Автомобили Форд (Ford)

Мастерская или сделать самому?

Несмотря на надёжную конструкцию, двигатели Focus, разумеется, не освобождены иногда от появления неприятных дефектов. Обширный ремонт и точные установочные работы вы должны предоставить мастерской. Обученные люди в синем располагают необходимыми детальными и профессиональными знаниями, у них есть опыт и, как правило, множество специальных инструментов для того, чтобы снова «поставить на ноги» Focus. Непрофессионально заменённый любителем зубчатый ремень может, например, вызвать тяжёлые повреждения поршней и клапанов. Поэтому не беритесь за ремонт прокладки головки блока цилиндров и клапанов, работы по ремонту кривошипно-шатунного механизма тоже не по силам любителю. Если вы полностью не уверены в том, что сможете профессионально обращаться с внутренней частью своего двигателя или проверить его, держите на запоре свой ящик с инструментами в интересах собственного кошелька. Тем не менее двигательный отсек не должен оставаться для вас запретной зоной: на вашу долю останется достаточное количество работ по контролю и техническому обслуживанию, которые целесообразнее сделать своими руками.

Технический словарь — Узлы двигателя

Блок двигателя: здесь объединены все вращающиеся и колеблющиеся узлы кривошипно-шатунного механизма и подачи масла. На периферии у блока двигателя имеются вспомогательные агрегаты, например генератор, сервонасос, стартер и система зажигания. Блоки двигателей Zetec отлиты из алюминия, серый чугун используется в дизельном двигателе с турбонаддувом Endura.

Головка блока цилиндров: в современных двигателях делается из лёгких сплавов, она завершает блок двигателя сверху. В головке блока цилиндров располагаются всасывающие каналы и каналы отработанных газов, каналы охлаждающей жидкости, смазочные каналы, кольца сёдел клапанов, направляющие клапанов, опорные шейки клапанного механизма, а также отверстия для свечей зажигания или форсунок и камеры сгорания. Прокладка головки блока цилиндров между блоком двигателя и головкой блока цилиндров не пропускает масло, охлаждающую жидкость и воздух наружу и внутрь.

Блок двигателя Zetec-SE состоит из алюминиево-кремниевого сплава. Надёжно сделанные боковые стенки и перемычка коренных подшипников делают блок особенно крутильно-жёстким.

1 — Блок двигателя; 2 — Вкладыши подшипников; 3 — Коленвал с восемью противовесами и пятью коренными подшипниками; 4 — Перемычка коренных подшипников.

Цилиндры: в них поршни колеблются между нижней мёртвой точкой (НМТ) и верхней мёртвой точкой (ВМТ): рабочие поверхности цилиндров по своему диаметру точно соответствуют диаметру поршней и затем их поверхности ещё раз специально обрабатываются (хонингуются). Они либо косвенно охлаждаются каналами охлаждения, либо, при увлажняемых гильзах цилиндров, омываются непосредственно охлаждающей жидкостью.

Поршни: колеблются в цилиндрах и передают давление сгорания посредством шатунов на коленвал. Поршни сделаны из особенно лёгких и жароустойчивых лёгких сплавов. Их главными элементами являются: дно поршня, зона колец с поршневыми кольцами, отверстия для поршневого пальца и тронковой части поршня. Поршневой палец соединяет поршень с шатуном. Верхние поршневые кольца (уплотнительные кольца) герметизируют камеру сгорания почти газонепроницаемо от кривошипно-шатунного механизма. Нижнее кольцо (маслосъёмное поршневое кольцо) отводит избыточное смазочное масло со стенок цилиндров в картер (масляный поддон).

Шатун: соединяет поршень с коленвалом. Состоит из отверстия в шатуне (направляет поршневой палец), стержня шатуна, основания шатуна и крышки основания шатуна (основание шатуна и крышка основания шатуна охватывают вкладышами подшипников палец кривошипа).

Коленвал: преобразует посредством соединительного звена шатуна энергию колебания (путь поршня от ВМТ к НМТ) в энергию вращения (вращательные движения). Современные коленвалы состоят из кованого корпуса, который вращается в местах коренных подшипников блока двигателя. В зависимости от количества цилиндров с точно определённым смещением (угловым градусом) по две щеки коленчатого вала ведут к пальцам кривошипа (опорным шейкам шатунов). Коленвалы Focus имеют пять коренных подшипников и четыре шатунных подшипника, смещённых под углом 90°. Во все опорные шейки вставлены заменяемые трёхкомпонентные подшипники скольжения.

Клапаны: управляют в четырёхтактных двигателях процессом газообмена (всасывание, компрессия, сгорание, выпуск). В двигателях OHC-Endura клапаны подвешены «плечом к плечу» под распредвалом. В двигателях DOHC-Zetec они подвешены в форме буквы V под углом 42° под распредвалами. Все подвижные узлы в головке блока цилиндров образуют клапанный механизм.

Распредвал: открывает и закрывает клапаны — в зависимости от числа оборотов двигателя и положения поршней — в точно определённые промежутки времени.

Приводом распредвалов двигателей Ford OHC/DOHC является зубчатый ремень.
1 — выпускной распредвал; 2 — впускной распредвал; 3 — впускной клапан; 4 — впускной канал; 5 — камера сгорания в форме крыши; 6 — выпускной канал; 7 — выпускной клапан.

Технический словарь — Основные понятия моторостроения

• Всасывание (1-й такт): поршень скользит от ВМТ к НМТ. Впускной клапан открывается, топливовоздушная смесь течёт в цилиндр.
• Компрессия (2-й такт): поршень скользит от НМТ к ВМТ и на своём пути сжимает всосанную свежую топливовоздушную смесь. Впускной и выпускной клапаны закрыты.
• Сгорание (3-й такт): перед ВМТ сжатая топливовоздушная смесь воспламеняется от искры свечи зажигания, смесь сгорает подобно взрыву, за счёт подъёма давления поршень отжимается в положение НМТ. Шатун передаёт энергию на коленвал и приводит его во вращение.
• Выталкивание (4-й такт): инерционная масса маховика снова перемещает поршень от НМТ в направлении ВМТ. Выпускной клапан уже открыт, поэтому сгоревшие (отработанные) газы могут выйти в систему выхлопа. В целом четыре такта образуют газообмен в четырёхтактном двигателе.

В принципе дизельный двигатель функционирует по тому же принципу. На такте всасывания он всасывает чистый воздух, сжимает его существенно сильнее, поэтому в конце такта сжатия впрыснутое топливо (дизельное) от соприкосновения с горячим воздухом воспламеняется самостоятельно, без зажигания от постороннего источника (искры зажигания). Остальная часть газообмена осуществляется затем совершенно идентично бензиновому двигателю.

Рабочий объём 2 простирается от верхней 1 до нижней 3 мёртвой точки. Между ВМТ, которая в правом цилиндре как раз ограничивается основанием поршня, и выпуклостью головки цилиндра 5 находится камера сгорания 4.

Рабочий объём: пространство, которое во время своего движения поршни проходят от НМТ до ВМТ. Камера сгорания не оказывает никакого влияния на рабочий объём. Рабочий объём и камера сгорания вместе образуют объём цилиндра.

Коэффициент сжатия: соотношение, в котором сжимается в камере сгорания всосанный свежий газ. Размер камеры сгорания оказывает непосредственное влияние на коэффициент сжатия. Коэффициент сжатия свидетельствует о том, какой объём свежего газа при 100%-ном наполнении (полностью открытая дроссельная заслонка) должен быть в камере сгорания к моменту зажигания. В дизельных двигателях с турбонаддувом Endura коэффициент сжатия равен 19,4:1. Zetec-SE работают с коэффициентом сжатия 11:1, а модели E сжимают свежий газ в отношении 10:1.

Основные конструктивные узлы и системы двигателя.

Поршневые ДВС имеют следующие основные узлы и системы:

1. Остов двигателя, воспринимающий все усилия при работе двигателя. В него входят неподвижные детали: фундаментная рама с рамовыми подшипниками, станина, цилиндры, цилиндровые крышки;

2. Кривошипно-шатунный механизм, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основные детали — поршень, шток, поперечина (крейцкопф), шатун и коленчатый вал.

3. Механизм газораспределения(газораспределительные органы и привод), осуществляющий выпуск продуктов сгорания из цилиндра и впуск свежего заряда воздуха (в дизелях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) ;

4. Топливоподающую систему,предназначенную для подготовки и подачи топлива в цилиндры двигателя. Система состоит из емкостей для хранения топлива, устройства для его очистки и топливной аппаратуры — насосов, форсунок (дизели), карбюратора (карбюраторные двигатели);

5. Систему зажигания, обеспечивающую в карбюраторных ДВС принудительное воспламенение горючей смеси в цилиндрах двигателя;

6. Систему охлаждениядля отвода теплоты от деталей двигателя. Она состоит из водяных насосов, фильтров, холодильников (теплообменников) и трубопроводов;

7. Систему смазки , обеспечивающую подвод смазочных материалов к трущимся деталям. В нее входят емкости и устройства для хранения, очистки, охлаждения и подачи смазки;

8. Систему управления,предназначенную для пуска, остановки, изменения частоты вращения и направления вращения коленчатого вала. В систему входят специальные механизмы и контрольно-измерительная аппаратура;

9. Систему регулирования,для поддержания заданных параметров работы двигателя в пределах установленного режима, к которым относятся: частота вращения коленчатого вала, температура и давление в системах охлаждения, смазки, топливоподачи;

10. Система наддува для подвода воздуха в цилиндры двигателя под избыточным давлением;

11. Систему выпуска для отвода отработавших газов и привода в действие турбокомпрессора;

12. Система пуска двигателей а-воздушная, б-эл.стартером, в-ручная, г-гидравлическая.

Остов двигателя

Остов двигателя состоит из следующих основных частей: фундаментной рамы, станины, цилиндров и цилиндровых крышек.

Все части остова образуют единую жесткую конструкцию, обеспечивающую отсутствие деформаций при работе двигателя от действия сил давления газов и сил инерции движущихся частей. Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы ось коленчатого вала была прямолинейна, а ось движения (поршень, шток, шатун) — перпендикулярна оси вала. Эти требования выполняются при обработке деталей и сборке двигателя. Остов должен быть жестким для того, чтобы не было деформаций вызывающих искривление оси коленчатого вала и КШМ жесткость создается за счет выбора материалов для изготовления его частей, конструктивного оформления, проверки расчетов на прочность и способа соединения деталей между собой. В судовых дизелях применяют различные схемы конструктивного оформления деталей остова. Рассмотрим три основные схемы.

I — Остов крейцкопфного двигателя (рис.2.1.а)состоит из фундаментальной рамы 4, станины, выполненной из отдельных А-образных стоек 2 и цилиндров 1, закрытых крышками. Рама, станина и цилиндры связаны длинными анкерными связями 3. Увеличенное сечение высоких поперечных и продольных балок фундаментной рамы обеспечивает жесткость конструкции;

I I — Остов тронкового двигателя (рис.2.1.б)состоит из фундаментной рамы 3, станины 2, отлитой заодно с блоком цилиндров 1, и цилиндровых крышек. Жесткость остова обеспечивается высокой прочностью станины, поэтому рама двигателя имеет относительно малую высоту;

I I I — Общий блок — картер- фундаментная рама 3 (рис.2.1.в),к которой шпильками 4 крепятся подвесные рамовые подшипники 5 и длинными силовыми шпильками 2 — цилиндры 1. Эта конструкция применяется для двигателей небольших размеров и позволяет уменьшить их массу.

Фундаментные рамы. Фундаментная рама является основанием станины двигателя. Она воспринимает силу давления газов в цилиндре, силы инерции движущихся частей силу всех деталей, расположенных над рамой. На рамовых подшипниках лежит коленчатый вал двигателя. Рама должна иметь достаточную предельную и поперечную жесткость, что необходимо для работы коленчатого вала. Фундаментные рамы изготавливают из чугуна (С418-36, С428-48),сварными или сварно-литыми (сталь 25). Для быстроходных двигателей узел блок-картер-фундаментная рама отливают из алюминиевых сплавов АП5. Современное производство судовых двигателей характеризуются применением сварных и сварно-литых конструкций, что приводит к уменьшению массы на 20-25%; снижение стоимости на 10-20%; уменьшение брака при изготовлении.

Рис. 2.2

2-гнезда для рамовых подшипников;

3- продольные балки;

Рис. 2.3

2-фасонные приливы для анкерных связей;

3- продольные сварные балки;

5-легкий сварной поддон.

Рис. 2.4

2-клинья для регулировки;

3- судовой фундамент;

Рис. 2.5

2-3- верхний и нижний диски сферических самоустанавливающих прокладок;

Рис. 21

3-постель ромовых (коренных) подшипников;

4-опорные полки (лапы) рамы двигателя.

Нижняя часть рамы предназначена для присоединения к продольным балкам поддона для масла (маслосборника) сварной конструкции.

Рис.22Присоединение производят при помощи шпилек и болтов. Состоит из: 1— грязеуловительная сетка; 2— заборный маслопровод; 3— поперечные перегородки.

Рамовые (коренные) подшипники рис.23устанавливают на поперечных перегородках фундаментной рамы в специальных гнездах. Они предназначены для укладки коленчатого вала и состоят из: 1— верхний вкладыш; 2-нижний вкладыш, которые прижимаются к раме крышкой с помощью шпилек с гайками, болтами или домкратами.

Рамовые подшипники коленчатого вала устанавливают в гнездах фундаментной рамы, а при отсутствии рамы подвешивают на длинных шпильках к картеру.

На рамовый подшипник при работе двигателя действуют переменные силы: давление газов, инерции и массы. Конструкция и материал подшипника должны обеспечить их надежную работу и высокую износоустойчивость.

Различают толстостенные и тонкостенные вкладыши с заливкой антифрикционного сплава соответственно 1,76-2,5мм или 0,3-0,7мм. Тип подшипника зависит от применяемого для его заливки антифрикционного сплава. Для заливки рамовых подшипников применяют высокооловяннистые баббиты Б-83, Б-89, Б-88 (с кадмием); свинцовистую бронзу, медносвинцовые сплавы на алюминиевой основе и многослойные вкладыши.

Станина служит для поддержания блока цилиндров. Она соединяет блок цилиндра с фундаментной рамой и образует закрытую камеру для кривошипно-шатунного механизма (картер).

В зависимости от типа двигателя станина может быть выполнена в виде отдельных А-образных стоек или колонн.

Рис.2.8 —колонны устанавливают в плоскости поперечных балок фундаментной рамы или в плоскости вращения кривошипов для двигателей крейцкопного типа.

В ДВУХТАКТНЫХ двигателях часто применяется блок-картер, представляющий собой цельную отливку картера совместно с блоком цилиндров (рис.29).

Такое конструктивное решение обеспечивает компактность и уменьшение массы остова. Блок — картеры изготовляют литыми или сварными, цельными или составными из нескольких частей, соединенных между собой болтами и шпильками, оправдано с точки зрения унификации производства и удешевления стоимости ремонта. Замена одной секции вышедшей из строя дешевле, чем замена блок-картера в целом.

Цилиндровые втулки 4-х тактного ДВС состоят (рис.2.13) из: рубашки 1, вставленной рабочей втулки 2. В блоке втулка верхним фланцем 4 опирается на опорный буртик 3 рубашки и прижимается к нему крышкой цилиндра. Рубашки отливают из чугуна СЧ21-40; СЧ24-44; СЧ28-48.

Материал втулок должен обладать повышенной прочностью и износостойкостью, высокой плотностью, устойчивой против коррозии, хорошо обрабатывается. Материал для их изготовления чугун СЧ28-48, СЧ32-52, для высокооборотных форсированных сталь 35ХМЮА.

Цилиндровые втулки 2-х тактных ДВС( рис.30) состоят из: 1-верхний бурт; 2— блок; 3-масляный штуцер; 4-выпускные окна; 5-продувочные окна; 6-красномедные пояски; 7— уплотнительные резиновые кольца; 8— кожух для лабиринтового уплотнения; 9-масляный штуцер;10— водяные переходные патрубки; 11-уплотнительная красномедная прокладка.

Для уменьшения тепловых и механических напряжений, а также для понижения высоты блока цилиндров и уменьшения массы двигателя на некоторых дизелях устанавливают проставочные кольца.

Составные втулки устанавливают на двухтактные дизеля для уменьшения температурных напряжений и деформаций в осевом направлении.

На рис.32изображена составная втулка фирмы «Фиат» 900S.Верхняя часть 1 такой втулки изготовлена из стали с запрессованной в нее из чугуна втулкой 2; нижняя часть втулки 3 изготовлена из чугуна. При износе меняют не всю втулку, а только

запрессованную чугунную часть

Крышки рабочих цилиндров 4-х тактных двигателей вместе с днищем поршня и стенками рабочей втулки, образующей камеру сгорания.

Она подвержена действию высоких температур и давления газов, испытывает механические напряжения от затяжки крышки. Материал крышек должен обладать высокой жаростойкостью, прочностью, иметь хорошие литейные свойства. Изготавливают крышки из чугуна СЧ28-48, СЧ32-52, молибденовой стали, алюминиевых сплавовАЛ5 и АЛ4.

На рис.2.19: 1- пусковой клапан; 2-гнездо форсунки; 3-предохранительный клапан; 4— перегородка охлаждения; 5-выпускные клапаны; 6-отверстия для шпилек; 7-впускные клапана;

На рис.33изображена крышка цилиндра двухтактного двигателя, которая проще по устройству, чем у четырехтактного, так как не имеет всасывающих и выхлопных клапанов (кроме двухтактных двигателей с прямоточно-клапанной продувкой).

Крышки многоцилиндровых двигателей взаимозаменяемые. Замена одной крышки обходится дешевле, чем замена головки блока. На тихоходных дизелях большой мощности для снижения тепловых напряжений иногда используют крышки составной конструкции.

На рис.34 показана такая крышка, где:

наружная кольцевая часть 1 крышки испытывает большие механические напряжения, поэтому ее изготавливают из стали. В кольцевую часть устанавливают вставку 2, которая подвергается меньшим напряжением, так как на нее действует только давление сгорания топлива. В корпусе вставки имеются форсунка, пусковой и предохранительные клапаны и индикаторный кран. Крышки цилиндров легких быстроходных двигателей изготавливают из алюминиевых сплавов АЛ4 и АЛ5, которые выполняют общими на весь блок или на два, три и более цилиндров. Такая общая крышка называется головкой блока.