Двигатель КамАЗ-5320, -55102, -55111, -53212, -53211

ДВИГАТЕЛЬ

На автомобили КАМАЗ устанавливаются двигате­ли моделей КАМАЗ-740.10; КАМАЗ-7403.10 или КАМАЗ-740.11-240.

Особенности конструкции, технического обслу­живания и ремонта двигателей КАМАЗ-740.10 и КАМАЗ-7403.10 изложены в настоящем руководстве.

Особенности конструкции, технического обслу­живания и ремонта двигателей КАМАЗ-740.11-240 изложены в руководстве по эксплуатации 740.11- 3902006РЭ.

Двигатели КАМАЗ-740.10 и КАМАЗ-7403.10 име­ют следующие конструктивные особенности:

— 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 низко- замерзающей охлаждающей жидкостью, с автомати­ческим 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.

Рис. 16. Продольный разрез двигателя КамАЗ-740.10: 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

Рис. 17. Поперечный разрез двигателя КамАЗ-740.10: 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

Рис. 18. Двигатель КамАЗ-7403.10 с турбонаддувом: 1 - коллектор выпуск­ной; 2 - стартер; 3 - крышка головки цилиндра; 4 - картер масляный; 5 - кронштейн рычага переключения пе­редач; 6 - насос водяной; 7 - крыльчат­ка вентилятора; 5 - ремни привода; 9 - фильтр центробежный масляный; 10 - генератор; 11, 25 - кронштейны; 12- рычаг переключения передач; 13 - патрубок объединительный; 14 - крыш­ка регулятора топливного насоса высо­кого давления; 15, 22 - свечи факель­ные; 16 - клапан электромагнитный; 17, 23 - коллекторы впускные; 18 - фильтр тонкой очистки топлива; 19 - компрессор; 20, 26 - турбокомпрессоры; 21 - бачок насоса гидроусилителя руле­вого управления; 24 - патрубок

Техническая характеристика

Рис. 19. Схема нумерации и порядок работы цилиндров: 1...8 - цилиндры; I - правый ряд; II - левый ряд

Рис. 20. Скоростные характеристики двигателей КамАЗ- 7403.10 и КамАЗ-740.10: N_Е - мощность; M_kp – крутящий момент; n - частота вращения; g_e - удельный расход топлива

Рис. 21. Диаграмма фаз газо­распределения (заливкой пока­заны фазы открытия клапа­на): а - впуск; b - выпуск

БЛОК ЦИЛИНДРОВ И ПРИВОД АГРЕГАТОВ

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.

Привод агрегатов (рис. 22) шестереночный с пря­мозубыми шестернями, газораспределительный ме­ханизм приводится в действие от ведущей шестерни 24, установленной с натягом на хвостовике коленча­того вала, через блок промежуточных шестерен 2 и 21. Блок промежуточных шестерен вращается на сдвоенном коническом роликоподшипнике 19. Шестерня распределительного вала 13 установлена на хвостовик вала с натягом. При сборке надо следить, чтобы метки на торце шестерен, находя­щихся в зацеплении, были совмещены.

Привод топливного насоса высокого давления осу­ществляется от шестерни 12, находящейся в зацеплении с шестерней распределительного вала. Вращение к топливному насосу высокого давления передается че­рез ведущую и ведомую полумуфты с упругими плас­тинами, которые компенсируют несоосность.

С шестерней 12 привода топливного насоса на­ходятся в зацеплении шестерня привода компрессора и шестерня привода насоса гидроусилителя руля.

Моменты затяжки болтов 18 крепления оси про­межуточных шестерен 49,1...60,8 Н.м (5...6,2 кгс.м), болта 1 крепления роликоподшипника 88,3... 98,1 Нм (9...10 кгс.м).

Окружной зазор в шестернях привода агрегатов — 0,1...0,3 мм.

Рис. 22. Шестерня привода генератора: 1 - болт М12х1,25х90 крепления роликового подшипника; 2, 21 - шестерни промежуточные; 3-болт; 4 - шайба пружинная; 5-манжета; 6-корпус заднего подшипника; 7-прокладка; 8 - сухарь; 9 - вал шестерни привода топливного насоса высокого давления; 10, 20 - шпонки; 11, 15 - подшипники шариковые; 12 - шестерня привода топливного насоса высокого давления; 13-вал распределительный в сборе с шестерней; 14 - шайба упорная; 16 - ось ведущей шестерни; 17 - шайба; 18 - болт М10х1,25х25; 19 - подшипник роликовый конический двухрядный; 22 - кольцо упорное; 23 - кольцо стопорное; 24 - шестерня ведущая коленчатого вала

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Коленчатый вал (рис. 23) стальной, изготовлен горячей штамповкой, упрочен азотированном или закалкой токами высокой частоты шатунных и ко­ренных шеек.

Рис. 23. Коленчатый вал в сборе: 1 - вал коленчатый; 2 - маслоотражатель; 3 - шестерня ведущая; 4 - противовес задний; 5 - заглушка шатунной шейки; 6 - шестерня привода масляного насоса; 7 - противовес передний

Коленчатый вал имеет пять коренных опор и четыре шатунные шейки. В шатунных шейках вала выполнены внутренние полости, закрытые заглуш­ками 5, где масло подвергается дополнительной центробежной очистке. Полости шатунных шеек сообщаются наклонными отверстиями с попереч­ными каналами в коренных шейках.

На носке и хвостовике коленчатого вала установ­лены шестерня 6 привода масляного насоса и веду­щая шестерня 3 в сборе с маслоотражателем 2. Выносные противовесы 4 и 7 съемные, закреплены на валу прессовой посадкой.

Осевые перемещения коленчатого вала ограни­чены четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в проточках задней коренной опоры так, чтобы сторона с канавками прилегала к упорным торцам вала, а ус входил в паз на крышке заднего коренного подшипника.

Хвостовик коленчатого вала уплотнен резиновым самоподжимным сальником, установленным в кар­тере маховика.

Маховик (рис. 24) из серого специального чугуна, закреплен болтами на заднем торце коленчатого вала и зафиксирован двумя штифтами и установочной втулкой 8. Зубчатый венец 1 посажен на маховик по горячепрессовой посадке и служит для пуска двига­теля стартером. Число зубьев венца маховика 113.

На наружной поверхности маховика имеется паз под фиксатор 2 маховика, который используется при регулировании двигателя.

Рис. 24. Маховик: 1 - венец зубчатый; 2 - фиксатор маховика; 3 - маховик; 4, 8 - втулки установочные; 5- сухарь отжимного рычага сцепления; 6-болт крепления маховика; 7- кольцо опорное, пружинное; 9 - манжета ведущего вала коробки передач

Рис. 25. Шатунно-поршневая группа: 1-поршень: 2-втул­ка верхней головки шатуна; 3-шатун; 4-болт шатунный; 5-крышка шатуна; 6-гайка; 7-метка одаренности; 8 - вкладыш нижней головки шатуна; 9 - кольцо стопорное; 10 - палец; 11 - кольцо маслосъемное; 12 - кольца компрессионные

Шатуны 3 (рис. 25) стальные, двутаврового се­чения; нижняя головка выполнена с прямым и плос­ким разъемом. Шатун окончательно обработан в сборе с крышкой, поэтому крышки шатунов невзаи­мозаменяемы. На крышке и шатуне нанесены метки спаренности 7 в виде трехзначных порядковых но­меров. При сборке метки на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны. Кроме того, на крышке шатуна выбит порядковый номер цилиндра. На каждой шатунной шейке коленчатого вала уста­новлено по два шатуна. Подшипниками скольжения служат втулка 2 из биметаллической ленты в верхней головке шатуна и съемные взаимозаменяемые вкла­дыши 8 — в нижней. Крышка шатуна закреплена двумя шатунными болтами 4 с гайками 6.

Поршни 1 из высококремнистого алюминиевого сплава со вставкой (специальный чугун) под верхнее компрессионное кольцо и коллоидно-графитным покрытием юбки. На поршне установлены два ком­прессионных кольца 12 и одно маслосъемное кольцо 11. Компрессионные кольца в сечении представля­ют одностороннюю трапецию, изготовлены из чугуна специального химического состава. Рабочая по­верхность верхнего компрессионного кольца по­крыта хромом, нижнего — молибденом.

Маслосъемное кольцо прямоугольного сечения с витым пружинным расширителем и хромированной рабочей поверхностью.

В головке поршня расположена камера сгорания. Подбором варианта исполнения поршня (табл. 2), с целью уменьшения надпоршневого зазора, при сбор­ке двигателя обеспечено выступание поршня над уплотнительным торцом гильзы в пределах 0,5...0,7 мм. Индекс варианта поршня нанесен на его днище: 10; 20; 30; 40, а также на нерабочем торце выступа гильзы. В запасные части поставляются поршни с индексом «10», которые при ремонте допускается устанавливать в гильзы с любым индексом.

Поршень с шатуном соединен пальцем 10 (см. рис. 25) плавающего типа, осевое перемещение пальца в поршне ограничено стопорными кольцами 9. Пор­шневой палец изготовлен из хромоникелевой стали в виде пустотелого цилиндрического стержня, уп­рочнен цементацией и закалкой.

Вкладыши подшипников коленчатого вала и ниж­ней головки шатуна сменные, тонкостенные, трех­слойные, с рабочим слоем из свинцовистой бронзы. Верхний и нижний вкладыши коренного подшип­ника колечатого вала невзаимозаменяемы. В верх­нем вкладыше имеются отверстие для подвода масла и канавка для его распределения.

Таблица 2

ПОДБОР ПОРШНЯ ПО РАССТОЯНИЮ ОТ ОБРАЗУЮЩЕЙ ШАТУННОЙ ШЕЙКИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА В ВЕРХНЕМ ЕЕ ПОЛОЖЕНИИ ДО УПЛОТНИТЕЛЬНОГО БУРТА ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРА (РИС. 26)

Рис. 26. Схема замеров для подбора варианта исполнения поршня: 1 - шейка шатунная ко­ленчатого вала; 2 - гиль­за цилиндра; 3 - пор­шень; L - расстояние от образующей шатун­ной шейки в верхнем ее положении до уп­лотнительного высту­па гильзы; L₁ - рассто­яние от оси отверстия под поршневой палец до днища поршня; а - выступание поршня

МЕХАНИЗМ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ

Механизм газораспределения предназначен для впуска в цилиндры воздуха и выпуска отработавших газов. Открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов происходит в строго определенных поло­жениях по отношению к верхней и нижней мертвым точкам, которые соответствуют углам поворота шей­ки колечатого вала, указанным в диаграмме фаз газораспределения (см. рис. 21).

Механизм газораспределения двигателя — верхнеклапанный (рис. 27). Кулачки распредели­тельного вала 1 в определенной последовательности приводят в действие толкатели 2. Штанги 4 сообща­ют качательные движения коромыслам 6, которые, преодолевая сопротивление пружин 13, 14, открыва­ют клапаны. Клапаны закрываются под действием силы сжатых пружин.

Рис. 27. Механизм газораспреде­ления: 1 - вал распределительный; 2 - толкатель; 3 - направляющая толкателей; 4 - штанга; 5-про­кладка крышки головки; 6 - коро­мысло; 7 - гайка; 8 - винт регули­ровочный; 9 - болт крепления крышки головки; 10 - сухарь; 11 - втулка тарелки; 12 - тарелка пружины; 13 - пружина наруж­ная; 14 - пружина внутренняя; 15- направляющая клапана; 16- шай­ба; 17- клапан; А - зазор тепловой

Крутящий момент на распределительный вал пе­редается от коленчатого вала через шестерни приво­да агрегатов.

Головки цилиндров, отлитые из алюминиевого сплава, имеют полости для охлаждающей жидкости, сообщающиеся с рубашкой блока. Стыки головки цилиндра и гильзы, головки и блока уплотнены прокладками. В канавку на привалочной плоскости головки запрессовано кольцо газового стыка, кото­рым головка непосредственно устанавливается на бурт гильзы цилиндра (рис. 28). Герметичность уп­лотнения обеспечивается высокой точностью обра­ботки сопрягаемых поверхностей кольца и гильзы цилиндра и, дополнительно, нанесением на повер­хность кольца свинцовистого покрытия для компен­сации микронеровностей уплотняемых поверхнос­тей. Уплотнение перепускных каналов для охлажда­ющей жидкости осуществляется уплотнительными кольцами из силиконовой резины, устанавливаемы­ми хвостовиками в отверстия головки цилиндра. Подголовочное пространство, отверстие стока мо­торного масла и прохода штанг уплотнены формованной прокладкой головки цилиндра.

Рис. 28. Стыки головки цилиндра и гильзы, го­ловки и блока цилиндров: 1 - кольцо стопорное; 2 - головка цилиндра; 3 - прокладка; 4-блок цилиндров; 5 - кольцо уплотнительное гильзы; 6-гильза цилиндров

Впускные и выпускные каналы расположены на противоположных сторонах головки. Впускной ка­нал имеет тангенциальный профиль для завихрения воздуха в цилиндре.

В головку запрессованы чугунные седла и металло­керамические направляющие втулки клапанов, кото­рые растачиваются после запрессовки. Каждая голов­ка закреплена на блоке четырьмя болтами. Клапан­ный механизм закрыт алюминиевой крышкой, под которой размещена уплотнительная прокладка.

Распределительный вал (рис. 29) стальной, по­верхности кулачков и опорных шеек цементированы и закалены токами высокой частоты. Вал установлен в развале блока на пяти подшипниках скольжения.

Рис. 29. Распределительный вал в сборе: 1 - вал распреде­лительный; 2 - корпус заднего подшипника; 3 - шестерня; 4 - шпонка; 5 - подшипник

Подшипник задней опоры представляет собой втулку, плакированную бронзой и запрессованную в съемный чугунный корпус. Втулки из биметал­лической ленты, запрессованные в поперечные пе­регородки блока, служат подшипниками для ос­тальных опор вала.

Осевое перемещение распределительного вала ограничено корпусом 2 подшипника, в торцы ко­торого упираются с одной стороны ступица шестерни 8, с другой — упорный бурт задней опоры шейки вала. Корпус подшипника задней опоры закреплен на блоке тремя болтами.

Толкатели 2 (см. рис. 27) — грибкового типа, пусто­телые, с цилиндрической направляющей частью, изго­товлены холодной высадкой из стали с последующей наплавкой тарелки отбеленным чугуном. Внутренняя цилиндрическая часть толкателя заканчивается сфе­рическим гнездом для упора нижнего конца штанги.

Клапаны впускной и выпускной изготовлены из жаропрочных сталей. Диаметр головки выпускного клапана меньше диаметра головки впускного клапа­на. Стержни обоих клапанов на длине 125 мм от торца покрыты графитом для улучшения приработки.

Во время работы двигателя стержни клапанов смазываются маслом, вытекающим из сопряжений коромысел с осями и разбрызгиваемым пружинами клапанов. Для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору стержень клапана — направ­ляющая втулка на втулке впускного клапана уста­новлена резиновая манжета.

Направляющие толкателей, отлитые из серого чугуна, выполнены съемными для повышения ремонтоспособности и технологичности блока. На двигатель установлены четыре направляющие, в ко­торых перемещаются по четыре толкателя. Каждая направляющая установлена на двух штифтах и прикреплена к блоку цилиндров двумя болтами. Болты застопорены отгибными шайбами.

Штанги толкателей—стальные, трубчатые, с зап­рессованными и обжатыми наконечниками. Нижний наконечник имеет выпуклую сферическую поверх­ность, верхний—выполнен в виде сферической ча­шечки для упора регулировочного винта коромысла.

Коромысло 6 клапана (см. рис. 27)—стальное, кованое, с бронзовой втулкой, представляет собой двуплечий рычаг, имеющий передаточное отноше­ние 1,55. В короткое плечо коромысла для регули­рования зазора в клапанном, механизме ввернут регулировочный винт 8 с контргайкой 7. Коромысла впускного и выпускного клапанов установлены консольно на осях, выполненных заодно со стойкой коромысел; стойка установлена на штифт и закреп­лена на головке двумя шпильками. Осевое переме­щение коромысел ограничено пружинным фиксато­ром. К каждому коромыслу через отверстия в стойке коромысла подводится смазка.

Пружины клапанов цилиндрические с равно­мерным шагом витков и разным направлением на­вивки. На каждом клапане установлены две пружины. Нижними торцами пружины опираются на головку через стальную шайбу 16, верхними — в тарелку 12. Тарелки упираются во втулку, которая соединена со стержнем клапана двумя конусными сухарями. Разъемное соединение втулка —тарелка дает возможность клапанам проворачиваться от­носительно седла.