Автомобиль Kia Ceed (2009+). ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ D4FB и D4EA

Kia Ceed (2009+). ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ D4FB и D4EA

Автомобили Kia Cee'd оснащают попереч­но расположенными четырехцилиндровыми четырехтактными турбокомпрессорными ди­зельными 16-клапанными двигателями рабо­чим объемом 1,6 и 2,0 л.

Все двигатели с рядным вертикальным рас­положением цилиндров, жидкостного охлаж­дения.

На двигателе объемом 1,6 л установлены два распределительных вала верхнего распо­ложения, которые приводятся во вращение двумя цепями, а на двигателе объемом 2,0 л - один распределительный вал, приво­димый зубчатым ремнем.

Головки блока цилиндров двигателей (рис. 5.25 и 5.26) изготовлены из алюминие­вого сплава по поперечной схеме продувки цилиндров (впускные и выпускные каналы расположены на противоположных сторонах головки). В головки запрессованы седла и на­правляющие втулки клапанов.

Блок цилиндров 16 (рис 5.27) двигателя представляет собой единую отливку, образую­щую цилиндры, рубашку охлаждения, верхнюю часть картера. Блок изготовлен из специаль­ного высокопрочного чугуна с цилиндрами, расточенными непосредственно в теле блока.

Торцовые стенки и поперечные перегородки блока цилиндров в нижней части имеют прили­вы, предназначенные для образования верхних опор коленчатого вала. На эти приливы уста­новлен усилитель блока, который служит ниж­ней опорой коленчатого вала. Приливы в блоке вместе с усилителем образуют постели для ко­ренных подшипников. Постели под вкладыши коренных подшипников расточены в сборе с усилителем блока, поэтому заменять усили­тель необходимо в сборе с блоком двигателя.

На блоке цилиндров выполнены специаль­ные приливы, фланцы и отверстия для крепле­ния деталей, узлов и агрегатов, а также кана­лы главной масляной магистрали.

Коленчатый вал 14 вращается в коренных подшипниках, имеющих тонкостенные сталь­ные вкладыши с антифрикционным слоем. На двигателе объемом 2,0 л коленчатый вал двигателя зафиксирован от осевых переме­щений двумя полукольцами, установленными в проточки постели среднего коренного подшипника, а на двигателе объемом 1,6 л упорные полукольца выполнены за одно целое с вкладышами среднего коренного подшипника. Для уменьшения нагрузок на подшипники от сил инерции на первой, четвертой, пятой и восьмой щеках коленчато­го вала установлены противовесы. Впереди и сзади коленчатый вал уплотнен манжетами.

Маховик 7 отлит из чугуна, установлен на заднем конце коленчатого вала через уста­новочную втулку и закреплен шестью болтами через шайбу. На маховик напрессован зубча­тый венец для пуска двигателя стартером. На автомобили с автоматической коробкой передач вместо маховика устанавливают ве­дущий диск гидротрансформатора.

Поршни 9 изготовлены из алюминиевого сплава. На цилиндрической поверхности го­ловки поршня выполнены кольцевые канавки для маслосъемного и двух компрессионных

колец. Поршни дополнительно охлаждаются маслом, подаваемым через отверстие в верх­ней головке шатуна и разбрызгиваемым на днище поршня.

Рис. 5.26. Детали головки блока цилиндров дизельного двигателя объемом 2,0 л: 1 - возвратный топливопро­вод; 2 - фиксатор; 3 - форсунка; 4 - прижимная пластина форсунки; 5 - крышка головки блока цилиндров; 6 - про­кладка крышки головки блока цилиндров; 7 - топливный насос высокого давления (ТНВД); 8 - головка блока цилин­дров; 9 - прокладка головки блока цилиндров; 10 - блок цилиндров двигателя

Рис. 5.27. Детали дизельного двигателя объемом 1,6 л: 1 - крышка масляного фильтра; 2 - фильтрующий элемент; 3 - корпус масляного фильтра; 4 - шланги системы охлаждения; 5 - нажимной диск сцепления; б - ведомый диск сцеп­ления; 7 - маховик; 8 - сальник; 9 - поршень в сборе с шатуном; 10 - шатунные вкладыши; 11 - крышка шатуна; 12 - усилитель блока; 13 - коренные вкладыши; 14 - коленчатый вал; 15 - масляная форсунка; 16 - блок цилиндров

Поршневые пальцы установлены в бо­бышках поршней с зазором и запрессованы

с натягом в верхние головки шатунов, кото­рые своими нижними головками соединены

с шатунными шейками коленчатого вала че­рез тонкостенные вкладыши, конструкция ко­торых аналогична коренным.

Шатуны стальные, кованые, со стержнем двутаврового сечения.

Система смазки дизеля комбинирован­ная. Под давлением смазываются подшипни­ки коленчатого и распределительного валов, втулки промежуточной шестерни и шестерни привода топливного насоса, а также меха­низм привода клапанов и подшипник вала турбокомпрессора. Гильзы, поршни, поршне­вые пальцы, штанги, толкатели и кулачки рас­пределительного вала смазываются раз­брызгиванием.

Из главной магистрали по каналам в бло­ке цилиндров масло поступает ко всем ко­ренным подшипникам коленчатого и рас­пределительного валов. От коренных под­шипников по каналам в коленчатом валу оно идет ко всем шатунным подшипникам. От первого коренного подшипника масло по специальным каналам поступает к втул­кам промежуточной шестерни и шестерни привода топливного насоса, а также к топ­ливному насосу

Детали клапанного механизма смазывают­ся маслом, поступающим по каналам в блоке и головке блока цилиндров.

Давление в системе смазки создается ше­стеренчатым масляным насосом (рис. 5.28), установленным снаружи в передней части блока цилиндров. На двигателе объемом 1,6 л масляный насос приводится в действие от переднего конца коленчатого вала, а на двигателе объемом 2,0 л - через проме­жуточную шестерню.

Рис. 5.28. Масляный насос дизельного двигателя объемом 2,0 л: 1,6 - фильтрующий элемент; 2 - крышка кор­пуса масляного фильтра; 3 - корпус масляного фильтра; 4 - распределитель; 5 - штуцер; 7 - передний сальник ко­ленчатого вала; 8 - пружина; 9,16 - уплотнительные кольца; 10 - пробка клапана; 11 - плунжер; 12 - корпус масля­ного насоса; 13 - ведомая шестерня; 14 - привод ведущей шестерни; 15 - задняя крышка масляного насоса

Система вентиляции картера закрытого типа не сообщается непосредственно с атмо­сферой, поэтому одновременно с отсосом газов в картере образуется разрежение при всех режимах работы двигателя, что повыша­ет надежность различных уплотнений двига­теля и уменьшает выброс токсичных веществ в атмосферу

Система состоит из двух ветвей, большой и малой.

При работе двигателя на холостом ходу и в режимах малых нагрузок, когда разреже­ние во впускном коллекторе велико, картер- ные газы через клапан системы вентиляции картера двигателя, установленный на крышке головки блока цилиндров, по малой ветви си­стемы всасываются во впускной коллектор. Клапан открывается в зависимости от разре­жения во впускном коллекторе и таким обра­зом регулирует поток картерных газов.

В режимах полных нагрузок, когда дрос­сельная заслонка открыта на большой угол, разрежение во впускном коллекторе снижа­ется, а в воздухоподводящем рукаве возрас­тает, картерные газы через шланг большой ветви, подсоединенный к штуцеру на крышке головки блока, в основном поступают в возду­хоподводящий рукав, а затем через дроссель­ный узел - во впускной коллектор и цилиндры двигателя.

Система охлаждения дизельных двига­телей (рис. 5.29) герметичная, с расшири­тельным бачком, состоит из рубашки охлаж­дения, выполненной в литье и окружающей цилиндры в блоке, камеры сгорания и газо­вые каналы в головке блока цилиндров. Принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости обеспечивает центробежный водяной насос 6 с приводом от коленчатого вала поликлиновым ремнем, одновременно приводящим и генератор. Для поддержания нормальной рабочей температуры охлаж­дающей жидкости в системе охлаждения установлен термостат 11, перекрывающий большой круг системы при непрогретом двигателе и низкой температуре охлаждаю­щей жидкости.

На автомобили Kia Cee'cl с дизельным дви­гателем устанавливают систему питания Common Rail (рис. 5.30). В обычной системе питания дизельного двигателя топливный на­сос высокого давления (ТНВД) повышает дав­ление в соответствующем топливопроводе и форсунке при впрыске каждой порции топ­лива, а производительность ТНВД зависит от частоты вращения коленчатого вала.

Система Common Rail оборудована топ­ливной рампой, в которой установлены датчик давления и перепускной клапан. Топливо в магистралях находится под постоянным дав­лением. Форсунки снабжены специальными электромагнитными клапанами и управляются блоком в соответствии с конкретными усло­виями работы двигателя. Высокое давление, под которым топливо впрыскивается в ци­линдр, создается уже при самом малом числе оборотов коленчатого вала.

Электронный бок управления регулирует момент впрыска, количество поступающего топлива и сам процесс подачи топлива, что обеспечивает оптимальный режим рабо­ты дизельного двигателя.

Рис. 5.29. Система охлаждения дизельного двигате­ля: 1, 2 - пароотводящие шланги; 3 - пробка расшири­тельного бачка; 4 - расширительный бачок; 5 - жидкост­ный шланг расширительного бачка; б - водяной насос; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - соединительный патру­бок; 9 - крышка корпуса термостата; 10 - прокладка крышки термостата; 11 - термостат; 12 - датчик темпера­туры; 13 - корпус термостата; 14 - прокладка корпуса термостата; 15,17,19 - хомуты; 16 - отводящий шланг радиатора; 18 - радиатор

Топливный фильтр (рис. 5.31) установлен в моторном отсеке и закреплен на щите пе­редка. В корпусе топливного фильтра уста­новлен датчик температуры, датчик воды и термоэлемент.

Система питания дизельного двигателя воздухом включает в себя воздушный фильтр и патрубки, соединяющие фильтр с турбоком­прессором. Наружный воздух поступает непо­средственно в воздушный фильтр через патру­бок забора воздуха. Воздух нагнетается во впу­скной трубопровод дизеля через специальный воздухоохладитель (интеркулер), установлен­ный перед радиатором системы охлаждения.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Подсос неочищенного воздуха в цилиндры дизеля, возникающий из-за разгерметиза­ции впускного тракта, приводит к резкому снижению срока службы дизеля.

Рис. 5.30. Принципиальная схема системы питания дизельных двигателей: 1 - топливный насос высокого давления (ТНВД); 2 - топливная магистраль; 3 - топлив­ная рампа; 4 - перепускной клапан; 5 - форсунка; 6 - ди­зельный двигатель; 7 - датчик положения коленчатого вала; 8 - датчик температуры; 9 - электронный блок уп­равления двигателем; 10 - подкачивающий насос низко­го давления; 11 - топливный бак; 12 - топливный фильтр

Охладитель наддувочного воздуха (ин­теркулер) пластинчато-ленточного типа, выпол­нен из алюминиевого сплава, крепится с помо­

щью кронштейнов к кожуху радиатора системы охлаждения и соединен патрубками и тру­бопроводами с впускным коллектором дизеля.

Рис. 5.31. Топливный фильтр: 1 - датчик температуры; 2 - термоэлемент; 3 - топливоподкачивающий насос; 4- по­дающая магистраль; 5 - возвратная магистраль; 6 - корпус топливного фильтра; 7 - датчик воды

Турбокомпрессор. На дизеле установлен турбокомпрессор, использующий энергию от­работавших газов для наддува воздуха в цилин­дры дизеля. Турбокомпрессор состоит из цент­робежного одноступенчатого компрессора и радиальной центростремительной турбины.

Принцип работы турбокомпрессора заклю­чается в том, что отработавшие газы из ци­линдров под давлением поступают через вы­пускной коллектор в камеры газовой турбины. Расширяясь, газы вращают колесо центро­бежного турбокомпрессора. Через воздухо­очиститель центробежный турбокомпрессор всасывает воздух, сжимает его и подает под давлением в цилиндры дизеля.

Подшипник турбокомпрессора смазывает­ся маслом, поступающим по трубопроводу от центробежного масляного фильтра. Из тур­бокомпрессора масло по маслоотводящей трубке сливается в картер дизеля. Колесо турбины отлито из жаропрочного никелевого сплава и приварено к валу ротора. Колесо компрессора отлито из алюминиевого сплава и закреплено на валу ротора с помощью спе­циальной гайки.

В турбокомпрессоре предусмотрены кон­тактные газомасляные уплотнения с пружин­ными кольцами. Со стороны турбины уплотни­тельные кольца установлены в канавке втулки, напрессованной на вал ротора. Со стороны компрессора уплотнительные кольца установ­лены в канавке втулки компрессора. Для повы­шения эффективности масляного уплотнения со стороны компрессора зона уплотнительно­го кольца отделена от зоны активного выброса масла из подшипника маслоотражателем, об­разующим дополнительный лабиринт.

При превышении давления наддува давле­ние регулируется путем перепуска части отра­ботавших газов мимо турбины через перепу­скной клапан, встроенный в корпус турбины. Рычаг перепускного клапана соединен регули­руемой тягой с исполнительным механизмом, соединенным воздухопроводом с выходом компрессора. Настройка регулятора на опре­деленное давление проводится изменением длины тяги. Изменение заводской регулиров­ки тяги в ходе эксплуатации не рекомендуется.

Система выпуска предназначена для от­вода отработавших газов из цилиндров дви­гателя и снижения уровня шума при работе. Кроме этого система выпуска служит для уменьшения выброса в окружающую среду вредных веществ, возникающих при сгорании топлива. При большом количестве воздуха, нагнетаемого турбокомпрессором в камеры сгорания, топливо сгорает с большей эффек­тивностью. Такая подача воздуха в цилиндры снижает количество вредных веществ в отра­ботавших газах и повышает мощность.

Одним из важнейших элементов в системе выпуска для снижения выброса вредных веществ является каталитический нейтрали­затор. Его размещают как можно ближе к дви­гателю для быстрого нагрева до рабочей температуры. Каталитический нейтрализатор состоит из высококачественного корпуса с установленным в него ячеистым керамичес­ким материалом, который покрыт слоем окси­да алюминия. В качестве катализатора сверху на слой оксида алюминия методом напыления наносится платина.

На современных дизельных двигателях для снижения выброса частиц сажи, образующих­ся при сгорании топлива, устанавливают спе­циальные фильтры (сажевые фильтры).

На автомобилях Kia Cee'd каталитический нейтрализатор объединен в один элемент с сажевым фильтром.

Силовой агрегат (двигатель с коробкой передач, сцеплением и главной передачей) установлен на четырех опорах с эластичными резиновыми элементами: двух верхних боко­вых (правой и левой), воспринимающих ос­новную массу силового агрегата, а также двух нижних (задней и передней), компенсирую­щих крутящий момент от трансмиссии и на­грузки, возникающие при трогании автомоби­ля с места, разгоне и торможении.

ПРИМЕЧАНИЕ

В данном подразделе описаны конструктив­ные особенности дизельных двигателей. Ос­новные приемы дефектовки двигателей по­казаны на примере бензиновых двигателей.