Что такое кшм и для чего нужен кривошипно-шатунный механизм?

Конструкция шатуна

Шатун в процессе работы совершает 2 вида движения – круговые, в месте соединения нижней головки с коленвалом, и возвратно-поступательные, в месте соединения верхней головки и поршня. При эксплуатации двигателя на данную деталь постоянно воздействуют высокие нагрузки.

В шатун входят следующие элементы:

  • Верхняя головка (поршневая)
  • Нижняя головка (кривошипная)
  • Силовой стержень

Поршневая головка

Поршневой палец соединяет верхнюю головку с поршнем. Сама головка представляет собой цельную неразборную конструкцию. Палец может быть плавающим и фиксированным.

В первом случае в верхнюю головку пальца впрессовываются бронзовые или биметаллические втулки. Но это относится не ко всем двигателям. Существуют модификации, где этих втулок нет, а сам палец свободно вращается в отверстии головки шатуна благодаря зазору

Для обеспечения работоспособности подобной детали важно обеспечить смазывание поршневого пальца

Для установки фиксированных пальцев в головке шатуна проделывается отверстие цилиндрической формы, изготовленное с очень высокой точностью. Диаметр этого отверстия меньше, чем диаметр поршневого пальца. Благодаря этому обеспечивается необходимый натяг при соединении двух деталей.

Верхняя головка шатуна имеет форму трапеции. Это позволяет увеличить опорную площадь поверхности при работе поршня и снизить разрушительное воздействие очень высоких нагрузок.

Кривошипная головка

Кривошипная головка служит для соединения шатуна и коленвала. В большинстве шатунов этот элемент разъемный, что обусловлено методом сборки двигателя. Крышка головки фиксируется на шатуне болтами, но в некоторых случаях для этих целей используют штифты или бандажное крепление.

На шатуне можно использовать лишь ту крышку, которая была установлена на заводе. Это обусловлено тем, что она имеет определенный вес и размер, и потому не может быть заменена на другую.

Разъем головки относительно расположения стержня может быть прямым (90° к оси) или косым (под определенным углом к оси). В V-образных ДВС применяется последний вид.

В нижней части шатунной головки находятся подшипники скольжения, схожие с коренными вкладышами коленчатого вала. Для их производства используется стальная лента, с внутренней стороны покрытая антифрикционным материалом, который обладает высокими противоизносными характеристиками. Данный слой работает исключительно при наличии моторного масла, в противном случае он быстро разрушается.

Для подшипников скольжения шатунов, коренных подшипников коленвала, юбок поршней, распределительных валы, втулок пальцев, в дроссельной заслонке подходит антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Данный материал эффективно снижает трение и износ, предотвращает заклинивание поршня в цилиндре и задир поверхностей. Он не разрушается при длительном воздействии моторного масла, предотвращает движение рывками, работает в режиме масляного голодания.

Благодаря аэрозольной упаковке с выверенными параметрами распыления нанесение покрытия не вызывает затруднений. Полимеризация материала происходит как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Силовой стержень

Стержень шатуна имеет двутавровую форму и расширяется от верхней головки к нижней. В дизельных двигателях, в отличие от бензиновых, шатуны более прочные и массивные. В спорткарах для производства этих деталей используется алюминий, что способствует снижению массы автомобиля.

Все шатуны в двигателе должны иметь одинаковую массу. В противном случае при работе ДВС будут сильные вибрации. Это требование распространяется также на обе головки детали. Для выравнивания веса шатунов их взвешивают на очень точных весах. После этого, выбрав самый легкий шатун, подгоняют массу других деталей под него путем снятия части металла на головках детали и с бобышек на стержне.

Когда и как часто следует проводить диагностику двигателя

Не стоит недооценивать влияние мелких неисправностей на работу двигателя – уже на этапе их появления надо принимать меры

Если не обращать на них внимание, то очень скоро придется столкнуться с ремонтом силового агрегата. Ремонт этого узла – дорогое удовольствие. Перечислим признаки, при которых обязательно нужно провести диагностику мотора:

Перечислим признаки, при которых обязательно нужно провести диагностику мотора:

  • Существенно вырос расход топлива. Тип топлива не имеет значения.
  • Приходится часто и много доливать масло.
  • Весомый повод для тревоги – падение мощности автомобиля.
  • Возникают трудности с переключением передач, включение происходит рывками.
  • Появление необычных звуков при старте двигателя.

Благодаря диагностике можно узнать, какой объем ремонта мотора предстоит и какова будет его стоимость. Для дизельных автомобилей необходимо диагностировать работу двигателя раз в полгода. Кроме того, нужно проводить специальную подготовку машины к зимнему и летнему сезонам. Профессиональные автомеханики советуют делать диагностику ДВС не только при подозрении на неисправности, но и регулярно в целях профилактики. Часто таким методом удается предупредить серьезные поломки силового агрегата.

Признаки неисправности компонентов ГРМ

Каждая деталь ГРМ имеет свои, особенные признаки и причины поломок. Но так как ГРМ это узел, в котором все взаимосвязано, то и признаки, а также причины поломок есть и общие, среди характерных отметим:

  • работу двигателя, нестабильная, с перебоями, особенно на холостом ходу, «троение», самое критичное, когда не приводящая к движению автомобиля (иногда машина движется по инерции), порой мотор попросту не запускается, стартер крутится, а эффекта нет;
  • функционирование компонентов других систем, прежде всего, выпускной системы (изменяется цвет выхлопных газов, если он становится сизым или черным возможно проблема в ГРМ), в системе зажигания нагар на свечах;
  • посторонние звуки из подкапотного пространства, они бывают различными – стуки, тикающие, щелкающие, шаркающие, периодичные с высокой интенсивностью;
  • снижение эксплуатационных характеристик, прежде всего, падает мощность двигателя, динамика разгона, эластичность работы, резко растет расход топлива, а иногда и масла, уменьшение компрессии из-за неплотного прилегания клапанов;
  • наличие следов подтекания моторного масла из-за нарушения герметичности контура смазки в ГРМ, легко определить подняв капот, иногда под автомобилем масляное пятно, это уже совсем плохо.

Существует большое количество других признаков неисправностей ГРМ, но учитывайте один важный момент. Не всегда эти признаки говорят о поломке ГРМ, иногда и о поломке компонентов других систем. Необходима комплексная диагностика, разбирать и смотреть в чем дело.

Теперь об общих причинах поломок, приводящих к неисправностям ГРМ. Отметим:

  • естественный износ деталей со временем, процесс неизбежный, каждая запчасть имеет свой ресурс;
  • повреждения, речь идет, прежде всего, о механической деформации (сильный удар при аварии, неисправности привода ГРМ и другие), а также о температурной деформации (перегрев двигателя по целому ряду причин);
  • условия эксплуатации автомобиля, если они тяжелые, на элементы ГРМ и двигатель в целом ложится повышенная нагрузка, во многом это еще зависит от стиля вождения;
  • конструкционные особенности ГРМ и силового агрегата в целом, бывают, даже у известных немецких компаний, существенные просчеты, тут ничего не поделаешь, а японцы любят использовать нестандартные схемы;
  • невысокое качество используемых деталей, особенно если они контрактные или контрафактные, а также низкое качество моторного масла.

Помимо этого отметим неисправности элементов других систем, «убийцей ГРМ» зачастую становится водяная помпа (насос системы охлаждения) если она работает с приводом ГРМ заодно.

Реже причины поломок в узлах других систем, в том числе зажигания, запуска, питания, выпускной, электронного управления.

Особенно выделим систему смазки. За уровнем масла и его состоянием надо следить. С одной стороны недостаточная смазка, «масляное голодание», приводит к поломкам ГРМ. С другой стороны большинство деталей ГРМ при верхневальной компоновке смазывается под давлением. Если оно недостаточно, то смазка будет неэффективной и ускоренный износ ГРМ гарантирован.

Отметим компоненты самого двигателя, например, такой элемент КШМ как коленвал, его шейки и вкладыши (нарушается соосность шкивов, очень нехорошее явление).

Плюс ко всему все детали в ГРМ связаны между собой, поломка одной ведет неизбежно к выходу из строя другой.

Существуют и другие причины поломок. Но в большинстве случаев основная – отсутствие или неквалифицированное обслуживание ГРМ. И то, и другое очень плохо. Регламентированные работы и поверхностную диагностику проводить надо. А если выполняется ремонт или плановая замена деталей, то доверять это опытным и квалифицированным мастерам. Газораспределительный механизм «кривых» рук, небрежного отношения и неквалифицированного вмешательства не прощает. Слишком тонкая система, от которой напрямую зависит работа двигателя в частности и автомобиля в целом.

На нашем автопортале сможете выбрать в Казани автосервис, хорошо оборудованный, с грамотными специалистами, и автомагазин, где все запчасти ГРМ неизменно высокого качества.

С теоретической частью разобрались. Теперь поговорим о неисправностях каждого отдельно взятого компонента клапанного ГРМ с верхневальной компоновкой и пойдем сверху вниз.

Попадание масла в охлаждающую жидкость

Наблюдается уменьшение уровня масла в двигателе, появляется масляная пленка в расширительном бачке, цвет охлаждающей жидкости меняется от серого до темно-коричневого.

Для проверки снять головку цилиндров, заполнить охлаждающую рубашку блока цилиндров водой и подать сжатый воздух в вертикальный масляный канал блока цилиндров (около отверстия под болт 5, см. рис. 22). Если в воде, заполняющей охлаждающую рубашку, наблюдаются пузырьки воздуха, то причины неисправности — раковины или трещины в перемычках между масляной магистралью и охлаждающей рубашкой блока цилиндров. В этом случае блок цилиндров необходимо заменить.

Если масляные каналы блока цилиндров герметичны, то, возможно, масло попадает в охлаждающую жидкость из масляных каналов головки цилиндров. В этом случае необходимо проверить герметичность головки цилиндров (см. главу «Основные неисправности механизма газораспределения»).

Ремонт шатунов

Шатуны большинства автотракторных двигателей изготавливают из сталей 45, 40Х, 40Г и др. Основные дефекты шатунов: изгиб и скручивание стержня; износ отверстия нижней головки шатуна, втулки и отверстия верхней головки под втулку; износ опорных поверхностей крышки под гайки шатунных болтов и др.

Шатуны выбраковывают при наличии трещин, обломов, аварийных изгибов. Кроме того, шатуны двигателей СМД-60, СМД- 64 и их модификаций выбраковывают, если смяты треугольные шлицы на опорных поверхностях разъема нижней головки.

Изгиб и скрученность шатунов проверяют при помощи индикаторных и оптических приспособлений. В мастерских общего назначения для проверки шатунов используют приспособление КИ-724, которое является универсальным и позволяет контролировать шатуны двигателей разных марок. Перед проверкой в отверстие плиты 4 приспособления вставляют оправу 7. При этом опорная поверхность 8 оправки для нижней головки шатуна должна находиться вверху, а зажимной палец 5 — внизу. Шатун без втулки верхней головки закрепляют на оправке 7. В отверстие верхней головки шатуна предварительно вводят малую оправку приспособления. Установив призму 2 на малую оправку, перемещают шатун вместе с оправкой и призмой до тех пор, пока упор призмы не коснется поверхности плиты. В таком положении закрепляют оправку рукояткой 6. Затем снимают шатун с приспособления, а призму с индикатором устанавливают на оправку 7 и перемещают, пока упор призмы не коснется поверхности плиты и стрелка индикатора не повернется на 1,0-1,5 оборота. В этом положении стрелку верхнего индикатора устанавливают на ноль. Поворачивают призму на оправке так, чтобы измерительный стержень нижнего индикатора и второй упор соприкасались с плитой, и устанавливают на ноль стрелку другого индикатора.

Устанавливают шатун на оправке 7 так, чтобы его нижняя головка уперлась в ограничитель 3. Ставят призму на малую оправку верхней головки шатуна и подводят ее к плите. При касании упора призмы стрелка верхнего индикатора покажет величину изгиба в сотых долях миллиметра на длине 100 мм. Повернув призму другой стороной, нижним индикатором определяют величину скрученности шатуна.

Для шатунов дизелей всех марок изгиб не должен превышать 0,05 мм, а скрученность — 0,08 мм на длине 100 мм (расстояние между упором призмы и измерительным стержнем индикатора). Допустимый изгиб шатунов автомобильных двигателей 0,03 мм, допустимая скрученность 0,06 мм.

Шатуны, имеющие изгиб или скрученность, выходящие за допустимые значения, восстанавливают или выбраковывают. Допускается правка с подогревом стержня пламенем газовой горелки до температуры 450-500°С. Подогрев снимает внутренние напряжения в стержне шатуна, которые во время работы двигателя стремятся возвратить шатун в исходное (деформированное) состояние.

Износ отверстий нижней головки шатуна устраняют несколькими способами в зависимости от степени износа. Перед восстановлением проверяют опорные поверхности под головки шатунных болтов и гаек, а также плоскости разъема.

Опорные поверхности фрезеруют до выведения следов износа. Смятые или изношенные плоскости разъема фрезеруют или шлифуют до получения параллельности плоскостей с образующей отверстия. Непараллельность допускается не более 0,02 мм на всей длине плоскостей разъема.

Если слой металла, снятый шлифованием с плоскостей разъема крышки, не превышает 0,3 мм, а с плоскостей разъема шатуна 0,2 мм для дизелей и соответственно 0,4 и 0,3 мм для карбюраторных двигателей, то шатун собирают, затягивают гайки с нормальным усилием затяжки и растачивают, а затем шлифуют до номинального размера.

Если отверстия под вкладыши в шатунах изношены настолько, что с плоскостей разъема требуется снимать слой металла больший, чем указано выше, то отверстия восстанавливают наращиванием слоя металла (железнение, газопламенное напыление и др.) с последующей обработкой под номинальный размер.

Изношенное отверстие под втулку в верхней головке шатуна растачивают или развертывают до выведения следов износа и запрессовывают втулку увеличенного размера по наружному диаметру. Отверстие под втулку растачивают на станке УРБ-ВП-М или на токарном станке с помощью специального приспособления. После расточки втулку раскатывают роликовыми раскатниками на тех же станках. При растачивании оставляют припуск на раскатку 0,04-0,06 мм. Процесс раскатки уменьшает шероховатость поверхности и увеличивает прочность посадки втулки на 70—80%.

Изношенные втулки верхней головки шатуна восстанавливают обжатием с последующим наращиванием наружной поверхности меднением, осадкой в шатуне, термодиффузионным цинкованием с последующей механической обработкой.

Устройство КШМ

Кривошипно-шатунный механизм двигателя состоит из трех основных деталей:

  1. Цилиндро-поршневая группа (ЦПГ).
  2. Шатун.
  3. Коленчатый вал.

Все эти компоненты размещаются в блоке цилиндров.

Назначение ЦПГ — преобразование выделяемой при горении энергии в механическое действие – поступательное движение. Состоит ЦПГ из гильзы – неподвижной детали, посаженной в блок в блок цилиндров, и поршня, который перемещается внутри этой гильзы.

После подачи внутрь гильзы топливовоздушной смеси, она воспламеняется (от внешнего источника в бензиновых моторах и за счет высокого давления в дизелях). Воспламенение сопровождается сильным повышением давления внутри гильзы. А поскольку поршень это подвижный элемент, то возникшее давление приводит к его перемещению (по сути, газы выталкивают его из гильзы). Получается, что выделяемая при горение энергия преобразуется в поступательное движение поршня.

Для нормального сгорания смеси должны создаваться определенные условия – максимально возможная герметичность пространства перед поршнем, именуемое камерой сгорания (где происходит горение), источник воспламенения (в бензиновых моторах), подача горючей смеси и отвод продуктов горения.

Герметичность пространства обеспечивается головкой блока, которая закрывает один торец гильзы и поршневыми кольцами, посаженными на поршень. Эти кольца тоже относятся к деталям ЦПГ.

Шатун

Следующий компонент КШМ – шатун. Он предназначен для связки поршня ЦПГ и коленчатого вала и передает механических действий между ними.

Шатун представляет собой шток двутавровой формы поперечного сечения, что обеспечивает детали высокую устойчивость на изгиб. На концах штока имеются головки, благодаря которым шатун соединяется с поршнем и коленчатым валом.

По сути, головки шатуна представляют собой проушины, через которые проходят валы обеспечивающие шарнирное (подвижное) соединение всех деталей. В месте соединения шатуна с поршнем, в качестве вала выступает поршневой палец (относится к ЦПГ), который проходит через бобышки поршня и головку шатуна. Поскольку поршневой палец извлекается, то верхняя головка шатуна – неразъемная.

В месте соединения шатуна с коленвалом, в качестве вала выступают шатунные шейки последнего. Нижняя головка имеет разъемную конструкцию, что и позволяет закреплять шатун на коленчатом валу (снимаемая часть называется крышкой).

Коленчатый вал

Назначение коленчатого вала — это обеспечение второго этапа преобразования энергии. Коленвал превращает поступательное движение поршня в свое вращение. Этот элемент кривошипно-шатунного механизма имеет сложную геометрию.

Состоит коленвал из шеек – коротких цилиндрических валов, соединенных в единую конструкцию. В коленвале используется два типа шеек – коренные и шатунные. Первые расположены на одной оси, они являются опорными и предназначены для подвижного закрепления коленчатого вала в блоке цилиндров.

В блоке цилиндров коленчатый вал фиксируется специальными крышками. Для снижения трения в местах соединения коренных шеек с блоком цилиндров и шатунных с шатуном, используются подшипники трения.

Шатунные шейки расположены на определенном боковом удалении от коренных и к ним нижней головкой крепится шатун.

Коренные и шатунные шейки между собой соединяются щеками. В коленчатых валах дизелей к щекам дополнительно крепятся противовесы, предназначенные для снижения колебательных движений вала.

Шатунные шейки вместе с щеками образуют так называемый кривошип, имеющий П-образную форму, который и преобразует поступательного движения во вращение коленчатого вала. За счет удаленного расположения шатунных шеек при вращении вала они движутся по кругу, а коренные — вращаются относительно своей оси.

Количество шатунных шеек соответствует количеству цилиндров мотора, коренных же всегда на одну больше, что обеспечивает каждому кривошипу две опорных точки.

На одном из концов коленчатого вала имеется фланец для крепления маховика – массивного элемента в виде диска. Основное его назначение: накапливание кинетической энергии за счет которой осуществляется обратная работа механизма – преобразование вращения в движение поршня. На втором конце вала расположены посадочные места под шестерни привода других систем и механизмов, а также отверстие для фиксации шкива привода навесного оборудования мотора.

https://youtube.com/watch?v=l3fgpccONJ4

Диагностика неисправностей

Слушаем стуки

Для прослушивания стуков в двигателе используется специальный электронный стетоскоп. Такая диагностика (не путайте с компьютерной диагностикой двигателя) производится на прогретом моторе. Для прослушивания стуков поршневых пальцев наконечник стетоскопа прикладывается к верхней половине цилиндра. Стук пальца бывает резким, металлическим. Он усиливается с увеличением частоты вращения коленчатого вала и исчезает при выключении цилиндра из работы. Прослушивание стуков коренных подшипников осуществляется путем прикладывания наконечника прибора к нижней части блока цилиндров. Стуки шатунных подшипников, в свою очередь, прослушивают через стенку блока цилиндров в тех зонах, которые соответствуют нижнему и верхнему положениям колен вала. Хорошая слышимость (что отнюдь не хорошо для двигателя) стуков деталей КШМ без применения стетоскопа является ярким свидетельством наличия сильно увеличенных зазоров в сопрягаемых деталях, что недопустимо. В этом случае двигатель следует сразу же остановить для дальнейшего устранения неисправностей.

Стук коленвала может быть следствием:

  • раннего зажигания;
  • использования некачественного моторного масла;
  • увеличенного зазора между вкладышами и шейками коренных подшипников;
  • низкого давления и недостаточной подачи масла;
  • овальности и эксцентричности коренных шеек;
  • увеличенного зазора между упорными поверхностями коленвала и упорными кольцами;
  • ослабления затягивания болтов, с помощью которых маховик крепится к коленчатому валу.

Причинами появления стука в шатунных подшипниках могут быть:

  • работа двигателя на масле низкого качества;
  • непараллельность осей нижней и верхней головок шатунов;
  • конусность либо овальность шатунных шеек.

В случае появления даже незначительных стуков в подшипниках и при падении давления масла нужно обязательно проверить значение зазора в подшипниках. Для этого необходимо измерить диаметры отверстия вкладышей и шейки коленвала при собранной нижней головке шатуна.

Значение радиального зазора измеряется при помощи специального щупа, представляющего собой пластинку, выполненную из латуни. При этом с подвергаемого проверке подшипника снимается крышка, после чего на его поверхность помещается заблаговременно смазанный моторным маслом щуп, имеющий минимальную толщину. Легкое проворачивание вала «говорит» мастеру-диагносту о том, что величина зазора превышает толщину пластинки. В такой ситуации щуп заменяется на более толстый до тех пор, пока проворачивание вала окажется невозможным. Таким образом, значение зазора в подшипнике принимается равным толщине щупа, при которой вал еще можно провернуть, приложив определенное усилие. Повышенная дымность выхлопных газов, увеличение расхода моторного масла и горючего являются наглядными признаками возросшего износа цилиндров и поршней, выхода из строя либо изнашивания поршневых колец.

Измеряем компрессию

Для того чтобы измерить компрессию в цилиндрах, нужно запустить двигатель и дать прогреться, после чего остановить его, и выкрутить все свечи зажигания. Далее нужно полностью открыть воздушную и дроссельную заслонки. После этого наконечник компрессометра следует поместить в одно из отверстий для свечей зажигания. Затем при помощи стартера проворачивают коленчатый вал примерно на десять-двенадцать оборотов, после чего значение давления измеряется по шкале манометра.

Надавив пальцем на стержень золотника прибора, необходимо выпустить воздух, пока стрелка манометра не займет нулевое положение. Аналогичным образом измеряют компрессию в других цилиндрах двигателя. Значение давления в каждом из цилиндров должно находиться в пределах от 9 до 12 кгс/〖см〗^2. Большое значение имеет разница в показаниях, снятых с разных цилиндров, которая при нормальном функционировании двигателя не должна быть выше 1 кгс/〖см〗^2.

Поршень с кольцами и пальцем

Поршень – это небольшая цилиндрическая деталь, изготовленная из алюминиевого сплава. Его основным назначением является преобразование давления выделяемых газов в поступательное движение, передаваемое в шатун. Возвратно-поступательное движение обеспечивается за счет гильзы.

Поршень состоит из юбки, головки и дна (днища). Дно может иметь разную форму (выпуклую, вогнутую или плоскую), в нем содержится камера сгорания. На головке расположены небольшие канавки для поршневых колец (маслосъемных и компрессионных).

Кольца компрессионного типа предотвращают возможное попадание газов в двигательный картер, а кольца малосъемного типа предназначены для удаления лишнего масла со стенок цилиндра.

Юбка оснащена специальными бобышками с отверстиями, для установления поршневого пальца, соединяющий поршень и шатун.

Шатун

Шатун – еще одна деталь КШМ, которая изготавливается из стали методом штамповки или ковки, оснащенная шарнирными соединениями. Шатун предназначен для передачи энергии движения от поршня к валу.

Шатун складывается из верхней, разборной нижней головки и стержня. Верхняя головка соединяется с поршневым пальцем. Нижнюю разборную головку можно соединять с шейкой вала с помощью крышек (шатунных).

Кривошип (колено)

К любому кривошипу (колено) крепится шатун поршня. Зачастую кривошип располагается от оси шеек в определенном радиусе, что определяет ход поршня. Именно эта деталь дала название кривошипно-шатунному механизму.

Коленчатый вал

Еще одна подвижная деталь механизма сложной конфигурации, изготовленная из чугуна или стали. Основным назначением вала является преобразование поступательного поршневого движения поршня во вращательный момент.

Коленчатый вал складывается из шеек (коренных, шатунных), щек (соединяющих шейки) и противовесов. Щеки создают равновесие при работе всего механизма. Внутри шейки и щеки оснащены небольшими отверстиями, через которые под давлением происходит подача масла.

Маховик

Маховик, как правило, установлен на конце вала. Изготавливается из чугуна. Маховик предназначен для повышения равномерного вращения вала для запуска двигателя с помощью стартера.

В настоящее время чаще применяются маховики двухмассового типа – два диска, которые достаточно плотно соединены между собой.

Блок цилиндров

Это неподвижная деталь КШМ, которая изготавливается из чугуна или алюминия. Блок предназначен для направления поршней, именно в них осуществляется весь рабочий процесс.

Блок цилиндров может быть оснащен рубашками охлаждения, постелями для подшипников (распределительного и коленчатого вала), точкой крепления.

Головка цилиндров

Эта деталь оснащена камерой сгорания, каналами (впускными и выпускными), отверстиями для свечей зажигания, втулками и седлами. Головка цилиндров изготавливается из алюминия.

Как и блок, головка также имеет рубашку охлаждения, которая соединяется с рубашкой цилиндра. А вот герметичность этого соединения обеспечивается специальная прокладка.

Закрывается головка небольшой штампованной крышкой, при этом между ними устанавливается резиновая прокладка, устойчивая к воздействию масел.

Поршень, гильза цилиндров и шатун образуют то, что автомобилисты обычно называют цилиндр. Двигатель может иметь от одного до 16, а иногда и больше цилиндров. Чем больше цилиндров, тем больше общий рабочий объем двигателя и, соответственно, тем больше его мощность. Но нужно понимать, что при этом одновременно с мощностью растет и расход топлива. Цилиндры в двигателе могут располагаться по различным компоновочным схемам:

  • рядная (оси всех цилиндров располагаются в одной плоскости)
  • V-образная компоновка (оси цилиндров располагаются под углом 60 или 120 градусов в двух плоскостях)
  • оппозитная компоновка (оси цилиндров располагаются под углом 180 градусов)
  • VR-компоновка (аналогично V-образной, но плоскости располагаются под небольшим углом относительно друг друга)
  • W-образная компоновка представляет собой совмещение на одном коленчатом валу двух VR-компоновок, расположенных V-образно со смещением относительно вертикали

От компоновочной схемы зависит балансировка двигателя, а так же его размер. Наилучшей балансировкой обладает оппозитный двигатель, однако он редко используется на автомобилях из-за конструктивных особенностей.

Так же отличным балансом обладает рядный шестицилиндровый двигатель, но его применение на современных автомобилях практически невозможно из-за его громоздкости. Наибольшее распространение получили V-образные и W-образные двигатели из-за наилучшего сочетания динамических характеристик и конструктивных особенностей.

Распределительный вал

Под клапанной крышкой распредвал и все остальные элементы ГРМ. Самый важный – распредвал. Среди основных неисправностей данной детали отметим нарушение соосности и рассинхронизация работы с коленчатым валом. Во многом это происходит из-за неисправностей привода ГРМ или сильного износа поверхности кулачков и опорных шеек (появляются трещины, царапины, сколы, задиры). Еще опоры могут лопнуть, шейки сломаться.


В результате нарушаются фазы газораспределения. Очень нехорошая поломка, приводящая к снижению эксплуатационных параметров мотора и его ускоренному износу, а зачастую и критическим неисправностям, дальнейшему капитальному ремонту. Причем это касается не только деталей ГРМ, но и КШМ, также компонентов систем, отвечающих за работу двигателя.

Следующий вид поломок – прогиб распредвала. Порой вал гнет в основном из-за той же рассинхронизации с коленвалом при повреждениях привода ГРМ.

И последняя поломка распредвала, которую отметим, это износ шпоночных пазов, резьбовых соединений.

В целом встречаются и прочие поломки распределительного вала. Во многом это предопределяется его конструкционными особенностями, например, наличием компонентов системы фаз газораспределения, использованием высоких кулачков. То есть чтобы полностью рассказать о том, какие поломки характерны для определенного распредвала, необходимо брать отдельно взятый двигатель и рассматривать его детально. Поэтому не будем углубляться в тему.

Далее. Распредвал не работает в вакууме. Повреждаются и элементы, тесно с ним взаимосвязанные. Прежде всего отметим нарушение герметичности используемых соединений. Основная проблема в сальнике распредвала, он может повреждаться. Из-за этого происходит утечка масла из контура смазки и оно попадает в моторный отсек, что не совсем хорошо, может привести к выходу из строя привода ГРМ, навесного оборудования.

Второй вид поломок – повреждение постели распредвала, зачастую из-за попадания разнообразных предметов и «осевого биения» (это когда возникает люфт вала), перегрева двигателя, масляного голодания. В результате распредвал либо не поворачивается, либо поворачивается с трудом. Тут немножко отвлечемся. Постель располагается в ГБЦ, там же и седла клапанов, которые также могут повреждаться, изнашиваться. Больше на ГБЦ останавливаться не будем.

Третий вид поломок. Если есть вкладыши распредвала (подшипники скольжения), то они могут выходить из строя. Помимо общих, обозначенных выше причин, это попадание на вкладыши абразивных частиц, из-за чего происходит деформирование поверхности шеек распредвала (задиры, каверны, царапины), плюс коррозия, перегрев двигателя и «масляное голодание».

Четвертый вид поломок – повреждение крышки крепления распредвала, бугеля, из-за механической деформации, нарушения момента или порядка затяжки, износа используемых резьбовых соединений. В определенных условиях бугель раскалывается. Как результат – повреждение опорных шеек распредвала и нарушение расположения относительно коленвала.

В остальном все зависит от конструкции ГРМ и распредвала. Дело идет к тому, что в ближайшем будущем распредвал заменят электромагнитные актуаторы или другие подобные системы.

Принцип работы кривошипно-шатунного механизма

Во время основного такта работы автомобильного двигателя – рабочего хода (расширения), горящие газы давят на поршень, а тот двигается вниз — от верхней мёртвой точки к нижней, тем самым передавая энергию посредством пальца и шатуна на коленчатый вал. Шатун может ограниченно поворачиваться и вокруг оси пальца поршня, и вокруг шатунной шейки коленвала, и таким образом поступательное движение поршня превращается во вращательное.

Это интересно: Характерные особенности моторных масел «Тотачи»: 3 совета по выбору настоящего продукта

Стоит заметить, что при остальных тактах коленчатый вал через шатун, наоборот, сообщает возвратно-поступательное движение поршню. Где он его берёт? Из «рабочих» цилиндров, энергии коленвала и маховика, а при запуске – стартера.