Дипломная (вкр): Разработка технического обслуживания и ремонта для двигателя марки 5EFE

Разработка технического обслуживания и ремонта для двигателя марки 5EFE

ВВЕДЕНИЕ

Автомобильный транспорт настолько прочно вошёл во все отрасли народного хозяйства, что нормальная жизнедеятельность страны не представляется возможной без его участия. Кроме того, автомобиль сегодня стал реальным и неотъемлемым социальным фактором, органично вписываясь в ритм современной жизни.

Число личных легковых автомобилей с каждым годом только увеличивается. Конструкция автомобиля становится сложнее, как следствие растут требования к качеству их обслуживания и ремонта.

В процессе эксплуатации автомобиля его рабочие свойства постепенно ухудшаются из-за изнашивания деталей, а также коррозии и усталости материала, из которого они изготовлены. В автомобиле появляются отказы и неисправности, которые устраняют при техническом обслуживании (ТО) и ремонте.

Ремонт представляет собой комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий и их составных частей.

Необходимость и целесообразность ремонта автомобилей обусловлены прежде всего неравнопрочностью их составных частей (сборочных единиц и деталей). Известно, что создать равнопрочный автомобиль, все детали которого изнашивались бы равномерно и имели бы одинаковый срок службы, невозможно. Поэтому в процессе эксплуатации автомобили проходят на станциях технического обслуживания и автосервисах периодическое ТО и при необходимости текущий ремонт (ТР), который осуществляется путем замены отдельных деталей и агрегатов. Это позволяет поддерживать автомобили в технически исправном состоянии.

Текущий ремонт должен обеспечивать гарантированную работоспособность автомобиля на пробеге до очередного планового ремонта, причем этот пробег должен быть не менее пробега до очередного ТО-2. В случае возникновения отказов выполняют неплановый ТР, при котором заменяют или восстанавливают детали и сборочные единицы в объеме, определяемом техническим состоянием автомобиля.

Капитальный ремонт должен обеспечивать исправность и полный (либо близкий к полному) ресурс автомобиля или агрегата путем восстановления и замены любых сборочных единиц и деталей, включая базовые. Базовой называют деталь, с которой начинают сборку изделия, присоединяя к ней сборочные единицы и другие детали. У автомобилей базовой деталью является рама, у агрегатов - корпусная деталь, например, блок цилиндров двигателя, картер коробки передач.

Основным источником экономической эффективности КР автомобилей является использование остаточного ресурса их деталей. Около 70 - 75 % деталей автомобилей, поступивших в КР, могут быть использованы повторно либо без ремонта, либо после небольшого ремонтного воздействия.

Детали, полностью исчерпавшие свой ресурс и подлежащие замене, составляют 25 - 30% всех деталей. Остальные детали автомобиля (40 - 45%) могут быть использованы повторно только после их восстановления. К ним относится большинство наиболее сложных, металлоемких и дорогостоящих деталей автомобиля, в частности блок цилиндров, коленчатый и распределительный валы, головка цилиндров, картеры коробки передач и заднего моста и др. Стоимость восстановления этих деталей не превышает 10 - 50% стоимости их изготовления.

По этому, первостепенная задача при покупке автомобиля выбрать качество и надежность соразмерно бюджету. Немалое значение имеет и фирма производитель. Ежегодные рейтинги на лучший автомобиль могут сослужить реальную пользу покупателю. В Российском рейтинге автомобилей по надежности 2013 года фирма Toyota стоит на 5 месте. ГАЗ на 43, УАЗ на 47, ИЖ на 54, ВАЗ на 67 и т.д.

Японские автомобили считаются одними из самых надёжных в мире. Они прекрасно чувствуют себя на российских дорогах и достаточно неприхотливы к отечественным реалиям. К примеру, прежде чем потребуется более-менее серьёзныйремонт «японца», автомобилист сможет проездить на нем несколько лет.

Японские машины являются, наверное, самими продуманными в конструкционном и техническом отношении. Самое главное, что в них используются не только передовые разработки, но применяются новейшие технологии даже в весьма бюджетных моделях.

Наконец, ремонт японских автомобилей производится по специальным методикам, разработанным производителями. Несмотря на то, что они имеют свою специфику и требуют определённых знаний, ремонт осуществляется весьма быстро и качественно. Разумеется, при использовании необходимой технической базы, диагностических возможностей и инструментов.

Пожалуй, в этом и состоят главные причины, почему российские автолюбители всё чаще и чаще выбирают для личного пользования японские автомобили. Не говоря уже о том, что они всегда элегантны и обладают привлекательным внешним видом.

Именно по этому, я выбрал японский автомобиль марки ToyotaCaldina с двигателем 5EFE для своей дипломной работы.

Цель дипломного проекта: разработка технического обслуживания и ремонта для двигателя марки 5E FE.

Задачи дипломного проекта:

Описать особенности конструкции двигателя 5E FE;

Описать основные неисправности двигателя 5E FE;

Описать методы диагностирования двигателя 5E FE;

Разработать графическую часть;

Составить технику безопасности при ТО и ремонте двигателя 5E FE.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ 5EFE

Характеристика двигателя

Двигатель 5E-FEрядный 4-цилиндровый, 16-клапанный с верхним расположением распределительных валов. Рабочий объем двигателя 1,5 литра. Нумерация цилиндров ведется от шкива коленчатого вала. Порядок работы двигателя: 1-3-4-2. Мощность 94 л.с. при 5400 об/мин 98 кВт. Степень сжатия 9,8.

Коленчатый вал 5-опорный с 8 противовесами, установленными на продолжении щек коленчатого вала, предназначенными для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. В коленчатом валу выполнены отверстия для подвода масла к коренным и шатунным подшипникам и другим элементам. Головка блока цилиндров выполнена из алюминиевого сплава. Свечи зажигания расположены в центре камер сгорания.

Рис. 1

Конструкция впускного коллектора с четырьмя независимыми длинными каналами позволяет использовать эффект инерционного наддува. Пружины выпускных и впускных клапанов изготовлены из специальной углеродистой стали и имеют переменный шаг, что способствует снижению вероятности возникновения резонанса.

Распределительный вал выпускных клапанов приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зубчатого ремня, а вал впускных клапанов - от распределительного вала выпускных клапанов с помощью шестерен. Распределительные валы имеют 5 опорных шеек. Смазка шеек, кулачков и шестерен привода распределительных валов осуществляется маслом, которое поступает через масляный канал, расположенный в центре вала.

Регулировка зазора в приводе клапанов осуществляется заменой регулировочных шайб в толкателях клапанов. Замена регулировочных шайб может быть проведена без снятия распределительных валов.

Крышка ремня привода ГРМ состоит из двух частей. Технологическое отверстие в крышке №1 обеспечивает возможность регулировки натяжения ремня привода ГРМ.

Поршни изготовлены из алюминиевого сплава.

Поршневые пальцы - "плавающего" типа.

Компрессионные кольца: верхнее компрессионное кольцо изготовлено из нержавеющей стали, нижнее компрессионное кольцо - из чугуна. Маслосъемное кольцо состоит из двух скребков и расширителя. Маслосъемное кольцо удаляет избыток масла со стенок цилиндра, препятствуя его проникновению в камеру сгорания.

Блок цилиндров отлит из чугуна. Длина стенки (образующей) каждого цилиндра примерно в 2 раза больше величины хода поршня. Верхняя часть блока цилиндров накрывается головкой цилиндров, а нижняя часть блока образует картер двигателя, в котором устанавливается коленчатый вал. Блок цилиндров имеет рубашку охлаждения, по которой циркулирует охлаждающая жидкость.

Масляный поддон прикрепляется болтами к блоку цилиндров. Масляный поддон отштампован из стального листа. Разделительная перегородка внутри масляного поддона удерживает достаточное количество масла; даже когда автомобиль наклонен. Разделительная перегородка также предотвращает создание волн Масла при резком торможении автомобиля.

.1 Кривошипно-шатунный механизм

Блок цилиндров отлит из чугуна. Длина стенки (образующей) каждого цилиндра примерно в 2 раза больше величины хода поршня. Верхняя часть блока цилиндров накрывается головкой цилиндров, а нижняя часть блока образует картер двигателя, в котором устанавливается коленчатый вал. Блок цилиндров имеет рубашку охлаждения, по которой циркулирует охлаждающая жидкость. На этом двигателе безгильзовый блок.

Коленчатый вал 5-опорный с 8 противовесами, установленными на продолжении щек коленчатого вала, предназначенными для разгрузки коренных подшипников от действия центробежных сил. В коленчатом валу выполнены отверстия для подвода масла к коренным и шатунным подшипникам и другим элементам. Перемещение вала в продольном направлении ограничивается упорными шайбами. В местах выхода коленчатого вала из картера двигателя имеются сальники и уплотнители, предотвращающие утечку масла.

Поршни изготовлены из алюминиевого сплава.

Компрессионные кольца: верхнее компрессионное кольцо изготовлено из нержавеющей стали, нижнее компрессионное кольцо - из чугуна. Маслосъемное кольцо состоит из двух скребков и расширителя.

Поршневые пальцы - "плавающего" типа.

Палец изготовлен в виде пустотелого цилиндрического стержня, наружная поверхность которого закалена токами высокой частоты

Рис.2.

Детали блока цилиндров и кривошипно-шатунного механизма двигателя 5EFE: I - с механической коробкой передач; II - с автоматической коробкой передач; 1 - блок цилиндров; 2 - держатель задней манжеты коленчатого вала; 3 - сливная пробка охлаждающей жидкости блока цилиндров; 4 - кронштейн; 5 - вкладыши коренных подшипников коленчатого вала; 6 - упорные полукольца коленчатого вала; 7 - коленчатый вал; 8 - крышки коренных подшипников коленчатого вала; 9 - втулка привода масляного насоса; 10 - звездочка коленчатого вала; 11 - сегментные шпонки; 12 - крышка нижней головки шатуна; 13 - шатунные вкладыши; 14 - шатун; 15 - стопорные кольца; 16 - поршневой палец; 17 - поршень; 18 - маслосъемное кольцо; 19 - нижнее компрессионное кольцо; 20 - верхнее компрессионное кольцо; 21 - задняя манжета коленчатого вала; 22 - задняя крышка; 23 - маховик; 24 - нижняя крышка; 25 - задняя крышка; 26 - ведомый диск.

Рис.3,4. Поршни двигателя 5EFE

Шатун служит для соединения коленчатого вала с поршнем. Шатун состоит из стального стержня двутаврового сечения, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. Для уменьшения трения в нижнюю головку, состоящую из двух частей, устанавливаются тонкостенные вкладыши. Обе части нижней головки скрепляются двумя болтами с гайками.

Снизу картер закрывается поддоном, выштампованным из тонкого стального листа. Поддон используется как резервуар для масла и защищает детали двигателя от загрязнения. В нижней части поддона имеется пробка для слива моторного масла. Поддон крепится к картеру болтами. Для предотвращения утечки масла между ними устанавливается прокладка.

.2 Газораспределительный механизм

В двигателях применен 16-клапанный механизм газораспределения с двумя расположенными в головке блока цилиндров распределительными валами. Привод валов осуществляется от коленчатого вала ременной передачей.

Головка цилиндра отлита из алюминиевого сплава, имеет по четыре клапана на цилиндр; камеры сгорания полусферической формы. В головку блока цилиндров запрессованы седла и направляющие втулки клапанов. Корпуса подшипников распределительных валов обработаны за одно целое с головкой блока цилиндров и имеют съемные крышки. Правильное положение головки на блоке цилиндров фиксируется двумя установочными втулками.

Рис.5 Детали ГРМ

Система газораспределения предназначена для обеспечения подачи в цилиндры двигателя воздушно-топливной смеси и вывода из цилиндров выхлопных газов. Все эти функции реализуются за счет работы клапанов.

Клапан находится в закрытом состоянии под действием пружины, а открывается после нажатия на стержень. Пружина закрепляется на стержне при помощи сухарей и специальной тарелки. Клапанные пружины имеют строго обозначенную жесткость, позволяющую очень быстро закрыть клапана в процессе работы. Для защиты от резонансных колебаний на клапанах может располагаться несколько пружин с разной навивкой.

Рис.6 Ременной привод ГРМ 5EFE

Зубчатый ремень устанавливается на шкив коленчатого и распределительного вала по меткам.

Рис.7 Метки ГРМ

.3 Система смазки

На этом двигателе используется система смазки с полнопоточной очисткой масла и с подачей масла под явлением к основным движущимся деталям и узлам двигателя. Система смазки включает в себя: масляный поддон, масляный насос, масляный фильтр и различны элементы, которые обеспечивают подачу масла к различным движущимся деталям двигателя. Масло из поддона через маслозаборник масляным насосом нагнетается в масляный фильтр.

После прохождения масляного фильтра часть масла по различным каналам в блоке цилиндров и через отверстия подается к коренным подшипникам коленчатого вала. По сверлениям в коленчатом валу масло поступает к шатунным подшипникам коленчатого вала. Смазывание стенок цилиндров и нижней части днища поршней осуществляется в основном разбрызгиванием. Для смазывания поршневого пальца в поршневой головке шатуна и во втулке поршневого пальца предусмотрено специальное отверстие.

Часть масла после прохождения масляного фильтра по сверлениям в блоке цилиндров направляется в головку блока цилиндров для смазывания:

-             ведомой шестерни распределительного вала впускных клапанов;

-             кулачков;

-             толкателей клапанов и стержней клапанов;

-             ведущей шестерни распределительного вала выпускных клапанов.

После выполнения своих функций масло под действием силы тяжести (самотеком) возвращается в поддон. Для контроля уровня масла в картере устанавливается измерительный щуп.

Масляный насос

Масляный насос через маслоприемник забирает масло из поддона двигателя и подает его под давлением к различным узлам трения. Маслоприемник с сетчатым фильтром располагается перед входным патрубком маслонасоса. Сам маслонасос относится кнасосам трохоидного типа.

Рис.8 Масляный насос двигателя 5EFE

Внутри его расположеныведущий иведомый роторы с внутреннимзацеплением, которые вращаются водном направлении. Поскольку осиведущего и ведомого роторов смещены друготносительно друга, пространств между обоими роторами изменяется по мере их поворота. Масло засасывается внасос, когда пространство между роторамирасширяется, и нагнетается, когдапространство между роторами сужается.

Регулятор давления масла (редукционный клапан)

На высоких частотах вращения количество масла, подаваемого маслонаоосом, избыточно по сравнению с его количеством, необходимым для смазывания трущихся пар. Регулятор давления масла (редукционный клапан) предотвращает избыточную подачу масла. На низких частотах вращения клапан регулятора под действием пружины перекрывает перепускной канал. Но на высоких частотах вращения давление масла резко возрастает, сила давления масла преодолевает усилие пружины, и клапан регулятора открывается. Избыточное масло через клапан возвращается в поддон.