Двигатели внутреннего сгорания должны были заменить промышленную паровую машину. Однако энтузиасты, которые работали над созданием мотора, смогли ощутить потенциал, который заложен в него. Изобретателям удалось отыскать способы, которые позволили в значительных пределах увеличить мощность агрегата без существенного увеличения массы. Так, Николаус Отто сыграл одну из главных ролей в этом проекте.
Он создал самый первый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.
Как Отто двигатель разрабатывал
Агрегат, изобретенный ученым по имени Альфонс Бо де Роша, а затем построенный немецким инженером Николаусом Отто в 1867 году, в те годы считался максимумом технологичности и практически совершенством. Аналогов для него просто не существовало. Мотор был очень недорогим в эксплуатации, имел компактные размеры, а также ему не нужно было частое обслуживание.
Работа четырехтактного двигателя была построена по четкому алгоритму. Сегодня его называют «циклом Отто». В 1875 г. Николаус Отто в своей компании выпускал больше, чем 600 двигателей за год.
От четырехтактного ДВС до автомобиля
В команде инженеров, которые работали над созданием агрегата, был один талантливый парень – Готлиб Даймлер.
Он тогда горел идеей создания на базе этого мотора настоящего автомобиля. Но Отто не желал модернизировать уже имевшийся успешный мотор. Даймлер был вынужден уйти из проекта, но желание построить автомобиль никуда не делось.
В итоге вместе со своим другом и единомышленником в 1889 году Даймлер таки собирает автомобиль, в основе которого лежит бензиновый четырехтактный двигатель, функционирующий по алгоритму Отто.
Отличие 4-тактного двигателя от 2-тактного
Цикл работы ДВС – это несколько процессов, которые направлены на получение порции силы, которая будет воздействовать на коленвал. Цикл этот состоит из впрыска топлива, сжатия, зажигания топливной смеси, расширения газов, выпуска.
Такт в двигателе внутреннего сгорания – это один ход поршня либо вверх, либо вниз. В двухтактном моторе за один оборот коленвала совершается два такта. Когда газы расширяются, поршень совершает полезную работу.
Агрегаты, где рабочий ход происходит в два такта, называют двухтактными. А если за два оборота коленчатого вала совершается четыре такта, то это уже четырехтактный двигатель.
И те, и другие могут быть как бензиновыми, так и для дизельного топлива. Чтобы понять особенности конструкции и эксплуатации, различия между разными моторами, нужно рассмотреть принципы их работы.
Фотоотчет: Ремонт двигателя 157 QMJ скутера Atlant (150 CC)
В этой статье будут показаны только основные этапы сборки и ремонта весьма популярного у нас в России двигателя 157QMJ. Если описывать полностью весь процесс сборки от начала и до конца, то статья просто не загрузится вашем браузером Поэтому для вашего удобства, в конце статьи и не только, есть ссылки которые вас приведут туда, где какой либо интересующий вас этап сборки- разборки механизма или узла будет описан более подробно.
Стоит отметить, что двигатель 157QMJ по конструкции очень простой, поэтому для его ремонта не надо «городить» дополнительных съемников или приспособлений. Двигатель который мы сегодня с вами будем собирать, был сильно изношенным, причем настолько сильно, что и говорить тут не о чем. Хочешь-не хочешь, а менять придется практически все детали, от сальников, до коленчатого вала. Более подробно о разборке данного двигателя написано в статье: Разборка двигателя 157 QMJ скутера Atlant (150 СС)
Итак, сначала счищаем с плоскостей половинок картера остатки старых прокладок, герметика, при необходимости «прогоняем» резьбу под крепежные болты, на болтах кстати тоже не забываем «прогнать» резьбу.
Продуваем компрессором масляные каналы, все детали тщательно очищаем от грязи и отмываем.
Начнем сборку двигателя как обычно с установки новых сальников. Перед установкой сальников, половинки картера желательно нагреть феном и потом уже при помощи оправки запрессовать их на место. После запрессовки сальников, ихние кромки необходимо смазать какой нибудь пластичной смазкой или моторным маслом . Коленчатый вал мы поставим новый, так как старый «приказал долго жить».
Берем коленчатый вал и вставляем его в правую половину картера.
Разворачиваем двигатель поудобней, берем шпонку обгонной муфты и вставляем ее в паз на цапфе.
Слегка пристукиваем ее молотком, следя при этом чтобы она села в паз ровно без перекосов.
Вставляем на свое место ось привода масляного насоса
Берем цепь привода масляного насоса (в нашем случае цепь новая), одеваем ее на звездочку масляного насоса, затем надеваем ее на среднею звездочку коленчатого вала потом одеваем звездочку насоса на ось привода.
Обратите внимание: цепь привода масляного насоса должна быть одета именно на среднею звездочку коленчатого вала.
Вставляем под зуб звездочки, оловянный пруток или палочку и затягиваем гайку на оси масляного насоса.
Прикручиваем на место кожух привода масляного насоса.
Берем корпус обгонной муфты, одеваем его на цапфу, разворачиваем корпус так, чтобы шпонка на цапфе зашла в свой паз на корпусе, после чего заталкиваем муфту до упора.
Вставляем ось промежуточной шестерни стартера
Одеваем на ось промежуточную шестерню стартера
Ставим на свое место сепаратор шестерни обгонной муфты.
Одеваем на цапфу шестерню обгонной муфты
Одеваем шайбу, тщательно очищаем резьбу ну цапфе и гайке потом обезжириваем, наносим «синий» фиксатор на резьбу (желательно) и при помощи старой ненужной отвертки и молотка закручиваем гайку (резьба левая).
Берем вторую половину картера, подлаживаем под нее какой нибудь брусок и вставляем в нее цепь ГРМ (цепь ГРМ тоже новая).
Обезжириваем плоскости разъема картера, вставляем направляющие втулки (отмечены стрелками), ставим новую прокладку. Для пущей надежности, на плоскости наносим герметик.
Смазываем моторным маслом левый подшипник коленчатого вала, масло наносить на подшипник лучше всего медицинским шприцем. После всего проделанного, аккуратно соединяем половики картера.
Сразу же затягиваем болты (отмечены стрелками).
Точно также, обезжириваем плоскости, вставляем направляющие втулки (отмечены стрелками), устанавливаем новую прокладку и одеваем крышку.
Берем крепежные болты и вставляем их на свои места.
Затягивать болты следует крест-накрест, сначала закрутите их слегка, потом протяните еще раз но с большим усилием и так постепенно увеличивая усилие затяжки за несколько «кругов» затяните болты окончательно. Сразу после сборки (а то забудете) закачайте шприцем моторное масло в подшипник нижней головки шатуна. На всякий случай наносим герметик на уплотнительное кольцо стартера.
Устанавливаем стартер на свое место и затягиваем болты.
Принцип работы четырехтактного двигателя
Главное отличие 4-тактного ДВС от 2-тактного — в работе газораспределения.
Так, имеются отдельные фазы для впуска и выпуска. Этими фазами заведуют впускные и выпускные клапаны, которые располагаются в головке блока цилиндров. Открываются и закрываются клапаны при помощи распределительного вала, который приводится в действие от вращения коленчатого вала.
Снятие и установка головки цилиндра
Эту операцию проводят для очистки камеры сгорания от нагара при появлении детонации или для замены и последующей притирки клапанов.
Головка цилиндров крепится на шпильках четырьмя гайками, которые находятся снаружи крышки цилиндра, а также привинчивается одним болтом непосредственно к цилиндру с левой стороны. Откручиваем четыре гейки на шпильках, как описано в разделе «Регулировка клапанных зазоров».
Удерживая коленчатый вал от проворота ключом, вставленным в лючок, в крышке генератора, головкой «на 9» отворачиваем три болта крепления звездочки ГРМ к распределительному валу.
Поддеваем тонкой отверткой звездочку цепного привода ГРМ и сдвигаем вместе с цепью с посадочного места на распределительном вале (12).
Если не планируется замена цепи или дальнейшая разборкоа двигателя, для ускорения сборочных работ удобно зафиксировать цепь мягкой проволокой на звездочке. Тогда при сборке не придется тратить время на совмещение меток.
Отворачиваем ключом один болт крепления головки цилиндра к цилиндру (13).
Обстукиваем головку цилиндра деревянной или резиновой киянкой и сдвигаем по шпилькам, как по направляющим. Стык головки и цилиндра уплотнен металло-асбестовой прокладкой. Отделять головку следует осторожно, чтобы не повредить прокладку (14).
Прокладка имеет заформованное резиновое кольцо. При повреждении кольца, а также после нескольких снятий головки, чтобы не допустить течи масла, прокладку следует заменить.
С левой стороны цилиндра расположен болт, служащий осью роликового успокоителя цепи. При снятии головки цилиндра выворачивать этот болт нет необходимости.
Промываем головку цилиндра в бензине или очистителе двигателя, обращая внимание на камеру сгорания (15).
При обнаружении на ее поверхности нагара, удаляем его с помощью специального очистителя. Возможна очистка механическим способом — скребком, изготовленным из тонкой стали или проволочной щеткой (лучше перед этим оставить на полчаса в камере сгорания тряпку, смоченную ацетоном). При удалении нагара следует соблюдать требования техники безопасности.
Устанавливаем распределительный вал в положение, соответствующее ВМТ конца такта сжатия. Если вал находится в другом положении, когда клапан (клапаны) поджаты, монтируем на мест звездочку привода ГРМ и фиксируем ее хотя бы одним болтом. Поворачивая звездочку за зубья при помощи отвертки, устанавливаем по меткам нужное положение.
Заворачиваем по очереди в оси коромысел вспомогательный болт с резьбой М8 и извлекаем оси за головку болта (16).
Затем аккуратно вынимаем коромысла (17).
Коромысла и оси впускного и выпускного клапанов одинаковы, поэтому следует пометить их, чтобы не перепутать при сборке.
Легкими ударами выпрессовываем распределительный вал вместе с подшипниками(18).
Осматриваем кулачки вала для оценки их износа. При необходимости заменяем распределительный вал вместе с подшипниками (19).
При установке головки цилиндра на место наибольшую трудность представляет установка цепи и звездочки привода ГРМ. Если звездочка из цепи не извлекалась, протаскиваем ее при помощи проволоки через полость в головке и устанавливаем на посадочное место распределительного вала. Отверстия в звездочке и валу совмещаются только в одном (требуемом) положении.
Если звездочка извлекалась из цепи, или есть опасения, что цепь перескочила «через зуб», то для правильной установки фаз в ГРМ необходимо совместить метки на звездочке распределительного вала и головке, а также на роторе генератора и картере двигателя. Если переворачивать коленчатый вал двигателя при несовпадающих метках, поршень ударяется в клапан и двигатель выходит из строя.
Чтобы контролировать положение метки на роторе генератора, в верхней части крышки генератора имеется специальный лючок (закрытый резьбовой пробкой (см предыдущий раздел)). Откручиваем отверткой резьбовую пробку и, вращая ключом коленчатый вал за гайку крепления ротора генератора, устанавливаем метку «Т» посередине от отверстия лючка. В этом положении должны совпадать метки ГРМ в головке цилиндра. Если они не совпадают, звездочку необходимо переместить на одно или несколько звеньев цепи.
Перед заворачиванием болтов крепления звездочки их резьбовую часть смазываем резьбовым герметиком.
Отличия двухтактного и четырехтактного двигателя
Среди основных отличий, как уже говорилось, выделяется разная система газообмена.
Двигатель внутреннего сгорания имеет для этого специальный газораспределительный механизм, который отвечает за открытие и закрытие клапанов в нужный момент цикла.
В двухтактном же моторе и процесс заполнения камеры сгорания, и ее очистка осуществляются вместе с тактом сжатия и расширения. Для этого в цилиндре имеются специальные технологические отверстия для впуска смеси и выброса газов. В агрегатах с такой конструкцией нет механизма ГРМ, что делает эти моторы гораздо проще и легче.
Разборка картера: снятие коленчатого вала, цепи ГРМ
Отворачиваем болты на крышке (на 139QMB болтов меньше: 8), слегка подбиваем ее киянкой и снимаем с двигателя. Направляющие втулки картера как и в случае с головкой блока цилиндров будут отмечены стрелками. Крышки в особенно на двигателях 139QMB . Когда снимите крышку — внимательно осмотрите ее корпус и если трещины не значительные —
157 QMJ внутри выглядит более сложным
Чтобы разобрать 157QMJ нужно сделать следующее:
- Вынуть промежуточную шестерню стартера
- Отвернуть гайку на обгонной муфте
- Снять цепь с масляного насоса
- Отвернуть последний болт стягивающий картер двигателя
С 139QMB возни в разы меньше:
- Снять шестерню масляного насоса
- Отвернуть последний болт стягивающий картер
Берем старую тупую отвертку и с помощью молотка отворачиваем гайку обгонной муфты (резьба левая: отворачиваем строго по часовой стрелке!)
Одной из наиболее важных деталей любого скутера считается карбюратор, именно он отвечает за правильную подачу топлива, а поэтому следует иметь правильно настроенный карбюратор. Изначально производитель делает скутера, которые бы подходили под определенную климатическую обстановку, а с нашими переменами погоды топливная система может не справляться, в результате чего карбюратор работает неправильно и чаще всего не держит обороты. Именно поэтому современные скутера оснащаются различными регулировочными болтами, чтобы владелец транспортного средства смог настроить двигатель под нужные параметры, и регулировка карбюратора скутера не вызывала трудностей.
Карбюратор — это определенная деталь скутера, которая отвечает за приготовление топливной смеси, при этом смешивается бензин с воздухом. Стандартно соотношение бензина и воздуха составляет 1 к 15, поэтому любой карбюратор должен выдавать эти показатели. Также в зависимости от данного соотношения смесь может быть разной, в вышеуказанных параметрах она будет оптимальной. Но если вы хотите получить смесь, которая бы не глушила двигатель на холостых оборотах, делайте соотношение 1 к 13.
После этого можно назвать смесь «богатой». И, наконец, последний тип — бедная смесь. Это наиболее худший вариант, где соотношение топлива с воздухом составляет 1 к 17. При бедной смеси есть риск образования нагара в поршне и полная его поломка, поэтому дальше мы расскажем о том, как происходит регулировка карбюратора на скутере 4т.
Одноцилиндровый четырехтактный двигатель
Моторы этой конструкции очень распространены. Их можно найти не только в автомобилях, но и в мотоциклах, скутерах, тракторах, мотоблоках. В Китае производят литровые двигатели, которые используются для работы с мотоблоками.
Одно из главных достоинств таких ДВС — это очень маленькое отношение площади камеры сгорания к объему. Это дает минимальные потери тепловой энергии. КПД в таких двигателях очень высокий.
Устройство аналогично многоцилиндровым двигателям. Ничего нового здесь нет.
Все те же четыре рабочих такта.
Этот четырехтактный двигатель предназначен для применения в утилитарных мотоциклах, мопедах, скутерах.
Какие капризы имеет одноцилиндровый дизельный двигатель?
Так как одноцилиндровый дизельный двигатель во время работы создает высокие температуры, то его трущиеся детали, создающие пары, нуждаются в охлаждении и хорошей смазке. А зазоры между ними необходимо периодически промывать, дабы удалить ненужные продукты механического износа. Кроме того, масло еще и обеспечивает отвод тепла от нагруженных поверхностей. Отсюда следует, что поддерживать хороший уровень качественного масла в таком автомобиле необходимо.
Чтобы не допустить перегрев труженика и вовремя охладить элементы головок движка и гильзы цилиндров, применяют дополнительно систему охлаждения, она может быть как воздушной, так и жидкостной. В данных системах устанавливают термостаты, чтобы обеспечить стабильную рабочую температуру. Когда все эти узлы работают четко, ваша машина выдает максимально эффективную жизнедеятельность, пользоваться – одно удовольствие. Но отсюда можно сказать и о существенном дискомфорте при каких-либо поломках, это становится заметно резко.
Четырехтактники на мотоциклах
Да, эти моторы очень популярны среди производителей хороших, серьезных мотоциклов. Основное отличие – это дизайн. Если в автомобилях двигатель спрятан под капотом и дизайн его особо не разрабатывали, то в мире мотоциклов внешний вид силового агрегата имеет серьезное значение.
Вот уже более 15 лет в моде двухцилиндровый четырехтактный двигатель мотоцикла, представленный сегодня множеством моделей с самым разным объемом. Отличить такие двигатели можно по характерному звуку.
Однако среди мотоциклистов особой популярностью пользуются рядные четырехцилиндровые агрегаты. Эти моторы лишь немного опережают автомобильные ДВС. К примеру, схема на четырех клапанах лишь недавно получила признание в строительстве автомобилей. А на мотоциклах она использовалась еще с 70-х.
Для мотоцикла четырехтактник является более актуальным. Так, эти ДВС более экономичны, эффективны, экологичны, чем двухтактные агрегаты. Это – преимущества данных двигателей на мотоциклах. Также двигатели для мотоциклов сделаны таким образом, чтобы работать на высоких оборотах. Максимальная мощность выдается на оборотах до 14-16 тысяч на современных моделях.
Новые технологии по старому принципу
С того самого момента, как изобрели четырехтактный двигатель, он постоянно совершенствовался.
Много новинок пришлось на механизм ГРМ. К примеру, сейчас число клапанов на цилиндр может доходить и до 5-ти. Современные производители также применяют особые системы изменения фаз распределения газов.
Произошли изменения и в системе питания. Современные моторы больше не используют карбюратор – везде инжекторы и электроника.
Чтобы улучшить наполняемость камер сгорания воздухом, применяют системы наддува. Это позволяет увеличить мощность при малом объеме, а также снизить расход топлива.
Но при всем этом принцип действия ДВС остается все тем же, каким и был.
Снятие вариатора
Снимаем крышку вариатора. В этом нет ничего сложного: отворачиваем все видимые болтики и снимаем крышку с двигателя. На двигателе 157QMJ, чтобы не выгнуть скобу возвратной пружины кикстартера — снимаем сначала заводную лапку, снимаем с вала кикстартера стопорное кольцо и только потом снимаем саму крышку. Можно в принципе и так снять, но потом придется немного подравнять скобу.
Снять вариатор ненамного проще чем генератор. Как и в случае с генератором нужен хороший съемник. Благо съемник можно сделать самому: для 139QMB двигателя вместо съемника можно использовать пластину металла: вынимаем из ниши бендикс, вставляем в нее пластину, упираем в пластину зуб крыльчатки вариатора и отворачиваем гайку.
Можно сделать и более продвинутый съемник: ищем ненужный диск сцепления от мотоцикла ИЖ, привариваем к нему пруток и несколько зацепов для зубьев крыльчатки
Для 157QMJ двигателя съемник делается немного по другому принципу
Можно сходить в ближайший магазин инструментов и купить универсальный ключ для «болгарки». Для снятия вариатора двигателя 157QMJ он очень хорошо подходит и стоит копейки
Принцип снятия вариатора идентичен принципу снятия генератора: фиксируем съемником крыльчатку, отворачиваем гайку, снимаем вариатор с оси. После снятия, вариатор полностью разбираем и проверяем все его детали на износ
На двигателе 157QMJ за вариатором стоит шестерня кикстартера. Ее не так просто снять, но если вы собираетесь впоследствии половинить двигатель — снять ее придется.
Четыре такта: недостатки и достоинства
Основной и «жирный» плюс таких агрегатов – это экономичность. К тому же они не слишком шумные.
Применение вместе с ними катализаторов позволяет снизить токсичность выброса отработанных газов.
Еще одно преимущество — это, конечно же, высокая надежность. Ресурс может доходить до миллиона километров, и это далеко не предел. Ремонт четырехтактного двигателя нужно делать не так часто.
Среди недостатков – сложная конструкция, дорогое производство, требовательность в эксплуатации. Этим агрегатам обязательно нужно качественное топливо и масло. Осуществить ремонт самостоятельно практически невозможно.
Чтобы с этими моторами никогда не было проблем, «кормите» их только качественным бензином. И тогда они будут работать долго, надежно и исправно. Конструкция, которая столько лет не меняется, – это показатель надежности и эффективности.
Частые неисправности 4-х тактных ДВС
Чтобы изучать особенности ремонта двигателей такого типа, необходимо кое-что знать о его основных проблемах. А он имеет всего одну проблему – это высокая температура. Так как потери тепла стали минимальными, трущиеся детали стали уязвимее к механическим нагрузкам, а значит, нуждаются в качественном охлаждении. Дело в том, что основная жидкость, которая на максимальном уровне контактирует с этими деталями – масло, не может обеспечить должного отвода тепла. Поэтому для такого мотора разрабатываются две системы охлаждения: воздушная и жидкостная со специальной системой термостатов.
Ремонт такого двигателя можно выполнить своими силами. Для этого нужен минимум знаний и стандартный набор инструментов. Если в процессе эксплуатации наблюдаются различные стуки, которые доносятся из головки блока цилиндров, то клапанный механизм нуждается в регулировке. Все регулировки производятся при снятом двигателе и демонтированной клапанной крышке. Кроме того, необходимо снять специальную крышку на генераторе, под которой расположена гайка. Вращая эту гайку, мы вращаем коленчатый вал, для установки поршня в верхнюю мертвую точку. Чтобы определить этот момент, необходимо довести до совмещения специальные метки на роторе. После этого, под кулачки распределительного вала устанавливают измерительные щупы и замеряют тепловые зазоры клапанов. Выполнять данную процедуру нужно, естественно, на холодном двигателе, иначе результат регулировки будет не правильным.
После этого, мотор необходимо собрать и проверить. Его устанавливают на агрегат и запускают. Если он работает ровно без шумов, то регулировка клапанов прошла успешно.
Вот и все. Вот так легко можно произвести ремонт одноцилиндрового четырехтактного двигателя своими руками без помощи мастеров автосервиса. Это поможет вам хорошо сэкономить на их услугах и даст вам бесценный опыт.
