КОНСТРУКЦИЯ
Крышка головки блока цилиндров
Используются литые крышки головок блока цилиндров, изготовленные из легкого магниевого сплава.
Внутрь крышки головки блока цилиндров установлена маслоподводящая трубка. Это обеспечивает смазывание скользящих деталей роликовых рычагов привода клапанов и, тем самым, повышает надежность.
Компактный маслоотделитель способствует снижению размеров крышки головки блока цилиндров.
| *1 | Крышка правой головки блока цилиндров | *2 | Маслоподводящая трубка |
| *3 | Прокладка крышки головки блока цилиндров | *4 | Крышка головки левого блока цилиндров |
| *5 | Маслоотделитель | *6 | Отражатель поддона картера |
| *7 | Крышка головки блока цилиндров | - | - |
| *a | Сечение маслоотделителя | *b | Картерные газы |
| *c | К шлангу воздушного фильтра | - | - |
Прокладка головки блока цилиндров
Прокладки головки блока цилиндров имеют трехслойную металлическую конструкцию. Для улучшения герметичности и повышения долговечности в отверстие каждого цилиндра прокладки установлена шайба.
Поверхность покрыта высокотермостойким фторкаучуком, что обеспечивает высокую полезную мощность.
| *1 | Шайба | - | - |
| *a | Для правого ряда цилиндров | *b | Для левого ряда цилиндров |
| *c | Сечение A - A | - | - |
|
Передняя сторона двигателя | - | - |
Головка блока цилиндров в сборе
Конструкция головки блока цилиндров была упрощена за счет разделения шейки распредвала (кожуха распредвала) и головки блока цилиндров.
Головка блока цилиндров изготовлена из алюминия и снабжена шатровой камерой сгорания. Свеча зажигания располагается в центре камеры сгорания, в результате чего обеспечивается улучшение детонационной характеристики двигателя.
Для улучшения детонационной характеристики и повышения эффективности впуска используется камера сгорания с конической зоной завихрения. Кроме того, за счет этого улучшаются рабочие характеристики двигателя, и повышается экономия топлива.
Используется эффективное расположение каналов с поперечным потоком, в котором впускные каналы обращены внутрь V-образного ряда, а выпускные каналы – наружу.
Впускные каналы объединены и имеют общую стенку. Для оптимизации скорости воздушного потока и ослабления пульсаций на впуске диаметры каналов постепенно снижаются по мере приближения к камере сгорания.
| *1 | Отверстие форсунки (для непосредственного впрыска) | *2 | Впускной клапан |
| *3 | Отверстие для свечи зажигания | *4 | Выпускной клапан |
| *5 | Кожух распредвала | *6 | Коническая зона завихрения |
| *a | Сечение A - A | - | - |
|
Со стороны впуска | |
Со стороны выпуска |
Tech Tips
На рисунке показаны различия впускных каналов с общей стенкой и независимых каналов.
| *A | Объединенные каналы с общей стенкой | *B | Независимые каналы |
Блок цилиндров в сборе
Изготавливается из легкого алюминиевого сплава.
Благодаря тому, что цилиндры в блоке цилиндров расположены под углом 90° со сдвигом 21 мм (0,827 дюйма), а шаг отверстий составляет 105,5 мм (4,15 дюйма), снижены размеры блока (ширина и длина) для данного рабочего объема двигателя.
На внутренней стороне левого и правого рядов цилиндров расположены установочные площадки 4 датчиков детонации. Кроме того, для повышения точности датчиков детонации между левым и правым рядами введено ребро.
Между левым и правым рядами предусмотрен канал распределения охлаждающей жидкости двигателя. Охлаждающая жидкость двигателя, подаваемая насосом системы охлаждения, проходит через канал распределения охлаждающей жидкости и поступает в головки блока цилиндров и водяные рубашки обоих рядов. Кроме того, канал распределения охлаждающей жидкости охлаждает моторное масло в главной маслоналивной горловине, расположенной непосредственно под каналом.
| *1 | Канал распределения охлаждающей жидкости двигателя | *2 | Главное смазочное отверстие |
| *3 | Контакт датчика детонации | - | - |
| *a | Вид сверху | - | - |
В блоке цилиндров в зоне размещения подшипников коленчатого вала предусмотрены отверстия воздушных каналов. В результате поток воздуха в нижней части цилиндра стал плавным, и насосные потери (противодавление снизу поршня, создаваемое возвратно-поступательным движением поршня) снизились, что позволило повысить мощность двигателя.
| *1 | Блок цилиндров | - | - |
|
Отверстие воздушного канала | - | - |
Между отверстиями цилиндров предусмотрен канал охлаждающей жидкости. Благодаря такой конструкции, позволяющей охлаждающей жидкости перетекать между отверстиями цилиндров, поддерживается одинаковая температура стенок цилиндров.
| *1 | Канал охлаждающей жидкости | - | - |
В блоке используются шероховатые гильзы.
Чтобы улучшить сцепление гильз с алюминиевым блоком цилиндров, применяются шероховатые гильзы, изготовленные таким образом, что их литые наружные стороны образуют большую неровную поверхность. Улучшенное сцепление обеспечивает повышение теплопередачи, в результате чего снижается общая температура, и ослабляется тепловая деформация отверстий цилиндров.
Форма поперечной штриховки поверхности гильзы оптимизирована, в результате чего улучшается маслоудержание, и, таким образом, снижается трение.
| *1 | Блок цилиндров | *2 | Шероховатая наружная поверхность литой гильзы |
| *3 | Гильза | - | - |
| *a | Сечение A - A | *b | Поперечная штриховка (двойниковая решетка) в увеличенном масштабе |
В водяную рубашку вставлены пластмассовые распорные детали водяной рубашки блока цилиндров. Они регулируют поток охлаждающей жидкости двигателя, выравнивая температуры вокруг камер сгорания.
Температура отверстия цилиндра на впуске стремится уменьшиться. По этой причине широкая распорная деталь водяной рубашки блока цилиндров закрывает отверстия цилиндров, что позволяет ослабить поток охлаждающей жидкости двигателя и предотвратить переохлаждение. С другой стороны, температура отверстия цилиндра на выпуске стремится повыситься. И поэтому распорная деталь водяной рубашки блока цилиндров закрывает нижнюю зону отверстий цилиндров с тем, чтобы охлаждающая жидкость двигателя направлялась в верхнюю зону отверстий цилиндров, где температура выше. Благодаря такой конструкции температуры вокруг отверстий цилиндров выравниваются. Как следствие, снижается вязкость моторного масла (которое смазывает зону между поверхностью стенки отверстия цилиндра и поршнем), и уменьшается трение между отверстием цилиндра и поршнем.
| *1 | Распорная деталь водяной рубашки блока цилиндров | *2 | Водяная рубашка |
| *a | Со стороны выпуска | *b | Со стороны впуска |
|
Передняя сторона | |
Поток охлаждающей жидкости двигателя |
Поршень
Поршни изготавливаются из алюминиевого сплава.
Сверху поршня для обеспечения устойчивого сгорания сформирована компактная камера сгорания. Вместе с шатровой камерой сгорания головки блока цилиндров она обеспечивает высокую степень сжатия, что отражается в повышении эксплуатационных характеристик и экономии топлива.
Для уменьшения массы в отливке нижней части головки поршня рядом с бобышками поршневого пальца проделаны отверстия, как показано на рисунке ниже.
Для снижения потерь от трения юбка поршня имеет пластмассовое покрытие.
Чтобы обеспечить сопротивление абразивному изнашиванию, канавка верхнего кольца покрыта алюмитом (анодно-оксидным покрытием).
Благодаря повышению точности механообработки отверстий цилиндров в блоке используются поршни только одного размера.
| *1 | Компрессионное кольцо № 1 | *2 | Компрессионное кольцо № 2 |
| *3 | Маслосъемное кольцо | - | - |
| *a | Снижение массы | *b | Коническая завихряющая форма |
|
Полимерное покрытие | |
Алюмитовое покрытие |
Шатун и подшипник шатуна
Для снижения массы используются кованые высокопрочные шатуны.
На сопрягаемых поверхностях крышек шатунных подшипников для минимизации смещения крышек подшипников во время сборки установлены штифты.
Благодаря размещению на большой головке шатуна масляной форсунки улучшилось смазывание отверстия цилиндра на холостом ходу, и, как следствие, снизились вибрации и уровень шума.
Крепление осуществляется с помощью удлиняющихся при затяжке стягивающих болтов.
Подшипники шатунов изготавливаются из алюминия и имеют пластмассовое покрытие. Для уменьшения трения снижена ширина подшипников шатунов.
| *1 | Масляная форсунка | *2 | Штифт |
| *3 | Удлиняющийся при затяжке стягивающий болт | *4 | Подшипник шатуна |
|
Полимерное покрытие | - | - |
Коленчатый вал
Коленчатый вал изготавливается из кованой стали, характеризующейся превосходной прочностью и износостойкостью.
Он имеет 5 коренных шейки и 6 противовесов.
За счет оптимизации формы противовеса и расположения полой секции снижена масса коленчатого вала и улучшено равновесие при вращении. Это привело к ослаблению шума и вибраций.
| *1 | Противовес | *2 | Для шейки № 1 |
| *3 | Шейка № 2 | *4 | Шейка № 3 |
| *5 | Шейка № 4 | *6 | Шейка № 5 |
Подшипник и крышка подшипника коленчатого вала
Коренные подшипники коленчатого вала изготавливаются из алюминиевого сплава.
Для уменьшения трения снижена ширина подшипников коленчатого вала. Поверхность вкладыша подшипника для повышения износостойкости и предотвращения заклинивания имеет полимерное покрытие.
На внутренней окружности верхнего коренного подшипника предусмотрена смазочная канавка.
Для крепления шеек с внутренней и внешней сторон крышек подшипников коленчатого вала используются 4 удлиняющихся при затяжке стягивающих болта разных размеров. Это позволило снизить размеры и массу крышек подшипников коленчатого вала. Кроме того, для повышения надежности каждая крышка зафиксирована сбоку.
| *1 | Удлиняющийся при затяжке стягивающий болт | *2 | Крышка подшипника коленчатого вала |
| *3 | Верхний подшипник коленчатого вала | *4 | Нижний подшипник коленчатого вала |
| *a | Смазочная канавка | - | - |
|
Полимерное покрытие | - | - |
Шкив коленчатого вала
Шкив коленчатого вала снабжен резиновым демпфером крутильных колебаний для гашения крутильных колебаний и резиновым демпфером изгибных колебаний для гашения изгибных колебаний. Это обеспечивает снижение вибраций и шума во время вращения коленчатого вала.
|
Резиновый демпфер крутильных колебаний | |
Резиновый демпфер изгибных колебаний |
Масляный поддон
Масляный поддон № 1 изготавливается из алюминиевого сплава.
С целью снижения уровня шума масляный поддон № 2 изготавливается из виброизоляционных стальных листов со слоем полимера между ними.
Для упрочнения конструкции масляный поддон № 1 в сборе крепится к блоку цилиндров и кожуху трансмиссии.
Форма отражателя масляного поддона оптимизирована, вследствие чего обеспечивается необходимое пространство между коленчатым валом и поверхностью моторного масла. Такая конструкция предотвращает удары коленчатого вала о поверхность моторного масла и позволяет избежать вспенивания масла. В результате удалось добиться снижения трения и повышения эффективности смазывания.
| *1 | Отражатель масляного поддона № 1 | *2 | Отражатель масляного поддона № 2 |
| *3 | Масляный поддон № 1 | *4 | Масляный поддон № 2 |
| *a | Сталь | *b | Полимер |
| *c | Сечение масляного поддона № 2 | - | - |
Корпус маслоотделителя
Между блоком цилиндров и впускным коллектором установлен пластмассовый корпус маслоотделителя, предназначенный для отделения моторного масла, содержащегося в картерных газах.
| *1 | Впускной коллектор | *2 | Клапан принудительной вентиляции картера (сапун в сборе) |
| *3 | Блок цилиндров | *4 | Корпус маслоотделителя |
|
Моторное масло | |
Картерные газы |
|
Картерные газы, содержащие моторное масло | - | - |
Благодаря применению корпуса маслоотделителя снижены размеры маслоотделителя в крышке головки блока цилиндров. Это позволило сделать более компактным весь двигатель.
Вентиляция внутри двигателя улучшена, а картерные газы эффективно собираются в результате втягивания свежего воздуха из крышек головок блока цилиндров левого и правого рядов.
| *1 | Дроссельная заслонка | *2 | Правая часть маслоотделителя |
| *3 | Корпус маслоотделителя | *4 | Крышка правой головки блока цилиндров |
| *5 | Масляный поддон | *6 | Крышка левой головки блока цилиндров |
| *7 | Левая часть маслоотделителя | *8 | Клапан принудительной вентиляции картера |
| *9 | Впускной коллектор | - | - |
|
Картерные газы | |
Наружный воздух |
В конструкции, отделяющей моторное масло в корпусе маслоотделителя, используется принцип инерционного осаждения. Картерные газы, содержащие моторное масло, ударяются о пластину, что приводит к налипанию масла на пластину. Затем масло стекает вниз под действием силы тяжести. Такая конструкция обеспечивает эффективное отделение моторного масла от картерных газов. Как следствие, повышается коэффициент захвата моторного масла и снижается его расход.
| *1 | Корпус маслоотделителя | *2 | Пластина |
| *3 | Клапан принудительной вентиляции картера | - | - |
| *a | От блока цилиндров | *b | К впускному коллектору |
| *c | В масляный поддон | - | - |
|
Картерные газы, содержащие моторное масло | |
Картерные газы |
|
Моторное масло | - | - |
Кронштейны опор
2 опоры двигателя установлены с каждой из сторон передней части двигателя, еще 2 опоры располагаются в задней части трансмиссии.
Для снижения массы конструкции, а также ослабления вибраций и шума кронштейны опор двигателя изготавливаются из алюминия.
Используется передняя опора двигателя с жидкой оболочкой, которая имеет механизм для переключения характеристики упругости во время движения и на холостом ходу. В результате ослабляются вибрации и шум, что обеспечивает комфортную езду.
| *1 | Динамический демпфер | *2 | Кронштейн |
| *3 | Подушка правой передней опоры двигателя | *4 | Подушка левой передней опоры двигателя |
| *5 | Подушка левой задней опоры двигателя | *6 | Подушка правой задней опоры двигателя |
| *7 | Кронштейны опоры двигателя | - | - |
Клапанный механизм
Каждый цилиндр двигателя имеет 2 впускных и 2 выпускных клапана. За счет увеличения суммарной площади каналов повышена эффективность системы впуска и выпуска.
В двигателе используются рычаги привода клапанов со встроенными игольчатыми подшипниками. Это позволяет снизить трение, возникающее между кулачками и рычагами привода, выталкивающими клапаны вниз, и, тем самым, повысить экономию топлива.
Благодаря применению механизмов регулировки зазора в приводах клапанов постоянно поддерживается нулевой зазор за счет использования давления масла и упругой силы.
Чтобы гарантировать высокую точность установки фаз газораспределения, коленчатый вал приводит в движение отдельные первичные цепные приводы газораспределительного механизма, вращая распредвалы впускных клапанов левого и правого рядов. Распредвалы выпускных клапанов приводятся в движение распредвалом впускных клапанов соответствующего ряда посредством вторичного цепного привода газораспределительного механизма.
Используются композитные распредвалы, изготовленные в окончательной форме методом спекания.
В данном двигателе используется двойная электронная система изменения фаз газораспределения (двойная VVT-i), которая управляет распредвалами впускных и выпускных клапанов, оптимизируя фазы газораспределения в соответствии с условиями движения. Благодаря этому удалось добиться снижения расхода топлива и токсичности отработавших газов, а также улучшить рабочие характеристики двигателя.
| *1 | Распредвал впускных клапанов | *2 | Распредвал выпускных клапанов |
| *3 | Цепной привод газораспределительного механизма (вторичный) | *4 | Цепной привод газораспределительного механизма (первичный) |
| *5 | Рычаг привода клапана в сборе | *6 | Держатель пружины клапана |
| *7 | Механизм регулировки зазора в приводе клапана в сборе | *8 | Пружина клапана |
| *9 | Направляющая втулка клапана | *10 | Тарелка пружины клапана |
| *11 | Клапан | - | - |
Распредвал
Для уменьшения массы используются композитные распредвалы, сформированные из кулачков, изготовленных в окончательной форме методом спекания, и полого вала.
Профиль кулачков оптимизируется при спекании в окончательной форме, вследствие чего повышается полезная мощность и снижается расход топлива.
Материалы для изготовления кулачков выбираются строго в соответствии с их назначением, т.е. в зависимости от того, что кулачки приводят в движение: клапаны или насос. В результате повышается долговечность распредвала.
Для цилиндров с номерами 1, 2, 3, 6 и цилиндров с номерами 4, 5, 7, 8 оптимизированы фазы газораспределения. Это позволило ослабить вибрации на холостом ходу и повысить экономию топлива.
В распредвалах впускных и выпускных клапанов предусмотрен канал для масла. Со стороны впуска он обеспечивает смазку привода распредвала (зубчатого колеса распредвала в сборе), а со стороны выпуска - управление контроллером VVT-i (зубчатым колесом распредвала выпускных клапанов в сборе).
Наряду с использованием рычагов привода клапанов в сборе изменен профиль кулачков. Это привело к увеличению высоты подъема клапана в момент открывания и по окончании закрывания и, как следствие, к улучшению рабочих характеристик.
| *1 | Кулачок | *2 | Полый вал |
| *3 | Привод распредвала (зубчатое колесо распредвала в сборе) | *4 | Распредвал впускных клапанов |
| *5 | Кулачковый вал насоса | *6 | Контроллер VVT-i (зубчатое колесо распределительного вала выпускных клапанов в сборе) |
| *7 | Распредвал выпускных клапанов | - | - |
| *a | Сечение композитного распредвала | *b | Профиль кулачка |
| *c | Высота подъема клапана увеличена | - | - |
Tech Tips
Спекание в окончательной форме: Спекание в окончательной форме представляет собой метод спекания, который позволяет создавать прецизионные изделия, штампуя их с помощью пресс-форм без необходимости чистового шлифования.
Контроллер VVT-i (зубчатое колесо распределительного вала выпускных клапанов в сборе)
Контроллер VVTi (зубчатое колесо распредвала выпускных клапанов в сборе) состоит из звездочки, приводимой в движение цепным приводом газораспределительного механизма, корпуса, соединенного со звездочкой, и направляющего элемента, соединенного с распредвалом выпускных клапанов.
Давление моторного масла, поступающего из канала опережения или канала запаздывания распредвала выпускных клапанов, заставляет вращаться по окружности направляющий элемент контроллера VVT-i, вследствие чего непрерывно изменяются фазы газораспределения выпускных клапанов.
Когда двигатель останавливается, вспомогательная пружина центробежного регулятора опережения смещает контроллер VVT-i (зубчатое колесо распредвала выпускных клапанов в сборе) в положение наибольшего опережения. После этого стопорный штифт блокирует направляющий элемент, сцепляя его со звездочкой, чтобы обеспечить пусковую характеристику двигателя. После запуска двигателя давление моторного масла подается в отверстие, куда вставлен стопорный штифт, и разблокирует направляющий элемент.
| *1 | Звездочка | *2 | Стопорный штифт |
| *3 | Корпус | *4 | Вспомогательная пружина центробежного регулятора опережения |
| *5 | Направляющий элемент | *6 | Распредвал выпускных клапанов |
| *a | Когда двигатель остановлен | *b | Во время работы |
|
Давление масла | - | - |
Цепные приводы газораспределительного механизма и натяжители цепей
В первичном и вторичных цепных приводах газораспределительного механизма используются роликовые цепи с шагом 9,525 мм (0,375 дюйма).
Все цепи первичного и вторичного цепных приводов газораспределительного механизма каждого из рядов снабжены натяжителями цепей.
Для непрерывного поддержания требуемого натяжения цепей в натяжителях цепей первичного и вторичных цепных приводов используются пружины и давление масла. Натяжители ослабляют шум, создаваемый цепными приводами газораспределительного механизма.
Натяжитель цепи первичного цепного привода представляет собой невозвратный храповой механизм. Кроме того, в прокладке имеется масляный карман. Благодаря такой конструкции после запуска двигателя создается давление масла, которое подается в натяжитель цепи. В результате предотвращается биение цепи привода и снижается уровень шума.
| *1 | Натяжитель левой цепи (первичного привода) | *2 | Прокладка |
| *3 | Масляный карман | *4 | Натяжитель цепи (первичного привода) |
| *5 | Натяжитель цепи (вторичного привода) | *6 | Шарик |
| *7 | Пружина шарика | *8 | Плунжер |
| *9 | Основная пружина | *10 | Правая цепь вторичного привода |
| *11 | Натяжитель правой цепи (первичного привода) | *12 | Правая цепь первичного привода |
| *13 | Левая цепь первичного привода | *14 | Левая цепь вторичного привода |
Крышка цепного привода газораспределительного механизма в сборе
Крышка цепного привода газораспределительного механизма используется как в системе охлаждения (насос системы охлаждения и канал охлаждающей жидкости), так и в системе смазки (масляный насос и канал для масла). Благодаря такой объединенной конструкции сокращается количество деталей и уменьшается вес.
В корпусе масляного насоса имеется масляная форсунка, предназначенная для смазывания цепного привода газораспределительного механизма.
Для повышения прочности поверхность крышки цепного привода газораспределительного механизма искривлена. Это позволило снизить шум, издаваемый цепными приводами.
| *1 | Прокладка насоса системы охлаждения | *2 | Насос охлаждающей жидкости |
| *3 | Крышка цепного привода газораспределительного механизма | *4 | Кожух масляного насоса |
| *5 | Масляная форсунка | *6 | Ротор масляного насоса |
| *a | Вид спереди | *b | Вид сзади |
| *c | Искривленная поверхность | - | - |
Механизм регулировки зазора в приводе клапана в сборе
Механизм регулировки зазора в приводе клапана в сборе располагается в центре вращения рычага привода клапана в сборе и состоит, прежде всего, из плунжера, пружины плунжера, запорного шарика и пружины запорного шарика.
Для приведения в действие механизма регулировки зазора используются давление моторного масла, подаваемого головкой блока цилиндров, и встроенная пружина. Давление масла и усилие пружины, действующее на плунжер, прижимают рычаг привода клапана в сборе к кулачку, тем самым регулируя зазор между штоком клапана и рычагом привода клапана. Это предотвращает создание шума во время открывания и закрывания клапана. Как следствие, ослабляется шум двигателя.
| *1 | Плунжер | *2 | Канал для масла |
| *3 | Запорный шарик | *4 | Пружина запорного шарика |
| *5 | Пружина плунжера | *6 | Механизм регулировки зазора в приводе клапана в сборе |
| *7 | Кулачок | *8 | Рычаг привода клапана в сборе |
Поликлиновой ремень
Насос системы охлаждения приводится в движение приводным ленточным ремнем, включающем в себя отдельный поликлиновой ремень.
Благодаря автоматическому регулятору натяжения не требуется регулировать натяжение ремня.
| *1 | Шкив насоса системы охлаждения | *2 | Опорный ролик автоматического регулятора натяжения |
| *3 | Шкив коленчатого вала | - | - |
Натяжитель поликлинового ремня в сборе
Требуемое натяжение поликлинового ремня поддерживается стяжной пружиной, входящей в натяжитель поликлинового ремня.
| *1 | Опорный ролик | *2 | Рычаг |
| *3 | Пружина | *4 | Кронштейн |
| *a | Ось поворота | *b | Направление натяжения ремня |
| *c | Направление вытяжения ремня | *d | Поперечное сечение |
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Кронштейны опор
Канал снабжен подвижной мембраной. Эта мембрана перемещается в соответствии с давлением жидкости, тем самым переключая характеристику упругости.
Поскольку давление жидкости и прогиб подвижной мембраны в режиме холостого хода изменяются на малую величину, мембрана не перекрывает отверстие (2) и действует как двойная диафрагма. Благодаря этому ослабляется передача вибраций от двигателя на кузов.
Поскольку давление жидкости и прогиб подвижной мембраны во время движения изменяются на значительную величину, мембрана перекрывает отверстие (2) и действует как одиночная диафрагма. В результате происходит ослабление вибраций двигателя за счет увеличения демпфирующего усилия, что обеспечивает комфортную езду.
| *1 | Главная жидкостная камера | *2 | Вспомогательная жидкостная камера |
| *3 | Подвижная мембрана | *4 | Резиновая опора |
| *a | Отверстие (2) | *b | Отверстие (1) |
| *c | Сечение передней опоры двигателя | *d | Поток жидкости |
| *e | На холостом ходу (слабые вибрации) | *f | Во время движения (сильные вибрации) |