Устройство двигателей семейства ЗМЗ-40 6.10

1. Устройство двигателей семейства ЗМЗ-406.10 Двигатель состоит из механизмов – кривошипно-шатунного и газораспределительного, а также систем – смазывания, охлаждения, топливоподачи (питания), вентиляции картера, впуска воздуха или рабочей смеси, выпуска отработавших газов, рециркуляции отработавших газов (СРОГ), комплексной микропроцессорной системы управления двигателем (КМСУД).

2. Кривошипно-шатунный механизм Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) включает в себя неподвижные детали, составляющие остов (корпус) двигателя – блок цилиндров с коренными подшипниками, головку цилиндров и подвижные – поршень, поршневые кольца, поршневой палец, шатун, коленчатый вал, маховик, подшипники шатунных шеек коленчатого вала. Поршневой палец Поршень Блок маховик Шатун шкив Коленчатый вал Крышка коренного подшипника Крышка шатуна

3. Блок цилиндров Блок цилиндров - чугунный, выполнен в виде моноблока с картерной частью опущенной ниже оси коленчатого вала. Между цилиндрами в верхней плите имеются прорези для охлаждающей жидкости. В нижней части блока расположены пять гнезд коренных подшипников. Крышки подшипников обрабатываются в сборе с блоком цилиндров и поэтому они не взаимозаменяемы Блок цилиндров ЗМЗ-4062 Блок цилиндров ЗМЗ-4052, 409

4. Головка цилиндров Головка цилиндров - отлита из алюминиевого сплава, имеет два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. В верхней части головки цилиндров размещены два распределительных вала. Отверстия под свечи зажигания находятся в центре камер сгорания.

5. Поршень Поршень –служит для преобразо-вания тепловой энергии сгорания топлива в механическую энергию своего поступательного движения.Поршень отлит из алюминиевого сплава с кольцевой терморегу-лирующей вставкой, юбка выполнена с бочкообразным вертикальным профилем и микрорельефом для улучшения приработки и снижения потерь на трение Поршень для ЗМЗ-4062 Поршень для ЗМЗ-40522 Поршень для ЗМЗ-409

6. Поршневые кольца Поршневые кольца устанавливаются по три на каждом поршне: два компрессионных и одно маслосъемное. Наружная поверхность верхнего компрессионного кольца, прилегающая к цилиндру, покрыта слоем пористого хрома, нижнего кольца - слоем олова или вся поверхность кольца фосфатирована. Маслосъемное кольцо состоит из чугунного кольца коробчатого типа с рабочими поясками, покрытыми хромом, и пружинного расширителя. Компрессионное кольцо Маслосъёмное кольцо

7. Поршневой палец Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с шатуном. Он представляет собой пустотелый цилиндр, изготовленный из стали. Наружная поверхность пальца подвергается углеазотированию на глубину 1..1,5 мм и закалке ТВЧ. От продольных перемещений палец удерживается в поршне двумя стопорными кольцами. При работе палец может поворачиваться как в бобышках поршня, так и во втулке шатуна (палец плавающего типа).

8. Шатун Шатунслужит для передачи движения поршня на коленчатый вал. Шатун изготавливают из стали и подвергают термообработке обеспечивая твердость НВ 228..269. Он состоит из верхней (поршневой) головки, стержня двутаврового сечения и нижней (кривошипной) головки. В верхнюю головку запрессована бронзовая втулка, которая служит подшипником пальца. В стержне шатуна имеется Шатун Бронзовая втулка Болт шатуна Крышка шатуна Гайка

9. Шатун продольное сверление для подвода смазки к поршневому пальцу. Нижняя головка разборная, что обеспечивает возможность сборки шатуна с коленчатым валом. Шатун обрабатывается совместно с крышкой, поэтому крышки не взаимозаменяемые. Продольное сверление

10. Шатунные вкладыши Шатунные вкладыши – биметал-лические, т.е. состоящие из двух слоев металла: стальной основы, на которую нанесен антифрикционный сплав АМО-1-20.Во вкладыше посредине имеется отверстие, через которое масло поступает в канал стержня шатуна. Фиксация вкладышей обеспечивается выступом, который входит в соответствующий паз в шатуне и крышке шатуна.

11. Коленчатый вал Коленчатый вал изготовлен из высокопрочного чугуна. Шейки вала подвергаются закалке ТВЧ на глубину 1,5..2,5 мм до твердости HRC 51. Галтели упрочняются накаткой роликами. Вал имеет пять коренных шеек, а также восемь противовесов для разгрузки опор от центробежных сил. В коренных (кроме средней) и Носок вала Противовесы Шатунная шейка Коренные шейки Хвостовик вала

12. Коленчатый вал шатунных шейках просверлены сквозные отверстия, которые соединяются косыми сверлениями, проходящими сквозь шейки и щёки вала. Эти каналы служат для подачи масла к шатунным подшипникам. Снаружи со стороны щёк полости в шатунных шейках закрыты резьбовыми пробками. Носок и хвостовик вала уплотняются самоподжимными Пробка Косое сверление

13. Коленчатый вал резиновыми сальниками. Вал динамически сбалансирован. Осевое перемещение вала ограничено двумя шайбами 3 (рисунок 3), расположенными по обе стороны среднего (третьего) коренного подшипника. Каждая из упорных шайб состоит из двух полушайб: верхней и нижней. Средний (упорный) подшипник коленчатого вала: 1 - блок; 2 - вкладыши подшипника; 3 -упорные шайбы; 4 - крышка подшипника; 5 - вал коленчатый.

14. Коленчатый вал Антифрикционным слоем шайбы должны быть обращены к валу. Проворачивание шайбы предотвращается выступом на нижней шайбе, который входит в паз крышки. Нижняя упорная полушайба Верхняя упорная полушайба

15. Коренные вкладыши Коренные вкладыши коленчатого вала аналогичны по конструкции и материалу шатунным вкладышам. Верхний вкладыш имеет отверстие, через которое из масляного канала в блоке цилиндров поступает масло для смазки подшипника. Из канавки, выполненной в верхнем вкладыше, масло по каналам в коленчатом вале поступает к шатунным подшипникам. Нижний коренной подшипник Верхний коренной подшипник

16. Газораспределительный механизм Газораспределительный механизм (ГРМ) осуществляет процесс газообмена, т.е. Впуск в цилиндр свежего заряда бензовоздушной смеси и выпуск отработавших газов. Основными деталями ГРМ являются распределительные валы и детали их привода – звездочки, цепи,

17. Газораспределительный механизм промежуточный вал, натяжители цепей, их успокоители. Также к ГРМ относятся гидротолкатели, выпускные и впускные клапаны, их направляющие втулки, пружины клапанов, установочные и крепежные детали.

18. Газораспределительный механизм Распределительные валы управляют процессом открытия и закрытия клапанов. На двигатель устанавливаются два распределительных вала – отдельно для привода впускных и выпускных клапанов. Для повышения износостойкости рабочая поверхность кулачков отбелена. Выпускной вал отличается от впускного только расположением штифта и наличием отметчика датчика фазы (ДПРВ). Каждый вал имеет пять опорных шеек и восемь кулачков. Кулачки по ширине Впускной вал Выпускной вал

19. Газораспределительный механизм смещены на 1,5 мм относительно осигидравлических толкателей. От осевых перемещений каждый вал удерживается упорным пластмассовым полукольцом, которое вставляется в выточку крышки передней опоры и в проточку передней опорной шейки. Отметчик датчика фазы Опорные шейки кулачки Проточка для упорного полукольца Упорное полукольцо

20. Газораспределительный механизм Привод распределительных валов – цепной, двухступенчатый. Первая ступень – от коленчатого вала на промежуточный вал, вторая ступень – от промежуточного вала на распределительные валы. 1 – звездочка коленчатого вала; 2 – гидронатяжитель нижний; 3 – рычаг натяжного устройства нижней цепи; 4 – цепь нижняя; 5 –звездочка промежуточного вала ведомая; 6 – звездочка промежуточного вала ведущая; 7 – рычаг натяжного устройства верхней цепи; 8 – гидронатяжитель верхний; 9 – цепь верхняя; 10 – установочная метка на звездочке; 11 – установочные штифты; 12 – звездочка распределительного вала впускных клапанов; 13 –успокоитель цепи верхний; 14 – звездочка распределительного вала выпускных клапанов; 15 – верхняя плоскость головки цилиндров; 16 – успокоитель цепи средний; 17 – успокоитель цепи нижний; М1 и М2 – установочные метки на блоке

21. Газораспределительный механизм Распределительные валы вращаются в два раза медленнее коленчатого. На торцах звездочки коленчатого вала, ведомой звездочке промежуточного вала и звездочках распределительных валов имеются установочные метки, служащие для правильной установки распределительных валов. 1 – звездочка коленчатого вала; 2 – гидронатяжитель нижний; 3 – рычаг натяжного устройства нижней цепи; 4 – цепь нижняя; 5 –звездочка промежуточного вала ведомая; 6 – звездочка промежуточного вала ведущая; 7 – рычаг натяжного устройства верхней цепи; 8 – гидронатяжитель верхний; 9 – цепь верхняя; 10 – установочная метка на звездочке; 11 – установочные штифты; 12 – звездочка распределительного вала впускных клапанов; 13 –успокоитель цепи верхний; 14 – звездочка распределительного вала выпускных клапанов; 15 – верхняя плоскость головки цилиндров; 16 – успокоитель цепи средний; 17 – успокоитель цепи нижний; М1 и М2 – установочные метки на блоке

22. Газораспределительный механизм Гидронатяжитель Натяжное устройство предназначено для создания постоянного натяжения и гашения колебаний цепей привода распределительных валов. В него входит гидронатяжитель и натяжная звездочка. Цепь Натяжная звездочка Болт натяжного ролика

23. Газораспределительный механизм Гидронатяжитель состоит из корпуса и плунжера. На внутренней поверхности корпуса имеются канавки специального профиля и канавка под стопорное кольцо предотвращающее выход плунжера из корпуса при транспортировке и монтаже гидронатяжителя. Плунжер имеет форму стакана внутри которого установлена пружина, которая сжата клапаном Гидронатяжитель в сборе: 1-корпус клапана в сборе; 2-кольцо запорное; 3-плунжер; 4-корпус; 5-пружина; 6-кольцо стопорное; 7-шариковый клапан

24. Газораспределительный механизм ввернутым в корпус. На наружной поверхности плунжера имеются две канавки под стопорное и запорное кольцо. Запорное кольцо препятствует обратному перемещению плунжера в корпусе. Гидронатяжитель работает следующим образом. Под действием пружины и давления масла, поступающего из масляной магистрали, плунжер нажимает Гидронатяжитель в сборе: 1-корпус клапана в сборе; 2-кольцо запорное; 3-плунжер; 4-корпус; 5-пружина; 6-кольцо стопорное; 7-шариковый клапан

25. Газораспределительный механизм на рычаг натяжной звездочки, а через неё на цепь, обеспечивая неразрывный контакт звездочки и цепи. По мере вытяжки цепи плунжер выдвигается из корпуса, передвигая запорное кольцо из одной канавки корпуса в другую. Гидронатяжитель в сборе: 1-корпус клапана в сборе; 2-кольцо запорное; 3-плунжер; 4-корпус; 5-пружина; 6-кольцо стопорное; 7-шариковый клапан

26. Газораспределительный механизм Промежуточный вал предназначен для передачи движения распределительным валам через промежуточные звездочки, а также для привода масляного насоса. Вал изготовлен из стали. Наружная поверхность углеазотирована на глубину 0,2..0,7 мм и термообработана. Промежуточный вал вращается во втулках, запрессованных в отверстия в приливах блока цилиндров.

27. Газораспределительный механизм Клапаны предназначены для регулирования рабочих процессов двигателя. Они перекрывают и открывают газовые каналы в определенные моменты времени. Впускной клапан изготовлен из стали 40Х9С2. Поверхность стержня покрывается твердым хромом для повышения износостойкости. Наружный диаметр тарелки клапана равен 37 мм, угол фаски на тарелке равен 45,5 градусов. На конце стержня имеются три канавки, в которые входят выступы двух сухарей, удерживающих на клапане тарелку пружины. Стержень клапана Тарелка клапана Клапан впускной Клапан выпускной

28. Газораспределительный механизм Стержень клапана Выпускной клапанпо сравнению со впускным клапаном работает в более тяжелых условиях из-за высокой температуры и агрессивного воздействия отработавших газов, поэтому его изготавливают из стали 55Х20Г9АН4. К стержню клапана приваривается наконечник из стали большей твердости по сравнению с остальной частью клапана. Для повышения надежности на рабочей фаске тарелки клапана сделана наплавка жаростойким сплавом. Диаметр тарелки равен 31,5мм. Тарелка клапана Клапан впускной Клапан выпускной

29. Газораспределительный механизм На каждый клапан устанавливается по две пружины: наружная с правой навивкой и внутренняя с левой. Под пружины устанавливается опорная шайба. Клапаны работают в направляющих втулках, запрессованных в головку цилиндров. На верхние концы втулок напрессованы Привод клапанов: 1 - клапан впускной; 2 - головка цилиндров; 3 - тарелка пружины клапана; 4 - колпачок маслоотражательный; 5 - пружина клапана наружная; 6 - вал распределительный выпускных клапанов; 7 - гидротолкатель; 8 - сухарь клапана; 9 - клапан выпускной; 10 - пружина клапана внутренняя; 11 - шайба опорная пружины клапана; 12 - вал распределительный впускных клапанов

30. Газораспределительный механизм маслоотражательные колпачки, которые препятствуют попаданию масла в камеру сгорания. Седла клапанов изготовлены из специального серого чугуна и запрессованы в головку цилиндров. Привод клапанов: 1 - клапан впускной; 2 - головка цилиндров; 3 - тарелка пружины клапана; 4 - колпачок маслоотражательный; 5 - пружина клапана наружная; 6 - вал распределительный выпускных клапанов; 7 - гидротолкатель; 8 - сухарь клапана; 9 - клапан выпускной; 10 - пружина клапана внутренняя; 11 - шайба опорная пружины клапана; 12 - вал распределительный впускных клапанов

31. Газораспределительный механизм Гидротолкатель предназначен для передачи усилия с кулачка распределительного вала на клапан без зазора в цепочке кулачок-толкатель-клапан. Применение гидротолкателей исключает необходимость регулировки зазоров в клапанном механизме. Гидро-толкатели устанавливаются в расто-ченные в головке цилиндров отверстия. Привод клапанов: 1 - клапан впускной; 2 - головка цилиндров; 3 - тарелка пружины клапана; 4 - колпачок маслоотражательный; 5 - пружина клапана наружная; 6 - вал распределительный выпускных клапанов; 7 - гидротолкатель; 8 - сухарь клапана; 9 - клапан выпускной; 10 - пружина клапана внутренняя; 11 - шайба опорная пружины клапана; 12 - вал распределительный впускных клапанов

32. Система смазки Система смазки двигателя предназна-чена для создания масляной плёнки на поверхностях трения. Смазка большей части трущихся деталей осуществля-ется под давлением, остальная часть смазывается разбрызгиванием и мас-ляным туманом. Такая система смазки называется комбинированной. Увеличить

33. Уменьшить К датчикам давления масла К опоре распределительного вала К гидротолкателю К гидронатяжителю К опоре промежуточного вала Шатунный подшипник Коренной подшипник Масляный фильтр К гидронатяжителю Масляный картер Масляный насос

34. Система смазки Масляный насос предназна-чен для создания давления в системе смазки, необходимого для поддержания стабильной масляной пленки на поверх-ностях трения. Насос шесте-ренчатого типа, установлен внутри масляного картера. Редукционный клапан предназначен для ограничения максимального давления в системе (450 кПа). Корпус Ведущая шестерня Ведомая шестерня Перегородка Приемный патрубок с сеткой Редукционный клапан

35. Система смазки Привод масляного насоса осуществляется парой винто-вых шестерён от промежу-точного вала. Ведущая шестерня Ведомая шестерня Промежуточный вал Валик привода маслонасоса Валик

36. Система смазки Масляный фильтр предназначен для очистки масла от частиц, нагара, и т.д. Фильтр полнопоточный, неразборный, одноразового применения. Работает он следующим образом: масло под давлением через входное отверстие в крышке 7 попадает в полость между наружной поверхностью фильтрующего элемента 5 и корпусом 2, проходит через 1 – пружина; 2 – корпус; 3 – фильтрующий элемент перепускного клапана; 4 – перепускной клапан; 5 – фильтрующий элемент; 6 – противодренажный клапан; 7 – крышка; 8 – прокладка

37. Система смазки фильтрующую штору элемента 5, очищается и попадает через цен­тральное отверстие крышки 7 в главную масляную магистраль.При пуске холодного двигателя или предельном загряз­нении фильтрующего элемента 5 очистка и подача масла происходит через фильтрующий элемент 3 и перепускной клапан 4. При этом на фильтрующем элементе 3 происходит 1 – пружина; 2 – корпус; 3 – фильтрующий элемент перепускного клапана; 4 – перепускной клапан; 5 – фильтрующий элемент; 6 – противодренажный клапан; 7 – крышка; 8 – прокладка

38. Система смазки отложение механических примесей, как поступающих с маслом из масляного картера, так и смываемых потоком масла с фильтрующей шторы элемента 5. Вытекание масла из фильтра при неработающем двигателе предотвращается противодренажным клапаном 6. 1 – пружина; 2 – корпус; 3 – фильтрующий элемент перепускного клапана; 4 – перепускной клапан; 5 – фильтрующий элемент; 6 – противодренажный клапан; 7 – крышка; 8 – прокладка

39. Система охлаждения Система охлаждения предназначена для отвода теплоты от нагревающихся деталей двигателя. Система включает в себя водяные рубашки в блоке цилинд-ров и головке блока, водяной насос, термостат, радиатор, расширительный бачок, вентилятор, краники, датчики, а также радиатор отопителя салона. Оптимальная температура охлаждающей жидкости 80..90 град. поддерживается при помощи термостата и электровентилятора. 1 – двигатель; 2 – патрубок дросселя; 3 – термостат; 4 – датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 5 – датчик температурного состояния двигателя; 6 – водяной насос; 7 – сливной краник блока цилиндров

40. Дроссель К радиатору Термостат От отопителя От радиатора К отопителю Водяной насос

41. Система охлаждения Термостат с твердым наполнителем расположен в корпусе, установленном на выходном отверстии головки цилиндров и соединен шлангами с водяным насосом и радиатором. Термостат автоматически поддерживает необходимую температуру охлаждающей жидкости, отключая и включая циркуляцию жидкости через радиатор.

42. Система охлаждения Водяной насос центробежного типа предназначен для создания циркуляции жидкости в системе охлаждения. Подшипник 7 отделен от охлаждающей жидкости самоподжимным сальником 4 неразборной конструкции, внутри которого расположены манжета и уплотняющая шайба. Жидкость, просачивающаяся через сальник, не попадает в подшипник, а вытекает наружу 1 – ступица; 2 - фиксатор; 3 корпус; 4 - сальник; 5 -крыльчатка; 6 -контрольное отверстие для выхода охлаждающей жидкости; 7 - подшипник

43. Система охлаждения через контрольное отверстие 6, которое периодически надо прочищать. Подшипник от перемещения удерживается фиксатором 2, который завернут до упора и закернен. Подшипник заполняется смазкой при сборке и в процессе эксплуатации добавления смазки не требуется. Ступица 1 и крыльчатка 5 напрессованы на валик подшипника. Привод осуществляется от коленчатого вала поликлиновым ремнем. 1 – ступица; 2 - фиксатор; 3 корпус; 4 - сальник; 5 -крыльчатка; 6 -контрольное отверстие для выхода охлаждающей жидкости; 7 - подшипник

44. Комплексная микропроцессорная система управления двигателем (КМСУД). Управление автомобиля с двигателем, оснащенным КМСУД, принципиально не отличается от моделей с карбюраторным двигателем, с тем лишь отличием, что наличие электроники в контуре управления позволяет достичь более высокого качества в критериях управления – снижения токсичности, повышения экономичности, комфортности, надежности, диагностики и т. д. Управляющие воздействия водителя через педаль «газа», переключение передачи КПП, торможение, поворот рулевого колеса, включение – выключение различных потребителей энергии в конечном итоге фиксируется электронным блоком управления и

45. Комплексная микропроцессорная система управления двигателем (КМСУД). воспринимается как задание на изменения функционирования соответствующих узлов автомобиля. Датчики находящиеся в распоряжении электронной системы, позволяют более полно определить рабочее состояние двигателя и по логике, заданной критериями управления, обеспечить цели управления через воздействие на исполнительные устройства системы: форсунки, катушки зажигания, регулятор холостого хода, электробензонасос. Микропроцессорная система обеспечивает прецизионное управление фазированным (т. е. согласованным с циклами рабочего процесса двигателя) впрыском бензина под избыточным давлением

46. Комплексная микропроцессорная система управления двигателем (КМСУД). во впускную трубу, управление зажиганием с обратной связью по детонации, управление регулятором холостого хода. Система состоит из микропроцессорного блока управления, комплекта датчиков и исполнительных устройств, жгута проводов с соединителями.

47. Комплексная микропроцессорная система управления двигателем (КМСУД). Электронный блок управления • Средства диагностики: • лампа «контроль двигателя» • колодка диагностики • Информация с датчиков: • -положение коленчатого вала • Положение распредвала • Частота вращения коленвала • Массовый расход воздуха • Температура охлаждающей жидкости • Положение дроссельной заслонки • Напряжение бортовой сети • Наличие детонации • Температура впускной трубы • Исполнительные устройства: • Форсунки • Электробензонасос • Регулятор холостого хода • Угол опережения зажигания • Характеристики искрового разряда • Вентилятор системы охлаждения

48. Комплексная микропроцессорная система управления двигателем (КМСУД). Электронный блок управления является мозгом электронной системы управления – управляющим компьютером. Он имеет устройства связи с датчиками системы и исполнительными устройствами. Блок управления собирает информацию с датчиков системы и вырабатывает сигналы управления, необходимые для функционирования систем двигателя, обеспечивающих его работу: - Топливоподача блок управляет включением-выключением бензонасоса, порядком и длительностью открытия форсунок;

49. Комплексная микропроцессорная система управления двигателем (КМСУД). • Искровое зажигание блок управляет катушками зажигания для искрообразования в свечах зажигания; • Защита от детонации блок формирует угол опережения зажигания, обеспечивающий работу двигателя без детонации; • Стабилизация частоты вращения холостого ходаблок регулирует открытие клапана дополнительного воздуха для поддержания частоты вращения холостого хода.

50. Комплексная микропроцессорная система управления двигателем (КМСУД). Датчик углового положения коленчатого вала индуктивного типа предназначен для определения углового положения коленчатого вала, необходимого для синхронизации функционирования системы управления с рабочим процессом двигателя. Датчик позволяет блоку управления определять направление вращения двигателя, генерировать импульсы на форсунки для осуществления топливоподачи, формировать управляющие сигналы для катушек зажигания. Неисправности в цепи датчика не позволяют эксплуатировать двигатель.