Двигатель ЗМЗ-53 выпускается Заволжским моторным заводом и устанавливается на грузовые автомобили ГАЗ-53 (на сегодняшний день снят с производства) и ГАЗ-3307 (3308).Возможна также его установка на пассажирский автобус ПАЗ-3205. Конструкция и высокие эксплуатационные качества этого двигателя способствовали его широкому применению в автомобильном транспорте.
Двигатель – одна из основных частей автомобиля. Работа его систем и механизмов в значительной степени влияет на эффективность работы автомобиля в целом. В частности, неудовлетворительная работа газораспределительного механизма может вызвать повышенный расход топлива, повышенное содержание продуктов сгорания топлива в выхлопных газах и т.д. Об устройстве, назначении и методах поддержания работоспособности (техническом обслуживании и ремонте) газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ-53 и пойдет речь ниже.
Устройство и назначение газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ – 53.
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного впуска в цилиндры горючей смеси (карбюраторных двигателей) или очищенного воздуха (дизели) и выпуска отработавших газов. Для этого клапана в определенные моменты открывают и закрывают впускные и выпускные каналы головки цилиндров, которые сообщают цилиндры двигателя с впускным и выпускным трубопроводами. В двигателе ЗМЗ – 53 применяется газораспределительный механизм с верхним расположением клапанов и нижним расположением распределительного вала.
Механизм газораспределения состоит из впускных и выпускных клапанов с пружинами, передаточных деталей от распределительного вала к клапанам, распределительного вала и шестерни. Коленчатый вал с помощью распределительных шестерен 15 и 16 вращает распределительный вал 14, установленный в развале блока и являющийся общим для левого и правого рядов цилиндров. Каждый кулачок распределительного вала, набегая на толкатель 13, поднимает его вместе со штангой 12. Она поднимает один конец коромысла 7, а другой движется вниз и давит на клапан 3, опуская его и сжимая пружины 6 клапана. Когда кулачок распределительного вала сходит с толкателя, штанга и толкатель опускаются, а клапан под действием пружин, садясь в седло, плотно закрывает отверстие клапана.
Мощность двигателя во многом зависит от степени наполнения цилиндров свежей порцией горючей смеси и их очистки от отработавших газов. Для того чтобы в цилиндры двигателя поступило больше горючей смеси, впускные клапаны должны открываться еще до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (с опережением). Так как при большой частоте вращения коленчатого вала такт впуска часто повторяется, то во впускном трубопроводе создается разрежение. Воздух поступает в цилиндры двигателя, несмотря на то, что поршень идет некоторое время вверх. Воздух по инерции поступает в цилиндры через открытый клапан и после того, как поршень пройдет нижнюю мертвую точку. Впускной клапан закрывается с некоторым опозданием.
Фазами газораспределения называют периоды от момента открытия клапанов до момента их закрытия, выраженные в градусах поворота коленчатого вала. Они изображены в виде круговой диаграммы. Продление впуска воздуха от 180о до 268о у двигателя ЗМЗ – 53 было достигнуто путем опережения открытия и запаздывания закрытия впускного клапана.
Выпуск отработавших газов из цилиндра (открытие выпускного клапана) начинается за 50о по углу поворота коленчатого вала до прихода поршня в нижнюю мертвую точку, а закрывается клапан уже после прохода поршнем верхней мертвой точки. Таким образом, выпускной клапан открыт на 252о по углу поворота коленчатого вала.
В конце такта впуска и начале выпуска отработавших газов оба клапана на 46 о по углу поворота коленчатого вала открыты одновременно. Такое перекрытие клапанов позволяет продуть цилиндры свежим воздухом, что способствует их лучшей очистке от отработавших газов.
Моменты закрытия и открытия клапанов зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от величины зазора между клапанами и коромыслами.
Распределительный вал.
Распределительный вал изготавливается из стали или специального чугуна и подвергается термической обработке. Профиль его кулачков как впускных, так и выпускных у двигателя ЗМЗ - 53 делают одинаковым.
Одноименные (впускные и выпускные) кулачки располагаются в четырехцилиндровом двигателе под углом в 90о, в шестицилиндровом - под углом в 60о, а в восьмицилиндровом (ЗМЗ – 53) - под углом в 45о. При шлифовании кулачкам придают небольшую конусность. Взаимодействие сферической поверхности торца толкателей с конической поверхностью кулачков обеспечивает их поворот в процессе работы. Начиная с передней опорной метки, диаметр шеек уменьшается, что облегчает установку распределительного вала в картере двигателя. Число опорных шеек обычно равно числу коренных подшипников коленчатого вала. Втулки опорных шеек изготавливают из стали, а внутреннюю поверхность их покрывают антифрикционным сплавом. На переднем конце распределительного вала расположен эксцентрик, воздействующий на штангу привода топливного насоса, а на его заднем конце находится шестерня, которая приводит во вращение привод прерывателя-распределителя зажигания и масляного насоса. Между зубчатым колесом распределительного вала и его передней опорной шейкой установлены распорное кольцо и упорный фланец, крепящийся болтами к блоку и удерживающий вал от продольного перемещения. Так как толщина распорного кольца больше толщины упорного фланца, обеспечивается осевой зазор («разбег») распределительного вала, который должен быть в пределах 0,08-0,21 мм.