третий, расширение. Топливно-воздушная смесь воспламеняется. Это сопровождается выделением значительного количества тепловой энергии. Температура в полости цилиндра резко возрастает до 2,5 тысяч градусов по Цельсию. Под давлением поршень быстро движется к своей нижней мёртвой точке. Показатель давления при этом составляет от 4 до 6 Мпа.
• Такт четвёртый, выпуск. Во время обратного движения поршня к верхней мёртвой точке открывается выпускной клапан, через который выхлопные газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод, а затем и в окружающую среду. Показатели давление в завершающей стадии цикла составляют 0,1-0,12 Мпа; температуры — 600-900 градусов по Цельсию.

Вспомогательные системы двигателя внутреннего сгорания

— Система зажигания

Система зажигания является частью электрооборудования машины и предназначена для обеспечения искры, воспламеняющей топливно-воздушную смесь в рабочей камере цилиндра. Составными частями системы зажигания являются:

• Источник питания. Во время запуска двигателя таковым является аккумуляторная батарея, а во время его работы — генератор.
• Включатель, или замок зажигания. Это ранее механическое, а в последние годы всё чаще электрическое контактное устройство для подачи электронапряжения.
• Накопитель энергии. Катушка, или автотрансформатор — узел, предназначенный для накопления и преобразования энергии, достаточной для возникновения нужного разряда между электродами свечи зажигания.
• Распределитель зажигания (трамблёр). Устройство, предназначенное для распределения импульса высокого напряжения по проводам, ведущим к свечам каждого из цилиндров.

Система зажигания ДВС

— Впускная система

Система впуска ДВС предназначена для бесперебойной подачи в мотор атмосферного воздуха, для его смешивания с топливом и приготовления горючей смеси. Следует отметить, что в карбюраторных двигателях прошлого впускная система состоит из воздуховода и воздушного фильтра. И всё. В состав впускной системы современных автомобилей, тракторов и прочей техники входят:

• Воздухозаборник. Представляет собою патрубок удобной для каждого конкретного двигателя формы. Через него атмосферный воздух всасывается внутрь двигателя, посредством разницы в показателях давления в атмосфере и в двигателе, где при движении поршней возникает разрежение.
• Воздушный фильтр. Это расходный материал, предназначенный для очистки поступающего в мотор воздуха от пыли и твёрдых частиц, их задержки на фильтре.
• Дроссельная заслонка. Воздушный клапан, предназначенный для регулирования подачи нужного количества воздуха. Механически она активируется нажатием на педаль газа, а в современной технике — при помощи электроники.
• Впускной коллектор. Распределяет поток воздуха по цилиндрам мотора. Для придания воздушному потоку нужного распределения используются специальные впускные заслонки и вакуумный усилитель.

• Топливный бак — ёмкость для хранения бензина или дизтоплива, с устройством для забора горючего (насосом).
• Топливопроводы — комплекс трубок и шлангов, по которым к двигателю поступает его «пища».
• Устройство смесеобразования, то есть карбюратор или инжектор — специальный механизм для приготовления топливно-воздушной смеси и её впрыска в ДВС.
• Электронный блок управления (ЭБУ) смесеобразованием и впрыском — в инжекторных двигателях это устройство «отвечает» за синхронную и эффективную работу по образованию и подаче горючей смеси в мотор.
• Топливный насос — электрическое устройство для нагнетания бензина или солярки в топливопровод.
• Топливный фильтр — расходный материал для дополнительной очистки топлива в процессе его транспортировки от бака к мотору.

Схема топливной системы ДВС

— Система смазки

Предназначение системы смазки ДВС — уменьшение силы трения и её разрушительного воздействия на детали; отведение части излишнего тепла; удаление продуктов нагара и износа; защита металла от коррозии. Система смазки ДВС включает в себя:

• Поддон картера — резервуар для хранения моторного масла. Уровень масла в поддоне контролируется не только специальным щупом, но и датчиком.
• Масляный насос — качает масло из поддона и подаёт его к нужным деталям двигателя через специальные просверленные каналы-«магистрали». Под действием силы тяжести масло стекает со смазанных деталей вниз, обратно в поддон картера, накапливается там, и цикл смазки повторяется снова.
• Масляный фильтр задерживает и удаляет из моторного масла твёрдые частицы, образующиеся из нагара и продуктов износа деталей. Фильтрующий элемент всегда меняется на новый вместе с каждой заменой моторного масла.
• Масляный радиатор предназначен для охлаждения моторного масла, с помощью жидкости из системы охлаждения двигателя.

— Выхлопная система

Выхлопная система ДВС служит для удаления отработанных газов и уменьшения шумности работы мотора. В современной технике выхлопная система состоит из следующих деталей (по порядку выхода отработанных газов из мотора):

• Выпускной коллектор. Это система труб из жаропрочного чугуна, которая принимает раскалённые отработанные газы, гасит их первичный колебательный процесс и отправляет далее, в приёмную трубу.
• Приёмная труба — изогнутый газоотвод из огнестойкого металла, в народе именуемый «штанами».
• Резонатор, или, говоря народным языком, «банка» глушителя — ёмкость, в которой происходит разделение выхлопных газов и снижение их скорости.
• Катализатор — устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов и их нейтрадизации.
• Глушитель — ёмкость с комплексом специальных перегородок, предназначенных для многократного изменения направления движения потока газов и, соответственно, их шумности.

Выхлопная система ДВС

— Система охлаждения

Если на мопедах, мотороллерах и недорогих мотоциклах до сих пор применяется воздушная система охлаждения двигателя — встречным потоком воздуха, то для более мощной техники её, разумеется, недостаточно. Здесь работает жидкостная система охлаждения, предназначенная для забирания излишнего тепла у мотора и снижения тепловых нагрузок на его детали.

• Радиатор системы охлаждения служит для отдачи избыточного тепла в окружающую среду. Он состоит из большого количества изогнутых аллюминиевых трубок, с рёбрами для дополнительной теплоотдачи.
• Вентилятор предназначен для усиления охлаждающего эффекта на радиатор от встречного потока воздуха.
• Водяной насос (помпа) — «гоняет» охлаждающую жидкость по «малому» и «большому» кругам, обеспечивая её циркуляцию через двигатель и радиатор.
• Термостат — специальный клапан, обеспечивающий оптимальную температуру охлаждающей жидкости путём запуска её по «малому кругу», минуя радиатор (при холодном двигателе) и по «большому кругу», через радиатор — при прогретом двигателе.

Слаженная работа данных вспомогательных систем обеспечивает максимальную отдачу от двигателя внутреннего сгорания и его надёжность.

В заключение необходимо отметить, что в обозримом будущем не предвидится появления достойных конкурентов двигателю внутреннего сгорания. Есть все основания утверждать, что в своём современном, усовершенствованном виде, он ещё несколько десятилетий останется господствующим видом мотора во всех отраслях мировой экономики.

Источник