Устройство двигателя ЗМЗ-24Д

Если Вы собрались заниматься ремонтом двигателя, предполагается, что Вы уже вполне представляете, как работает четырехтактный бензиновый двигатель. Если еще нет, то рекомендуется ознакомиться с принципом действия ДВС. Так же можно ознакомиться с комплектом цветных рисунков по устройству ГАЗ-24 на сайте ГАЗ-2456. Часть рисунков используется в этом разделе.

Здесь же мы рассмотрим только особенности двигателя Волги ГАЗ-24 ЗМЗ-24Д, то есть то, что отличает этот двигатель от многих других.

Итак, двигатель ЗМЗ-24Д состоит из двух основных частей - блока цилиндров (17) и головки блока цилиндров (18) (рис1).

Блок цилиндров отлит из алюминиевого сплава. В блоке цилиндров размещены гильзы цилиндров (63) с поршнями (50) и шатунами (55), коленчатый (26) и распределительный (14) валы, маслонасос (рис2). Гильзы цилиндров омываются охлаждающей жидкостью, протекающей от радиатора и далле через отверстия в пркладке в головку блока.

Снизу к блоку цилиндров привинчен масляный картер, закрывающий нижнюю часть блока. Снаружи к блоку цилиндров крепятся масляный фильтр (30), бензонасос (11), стартер (13) и генератор (16) (рис1).

К верхней части блока через прокладку с помощью шпилек и гаек крепится головка блока цилиндров. В головке расположены клапана (65,66) с пружинами (72) и ось коромысел (5) с коромыслами (6) (рис2). В сквозные отверстия в блоке и головке установлены штанги толкателей (12). В нижней части штанги упираются в толкатели(13), которые в свою очередь упираются в распределительный вал (14) . Верхней головкой штанги толкателей давят на коромысла, а коромысла на клапана. Сверху механизм привода клапанов закрыт крышкой с горловиной для залива масла.

Сбоку к головке привинчен впускной и выпускной коллекторы (14) (рис1). В передней части к головке крепится водяной насос со ступицей вентилятора (33). В головке расположены так же полости, по которым тосол омывает камеру сгорания и перетекает через отверстия в блок цилиндров. Герметичность цилиндра от водяной рубашки двигателя обеспечивает прокладка головки блока. См. также снятие головки блока и замена прокладки.

Водяная помпа (18), которая крепится к головке, представляет собй насос с крыльчаткой, который прогоняет тосол через водяную рубашку двигателя (19) и радиатор (9) (рис3). Помпа приводится в движение ремнями генератора. На оси помпы также установлен вентилятор охлаждения (14).

Водяная помпа имеет два патрубка; выходной (1) для подачи охлаждающей жидкости в верхнюю часть радиатора и входной (33) для забора жидкости из радиатора (рис1).

В выходном патрубке водяной помпы установлен термостат (17) (рис3). При холодном двигателе термостат перекрывает радиатор и открывает переходное отверстие. Через это отверстие тосол циркулирует по малому кругу: от помпы к термостату, далее через переходное отверстие к блоку цилиндров и затем через головку обратно к помпе. При нагреве двигателя термостат закрывает переходное отверстие и открывает радиатор. При этом жидкость циркулирует по большому кругу: от помпы к термостату, далее в верхнюю часть радиатора, проходит через радиатор, далее через блок цилиндров и головку обратно к помпе. Термостат поддерживает температуру жидкости в районе 90 градусов.

Коленчатый вал (26) вращается в пяти коренных подшипниках скольжения, каждый из которых представляет собой пару стале-аллюминиевых вкладыша (24,35) (рис2). Вкладыш имеет форму полукольца. Два вкладыша охватывают шлифованную шейку коленчатого вала, образуя кольцо, диаметр которого чуть больше диаметра шейки. Вкладыши устанавливаются в полукруглые постели, одни из которых находятся в блоке цилиндров, а другие - в чугунных крышках, которые привинчиваются к блоку двумя болтами. Установка коленчатого вала в блок производится следующим образом: сначала устанавливаются в постели перевернутого блока верхние вкладыши, потом в них ставится коленвал, так что каждая шейка вала лежит на своем вкладыше. Затем шейки закрываются крышками с установленными в них нижними вкладышами и привинчиваются болтами. В каждом вкладыше есть отверстие и кольцевая канавка, а в шейке коленчатого вала так же отверстие, вращающееся вместе с валом в пределах этой канавки. Через отверстия и канавки вкладышей в подшипники скольжения подается под давлением масло из масляных каналов, а через отверстие в шейке масло подается во внутреннюю полость вала для подачи к шатунным подшипникам.

Для того, чтобы масло не вытекало из двигателя, на переднем и заднем концах коленчатого вала имеются сальники. Передний сальник (36) (рис2) представляет из себя кольцо, изготовленое из резины, края которого поджимаются пружинкой к проточке на шкиве коленвала (37). Диаметр коленчатого вала в задней части очень большой, так как к ней привинчивается маховик. Это не позволило конструкторам применить кольцевой резиновый сальник, и задний сальник коленчатого вала сделан набивным. Сальник представляет собой две фрезерованные полукольцевые канавки, одна в блоке, другая в съемной крышке сальника (22). В эти канавки набивается специальный сальниковый шнур (23). То есть сальник получается разрезной, состоящий из двух половинок. Это облегчает установку коленвала, то есть принцип тот же, что и у разрезных вкладышей. Но к сожалению конструкция разрезного набивного сальника не обеспечивает полной герметичности и масло имеет тенденцию покидать двигатель именно через этот сальник. Из-за этого некоторые специалисты при ремонте двигателя нарезают на коленчатом валу перед сальником маслогонную резьбу.

К шатунным шейкам коленчатого вала так же через вкладыши крепятся шатуны (55) (рис2). Подшипники скольжения шатунов так же состоят из пар вкладышей (57) и смазываются маслом под давлением. Масло попадает в подшипник через отверстие в шейке коленчатого вала. Это отверстие через полость вала связано с отверстием в шейке коренного подшипника, через которое масло подается из масляного канала. Шатуны передают на коленчатый вал возвратно-поступательное движение поршней.

Поршни (50) (рис2) крепятся к верхней шейке шатуна посредством поршневого пальца (54). Втулки в поршне смазываются разбрызгиваемым маслом через отверстия в головке шатуна и втулках поршня. Поршень имеет три поршневых кольца (49). Два верхних компрессионных и нижнее разборное, состоящее из четырех частей, маслосъемное. Верхнее кольцо должно быть (но увы не всегда) хромированное, среднее кольцо покрыто оловом. Разборное маслосъемное кольцо предназначено для снятия масла со стенок цилиндра.

Поршень ходит внутри цилиндрической поршневой гильзы (63) (рис2). Двигатель ЗМЗ-24Д (и его модификация ЗМЗ-402, а так же двигатель М-412) один из немногих двигателей легковых машин, имеющий съемные гильзы. Двигатели ВАЗ, ЗМЗ-406 и многие другие целиком отлиты из чугуна и цилиндры высверлены прямо в блоке. В двигателе ЗМЗ-24Д в аллюминиевый блок вставлены четыре чугунные гильзы. Снизу гильза опирается через медное кольцо (61) на блок, сверху упирается в головку блока. Хотя в инструкции по ремонту указан специальный съемник для гильз, реально гильза вынимается из гнезда без каких-либо видимых усилий. Наличие съемных гильз делает двигатель ЗМЗ-24Д весьма ремонтопригодным. Если у вас износились цилиндры, просто покупаете новую поршневую группу - поршни, кольца, гильзы, и меняете. На всех других (негильзованных) двигателях приходится растачивать цилиндры в блоке и ставить поршни ремонтного размера. Обычно более одного, редко двух ремонтов такие блоки не выдерживают. Гильзы расположены в полости блока, по которой протекает охлаждающая жидкость. Таким образом, гильзы со всех сторон омываются тосолом, чем обеспечивается эффетивное охлаждение цилиндров.

Вернемся к коленчатому валу (26). На передний конец вала одевается ведущая стальная шестерня (27) газораспределительного механизма, вращающая ведомую текстолитовую шестерню (9) (рис2). Шестерни газораспределительного механизма предназначены для вращения распределительного вала (14). Так как у четырехтактного двигателя полный цикл происходит за два оборота коленчатого вала, частота вращения распределительного вала в два раза меньше частоты вращения коленчатого вала. Соответственно ведомая шестерня имеет в два раза большее число зубьев. Ведомая шестерня слелана из текстолита, что значительно снижает уровень шума двигателя. Семейство двигателей ЗМЗ-24Д - ЗМЗ-402 на сегодня пожалуй единственное семейство двигателей, газораспределительный механизм которых приводится во вращение шестернями (ну еще можно указать давно снятые с производства M407-M408). Остальные двигатели используют цепную передачу. Шестеренчатая передача имеет более высокую надежность и совершенно не требует обслуживания.

Распределительный вал (14), в отличие от коленчатого, вращается в цельнокольцевых (неразрезных) втулках (15) (рис2). Для того, чтобы устанавливать распредвал в блок, его шейки имеют разный диаметр. Передняя шейка самая большая, а каждая следующая на миллиметр меньше. Поэтому задние шейки свободно проходят через передние втулки при установке распредвала в блок. Втулки запрессовываются в блок с определенным натягом и развертываются затем специальной разверткой до диаметров шеек распредвала (с небольшим зазором). Втулки так же имеют отверстия, через которые в подшипники скольжения подается под давлением масло из масляного канала. Распределительный вал имеет кулачки, расположение которых соответствует фазам газораспределения.

Над кулачками распредвала в цилиндрических направляющих, высверленных в блоке установлены толкатели (13), имеющие форму перевернутого цилиндрического стакана (рис2). В толкатель упирается нижняя головка штанги толкателя (12). Извлекаются и устанавливаются толкатели через коробку толкателей, закрытую штампованной крышкой с боковой стороны блока, со стороны масляного фильтра. При плохой прокладке крышка коробки толкателей является еще одним источником утечки масла.

Штанги толкателей (12) представляют собой длинные трубки с наконечниками (рис2). Нижняя головка штанги упирается в толкатель, верхняя - в коромысло клапана, расположенное в головке. При работе двигателя коленвал (26) через шестерни (27,9) вращает распредвал (14). Кулачки распредвала периодически поднимают и опускают толкатели (13). При этом штанги (12) давят на коромысла (6), которые открывают и закрывают клапана.

Коромысла клапанов (6) распаложены в головке блока (рис2). Коромысла представляют из себя рычаги, качающиеся на общей оси (5), закрепленной четырьмя болтами на головке. Они передают усилие от штанг толкателей (12) на клапана. При регулировке клапанов регулируется именно зазор между коромыслом и торцом клапана. Регулировка производится болтом (8) с контргайкой (7), который расположен с противоположной клапану стороне коромысла. В этот болт и упирается верхняя головка штанги толкателей. Смазываются коромысла под давлением, через масляные каналы, проходящие из блока цилиндров в головку.

Клапана (65,66) установлены в металлокерамических направляющих втулках (67,68) (рис2). Втулки запрессованы в головку и являются съемными, хотя поменять направляющую втулку весьма непросто. Седла клапанов (64) так же вставные, чугунные. Притиркой клапана к седлу обеспечивается его герметичность. Клапан прижимается к седлу двумя пружинами (72), упирающимися в тарелку пружины клапана (73), представляющую из себя широкую шайбу. Тарелка пружины фиксируется на клапане двумя сухариками (74), установленными в канавку в верхней части штока клапана. Чтобы снять клапан надо сжать пружины и извлечь сухарики. Две пружины клапана имеют разный диаметр и вставлены одна в другую. Наличие двух пружин обусловлено требованиями надежности - если лопнет одна пружина, клапан не упадет в цилиндр, а будет держаться на второй пружине. При регулировке должен быть обеспечен требуемый зазор между коромыслом и верхним торцом клапана, во избежание нарушения герметичности и прогорания клапана. Направляющие клапанов уплотнены маслосъемными колпачками (70). См. также снятие клапанов , притрка клапанов и регулировка клапанов.

Маслосъемные колпачки (70) фактически представляют из себя сальник, который одевается на направляющую клапана (68) и располагается внутри клапанных пружин (72), под тарелкой пружины клапана 73 (рис2). Маслосъемные колпачки предотвращают попадание масла в цилиндр по направляющим клапана. Особенно это актуально для всасывающего клапана. Вышедшие из строя колпачки, наряду с изношенными поршневыми кольцами, являются источнико дымления двигателя и образования нагара на свечах. См. также замена маслосъемных колпачков.

Маслонасос шестеренчатого типа с маслозаборником (1) расположен в картере блока цилиндров (рис4). Вал маслонасоса (31) приводится во вращение от распределительного вала посредством шестерни (28). Маслонасос перекачивает масло из картера в масляные каналы и создает необходимое давления для смазки подшипников скольжения (пар шейка-вкладыши на коленчатом валу и шейка-втулка на распределительном валу). Маслонасос имеет регулятор давления (34) плунжерного типа, не допускающий превышения давления более 2-4 атмосфер. Маслонасос подает масло из картера непосредственно к тройнику (23), находящемуся на внешней стороне двигателя. От тройника часть масла идет по металлической трубке в маслянный фильтр (9), а другая часть, через предохранительный клапан и краник (20) по резиновому шлангу к масляному радиатору (5). Конструкция маслонасоса от ЗМЗ-402 значительно отличается, однако по сообщениям автолюбителей, маслонасос в сборе взаимозаменяем.

Масляный фильтр картонный, полнопоточный, находится в алюминиевом корпусе (9) (рис4). Полнопоточный - это означает, что все масло, попадающее в масляные каналы двигателя проходит через фильтр. Этим двигатель ЗМЗ-24Д отличается от двигателя ГАЗ-21, в котором через фильтр проходила часть масла. В верхней части корпуса фильтра находится клапан (26), параллельный фильтру, открывающийся при перепаде давлений в 0.5 атмосферы. Поэтому, если Ваш фильтр так засорится, что полностью перестанет пропускать масло, Вы об этом даже не узнаете. Просто в двигатель буде поступать нефильтрованное масло с давлением меньшим на 0.5 атмосферы. Поэтому фильтр надо своевременно менять.

Датчики давления масла предназначены для указания давления в масляной магистрали, по которому можно судить о состоянии двигателя и об аварийном режиме. Всего датчиков два - линейный (15), связанный со стрелочным прибором на панели приборов, и аварийный (17), связанный с аварийной красной лампой на панели приборов (рис4). Линейный датчик ввернут в корпус масляного фильтра. То есть он измеряет давление масла до масляного фильтра. Поэтому состояние масляного фильтра никак не отражается на указателе давления масла, а скорее наоборот, если вообще снять фильтр сопротивление уменьшится и датчик покажет, что давление упало. В этом плане на двигателе ЗМЗ-402 датчик давления расположен более грамотно - он ввернут в блок непосредственно в масляную магистраль. То есть он измеряет давление после масляного фильтра, непосредственно в масляных каналах. Аварийный датчик давления масла ввернут в обоих двигателях в нижнюю часть масляного фильтра и измеряет давление сразу после фильтра. Датчик настроен на 0.5-0.8 атмосфер. Так как на малых оборотах давление масла в 0.5 атмосфер норма, аварийная лампа вполне может промаргивать на холостом ходу вполне исправного двигателя, пусть это Вас не смущает. Но ни в коем случае не продолжайте движение и сразу заглушите двигатель, если аварийная лампа постоянно горит на оборотах более высоких, чем хх. При работе двигателя без давления масла в течение минуты вкладыши на коленчатом валу в состоянии нагреться до температуры заклинивания и провернуться в своих постелях. Результат - переборка двигателя и шлифовка коленвала.

Масло, проходящее через масляный фильтр поступает в масляную магистраль, образованную системой каналов (19,18,3,4) (рис4). Масло подается под давлением к коренным подшипникам коленчатого вала. Через отверстия во вкладышах и шейказ коленвала масло подается во внутреннюю полость вала. Через сверления внутри коленвала масло подается к шейкам шатунных подшипников. Через сверление в шатуне и отверстие масло периодически разбрызгивается на зеркало цилиндра. Так же масло под давлением поступает ко втулкам распредвала, и через сквозное сверление в блоке и головке к оси коромысел для смазки коромысел клапанов.

Масляный радиатор (5) включен в обход фильтра и основной масляной магистрали (рис4). На входе масляного радиатора стоит краник (20), которым можно открывать и закрывать радиатор, и защитный клапан (23), закрывающий радиатор при давлении менее 0.8 атмосфер. Таким образом, масло в радиатор поступает только в том случае, если маслонасос развивает нормальное давление. Поэтому масляный радиатор, как правило, никак не влияет на давление масла на холостом ходу. Масляный радиатор предназначен для охлаждения масла в картере. Это особенно актуально при жаркой погоде, особенно при движении на высоких скоростях, когда температура масла может превышать 100 градусов. При этом масло сильно разжижается (особенно жидкие сорта), что приводит к снижению давления в системе и быстрому старению масла. Многие водители, замечая в жаркую погоду уменьшение давления масла, закрывают краником масляный радиатор, думая, что этим поднимут давление. Однако масло без радиатора еще сильнее нагревается и разжижается, что приводит в итоге не к росту, а падению давления. Поэтому лучше взять за правило - летом масляный радиатор всегда открыт, зимой - всегда закрыт. Из масляного радиатора охлажденное масло сливается в картер.

Система вентиляции картера представляет из себя две трубки, идущие от крышки клапанной коробки головки блока. Одна (толстая) трубка идет к верхней части воздушного фильтра, другая (тонкая) непосредственно во впускной коллектор. Система предназначена для создания в картере небольшого разряжения, под действием которого картерные газы, неизбежно просачивающиеся через кольца поршней в картер, засасываются обратно в цилиндры. При больших нагрузках газы засасываются через большую трубу в воздушный фильтр, при малых нагрузках (когда расход воздуха через фильтр мал, а разряжение во впускном коллекторе велико) газы засасываются через малую трубку во впускной коллектор. Система вентиляции картера предотвращает создание избыточного давления в картере, способствующего потерям масла через сальники. Кроме того, система предотвращает быстрое разжижение масла парами бензина, просачивающимися в картер. Сняв трубку с вентиляции и/или открыв пробку для залива масла можно можно по количеству выходящих картерных газов оценить состояние двигателя. Если идет легкий белый дымок-это норма. Если дыма много - износились кольца. Если идет густой белый дым, дающий обильные осадки на стенках трубок и наливной горловины - масло начало подгорать в подшипниках и в недалеком будущем не избежать ремонта двигателыя. В таком случае лучше это делать сразу, не дожидаясь проворачивания вкладышей в постелях.

Бензонасос (16) приводится в движение от распределительного вала посредством рычага (11), на который воздействует кулачек вала (рис5). В бензонасосе есть мембрана (15), на которую снизу давит пружина (2). Когда кулачек распредвала давит на рычаг бензонасоса, мембрана рычагом (11) опускается вниз. Затем, когда кулачек проходит дальше, мембрана поднимается пружиной. В верхней полости бензонасоса, над мембраной, располошены впускной (8) и выпускной (7) клапана. Когда мембрана увлекается рычагом вниз, бензин засасывается в полость между мембраной и клапанами через впускной клапан, а затем, при ходе мембраны вверх выталкивается силой пружины бензонасоса через выпускной клапан. Поэтому давление бензина на выходе определяется силой пружины бензонасоса. Если выходное отверстие (3) бензонасоса закрыть (например когда двигатель работает на газу), пружина не может вытолкнуть находящийся в полости над мембраной бензин, и мембрана остается внизу. При этом рычаг бензонасоса ходит в холостую, почти не беспокоя мембрану. При этом бензонасос может длительное время находиться в таком режиме. Если же закрыть взодное отверстие бензонасоса при работающем двигателе, мембрана будет совершать постоянные возвратно-поступательные движения и быстро выйдет из строя.

См. также снятие двигателя и переборка двигателя.

В разделе использованы рисунки с сайта ГАЗ-2456

ГАЗ-24 - страница любителей классической Волги
Ремонт ГАЗ-24 - ремонт Волги своими руками.

Головка и клапана - практические советы по замене головки блока цилиндров, замене прокладки головки, замене, притирке и регулировке клапанов.
FAQ по двигателю - типичные вопросы, заданные на форумах Autogaz и Long Vehicle

Форум ГАЗ - задай свой вопрос на форуме Autogaz.ru
Форум ГАЗ-24 - задай свой вопрос на форуме Long Vehicle

Почта Long-Vehicle - пришли статью или ссылку.