КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ

На мотоциклах Ява-250 и Ява-350 описываемых моделей установлены двухтактные двигатели воздушного охлаждения. Двигатель мотоцикла Ява-250 имеет один цилиндр, стоящий вертикально с наклоном вперед около 15°.

Двигатель мотоцикла Ява-350 двухцилиндровый с параллельно расположенными цилиндрами (ТВИН), стоящими вертикально с таким же небольшим (около 15°) наклоно вперед. Техническая характеристика этих двигателей приведена в табл. 1.

Устройство. Кривошипно-шатунный механизм силового агрегата Ява-350 состоит из следующих основных узлов и деталей: кривошипного отсека картера (рис. 30); двух цилиндров: - левого 5 и правого 1 (рис. 31); двух головок цилиндров: левой 4 и правой 3 (рис 31); двух поршней: левого 3 и правого 6 (рис.32); каждый поршень имеет три компрессионных кольца и поршневой палец; коленчатого вала (рис. 30), конструктивно объединенного с маховиками и шатунами.

Рис. 31. Цилиндры и головки цилиндров двигателя Ява-350:
1 - правый цилиндр; 2 - прокладки под головки цилиндров; 3 - головка правого цилиндра; 4 - головка левого цилиндра; 5 - левый цилиндр;

Рис. 32. Поршни и палец двигателя Ява-350:
1, 4 - стопорные кольца поршневого пальца; 2 - поршневой палец; 3 - левый поршень; 5 - ориентирующая стрелка; 6 - правый поршень.

Соединение и взаимодействие перечисленных устройств обеспечивают шпильки цилиндра с гайками и шайбами, прокладки под головками цилиндров и под цилиндрами, стопорные кольца поршневых пальцев, стопорные кольца коренных подшипников, сальники коленчатого вала, вставка между половинами картера и винты, скрепляющие половины картера.

Завод-изготовитель выпускает цилиндры и поршни пяти различных номинальных диаметров, каждый из которых включает в себя три селекционных группы - А, В и С. Буква селекционной группы ставится на верхней плоскости цилиндра и на днище поршня. Поршни, кроме этого, по диаметрам отверстий для поршневого пальца делятся еще на две группы X и У. Эти буквы штампуются на нище рядом с буквами А, В или С. Поршневые пальцы завод-изготовитель выпускает нормального размера диаметр-15 мм и ремонтного диаметр-15, 1 мм.

Поршневые пальцы каждого размера в зависимости от диаметра маркируются одной или двумя черточками, нанесенными на торце пальца. Палец с одной чертой следует устанавливать в поршень с обозначением У, а палец с двумя черточками - в поршень, имеющий обо начение X.

При установке на двигатель новых поршней и цилиндров нужно подбирать цилиндры и поршни одного и того же номинального диаметра и одинаковой селекционной группы с одинаковыми обозначениями. Только при соблюдении этого условия между зеркалом цилиндра и поршнем будет обеспечен нормальный рабочий зазор.

Диаметры селекционных групп цилиндров двигателя Ява-250 и Ява-350 приведены в табл. 5.

Таблица 5

Диаметры селекционных групп цилиндров двигателей " Ява"

Поршневые компрессионные кольца также изготовляются пяти диаметров (без деления на селекционные группы) - табл. 6. Таким образом, поршень каждого номинального диаметра имеет кольца соответствующего размера.

Таблица 6

Номинальные диаметры (в мм) поршневых колец двигателей " Ява"

При установке в двигатель новых компрессионных колец нужно проверить зазор в замке при установке кольца, в цилиндр двигателя, для чего кольцо в цилиндр следует устанавливать без перекоса на расстоянии 30 мм от верхнего края. Зазор в замке должен быть не менее 0, 2 мм и не более 0, 8 мм.

Может оказаться, что у нового кольца, вставленного в старый (работавший) цилиндр, зазор в замке больше 0, 8 мм. Это сигнализирует о том, что зеркало цилиндра износилось и его необходимо растачивать.

Профилактическое обслуживание. В процессе эксплуатации мотоцикла необходимо:

1) применять рекомендованные горюче-смазочные материалы, помня, что двигатель без масла в топливе нельзя заводить;

2) соблюдать рекомендации завода-изготовителя по регулировочным параметрам системы зажигания и карбюратора;

3) во избежание внезапного выхода из строя прокладок вследствие прорыва газов систематически проверять затяжку гаек на шпильках цилиндра;

4) систематически очищать охлаждающие ребра головок и цилиндров от грязи;

5) периодически производить очистку камеры сгорания, днища поршня, выпускных и перепускных каналов от отложений нагара.

Отложение нагара. В процессе работы двигателя на поверхностях деталей, соприкасающихся с горячими газами, оседает часть твердых продуктов сгорания топлива и масла, образуя иногда довольно толстый слой нагара.

Интенсивность нагарообразования особенно возрастает под влиянием таких факторов:

1) применение долго хранившегося бензина;

2) применение для составления смеси горюче-смазочных материалов низкого качества;

3) превышение нормы масла в составе топливной смеси;

4) чрезмерное обогащение горючей смеси;

5) позднее зажигание;

6) забитая отложениями нагара система выпуска.

Последнее способствует чрезмерному увеличению нагара в камере сгорания и в выпускных окнах цилиндра. Следует учитывать, что нагар, закрывающий наполовину и более выпускные окна, резко изменяет продувку двигателя, ухудшает наполнение двигателя рабочей смесью и снижает его мощность. Остатки отработавших газов в камере сгорания способствуют возникновению детонации в двигателе;

7) продолжительная езда на низких и средних скоростях движения, так как нагар интенсивнее и в большем количестве откладывается в двигателях мотоциклов, эксплуатируемых на средних режимах нагрузки (50-60 км/ч), чем в двигателях мотоциклов, эксплуатиру мых со скоростью, близкой к максимальной (90-100 км/ч).

Эксплуатация с большими скоростями и с большой нагрузкой характерна для дальних туристских пробегов. Туристам не следует бояться чрезмерного образования нагара в поездке, хотя мотоцикл часто заправляют не всегда хорошими по чистоте и качеству нефтепр дуктами. Большого количества нагара во время путешествий обычно не образуется, если перед поездкой были очищены выпускные окна в цилиндрах и акустические элементы в глушителях. (Трубки желательно прожигать и в путешествии примерно через 3000-5000 км.)

Для того чтобы замедлить процесс отложения нагара на деталях кривошипно-шатунного механизма, удаление нагара с которых требует разборки двигателя, необходимо соблюдать определенные правила:

1) для смешивания с бензином применять высококачественные масла марок МС, МК;

2) тщательно приготавливать топливную смесь;

3) при езде по очень пыльным дорогам через 5-6ч езды промывать и смазывать маслом сетку воздухофильтра;

4) своевременно переключать передачи, не допуская работы двигателя " внатяг", так как это кроме интенсивного нагарообразования вообще вредно для деталей кривошипно-шатунного механизма и способствует их преждевременному износу;

5) системы питания и зажигания должны быть всегда отрегулированы для получения оптимальной мощности двигателя;

6) чаще, чем рекомендуется в заводской инструкции, очищать трубки акустических фильтров глушителей шума выпуска (через 2000-3000 км, а не через 5000 км, как рекомендуется в заводской инструкции).

Если руководствоваться вышеизложенными принципами и правилами, то необходимость очистки деталей кривошипно-шатунного механизма от нагара возникает примерно после окончания обкатки (5000 км), а затем через 10-15 тыс. км, т. е. практически раз в сезон о время зимних профилактических работ.

Удаление нагара. Очистку кривошипио-шатунного механизма от нагара вполне достаточно производить один раз в сезон. Для этого необходимо снять головки с цилиндров, цилиндры с картера, компрессионные поршневые кольца с поршней. Для предотвращения попада ия грязи в картер посадочные места цилиндров в картере нужно заткнуть чистой тряпкой, обернув ею шатуны.

При очистке от нагара канавок поршневых колец можно воспользоваться обломком старого поршневого кольца.

Для очистки днищ поршней и сфер головок цилиндров используется металлический скребок или нож. Нагар очищается лучше, если его предварительно пропитать керосином. При очистке нужно следить за тем, чтобы не нанести на поверхности деталей царапины и рис и, которые будут способствовать ускоренному отложению частиц нагара в поврежденных местах. Нагар, находящийся в выпускных окнах цилиндра, можно соскабливать любым шабером.

Снятые детали, очищенные и тщательно промытые сначала в керосине, а затем в бензине, нужно установить на место, не забыв смазать поверхности трения маслом. Поршневые кольца необходимо устанавливать в те же канавки и в то же положение, в каком они были до разборки.

Стуки и шумы в кривошипно-шатунном механизме. Работа любого двигателя внутреннего сгорания сопровождается специфическими звуками, присущими только данному типу двигателя.

Двигатели мотоциклов " Ява", имеющие хорошо сбалансированные детали кривошипно-шатунного механизма, снабженные хорошими глушителями шума впуска и выпуска, работают с низким уровнем шума, без лишних стуков и вибраций на всех диапазонах оборотов коленча ого вала и нагрузок. Появление каких-либо посторонних звуков в работе двигателя быстро обнаруживается даже малоопытным мотоциклистом. Однако различать их и определять причины и источники возникновения подозрительных звуков при отсутствии должного опы а бывает довольно затруднительно.

Мотоциклист должен привыкнуть к нормальному шуму работающего двигателя (на различных режимах) и уметь различать звуки, появляющиеся как в результате ненормальной работы двигателя, так и в результате естественного износа деталей.

Сначала рассмотрим стуки и шумы, появляющиеся в двигателе в результате ненормальной работы двигателя.

Стуки от детонации рабочей смеси. При нормальном сгорании рабочей смеси скорость горения достигает 20-40 м/сек, давление образующихся газов повышается сравнительно постепенно. При детонации процесс сгорания рабочей смеси носит лавинообразный характер. Скорость горения при этом достигает 1500- 2000 м/сек.

Образующаяся при детонации ударная волна вызывает вибрацию цилиндра, поршня и других деталей кривошипно-шатунного механизма, которые издают звонкие металлические стуки, особенно отчетливо прослушивающиеся в верхней части цилиндра.

Процесс детонации сопровождается резким падением мощности двигателя. Возникновение детонации возможно на любой стадии эксплуатации мотоцикла, в том числе и в период обкатки. Если детонационные стуки возникают только при резком разгоне мотоцикла (при езком открытии дросселя) или при перегрузке двигателя, например во время подъема в гору на высокой передаче, и прекращаются при движении мотоцикла с установившейся скоростью или при переходе на соответствующую режиму движения передачу, это можно счит ть допустимым, хотя и нежелательным явлением.

Детонационные стуки, возникающие во время движения мотоцикла с установившейся скоростью, явление ненормальное и вредное для двигателя. В этом случае они сигнализируют либо о несоответствии марки бензина степени сжатия данного двигателя, либо о перегрве двигателя.

При несоответствии бензина степени сжатия нужно применять бензин с более высоким октановым числом или уменьшить степень сжатия двигателя; в случае перегрева нужно остановиться и охладить двигатель либо уменьшить скорость движения мотоцикла.

В любом случае езда с детонационными стуками недопустима, так как детонация быстро выводит из строя детали кривошипно-шатунного механизма и даже может привести к разрушению днища поршня. С " дырой" в поршне ехать, как известно, нельзя, а запасные порш и вряд ли кто возит с собой, да и вообще замена поршня дело не дорожное.

Основные причины, вызывающие детонацию, следующие:

1) несоответствие сорта топлива степени сжатия данного двигателя (малое октановое число, например, бензин А-66 вместо А-72);

2) перегрев двигателя, например при длительном движении с максимальной скоростью при плохо отрегулированном карбюраторе или при езде на продолжительных подъемах с тяжело нагруженной коляской на несоответствующей передаче.

Условия, способствующие возникновению детонации, могут быть следующие:

1) неправильная регулировка карбюратора;

2) несоответствие тепловых характеристик свечей условиям и режиму работы двигателя;

3) большое количество нагара на деталях кривошипио-шатун-ного механизма.

Стуки, возникающие при калильном зажигании. Калильное зажигание можно назвать спутником перегрева двигателя. Признаком работы двигателя на калильном зажигании являются вспышки в камере сгорания после выключения зажигания. Двигатель при этом резко сод огается и слышны металлические звуки.

Калильное зажигание возникает при воспламенении рабочей смеси не от искры в свече зажигания, а от постороннего источника. Причинами и источниками возникновения калильного зажигания могут быть:

1) раскаленные частицы нагара, находящиеся в камере сгорания;

2) раскаленные участки прокладок, выступающих в полость камеры сгорания;

3) раскаленные электроды свечи, если ее тепловая характеристика не соответствует тепловому режиму работы двигателя (свеча " горячая").

4) общий перегрев двигателя, который, как правило, вызывает появление одного из перечисленных источников самовоспламенения смеси.

Воспламенение рабочей смеси при калильном зажигании происходит раньше, чем проскакивает искра между электродами свечи. При этом максимальное давление газов создается при ходе поршня вверх намного раньше, чем необходимо для нормальной работы двигателя. Из-за этого появляются стуки в двигателе и мощность его падает.

Явление детонации и работа двигателя с калильным зажиганием обладают рядом общих признаков и причин; очень часто один процесс переходит в другой или они сопутствуют друг другу. Эксплуатация мотоцикла в том и другом случае конечно недопустима.

Следует учитывать, что бензин, детонирующий в данном двигателе, вызывает резкий перегрев камеры сгорания, который приводит к калильному зажиганию.

Если четко уяснить, отчего происходят детонация и калильное зажигание, то станет ясна взаимосвязь между этими двумя ненормальными процессами сгорания. Схематически при этом происходит следующее.

При детонации рабочая смесь, детонируя, резко увеличивает температуру поверхности камеры сгорания, вызывая ее перегрев вплоть до раскаления отдельных выступающих в полость камеры сгорания деталей. От раскаленных частей происходит калильное зажигание.

При калильном зажигании воспламенение рабочей смеси происходит до момента искрообразования при ходе поршня вверх. Газы давят на поршень, а он продолжает двигаться вверх. Давление и температура несгоревшей части топлива резко возрастают и происходит д тонация, т. е. взрыв, который, в свою очередь, вызывает перегрев камеры сгорания.

По картине сгорания смеси калильное зажигание можно сравнить с чрезмерно ранним зажиганием; разница только в том, что при калильном зажигании воспламенение рабочей смеси происходит в разное время, а при чрезмерно раннем зажигании всегда в одно и то же время, неблагоприятное для работы двигателя.

Стуки при слишком раннем зажигании. Задолго до подхода поршня к верхней мертвой точке образуется искра, рабочая смесь воспламеняется, а поршень по инерции продолжает двигаться вверх. Максимальное давление газов в камере сгорания достигается в неблаго риятный для двигателя момент, т. е. при ходе поршня вверх. Мощность двигателя при этом резко падает. Если воспламенение смеси происходит очень рано, то при дальнейшем движении поршня вверх температура и давление остатков несгоревшей смеси резко повыш ются и смесь детонирует (взрывается). Детали кривошипно-шатунного механизма получают резкую (ударную) нагрузку, вызывающую их преждевременный износ.

При чрезмерно раннем зажигании (при условии непродолжительной работы двигателя), в отличие от калильного, выключение зажигания приводит к остановке двигателя без рывков и вспышек.

Стуки при резком " сбрасывании газа" до упора или при езде под уклон со " сброшенным газом". Эти стуки возникают в результате неправильной регулировки карбюратора на режиме холостого хода и легко устраняются после перерегулировки карбюратора.

Теперь рассмотрим другую группу стуков. Эти стуки возникают при износе деталей и узлов и появляются после определенного срока эксплуатации мотоцикла.

Стуки, возникающие при износе кривошипно-шатунного механизма. По мере увеличения общего пробега мотоцикла возрастают и зазоры в подвижных соединениях деталей двигателя. Увеличенные зазоры, безусловно, изменяют и характер шумов, возникающих при работе двигателя, причем износ любого узла сопровождается появлением характерного постороннего звука, присущего только данному узлу или детали.

Стук поршневого пальца в верхней головке шатуна слышен после запуска двигателя и при работе двигателя на малых и средних оборотах коленчатого вала. Звук звонкий, он усиливается, если резко приоткрыть дроссель (если же много открыть дроссель, то из-за шума двигателя будет трудно услышать звук). Поршневой палец стучит в верхней головке шатуна при взаимном износе этих деталей. Для ликвидации стука в верхней головке шатуна нужно заменить втулку. Обычно эта операция производится при замене поршневого альца, так как устранить зазор можно только заменой обеих деталей - пальца и втулки.

Выпрессовку изношенной бронзовой втулки верхней головки шатуна и запрессовку новой нужно производить с помощью съемника (рис. 33). После запрессовки новой втулки в верхнюю головку шатуна во втулке необходимо просверлить отверстия для подачи смазки к альцу, снять заусенцы в отверстиях и разверткой довести внутренний диаметр втулки до нужного диаметра.

Рис. 33. Приспособление для выпрессовки и запрессовки втулки верхней головки шатуна:
a - выпрессовка старой втулки; b - установка новой втулки 1 - болт; 2 - гайка; 3 - шайба; 4 - упорная втулка; 5 - старая втулка; 6 - шатун; 7 и 10 - направляющие втулки; 8 - шайба; 9 - новая втулка.

Для того чтобы развернуть втулку до нужного диаметра, необходимо иметь одну раздвижную цилиндрическую развертку или две-три обычных, дающих отверстия, отличающиеся друг от друга на 0, 005-0, 01 мм.

Применяемая для работы развертка должна выполнить отверстие во втулке такого диаметра, чтобы смазанный автолом поршневой палец входил в нее от усилия большого пальца руки. Говоря точнее, поршневой палец не должен иметь люфта и должен входить во втулку с некоторым усилием.

Чтобы получить требуемый размер во втулке шатуна, перед ее развертыванием необходимо проверить, какой диаметр отверстия получается от имеющемся в наличии развертки. Проверка развертки производится на отверстии в планке из бронзы или латуни. Диаметр п лученного в планке отверстия нужно проконтролировать, вставляя в него поршневой палец, приготовленный для установки в двигатель. В случае замены втулки верхней головки шатуна без разборки картера силового агрегата перед работой следует тщательно закрыть полость картера тряпками, а сверху " фартуком", чтобы туда не попала бронзовая стружка (рис. 34).

Рис. 34. Фартук на картере двигателя

Юбка поршня стучит по зеркалу цилиндра при переходе поршня через мертвые точки. Этот звук грубее и глуше стука пальца. Особенно отчетливо стук юбки поршня слышен при работе холодного двигателя на малых и средних нагрузках. Если износ поршня невелик, о после прогревания двигателя стук прекращается.

Поршневые кольца, пересекая окна в зеркале цилиндра, задевают за их кромки и издают характерный шелест с позвякиванием, причем характерно, что чем больше износ колец, тем интенсивнее этот шелест. Звук прослушивается при работе двигателя на малых обор тах холостого хода и при езде с умеренной скоростью (50 км/час). Если двигатель хорошо " тянет", этот звук не следует считать признаком ненормальной работы двигателя.

Хруст в цилиндре, сопровождающийся вздрагиванием двигателя, сигнализирует о поломке кольца. В этом случае необходимо немедленно заглушить двигатель, снять цилиндр и удалить лопнувшее или провернувшееся вследствие выпадения стопора кольцо. Доехать до гаража или мастерской можно на двух и даже на одном кольце.

Стук подшипника нижней головки шатуна, возникающий при езде с горы со сброшенным газом, свидетельствует об износе подшипника нижней головки шатуна. Звук (рокочущий в нижней части картера) возникает при радиальном зазоре в нижней головке шатуна более, 1-0, 15 мм (примерно через 25-30 тыс. км пробега). Практика эксплуатации показывает, что радиальный зазор в подшипнике нижней головки шатуна может значительно превышать указанную величину, но при условии, что будут систематически меняться коренные по шипники коленчатого вала. Первая их замена должна производиться через 25- 30 тыс. км пробега, а затем через более короткие интервалы. После 50 тыс. км пробега нужно заменять коленчатый вал. Эту операцию необходимо совместить со сменой коренных подшип иков.

Указания по замене деталей следует считать ориентировочными, так как все зависит от условий эксплуатации мотоцикла и ухода за ним. В каждом конкретном случае могут быть отклонения от приведенных норм до 50% в ту или иную сторону.

Точное определение радиального зазора в подшипнике нижней головки шатуна требует снятия цилиндров и поршней. К тому же проверку наиболее целесообразно производить во время проведения межсезонной профилактики, потому что звук в подшипнике нижней голов и шатуна возникает не моментально, а постепенно, соответственно десяткам тысяч пройденных километров. Зимой есть время тщательно проанализировать, каков реально существующий зазор и сколько и с какой нагрузкой проработал данный коленчатый вал; есть возможность приобрести новый коленчатый вал, а затем решать, менять ли коленчатый вал или оставить еще старый. Безусловно весь этот анализ можно производить только тогда, когда старый коленчатый вал при работе не вызывал вибраций и сотрясений двигат ля. Если же имеется большой радиальный зазор в подшипнике нижней головки шатуна, и двигатель работал неспокойно, то коленчатый вал надо менять без анализа.

Описываемые в различных пособиях способы проверки так называемого суммарного износа кривошипно-шатунного механизма, дают весьма приблизительную оценку состояния подшипника нижней головки шатуна. Особенно это относится к двухцилиндровому двигателю Ява 350. Этот способ определения суммарного износа можно рекомендовать лишь для ориентировочной проверки состояния кривошипно-шатунного механизма.

Для определения суммарного износа кривошипно-шатунного механизма нужно поступить следующим образом.

Установить поршень в положение в. м. т. и покачивать рукой влево-вправо ротор генератора (предварительно сняв статор генератора и головку цилиндра). Если свободный ход ротора, не вызывающий перемещения поршня, не более 2-3°, а суммарный зазор в нижней и верхней головках шатуна не превышает 0, 1 - 0, 15 мм, то коленчатый вал вполне пригоден для эксплуатации.

При ориентировочной проверке зазора в нижней головке следует учитывать состояние поршневого пальца и подшипника верхней головки шатуна.

Если свободное перемещение ротора больше 3°, нужно сначала снять цилиндр (цилиндры у двигателя Ява-350) и определить зазор между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна. Если зазор большой, то он явно ощущается и при резком перемещении буд т слышен стук. В этом случае нужно снять поршень и определить зазор в нижней головке шатуна вышеописанным способом.

Стук дроссельного золотника и кожуха карбюратора. Стук дроссельного золотника не относится к стукам в двигателе, но так как карбюратор расположен в непосредственной близости от двигателя и функционирует только при работе двигателя, рассмотрим этот ст к вместе со стуками двигателя.

Стук дроссельного золотника, вибрирующего в карбюраторе, слышен при небольшом увеличении оборотов коленчатого вала на холостом ходу, а также при движении мотоцикла с небольшой скоростью (30-40 км/ч). Стук лязгающий. Этот звук трудно спутать с другим, так как место его возникновения легко определяется. Обычно он сливается с более " нежным" звуком стучащей иглы. Звук пропадает, если придержать золотник пальцем (предварительно освободив кожух карбюратора и сдвинув назад резиновую муфту воздухофильтра. Остается " нежный" звук вибрирующей иглы.

Кожух карбюратора вибрирует и издает звуки при слабо затянутой фасонной гайке. Звук прекращается после затягивания гайки.

К неисправностям двигателя, возникающим от небрежности владельца следует отнести повреждение прокладок, шлицев болтов и др. Происходит это при неаккуратной разборке и сборке и при применении для работы неисправного инструмента.