Der Ventilsteuermechanismus dient dazu, das Einlassen einer frischen Luftladung in die Zylinder und das Auslassen der Abgase aus ihnen zu gewährleisten.
Die Einlass- und Auslassventile öffnen und schließen in bestimmten Kolbenstellungen, was durch die Übereinstimmung der Markierungen auf den Antriebsrädern der Aggregate bei deren Montage gewährleistet wird.
Der Ventilsteuermechanismus ist ein obenliegendes Ventilsystem mit untenliegender Nockenwelle.
Die Nocken der Nockenwelle 24 setzen entsprechend den Steuerzeiten die Stößel 23 in Bewegung.
Die Stangen 19 versetzen die Kipphebel 16 in eine Schwingbewegung, und diese öffnen, den Widerstand der Federn 4 und 5 überwindend, die Ventile 25.
Die Ventile schließen unter der Wirkung der Druckkraft der Federn.
Die Nockenwelle ist aus Stahl, die Nocken und Lagerzapfen sind HFC-wärmebehandelt;
sie wird im Innenraum des Zylinderblocks auf fünf Gleitlagern installiert, die Stahlbuchsen mit Antifriktionslegierung darstellen.
Der Durchmesser der Buchsen ist um 6 mm größer im Vergleich zu den Buchsen des Motors Mod. 740.10.
Die Nockenwelle hat eine vergrößerte Abmessung, geänderte Steuerzeiten und Ventilhübe im Vergleich zur Nockenwelle des Motors Mod. 740.10.
Auf das hintere Ende der Nockenwelle ist ein geradverzahntes Zahnrad 3 aufgepresst.
Der Antrieb der Nockenwelle erfolgt vom Kurbelwellenrad über Zwischenräder.
Die Zahnräder sind aus Stahl, gestanzt mit wärmebehandelten Zähnen.
Zur Gewährleistung der vorgegebenen Steuerzeiten werden die Zahnräder bei der Montage nach den auf den Stirnflächen eingeschlagenen Markierungen eingebaut.
Gegen Axialverschiebung wird die Welle durch das Gehäuse 2 des Lagers des hinteren Trägers fixiert, das mit drei Schrauben am Zylinderblock befestigt ist.
Der Einbaudurchmesser des Lagergehäuses des hinteren Trägers ist größer im Vergleich zum Lagergehäuse des Motors Mod. 740.10.
Der Einbau des Lagergehäuses des hinteren Trägers der Nockenwelle des Motors Mod. 740.10 ist unzulässig, da er zu einem kritischen Absinken des Öldrucks im System und zu einem vorzeitigen Ausfall des Motors führt.
Die Ventile sind aus hitzebeständigem Stahl.
Der Winkel der Arbeitsfase der Ventile beträgt 90°. Der Durchmesser des Einlassventiltellers beträgt 51,6 mm, des Auslassventils — 46,6 mm, die Hubhöhe des Einlassventils — 14,2 mm, des Auslassventils — 13,7 mm.
Die Geometrie der Teller der Einlass- und Auslassventile gewährleistet die entsprechenden gasdynamischen Parameter des Gas-Einlasses und -Auslasses, weshalb ihr Austausch gegen Ventile des Motors Mod. 740.10 nicht empfohlen wird.
Die Ventile bewegen sich in Führungsbuchsen, die aus Metallkeramik hergestellt sind.
Zur Verhinderung des Eindringens von Öl in den Zylinder und zur Verringerung seines Verbrauchs durch Verbrennung werden auf den Ventilführungen Gummidichtungsmanschetten installiert.
Die Stößel sind vom Tellertyp mit profiliertem Führungsteil, aus Stahl mit anschließendem Aufschweißen der Telleroberfläche mit abgeschrecktem Gusseisen.
Der Stößel wurde einer chemisch-thermischen Behandlung unterzogen.
Die Ventilkipphebel sind aus Stahl, gestanzt, und stellen einen zweiarmigen Hebel dar, bei dem das Verhältnis des großen Arms zum kleinen Arm 1,55 beträgt.
Die Kipphebel des Einlass- und des Auslassventils werden auf einem gemeinsamen Ständer installiert und in axialer Richtung durch einen Federfixierer fixiert.
Die Ventilkipphebel des Motors 740.11-240 haben, im Unterschied zu den Kipphebeln des Motors Mod. 740.10, keine Bronzebuchse.
Die Stößelführungen sind einstückig mit dem Zylinderblock gegossen.
Die Stößelstangen sind aus Stahl, hohl mit eingepressten Endstücken. Die Stangen sind um 3 mm kürzer als die Stangen des Motors Mod. 740.10 und nicht mit ihnen austauschbar.
Der Kipphebelständer ist aus Gusseisen, seine Zapfen wurden einer HFC-Wärmebehandlung unterzogen.
Der Durchmesser der Zapfen ist um 2 mm größer im Vergleich zu den Zapfen des Kipphebelständers des Motors Mod. 740.10.
Die Ventilfedern sind schraubenförmig, es werden zwei pro Ventil installiert.
Die Federn haben unterschiedliche Wicklungsrichtungen.
Der Drahtdurchmesser der äußeren Feder beträgt 4,8 mm, der inneren — 3,5 mm. Die vorab eingestellte Kraft der Federn beträgt 355 N, die gesamte Arbeitskraft — 821 N.
Die Federn sind mit den Federn des Motors Mod. 740.10 austauschbar.
Die Zylinderköpfe 1 (Abb. 1) sind separat für jeden Zylinder, hergestellt aus Aluminiumlegierung.
Der Zylinderkopf hat einen Kühlraum, der mit dem Kühlraum des Blocks in Verbindung steht.
Zur Verstärkung des Bodens des Kopfes wurde seine Dicke im Bereich des Auslasskanals vergrößert und eine zusätzliche Rippe im Vergleich zum Zylinderkopf des Motors Mod. 740.10 ausgeführt.
Jeder Zylinderkopf wird auf zwei im Zylinderblock eingepresste Positionierstifte installiert und mit vier Schrauben aus legiertem Stahl befestigt.
Einer der Positionierstifte dient gleichzeitig als Buchse für die Ölzufuhr zur Schmierung der Ventilkipphebel.
Die Buchse ist mit Gummidichtungen abgedichtet.
Im Kopf ist, im Vergleich zum Kopf des Motors 740.10, die Öffnung für den Abfluss des Motoröls von unter dem Ventildeckel in den Stangenraum vergrößert.
Die Fenster der Einlass- und Auslasskanäle sind auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfs angeordnet.
Der Einlasskanal hat ein tangentiales Profil zur Gewährleistung einer optimalen Drehbewegung der Luftladung, die die Parameter des Arbeitsprozesses und die Umweltkennwerte des Motors bestimmt, weshalb der Austausch gegen Zylinderköpfe des Motors Mod. 740.10 nicht zulässig ist.
In den Kopf sind Gusseisensitze und metallkeramische Ventilführungsbuchsen eingepresst.
Die Ventilsitze haben eine vergrößerte Pressung im Sitz im Vergleich zu den Sitzen des Motors Mod. 740.10 und werden durch eine scharfe Kante fixiert.
Der Auslasssitz und das Auslassventil sind profiliert, um einen geringeren Widerstand beim Auslass der Abgase zu gewährleisten.
Die Verwendung des Auslassventils Mod. 740.10 wird nicht empfohlen.
Der Stoß « Zylinderkopf — Laufbuchse » (Gasstoß) ist dichtungsfrei (Abb. 4).
In die ausgedrehte Nut auf der unteren Fläche des Kopfes ist ein stählerner Dichtungsring 3 eingepresst. Mit Hilfe dieses Rings wird der Zylinderkopf auf den Bund der Laufbuchse gesetzt.
Die Dichtheit der Abdichtung wird durch die hohe Genauigkeit der Bearbeitung der zusammenpassenden Flächen des Dichtungsrings und der Zylinderlaufbuchse 5 gewährleistet.
Der Dichtungsring hat zusätzlich eine Bleibeschichtung zur Kompensation der Mikrorauheiten der abzudichtenden Flächen.
Zur Verringerung der schädlichen Volumina im Gasstoß ist eine Füllungsdichtung 4 aus Fluorkunststoff installiert.
Die Füllungsdichtung wird auf dem vorstehenden Bund des Rings des Gasstoßes durch einen umgekehrten Kegel mit Pressung fixiert.
Die Verwendung der Füllungsdichtung verringert den spezifischen Kraftstoffverbrauch und die Rauchentwicklung der Abgase. Die Füllungsdichtung ist einmalig verwendbar.
Zur Abdichtung der Umleitungskanäle des Kühlmittels sind in die Öffnungen des Kopfes Dichtungsringe 2 aus Silikongummi installiert.
Der Raum zwischen dem Kopf und dem Block, die Öffnungen für den Motorölabfluss und die Öffnungen für den Durchgang der Stangen sind durch die Dichtung 7 des Zylinderkopfs aus hitzebeständigem Gummi abgedichtet.
Bei der Montage des Motors sind die Zylinderkopf-Befestigungsschrauben in drei Gängen in der auf Abb. 5 angegebenen Reihenfolge der ansteigenden Nummern anzuziehen.
Die Anziehdrehmomente müssen betragen:
- 1. Gang — bis 39–49 N·m (4–5 kgf·m);
- 2. Gang — bis 98–127 N·m (10–13 kgf·m);
- 3. Gang — bis 186–206 N·m (19–21 kgf·m).
Vor dem Einschrauben ist das Gewinde der Schrauben mit einer Schicht Graphitfett zu schmieren.
Nach dem Anziehen der Schrauben ist das Spiel zwischen den Ventilen und den Kipphebeln einzustellen.
Der Ventilmechanismus ist durch einen Aluminiumdeckel 15 (siehe Abb. 1) verschlossen.
Zur Schalldämmung und Abdichtung des Stoßes Deckel — Zylinderkopf werden eine Schwingungsdämpfungsscheibe 14 und eine Gummidichtung 19 verwendet.
Die Befestigungsschrauben der Zylinderkopfdeckel sind mit einem Drehmoment von 12,7–17,6 N·m (1,3–1,8 kgf·m) anzuziehen.
Hauptstörungen des Ventilsteuermechanismus
Abweichungen im Betrieb des Ventilsteuermechanismus bei natürlichem Verschleiß der Teile verursachen eine Verschlechterung der Dynamik des Mechanismus und tragen zu einem beschleunigten Verschleiß der Paarungen bei.
Von der Gesamtzahl der Ausfälle aller Systeme des Motors entfallen 25–27 % auf den Ventiltrieb.
Die Hauptstörungen des Motors, die durch Störungen des Ventiltriebs bedingt sind, können folgende sein:
- Verringerung der Motorleistung, Erhöhung des Kraftstoff- und Ölverbrauchs;
- Erhöhung der Rauchentwicklung der Abgase;
- Verringerung des Öldrucks im Motorsystem bei einer Temperatur über 0 °C;
- unstabiler Motorlauf im Leerlauf;
- Motorlauf mit Aussetzern oder Überhitzung;
- Flüssigkeitslecks in den Verbindungen des Kühlsystems.
Anzeichen von Störungen des Ventiltriebs sind Klopfen im Zylinderkopf.
Ein hell klingendes Klopfen im Zylinderkopf wird durch das Klopfen der Ventile gegen die Kipphebel wegen eines großen Wärmespiels zwischen dem Ventil und der Nase des Kipphebels verursacht.
Ein dumpfes metallisches Klopfen im Leerlauf und dessen Verstärkung bei Kraftstoffzufuhr sind ein Anzeichen für einen Bruch der Ventilfedern oder ein Klemmen der Ventile.
Ein nicht dichtes Aufsitzen des Ventils auf dem Sitz entsteht bei Fehlen oder Verringerung des Wärmespiels zwischen der Nase des Kipphebels und dem Ventil sowie bei Verlust der Tragfähigkeit der festen Verbindung Zylinderkopf — Ventilsitz.
Bei nicht dichtem Aufsitzen des Ventils auf dem Sitz bilden sich an einzelnen Abschnitten zwischen dem Ventil und dem Sitz Spalte.
Die glühenden Gase treten unter Druck und mit großer Geschwindigkeit in die entstandenen Spalte ein, deshalb korrodieren die Fasenflächen an dieser Stelle intensiv, und die Anlage der Fase am Sitz verschlechtert sich.
Auf der Fasenfläche sammeln sich Verbrennungsprodukte an, wodurch die Dichtheit der Verbindung verletzt wird.
Die Analyse der charakteristischen Beschädigungen der Ventile und ihrer Sitze zeigt, dass etwa 90 % aller Beschädigungen bei Verletzung der Dichtheit der Verbindung Sitz — Ventil entstehen.
Bei Vergrößerung des Wärmespiels verringert sich die Hubhöhe der Ventile, wodurch die Füllung und die Reinigung der Zylinder verschlechtert werden, die Stoßbelastungen und der Verschleiß der Teile des Ventiltriebs zunehmen.
Bei sehr kleinen Wärmespielen wird infolge der Verbrennung oder des Verschleißes der Arbeitsfasen des Ventils oder des Ventilsitzes die Dichtheit des Brennraums nicht gewährleistet, der Motor verliert an Kompression, überhitzt und erreicht nicht die volle Leistung.
Die am häufigsten auftretenden Störungen des Ventiltriebs sind folgende:
- vorzeitiger Verschleiß der Sitzflächen des Sitzes und des Ventils; Verschleiß der Ventilführungsbuchse;
- Verletzung der Stabilität des Sitzes in der Paarung Ventilsitz — Zylinderkopf;
- Verformung des Zylinderkopfs;
- Verformung des Sitzes und des Ventilschafts;
- Verformung des Ventiltellers; Bruch des Ventilschafts und Korrosion; Verschleiß der Öffnungen für die Stößel;
- Verschleiß der Buchsen der Nockenwelle; Verschleiß der Nocken der Nockenwelle; Verschleiß der Ventilkipphebel.
Vor der Durchführung der technischen Wartungen ist eine individuelle Kontrolle des Zustands des Ventiltriebs erforderlich, die es mit Hilfe spezieller Ausrüstung ohne Zerlegung des Motors ermöglicht, die oben genannten verborgenen Störungen rechtzeitig zu erkennen und die Liste der vorbeugenden und Reparaturmaßnahmen zu bestimmen.
Der technische Zustand des Ventiltriebs ist nach Diagnoseparametern zu bewerten, und die Notwendigkeit der Durchführung von Wartungs- und Reparaturmaßnahmen ist nach den Grenzwerten dieser Parameter zu bestimmen.
Charakteristischer Defekt der Stangen: Lockerung des Sitzes der Endstücke und Verbiegung des Stangenschafts.
Charakteristische Defekte der Ventile sind der Verschleiß der Arbeitsfasen, die Verbiegung des Schafts, der Bruch des Ventiltellers, der Verschleiß des Ventilendes.
Charakteristische Defekte der Stößel sind der Verschleiß des Tellers, Grübchen auf der Arbeitsfläche, der Verschleiß des Schafts.
Verschlissene Teller und Schäfte der Stößel werden durch Verchromen wiederhergestellt.
Nach der Wiederherstellung werden die Ventile in die Sitze der Zylinderköpfe eingeschliffen.
