Двигатель яаз-204: технические характеристики, устройство, производитель

Ремонт двухтактных двигателей внутреннего сгорания

Ремонт двухтактных ДВС осуществляется только квалифицированными рабочими по технологическим и маршрутным картам, которые разрабатывают инженеры и проектировщики. Эти инструкции дают рабочему понять, где и когда использовать ту или иную операцию, как и каким порядком устанавливать детали, а также в какой последовательности и с усилием их затягивать.

Сами «двухтактники» устанавливаются в специальные стенды-кантователи, которые позволяют с большим удобством и правильно, доступно визуально осуществить правильную сборку и протяжку его узлов.

Разработка процесса ремонта ДВС включает в себя не только визуальный осмотр и мойку всего узла в моечной машине, но и разработку карт дефектов деталей, маршрутные карты восстановления и т.д.

Именно таким образом осуществляет ремонт двухтактных ДВС в производственных условиях АТП.

Двигатель ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206. Принцип работы

Двигатели ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206 — двухтактные с воспламенением от сжатия. Полный рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала.

Воздух, необходимый для сгорания топлива в цилиндрах, подается специальным воздушным нагнетателем. Из нагнетателя под давлением до 0,5 кг/см2 воздух поступает в воздушную камеру блока, окружающую цилиндры. При движении к нижней мертвой точке (н. ю. т.) поршень открывает продувочные окна, соединяя воздушную камеру блока с цилиндром. При ходе поршня вверх от н. м. т. продувочные окна закрываются поршнем, после чего начинается сжатие воздуха. Давление конца сжатия при подходе поршня к верхней мертвой точке (в. м. т.) достигает 50 кг/см2, причем воздух нагревается до температуры 600-700° С.

При положении поршня около в. м.т. (за 14° при максимальной подаче топлива при установке насос-форсунки АР-20А3, за 19° при установке насос-форсунки АР-21А3 н за 17° при установке насос-форсунки АР-23А3) в сжатый и нагретый воздух впрыскивается топливо под высоким давлением. Камера сгорания двигателей выполнена в поршне и имеет форму, обеспечивающую равномерное распределение в воздухе топлива, впрыскиваемого насос-форсункой с многодырчатым распылителем.

Вихревые движения воздуха, создаваемые при продувке, сохраняются в течение хода сжатия и способствуют улучшению сгорания топлива. Вследствие высокой температуры сжатого воздуха и интенсивного вихреобразовання впрыскиваемое топливо быстро воспламеняется и давление в цилиндре возрастает до 67-100 кг/см2 (давление зависит от числа оборотов коленчатого вала и типа устанавливаемой насос-форсунки).

При движении поршня к н. м. т. в цилиндре происходит расширение газов, которое продолжается до открытия расположенных в головке цилиндров выпускных клапанов (выпускные клапаны начинают открываться за 88° до н. м. т.). После открытия выпускных клапанов давление в цилиндре быстро надает вследствие истечения продуктов сгорания в выпускной патрубок и затем через трубопровод и глушитель в атмосферу.

При последующем движении поршня за 4б° до н. м. т. кромка поршня открывает продувочные окна в гильзе и начинается продувка цилиндров, во время которой воздух из воздушного пространства блока поступает а цилиндр и вытесняет остатки продуктов сгорания через всё ещё открытые выпускные клапаны. При этом вместе с продуктами сгорания в атмосферу выходит часть воздуха. К концу продувки через клапаны выходит почти чистый воздух, что способствует их охлаждению. Продувочные окна закрываются поршнем через промежуток времени, соответствующие +46° поворота коленчатого вала от н. м. т., выпускные клапаны — через 58° после н. м. т. К концу продувки давление а цилиндре будет несколько выше, чем атмосферное. Фазы распределения двигателя, на котором установлены насос-форсунки АР-20А3.

Кривошипы коленчатого вала расположены у двигателей ЯАЗ-М204 под углом 90° одна к другому, а у двигателей ЯАЗ-М206—под углом 60°. Такое расположение кривошипов обеспечивает равномерное чередование вспышек, но вызывает необходимость применения специального устройства для уравновешивания момента от действии сил инерции (первого порядка) кривошипно-шатунного механизма.

Конструкция

Описание особенностей 4-цилиндрового двигателя следует начать с конфигурации блока цилиндров. Компания Subaru применила для агрегата традиционную оппозитную схему компоновки, позволяющую снизить центр тяжести мотора. Двигатель предусматривает только продольную установку в моторном отсеке автомобилей. На двигателях используется 2 отдельные головки, в которых установлены распредвалы системы газораспределения типа DOHC. Привод механизма выполняется зубчатым ремнем. Натяжение ременного привода автоматическое.

Блок и головки — алюминиевые; для обеспечения длительной работы применены чугунные гильзы цилиндров. Гильзы имеют сухую конструкцию, т.е. непосредственно не омываются потоком охлаждающей жидкости. При этом на головках применены рубашки охлаждения, открытые сверху. Прохода жидкости между цилиндрами нет. Толстые стенки гильз позволяют выполнять капитальный ремонт мотора с расточкой цилиндров. Применение легких сплавов не способствовало снижению веса мотора. Масса узла зависит от оснащения и находится в пределах 140-150 кг.

Коленчатый вал установлен на 5 коренных шейках, оснащенных отдельными крышками. Из-за компоновки двигателя шейки имеют малую ширину. Поршни алюминиевые; днища не имеют выемок. При разрушении привода ГРМ происходит контакт между тарелками клапанов и поршнем. Система зажигания электронная, оснащена отдельными катушками, смонтированными на свечах. На передней части коленчатого вала установлен шкив, предназначенный для привода навесного оборудования. Электрическая схема рассчитана на рабочее напряжение 12В.

Моторы, поставляемые на внутренний рынок Японии, оснащены системой рециркуляции выхлопных газов. На агрегатах, применявшихся в Европе и США, подобная конструкция встречается редко. Степень сжатия — от 10 до 11,1. Топливом для мотора является бензин А-98; в виде исключения допускается применение А-95.

Система питания топливом представляет собой многоточечный впрыск во впускной коллектор. Форма коллектора отличается по годам выпуска. Дроссельный узел оснащен механическим или электронным приводом. Выхлопные коллекторы проходят под масляным поддоном. В состав выхлопной системы входят каталитический нейтрализатор и датчики кислорода (конструкция различается в зависимости от года выпуска).

Для оснащения автомобилей Impreza WRX STI был создан вариант мотора EJ207, который оснащался турбиной IHI нескольких моделей. Агрегат представляет собой сочетание оригинальных деталей и компонентов от моторов EJ204 и 205. На моторе применена усиленная поршневая группа; степень сжатия понижена до 8,0. Доработкам подверглась система охлаждения, смазки и ряд других узлов. Применение регулируемого наддува позволило повысить отдачу силового агрегата до 265 л.с. при 6000 об/мин.

Предпосылки появления ЯАЗ-204

В годы войны ЯАЗ занимался выпуском военной продукции, в том числе и гусеничных тягачей Я-12. В качестве силового агрегата эти тягачи оснащались ленд-лизовским дизелем GMC-471. В рамках реорганизации производства завод получил из США оборудование и оснастку для производства лицензионной версии этого мотора.

Переналадка производства, начатая в 1944 году, заняла несколько лет. Первые дизели отечественной сборки появились только в 1947 году под обозначением ЯАЗ-204. Они сразу стали востребованными. После переименования завода в Ярославский моторный завод название мотора изменилось на ЯМЗ-204. Первой машиной с новым двигателем стал грузовой ЯАЗ-200.

Конструкция и устройство ЯАЗ-204 было достаточно сложным, требовавшим высокой культуры производства и обслуживания. Однако именно благодаря ему начался переход грузового транспорта СССР от бензиновых к дизельным силовым агрегатам.

Особенности двигателей ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206:

1) двухтактный цикл н наличие воздушного нагнетателя; 2) прямоточная клапанно-щелевая продувка; 3) непосредственный впрыск топлива; 4) наличие уравновешивающего механизма.

Кроме того, особенностью двигателей является установка насосом высокого давления и форсунок, выполненных вместе в компактных агрегатах (насос-форсунка), которые установлены в головке блока цилиндров по оси каждого цилиндра. Это даёт возможность подвить давление впрыска и сделать рыспыление топлива более тонким.

В двигателях применена насос-форсунка открытого типа. Давление впрыска топлива, доходящее до 1400 кг/смЯ при 2000 oG/мин коленчатого мала, значительно снижается при малом числе оборотов. Вследствие этого распыление топлива при работе с малым числом оборотов ухудшается и сгорание становится менее эффективным. Ухудшение сгорания при малом числе оборотов коленчатого вала происходит также из-за снижения давления продувочного воздуха и, как следствие, уменьшения наполнения цилиндров, снижения температуры в конце сжатии и увеличения продолжительности сгорания топлива.

Ухудшение сгорания приводит к отложению нагара на поршнях, кольцах, клапанах и продувочных окнах гильз, что в совокупности с ухудшением условий смазки при малом числе оборотов вызывает повышениый износ, задиры поршней и гильз, зависание выпускных клапанов и обгорание распылителей насос-форсунок.

Во время эксплуатации двигателей при больших нагрузках следует стремиться работать с числом оборотов коленчатого вала в пределах 1500-1700 в минуту. При движении автомобилей с полной нагрузкой по дорогам с усовершенствованным покрытием Допустима работа двигателя с числом оборотов коленчатого вала не менее 1100 в минуту.

В двигателях вследствие применения двухтактного процесса, эффективной очистки и хорошего смесеобразования получается очень большая литровая мощность (номинальная мощность двигателя, отнесенная к его литражу) —до 29,4 я. с. на 1 л., что обуславливает повышенную тепловую и механическую нагрузки на основные детали двигателя.

Надежное охлаждение поверхностей этих деталей водой, маслом н продувочным воздухом, высокая точность обработки, применение прочных материалов и их специальная обработка обеспечивают надежную и длительную работу двигателя. Работа двигателей ЯМЗ в большей степени, чем других двигателей, зависит от правильного совместного действия систем охлаждения и смазки, от сорта применяемого смазочного материала, а также от правильного обслуживания и ремонта. Поэтому для эксплуатации можно применять только специальные сорта масла с присадками. Применение других видов масел оказывает преждевременный износ деталей. Необходимо использовать также топливо с улучшенной очисткой от загрязнения путём применения отстоя.

Устройство двигателя внутреннего сгорания: описание основных узлов ДВС

Двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих основных частей и деталей:

Блок цилиндров. Внутри блока цилиндров происходит воспламенение топливовоздушной смеси, а отработанные газы от сгорания приводят в движение поршни.
Кривошипно-шатунный механизм. Данный механизм преобразовывает возвратно-поступательное перемещение поршня в гильзе в энергию движения на коленчатый вал.
Цилиндропоршневая группа. Она состоит из следующих элементов: поршней, пальцев и, соответственно, из гильз цилиндров. Именно в ней происходит сгорание и передача тепловой энергии для преобразования в механическую энергию. Сгорание происходит внутри гильзы, которая с одной стороны закрыта поршнем, а с другой — головкой блока. Для обеспечения герметичности используют поршневые кольца, чтобы смеси и продукты сгорания не смогли просачиваться.
Газораспределительный механизм. Этот механизм обеспечивает своевременную подачу горючей смеси, а также отвод отработанных газов. Он позволяет своевременно осуществлять открытие и закрытие клапанов для впуска горючей смеси и выпуска отработанных газов.
Система подачи и воспламенения топливовоздушной смеси.
Система удаления выхлопных газов.
Система смазки. Смазка предназначена для смазывания трущихся элементов двигателя (поршни).
Система охлаждения. Система состоит из жидкого (антифриз, тосол) и воздушного (вентилятор) охлаждения. Оно предназначено для поддержания рабочей и допустимой температуры двигателя.

ДВС характеризуется такими конструктивными параметрами как:

объем камеры сгорания — объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, который может находиться в верхней мертвой точке;
рабочий объем цилиндра — пространство от верхней мертвой точки до нижней;
полный объем цилиндра — сумма рабочего объема камеры сгорания и рабочего объема;
рабочий объем двигателя или литраж — сумма рабочих объемов всех цилиндров;
степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания различаются по следующим характеристикам:

крутящий момент — сила тяги на колесах. Чем больше крутящий момент, тем лучше разгон и динамика двигателя;
мощность двигателя — работа двигателя в единицу времени. Измеряется мощность в кВт и в лошадиных силах. Одна лошадиная сила равна примерно 0,74 кВт;
номинальная мощность — мощность двигателя при полной подаче топлива на определенных оборотах;
расход топлива — количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт за один час развиваемой мощности;
экологичный класс.

Схема внешних скоростных характеристик двигателя:

Таблица характеристик сравнения тепловых двигателей:

Двухтактные дизели

Мало кто знает, что не так давно существовали и двухтактные дизели с сухим картером, которые успешно эксплуатировались в СССР до самых 90-х годов. Отличительной особенностью такого двухтактного двигателя являлось наличие газораспределительного механизма, который имел всего пару (или один) выпускных клапанов, а вот впуск осуществлялся классическим способом для двух тактов — через продувочные окна. К таким двигателям относятся ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 , танковые двигатели 5ТДФ (700 л.с) и 6ТДФ-2 (1200 л.с.) . Еще одно привлекательное отличие от бензинового собрата — продувка дизеля осуществлялась воздухом, а не рабочей смесью, как у бензинового варианта, поэтому экономичность дизельного двухтактника была сравнима с четырехтактным вариантом.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах литровой ёмкости и частоте вращения вала примерно на 50-70% больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов в единицу времени. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60…70% по сравнению с четырехтактным ДВС.

Регламент обслуживания

Согласно нормативам, опубликованным заводом-изготовителем, моторное масло меняется через 15 тыс. км. Для увеличения ресурса рекомендуется снизить межсервисный интервал до 7500 км. Объем картера двигателей различен. На моторах WRX STI поддон вмещает 5,0 л жидкости; на остальных моделях емкость картера составляет 4,0-4,2 л. Для замены используется синтетическое масло с вязкостью 0W-30 или 5W-30 (5W-40). Допускается применение жидкостей типа 10W-30 или 10W-40.

Замена свечей зажигания производится через 40-50 тыс. км пробега. Доступ к деталям затрудненный; для работы требуется специальный инструмент. Ременной привод газораспределения имеет ресурс до 100 тыс. км; рекомендуется замена на меньшем пробеге. Для ремонта требуется снимать двигатель; замене подлежат натяжные ролики. Параллельно проверяется состояние сальников и помпы системы охлаждения.

Слабым местом оппозитных моторов Subaru является вентиляция картера. Рекомендуется проверять и очищать каналы через 10-15 тыс. км. При засорении магистралей начинается выдавливание сальников коленчатого вала.

При грамотном обслуживании моторы выдерживают пробег до 400 тыс. км. Еще одним условием длительной работы агрегатов является использование высокооктанового бензина и применение заводской прошивки блоков управления.

ЯАЗ-204 в наши дни

Дизельные двигатели ЯАЗ-204 сняты с производства в конце 1980-х годов. После прекращения выпуска грузовиков на ЯАЗ, 204 двигатель использовался на передвижных электростанциях, для привода компрессоров, в качестве двигателя для маломерных судов. Часть запчастей поставляется из задела времен СССР или из комплектов ЗИП, которыми комплектовали законсервированную технику. И теперь продолжается производство некоторых новых запчастей ЯАЗ-204.

Дизеля ЯАЗ-204 будут еще долго оставаться в строю, благодаря не только наличию запасных частей, но и их выносливости и неприхотливости (по сравнению с современными конструкциями).

История

В начале 1947 года Ярославским моторным заводом было освоено производство двухтактного дизельного двигателя ЯАЗ-204 — адаптированного для суровых климатических условий (электрофакельную систему подогрева заменили на свою, жидкостную) копии американского GMC «6-71» (англ.) (рус. (6 цилиндров объёмом 71 кубический дюйм каждый), разработанного в конце 1930-х годов.

Двигатели GMC 6-71 6004 устанавливались на лёгких танках «Валентайн» модификаций Mk IV — Mk VII и Mk IX — Mk XI и средних танках «Шерман» модификации M4A2, многие из которых поставлялись в СССР по ленд-лизу, как, впрочем, и сборочные комплекты самих двигателей, а много позднее в США аналогичные двигатели под обозначением Detroit Diesel DDA 6-71 устанавливались в некоторые автобусы Ikarus.

Неисправности и ремонт

Для моторов характерны следующие проблемы:

Увеличенный расход масла, сопровождающийся появлением дыма в выхлопных газах. Рекомендуется произвести замер компрессии, поскольку симптомы указывают на износ поршневой группы. Замена производится путем выполнения капитального ремонта агрегата.
Снижение динамики разгона и появление рычащего звука. Причиной является падение компрессии в цилиндрах из-за недостаточной герметичности или прогорания выпускных клапанов. Требуется снятие головки и проверка состояния деталей.
На моделях с компрессором ломается соленоид управления перепускным клапаном. Из-за этого самопроизвольно меняется давление наддува. Ремонт заключается в замене выработавшей ресурс детали.
Провалы при разгоне в диапазоне от 1500 до 3800 об/мин. Проблема решается заменой программного обеспечения блока управления.

Особенности двигателей ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206:

Модификации

Моторный завод Subaru производил несколько модификаций атмосферного мотора:

Версия, развивающая мощность 150 или 158 л.с. (в зависимости от времени производства и рынка сбыта). Часто встречается на автомобилях Forester. Имеет систему газораспределения без корректировки фаз.
Форсированный вариант, имеющий отдачу 180 л.с. Повышение характеристик достигнуто увеличением степени сжатия и использования регулировки фаз газораспределения на впуске.
Поздняя версия мотора, развивающая 190 л.с. при 7100 об/мин. Поставлялась на некоторые рынки в комплекте с механической трансмиссией. Отличается от предыдущего варианта доработанным блоком управления.

Кроме того, выпускались модификации с наддувом, имеющие другие индексы, но использующие в качестве базы блок цилиндров от EJ204.

Силовые агрегаты, установленные на машины одной модели в разные годы, отличаются по внешнему виду и механическим узлам. Отдельного обозначения для модификаций не существует. Характеристики моторов зависят от типа центрального блока управления. Например, 150-сильный агрегат от Impreza 2008 года конструктивно идентичен 180-сильной версии от Legacy B4 образца 2006 года. Разница заключается в программном обеспечении блока и ряде электронных узлов, позволивших снизить токсичность выхлопа до стандарта Евро 4.