Особенности конструкции двигателей F18D

На часть автомобилей Chevrolet Cruze уста­навливают поперечно расположенный четы­рехтактный четырехцилиндровый 16-клапанный двигатель мод. F18D (DOHC, 141 л.с.) ра­бочим объемом 1,8 л. Двигатель оборудован системой изменения фаз газораспределения для впускных клапанов (CVVT).

Двигатель с верхним расположением двух пятиопорных распределительных валов имеет по четыре клапана на каждый цилиндр. Рас­пределительный вал выпускных клапанов при­водится во вращение армированным зубча­тым ремнем 2 (рис. 5.21). Натяжение ремня обеспечивается натяжным роликом 12.




Двигатель имеет поворотные звездочки рас­пределительных валов 4 и 9. Непрерывная ре­гулировка шкивов распределительного вала осуществляется за счет давления моторного масла. Два электромагнитных клапана 33 (рис. 5.22) регулируют давление масла в регу­лируемых шкивах распределительного вала в соответствии с командами от блока управле­ния двигателем. Клапанный привод оснащен поршневыми толкателями 29. Клапанный зазор регулируется установкой толкателей клапанов соответствующего размера. В двигателе ис­пользуются конические клапанные пружины 26. Благодаря конической форме противодавле­ние клапанных пружин увеличивается при сжа­тии их толкателем клапана, что позволяет клапану после прохождения нижней мертвой точки кулачка распределительного вала не­медленно закрыться снова под действием инерции обычных пружин.




Головка блока цилиндров изготовлена из алюминиевою сплава по поперечной схеме продувки цилиндров (впускные и выпускные ка­налы расположены на противоположных сторо­нах головки). В головки запрессованы седла и направляющие втулки клапанов. Впускные 23 и выпускные 22 клапаны имеют по одной пружи­не 26, зафиксированной через тарелки 25 и 27.

Распределительные валы 32 установлены в постели подшипников, выполненные в теле головки, и закреплены крышками. Кулачки распределительных валов через регулировоч­ные шайбы воздействуют на толкатели 29, ко­торые перемещают клапаны. Плоскость разъ­ема головки и блока цилиндров уплотнена (1рокладкой 19 из двух отформованных из тон­колистового металла и сваренных между со­бой точечной сваркой пластин.

Блок цилиндров 7 (рис. 5.23) представляет собой единую отливку образующую цилиндры, рубашку охлаждения, верхнюю часть картера и пять опор коленчатого вала, выполненные в виде перегородок картера. Блок изготовлен из специального высокопрочного чугуна с ци­линдрами, расточенными непосредственно в теле блока. Крышки 19 коренных подшипни­ков, обработанные в сборе с блоком, невзаи­мозаменяемы. Причем крышки 1-го и 2-го, а также 4-го и 5-го коренных подшипников вы­полнены в виде парных блоков, крышки которых объединены перемычками. Эти перемычки играют роль дополнительных усилителей, слу­жащих для повышения жесткости блока цилин­дров. На блоке цилиндров выполнены специ­альные приливы, фланцы и отверстия для креп­ления деталей, узлов и агрегатов, а также каналы главной масляной магистрали. Снизу блок цилиндров закрыт отлитым из алюминие­вого сплава масляным картером. Плоскость разъема блока цилиндров и масляного картера уплотнена герметиком, какая-либо съемная прокладка отсутствует.




Положение коленчатого вала и число обо­ротов считываются с магнитного кольца зада­ющего диска датчика частоты вращения ко­ленчатого вала (рис. 5.24). Задающий диск конструктивно объединен с сальником 14 (см. рис. 5.22) коленчатого вала.




Коленчатый вал, изготовленный из ста­ли, вращается в коренных подшипниках с тонкостенными стальными вкладышами 17 (см. рис. 5.23) с антифрикционным слоем.

Маховик 12, отлитый из чугуна, установлен на заднем конце коленчатого вала и закреплен шестью болтами. На маховик напрессован зубчатый обод для пуска двигателя стартером. На автомобили с автоматической коробкой передач вместо маховика устанавливают ве­дущий диск гидротрансформатора.

Поршни 5 (рис. 5.25) изготовлены из алю­миниевого сплава. На цилиндрической по­верхности головки поршня выполнены коль­цевые канавки для колец: двух компрессион­ных 2 и 3, а также маслосъемного 4.



Поршневые пальцы 1 установлены в бо­бышках поошней с зазором и запрессованы с натягом в верхние головки шатунов 6, кото­рые своими нижними головками соединены с шатунными шейками коленчатого вала че­рез тонкостенные вкладыши 8 и 9, конструк­ция которых аналогична конструкции корен­ных подшипников.

Шатуны стальные, кованые, со стержнем двутаврового сечения.

Система смазки комбинированная: наи­более нагруженные детали смазываются под давлением, а остальные - или направленным разбрызгиванием, или разбрызгиванием масла, вытекающего из зазоров между сопря­гаемыми деталями. Давление в системе смазки создается шестеренчатым масляным насосом 5 (рис. 5.26), установленным снару­жи в передней части блока цилиндров и при­водимым в действие от переднего конца ко­ленчатого вала. Насос выполнен с внутрен­ним трохоидальным зацеплением шестерен.



Насос всасывает масло из масляного карте­ра двигателя через маслоприемник 4 с сетча­тым фильтром, а затем через полнопоточный масляный фильтр с фильтрующим элементом из пористой бумаги подает его в главную мас­ляную магистраль, расположенную в теле блока цилиндров. От главной магистрали отходят ка­налы подвода масла к коренным подшипникам коленчатого вала. К шатунным подшипникам масло подается через каналы, выполненные в теле коленчатого вала. От главной масляной магистрали отходит вертикальный канал подво­да масла к подшипникам распределительных валов. Помимо этого от главной масляной ма­гистрали двигателя масло подается под дав­лением в систему изменения фаз газораспре­деления и к регуляторам положения распре­делительного вала. Для смазки подшипников распределительных валов масло из верти­кального канала поступает в центральные осе­вые каналы распределительных валов через радиальное отверстие в шейке одного из под­шипников и распределяется по ним к осталь­ным подшипникам.

Кулачки распределительных валов смазы­ваются маслом, поступающим из центральных осевых каналов через радиальные отверстия в кулачках. Кроме того, в блоке цилиндров ус­тановлены форсунки для смазки поршней. Излишнее масло сливается из головки блока в масляный картер через вертикальные дре­нажные каналы.

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 на режимах малых нагрузок, когда разреже­ние во впускной трубе велико, картерные газы через клапан системы вентиляции картера двигателя, установленный в крышке головки блока цилиндров, по малой ветви системы всасываются впускной трубой. Клапан откры­вается в зависимости от разрежения во впу­скной трубе и таким образом регулирует по­ток картерных газов.

На режимах полных нагрузок, когда дрос­сельная заслонка открыта на большой угол, разрежение во впускной трубе снижается, а в воздухоподводящем рукаве возрастает. В этом случае 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 впускную трубу и цилин­дры двигателя.

Система охлаждения герметичная, с рас­ширительным бачком 4 (рис. 5.27), 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 жидкости в сис­теме охлаждения установлен термостат 11, перекрывающий большой круг системы при непрогретом двигателе и низкой температуре охлаждающей жидкости.



Система питания состоит из электричес­кого топливного насоса, установленного в топливном баке, дроссельного узла, фильт­ра тонкой очистки топлива, установленного в модуле топливного насоса, регулятора дав­ления топлива, форсунок и топливопроводов, а также включает в себя воздушный фильтр.

На двигателе установлен пластмассовый двухступенчатый модуль впуска (рис. 5.28). В зависимости от режима работы двигателя воздух направляется в пластмассовом модуле впуска через один из двух трактатов впуска, ко­торые отличаются длиной. Трактаты впуска пе­реключаются барабаном, встроенным в пласт­массовый модуль впуска. Использование бара­бана переключения для давления впускными каналами позволяет уменьшить сопротивление потока в пластмассовом модуле впуска при вы­сокой частоте вращения двигателя.



Дроссельный патрубок установлен сбоку на пластмассовом модуле впуска, что позволяет оптимально расположить индивидуальные участки впускной трубы и сократить потери потока воздуха от воздушного фильтра до впускных клапанов. При этом поперечное се­чение трубы сохраняется постоянным по всей длине тракта впуска. Дроссельный патрубок уплотнен резиновым кольцом 14.

Система зажигания микропроцессорная, состоит из катушки зажигания, высоковольт­ных проводов и свечей зажигания. Катушкой зажигания управляет электронный блок сис­темы управления двигателем. Система зажи­гания при эксплуатации не требует обслужи­вания и регулировки.

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 зад­ней и передней нижних, компенсирующих кру­тящий момент от трансмиссии и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с ме­ста, разгоне и торможении.

Отличительной особенностью двигателя F18D является наличие у него контролируемой электроникой системы изменения фаз газо­распределения на обоих распределительных валах (DCVCP). Эта система позволяет уста­новить оптимальные фазы газораспределения для каждого момента работы двигателя, чем, в свою очередь, достигается повышенная мощность, лучшая топливная экономичность и меньшая токсичность отработавших газов.

На передней крышке 9 (рис. 5.22) подшипни­ков распределительных валов установлены электрогидравлические клапаны 33, непре­рывно регулирующие распределительные ва­лы. Регулировка распределительною вала обеспечивает дополнительное средство для управления двигателем в случае изменения нагрузки. На холостом ходу уменьшается час­тота вращения двигателя и оптимизируются рабочие характеристики установкой мини­мального перекрытия клапанов. В режиме час­тичных нагрузок для обеспечения низкого рас­хода топлива и минимальных выбросов изме­няются положение и продолжительность времени перекрытия клапанов. В режиме пол­ной нагрузки увеличение максимального крутя­щего момента и мощности достигаются путем оптимизации установки момента закрытия впу­скных клапанов. Положение распределитель­ного вала впускных клапанов изменяется в пределах 60° угла поворота коленчатого вала.

Когда распределительный вал впускных кла­панов «опаздывает», содержание остаточ­ных газов в цилиндре уменьшается, так как перекрытие впускных и выпускных клапанов также уменьшается. Это означает, что ци­линдр наполняется преимущественно све­жей смесью.