Кривошипно-шатунный механизм двигателя КамАЗ-740

Рис. 9. Блок цилиндров в сборе двигателя автомобилей КамАЗ-4310 и Урал-4320: 1 -блок цилиндров; 2-гильза цилиндров: 3-верхнее уплотнительное кольцо; 4-крышка заднего коренного подшипника коленчатого вала ; 5-крышка переднего подшипника коленчатого вала 6-прокладка; 7-передняя крышка блока: 8-резиновая манжета: 9-рым-болт

В блоке имеются также отверстия под опоры распределительного нала и для размещения толкателей механизма газораспределения. Впереди к картеру через уплотнительную прокладку крепится крышка 7, а в задней части на блоке закреплен картер маховика, выполненный из алюминиевого сплава. Верхняя часть картера маховика служит крышкой распределительных шестерен.

Гильзы цилиндров являются направляющими для поршней и вместе с головкой образуют полость, в которой осуществляется рабочий процесс двигателя. Они изготовлены отдельно от блока из специального чугуна и закалены токами высокой частоты. На наружной поверхности гильзы имеются верхний и нижние пояски для центрирования и фиксации при запрессовке в блок, а в верхней части упорный бурт для установки на торец блока и надежного уплотнения газового стыка с головкой цилиндров. Наружная поверхность между поясками омывается охлаждающей жидкостью, такие гильзы называются «мокрыми». Уплотнение рубашки охлаждения обеспечивается резиновыми кольцами: в верхней части одно кольцо установлено под буртом в проточке гильзы, в нижней части вала кольца — в проточке блока. Внутренняя поверхность гильз обработана с высокой точностью и чистотой, она называется зеркалом цилиндра. Для лучшего удержания смазки на этой поверхности имеется мелкая редкая ромбовидная сетка.

Рис. 10. Головка блока с клапанами в сборе двигателя автомобилей КамАЗ-4310 и Урал-4320: 1-головка цилиндра; 2-прокладка крышки головки; 3-болт крепления крышки; 4-крышка головки блока; 5-болт крепления головки; 6-втулка; 7-уплотнительное кольцо; 8-выпускной клапан; 9-ссдло клапана; 10-направляющая втулка клапана; 11-шайба пружин клапана; 12-пружины клапана; 13-тарслка пружин клапана;14-втулка тарелки; 15-сухарь клапана; 16-уплотнительное кольцо; 17-впускной клапан

Головки цилиндров (рис.10) образуют верхнюю часть рабочей полости двигателя; каждый цилиндр имеет свою головку, изготовленную из алюминиевого сплава. В головке имеется рубашка охлаждения, соединяющаяся с рубашкой блока, отверстия для прохода масла, впускные и выпускные каналы и гнездо под форсунку. Выпускной канал имеет специальный профиль, обеспечивающий вихревые движения воздуха в цилиндре, что улучшает смесеобразование и сгорание топлива в цилиндре. В головку запрессованы чугунные седла 9 и металлокерамические направляющие втулки 6 клапанов 10. При установке на блок головка точно фиксируется двумя штифтами и крепится к нему четырьмя болтами. Между блоком и головкой устанавливается стальная уплотнительная прокладка. При затяжке болтов крепления эта прокладка деформируется кольцом 7, запрессованным в нижнюю плоскость головки, тем самым достигается надежное уплотнение газового стыка между этими деталями и предотвращается прорыв газов из цилиндра. Перепускные отверстия для прохода воды и масла, а также стык головки и блока по периметру уплотняются резиновыми формованными прокладками.

Сверху головка закрывается алюминиевой крышкой 4 через уплотнительную прокладку 2; крышка крепится к головке болтом 3.

Поддон картера закрывает кривошипно-шатунный механизм снизу и является резервуаром для масла. Он изготовлен штамповкой из листовой стали и крепится к картеру болтами через уплотнительную прокладку. В поддоне имеется отверстие, закрывается пробкой, для слива масла из двигателя. Поддоны двигателей автомобилей КамАЗ-4310 и Урал-4320 различаются формой и невзаимозаменяемые.

Рис. 11. Поршень с шатуном двигателя автомобилей КамАЗ-4310 и Урал-4320: 1-маслосъёмное кольцо; 2-пружинный расширитель; 3-чугунное кольцо; 4-компрессионное кольцо; 5-стопорнос кольцо; 6-поршснъ; 7-втулка; 8-шатун; 9-болт; 10-крышка шатуна; 11-вкладыш

Поршни (рис. 11) служат для восприятия давления газов и осуществления вспомогательных тактов, они отливаются из алюминиевого сплава с большим содержанием кремния. В поршне различают уплотняющую часть головку и направляющую часть-юбку. В утолщенном днище головки выполнена камера сгорания, имеющая тороидальную форму, а на боковой поверхности головки имеются три кольцевые канавки под поршневые кольца. В верхнюю канавку, наиболее нагруженную, залита вставка из жаропрочного чугуна, в нижней канавке выполнены отверстия для прохода масла. С внутренней стороны в поршне имеются массивные приливы бобышки с отверстиями под палец. Наружная поверхность поршня имеет сложную форму: диаметр головки меньше диаметра юбки, сама юбка имеет форму конуса по высоте, а в поперечном сечении форму эллипса с большим диаметром в направлении перпендикулярном оси отверстий под палец.

При нагреве алюминиевый поршень расширяется и вследствие неравномерного распределения металла изменяет свои размеры таким образом, что его форма становится близкой к цилиндрической, это предотвращает его заклинивание в цилиндре и обеспечивает оптимальный зазор в сопряжении 9 поршень-цилиндр. Эллипсность юбки позволяет иметь уменьшенный зазор в этом сопряжении и снижать шум при работе непрогретого двигателя.

Нижняя часть юбки имеет внутреннее кольцевое утолщение, что увеличивает жесткость поршня. При сборке двигателя поршни подбираются по массе, в случае необходимости металл срезается с указанного утолщения.

Для приработки поршня в гильзе на поверхность юбки наносится коллоидно-графитное покрытие.

Поршневые кольца предназначены для предотвращения прорыва пазов через зазор между поршнем и стенкой гильза также для удаления излишков масла со стенок цилиндра, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Кроме того, через кольца значительная часть тепла, поглощаемого головкой поршня при сгорании топлива, отводится к стенкам цилиндра. На поршне устанавливаются три кольца — два верхних называются компрессионными, нижнее — маслосъемное

Кольцо имеет разрез, называемый замком, он обеспечивает свободное расширение кольца при нагревании и позволяет устанавливать кольцо на поршень. Компрессионные кольца изготавливаются из чугуна с шаровидным графитом; в сечении они имеют форму односторонней трапеции. Рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца как более нагруженного покрыта слоем хрома, нижнего — слоем молибдена, Маслосъемное кольцо сборной конструкции, оно состоит из чугунного кольца коробчатого сечения с хромированной рабочей поверхностью и витого пружинного расширителя» Чугунное маслосъемное кольцо имеет прорези для прохода масла» При установке компрессионных колец па поршень их размещают наклонной стороной трапеции вверх, кроме того все три кольца располагают так, чтобы их замки находились по окружности под углом 90°.

Поршневые пальцы предназначены для шарнирного соединения поршней с шатунами. Пальцы испытывают значительные нагрузки, поэтому они изготавливаются из стали, подвергаются цементации и закалке токами высокой частоты, их рабочая поверхность шлифована. Для уменьшения масон пальцы выполнены пустотелыми.

Палец размещается в отверстиях бобышек поршня и верхней головки шатуна свободно и при работе двигателя может поворачиваться вокруг своей оси, такой палец называется плавающим. От осевого смещения палец удерживается двумя пружинными стопорными кольцами. При сборке с поршнем палец устанавливается с натягом, это обеспечивает необходимый зазор в нагретом двигателе и предотвращает стуки в этом сопряжении. Натяг достигается нагревом поршня перед сборкой в масле (в воде) до температуры 55…70°С.

Шатуны воспринимают от поршней и передают коленчатому валу давление газов при рабочих ходах, они обеспечивают перемещение поршней при совершении вспомогательных тактов. Шатуны изготовляются горячей штамповкой из стали. В шатуне различают верхнюю головку, стержень двутаврового сечения и нижнюю головку. В верхнюю головку запрессована биметаллическая втулка 7 с рабочим бронзовым слоем, в ней и головке имеется отверстие для прохода масла к трущимся поверхностям.

Для обеспечения сборки нижняя головка выполнена разъемной. Крышка 10 нижней головки крепится с помощью двух болтов 9, запрессованных в шатун; эти крышки окончательно обрабатываются вместе с шатунами, поэтому они невзаимозаменяемые. На крышке и шатуне нанесены метки спаренности в виде трехзначных номеров, на крышке выбит также порядковый номер цилиндра. В нижнюю головку вставляется подшипник скольжения, состоящий из двух взаимозаменяемых сменных тонкостенных вкладышей с рабочим слоем из оловянистой бронзы . От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживаются усиками, ходящими в пазы крышки и шатуна; при сборке эти пазы должны быть расположены по одной стороне шатуна. На один двигатель устанавливаются шатуны с разницей в массе не более 8 г.

Рис. 12. Коленчатый вал двигателя автомобиля КамАЗ-4310 и Урал-4320: 1-полумуфта отбора мощности (двигатель автомобиля КамАЗ-4310); 2-стопорная шайба; 3-передний противовес; 4-шестерня привода масляного насоса; 5-заглушка; 6-задний маслоотражатель; 7-распрсдслителъная шестерня; 8-задний противовес; 9-упорные полукольца; 10-крышка коренного подшипника; 11-вкладыш коренного подшипника

Коленчатый вал (рис 12) воспринимает усилия от шатунов и преобразует их в крутящий момент, он также обеспечивает движение поршней во время вспомогательных тактов и пуска двигателя и приводит в действие вспомогательные механизмы. Вал изготавливается штамповкой из стали. Он имеет пять коренных и четыре шатунных шейки, соединенных между собой щеками. Передняя часть вала называется носком, задняя -хвостовиком. Щеки изготовлены заодно с противовесами, на носке и хвостовике также установлены противовесы 3 и 8, напрессованные на вал и удерживаемые от проворачивания шпонками. Шатунные шейки вместе со щеками образуют кривошипы. Противовесы служат для разгрузки коренных опор от центробежных сил. возникающих при вращении кривошипов. Шейки вала упрочнены азотированием, закалены токами высокой частоты, шлифованы и полированы. Коренные шейки имеют продольные и радиальные каналы для прохода масла к подшипникам ; в шатунных шейках выполнены полости, закрытые заглушками. В этих полостях масло подвергается дополнительной центробежной очистке. Полости шатунных шеек сообщаются с поперечными каналами в коренных шейках наклонными отверстиями, просверленными в щеках вала. На носке вала установлена шестерня 4 привода масляного насоса, на хвостовике распределительная шестерня 7 в сборе с маслоотражателем 6.

В торцевой части носка выполнены отверстия для установки полумуфты (двигатель автомобиля КамАЗ-4310) или фланца (двигатель автомобиля Урал-4320) отбора мощности. В торце хвостовика имеется расточка для установки подшипника коробки передач и два отверстия под болты фиксации маховика. От осевых смещений вал фиксируется четырьмя упорными сталеалюминевыми полукольцами 9, установленными в выточках блока и крышке задней коренной опоры. Уплотнение вала в картере обеспечивается передним и задним маслоотражателями, а также сальником, запрессованным в картер маховика.

Коренные подшипники коленчатого вала выполнены в виде тонкостенных вкладышей II, изготовленных из стальной ленты с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Верхний и нижний вкладыши невзаимозаменяемые, верхний вкладыш имеет отверстие для подвода масла к шатунным подшипникам.

Рис. 13. Маховик двигателя автомобилем КамАЗ-4310 и Урал-4320: 1-зубчатый венец; 2- фиксатор маховика; 3-болт крепления: маховика; 4-упорнос кольцо; 5-установочная втулка; 6-манжета ведущего вала коробки передач

Маховик (рис 13) предназначен для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала; накопления энергии, необходимой для совершения подготовительных тактов и вывода поршней из мертвых точек. Через маховик крутящий момент от двигателя передается трансмиссии автомобиля; энергия, накопленная маховиком, помогает автомобилю трогаться с места. Маховик отлит из чугуна, устанавливается на торец хвостовика коленчатого вала при помощи двух штифтов и крепится к нему восьмью болтами. На маховик напрессован зубчатый венец для соединения с шестерней стартера. На маховике имеется паз под фиксатор и отверстия для проворачивания коленчатого вала ломиком. Маховик в сборе с коленчатый валом подвергают балансировке.

Общее устройство двигателя КамАЗ серий 740 и евро

Грузовые автомобили КамАЗ начали производить в 1969 году, для него инженеры создали 4-тактный дизельный восьмицилиндровый мотор КамАЗ-740 V8. Данный силовой агрегат имел рабочий объем в 10852 см3, а мощность его составляла 210 лошадиных сил. Затем показатели мощности пришлось расширить от 180 л.с. до 360. Эти грузовики комплектовались пневмоусилителем сцепления, 5-ступенчатой коробкой с синхронизаторами.

Продольный разрез двигателя КамАЗ

1 — генератор; 2 — насос топливный низкого давления; 3 — насос топливоподкачивающий ручной; 4 — насос топливный высокого давления; 5 — муфта автоматическая опережения впрыскивания топлива; 6-полумуфта ведущая привода топливного насоса высокого давления; 7-патрубок соединительный впускных воздухопроводов; 8 — фильтр тонкой очистки топлива; 9 — вал кулачковый; 10 -маховик; 11 — картер маховика; 12-пробка сливная; 13-картер двигателя; 14-вал коленчатый; 15 — насос масляный; 16 — валик привода ведущей части гидромуфты; 17 — шкив привода генератора; 18-крыльчатка вентилятора

Поперечный разрез двигателя КамАЗ-740

1 — фильтр полнопоточный очистки масла; 2 — горловина маслозаливная; 3 -указатель уровня масла; 4 — фильтр центробежный масляный; 5 -коробка термостатов; 6 — рым-болт передний; 7 — компрессор; 8 -насос гидроусилителя рулевого управления; 9 — рым-болт задний; 10 — труба водяная левая; 11 — свеча факельная; 12- воздухопровод впускной левый; 13 — форсунка; 14 — скоба крепления форсунки; 15 — патрубок выпускного коллектора; 16 — коллектор выпускной

Конструктивные особенности двигателя КамАЗ-740

— поршни, отлитые из высококремнистого алюминиевого сплава, с чугунной упрочняющей вставкой под верхнее компрессионное кольцо и коллоидно-графитным приработочным покрытием юбки;
— гильзы цилиндров, объемно закаленные и обработанные плосковершинным хонингованием;
— поршневые кольца с хромовым и молибденовым покрытием боковых поверхностей;
— трехслойные тонкостенные сталебронзовые вкладыши коренных и шатунных подшипников;
— закрытую систему охлаждения, заполняемую низкозамерзающей охлаждающей жидкостью, с автомати ческим регулированием температурного режима,гидромуфтой привода вентилятора и термостатами;
— высокоэффективную фильтрацию масла, топлива и воздуха бумажными фильтрующими элементами;
— электрофакельное устройство подогрева воздуха, обеспечивающее надежный пуск двигателя при отрицательных температурах окружающего воздуха до минус 25 С.

Блок цилиндров отлит из легированного серого чугуна заодно с верхней частью картера. Картерная часть блока связана с крышками коренных опор поперечными болтами-стяжками, что придает прочность конструкции. Для увеличения продольной жесткости наружные стенки блока выполнены криволинейными. Бобышки болтов крепления головок цилиндров представляют собой приливы на поперечных стенках, образующих водяную рубашку блока.

Левый ряд цилиндров смещен относительно правого вперед на 29,5 мм, что вызвано установкой на одной кривошипной шейке коленчатого вала двух шатунов.

Спереди к блоку крепится крышка, закрывающая гидромуфту привода вентилятора, сзади — картер маховика, который служит крышкой механизма привода агрегатов, расположенного на заднем торце блока.

Гильзы цилиндров «мокрого» типа легкосъемные, изготовлены из специального чугуна, объемно закалены для повышения износостойкости.

Зеркало гильзы обработано плосковершинным хонингованием для получения сетки впадин и площадок под углом к оси гильзы. Такая обработка способствует удержанию масла во впадинах и лучшей прирабатываемости гильзы.

В соединении гильза — блок цилиндров водяная полость уплотнена резиновыми кольцами круглого сечения. В верхней части установлено кольцо под бурт в проточку гильзы, в нижней части два кольца установлены в расточки блока.

Блок цилиндров

Представляет собой корпус агрегата, предназначается для монтажа и закрепления всех механизмов мотора. Блок цилиндров выполнен в виде монолитной литой конструкции. Деталь имеет технологические отверстия, а также каналы для смазки и охлаждения.

В верхней части этого блока располагаются гнезда под гильзы. Корпус оснащен каналами и полостями для прохода охлаждающей жидкости. В нижней части блока установлен коленвал. Картер имеет два технологических отверстия для смазки. Внутри узел имеет перегородки со специальными ребрами жесткости. В этих перегородках и стенках картера сделаны специальные расточки, которые закрываются крышками. Эти детали служат опорами для коленвала.

Гильзы служат в качестве направляющих для поршней. Вместе с головкой блока они образуют специальную полость, которая является камерой сгорания топлива. Гильзы изготавливаются из особого чугуна, а также проходят закалку электричеством.

Головка блока цилиндров двигателя КамАЗ

Каждая головка внутри имеет рубашку охлаждения, которая в свою очередь соединена с рубашкой блока. Также каждая головка имеет смазочные отверстия, клапаны для впуска и выпуска, специальное гнездо под форсунку.

Каждая головка блока КамАЗ устанавливается на два установочных штифта, запрессованные в блок цилиндров, и крепится четырьмя болтами из легированной стали.
Один из установочных штифтов одновременно служит втулкой для подачи масла на смазку коромысел клапанов. Втулка уплотнена резиновыми кольцами.

Коленвал двигателя

Коленвал изготовлен из высококачественной стали и имеет пять коренных и четыре шатунные шейки, закаленных ТВЧ, которые связаны между собой щеками и сопрягаются с ними переходными галтелями.

Для равномерного чередования рабочих ходов расположение шатунных шеек коленчатого вала выполнено под углом 90°. К каждой шатунной шейке коленвала КамАЗ присоединяются два шатуна: один для правого и один для левого рядов цилиндров.

Для уравновешивания сил инерции и уменьшения вибраций коленчатый вал Камаз имеет шесть противовесов, отштампованных заодно со щеками коленвала.
Кроме основных противовесов, имеются два дополнительных съемных противовеса 1 и 2, напрессованных на вал, при этом их угловое расположение относительно коленчатого вала определяется шпонками 5 и 6. В расточку хвостовика коленвала запрессован шариковый подшипник.

Устройство смазочной системы

Двигатель оснащен смазочной системой комбинированного типа. В зависимости от того, где размещены и в каких условиях работают трущиеся детали, масло подается различными способами. Система может разбрызгивать, подавать масло под низким давлением, либо пускать ее самотеком.
Устройство подает масло под давлением к деталям, которые больше подвержены износу и работают в особенно нагруженных узлах. Этот узел состоит из основных приборов и устройств, в которых хранится смазка, устройств фильтрации и подвода, а также охлаждения масла.
Масло проходит из поддона на маслоприемник, проходит через специальный фильтр в виде сетки. Затем оно поступает к маслонасосу. Из секции нагнетания через специальный канал смазка подается в масляный фильтр, а затем на магистрали. Далее, по смазочным каналам под давлением проходит смазывание ГБЦ и блока цилиндров, а затем к другим узлам, таким как коленвал, газораспределительный механизм, компрессор и топливный насос.

В цилиндрах лишняя смазка снимается при помощи маслосъемных колец, а затем уходит через поршневые канавки далее. Так смазывается опора поршневого пальца в верхней головке.
Из основной магистрали масло подается к термосиловому датчику. Если открыт кран, который включает гидромуфту, тогда обрабатывается и муфта. Если же он находится в закрытом положении, то из фильтров центробежной очистки жидкость подается в поддон.
Если смазки недостаточно, то падает мощность, а также детали терпят повышенный износ, мотор перегревается, плавятся подшипники, а поршни могут заклинить.

Система питания

Двигатель КамАЗ оснащен узлом питания разделительного типа. Здесь разделены ТНВД и форсунки. Топливная система состоит из баков для хранения дизельного горючего, топливных фильтров, насоса низкого давления, ТНВД, а также топливопроводов.

Из топливных баков посредством насоса для подкачки горючее проходит на фильтры очистки. Затем по сети топливопродов низкого давления солярка подается на ТНВД. После ТНВД закачивает дизель под высоким давлением порциями, исходя из режимов работы мотора, через форсунки в цилиндры и камеры сгорания. Форсунки, в свою очередь, распыляют смесь. Лишняя солярка попадает снова в бак посредством перепускного клапана.

Система охлаждения

Охлаждение реализовано в виде закрытой системы с жидким охладителем и принудительной циркуляцией.

Охлаждающая жидкость циркулирует под воздействием центробежного насоса. Сначала антифриз попадает в полость левого ряда цилиндров, далее через трубку – в правую полость. Затем смесь омывает гильзы цилиндров, а затем через отверстия – полость ГБЦ.

Дальше горячий охладитель поступает в термостаты, а затем либо в радиатор, либо в водяной насос. Температурные режимы регулируются посредством термостатов и гидромуфт.

Поршни и шатуны

Шатун Камаз-740 стальной, кованый, стержень имеет двутавровое сечение. Верхняя головка шатуна неразъемная, нижняя выполнена с прямым и плоским разъемом.
Шатун окончательно обрабатывают в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов не взаимозаменяемы. В верхнюю головку шатуна Камаз-740 запрессована сталебронзовая втулка, а в нижнюю установлены сменные вкладыши.

Крышка нижней головки шатуна Камаз-740 крепится с помощью гаек, навернутых на болты, предварительно запрессованные в стержень шатуна. На крышке и стержне шатуна нанесены метки спаренности — трехзначные порядковые номера. Кроме того на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра.

Поршень КамАЗ отлит из алюминиевого сплава со вставкой из износостойкого чугуна под верхнее компрессионное кольцо.
Боковая поверхность представляет собой сложную овально-бочкообразную форму с занижением в зоне отверстий под поршневой палец. На юбку нанесено графитовое покрытие.
Поршни Камаз комплектуются тремя кольцами, двумя компрессионными и одним маслосъемным. Отличительной его особенностью является уменьшенное расстояние от днища до нижнего торца верхней канавки, которое составляет 17 мм.

Поршни двигателей 740.11, 740.13 и 740.14 отличаются друг от друга формой канавок под верхнее компрессионное и маслосъемное кольца. Установка поршней с двигателей Камаз740.10 и 7403.10 недопустима. Допускается установка поршней с поршневыми кольцами двигателей 740.13 и 740.14 на двигатель 740.11.

Компрессионные кольца Камаз изготавливаются из высокопрочного, а маслосъемное из серого чугунов. На двигателе 740.11 форма поперечного сечения компрессионных колец односторонняя трапеция, при монтаже наклонный торец с отметкой «верх» должен располагаться со стороны днища поршня.

Устройство двигателя КамАЗ Евро-1

Появилась новая поршневая группа и все элементы новесного потерпели изменения. При этом масса агрегата увеличилась с 760 до 835 кг.
Появились отличия в блоках цилиндров. Увеличилось сечение масляного канала, были перенесены установочные места некоторых узлов и механизмов. Комплектация Евро 1 пополнилась форсунками для охлаждения поршня. Теперь направляющие толкателей присоединили к блоку. Улучшилась экономичность по сравнению с базовой версией.

Устройство двигателя КамАЗ Евро-2

С стандартом Евро-2 начали производиться силовые установки серии 740.31. Здесь был использован турбонаддув с промежуточным охлаждением подаваемого воздуха. Мощность осталась прежней – 240 л.с. при объеме 10,85 литра.
Конструкция отличается от предыдущей версии наличием теплообменника и интеркуллера. Вместо гидромуфты уже используется более современная электромагнитная муфта, также установлена новая помпа и ремни.