ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Рис. 5.2. Двигатель 1,8 л Duratec-HE 16V (вид справа): 1 – клапан продувки адсорбера; 2 – клапаны привода вихревых заслонок; 3 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 4 – крышка головки блока цилиндров; 5 – катушки зажигания; 6 – пробка маслоналивной горловины; 7 – крышка газораспределительного механизма; 8 – ремень привода вспомогательных агрегатов; 9 – ремень привода компрессора кондиционера; 10 – компрессор кондиционера; 11 – заглушка отверстия для установки фиксирующего болта коленчатого вала; 12 – масляный картер; 13 – пробка отверстия для слива масла; 14 – управляющий датчик концентрации кислорода; 15 – каталитический нейтрализатор отработавших газов; 16 – диагностический датчик концентрации кислорода; 17 – коробка передач

Головка блока цилиндров изготовлена из алюминиевого сплава по поперечной схеме продувки цилиндров (впускные и выпускные каналы расположены на противоположных сторонах головки). В головку запрессованы седла и направляющие втулки клапанов. Впускные и выпускные клапаны снабжены по одной пружине, зафиксированной через тарелку двумя сухарями. Головка блока центрируется на блоке двумя втулками и прикреплена десятью винтами. Между блоком и головкой установлена безусадочная металлоармированная прокладка. В верхней части головки блока цилиндров выполнено по пять опор подшипников скольжения двух распределительных валов. Нижние части опор выполнены за одно целое с головкой блока цилиндров, а верхние (крышки) – прикреплены к головке винтами. Отверстия опор обрабатывают в сборе с крышками, поэтому крышки невзаимозаменяемы, на каждую из них нанесен порядковый номер. На двигателе 1,6 л R4 16V Duratec Ti-VCT с изменяемыми фазами газораспределения функцию передних опор выполняет суппорт системы динамической регулировки фаз газораспределения (см. ниже в данном подразделе), который одновременно удерживает распределительные валы от осевого смещения.
Блок цилиндров представляет собой единую отливку из специального высокопрочного чугуна, образующую цилиндры, рубашку охлаждения, верхнюю часть картера и пять опор коленчатого вала, выполненные в виде перегородок картера. Цилиндры расточены непосредственно в теле блока. В нижней части блока выполнено пять постелей коренных подшипников со съемными крышками, прикрепленными к блоку болтами. Крышки коренных подшипников обработаны в сборе с блоком и невзаимозаменяемы. В постелях подшипников (в верхних частях опор) имеются выходные отверстия масляных каналов, предназначенных для смазки коренных подшипников, и сквозные отверстия, в которые запрессованы шариковые клапаны с форсунками, через которые масло разбрызгивается на днища поршней и стенки цилиндров. На блоке цилиндров выполнены специальные приливы, фланцы и отверстия для крепления деталей, узлов и агрегатов, а также каналы главной масляной магистрали.
Коленчатый вал, изготовленный из высокопрочного чугуна, вращается в коренных подшипниках, снабженных стальными тонкостенными вкладышами с антифрикционным слоем. Верхние вкладыши, установленные в блоке цилиндров, имеют канавку на внутренней поверхности и сквозную прорезь, по которой из выходного отверстия масляного канала масло поступает к шариковому клапану с форсункой. В нижних вкладышах нет ни канавок, ни прорезей. Осевое перемещение коленчатого вала ограничено двумя одинаковыми упорными полукольцами. К заднему концу коленчатого вала шестью болтами прикреплен маховик. На переднем конце коленчатого вала установлены зубчатый шкив привода газораспределительного механизма и шкив привода вспомогательных агрегатов.
Поршни с короткой юбкой изготовлены из алюминиевого сплава. На цилиндрической поверхности головки поршня выполнены кольцевые канавки для двух компрессионных и маслосъемного колец. Шесть сверлений в канавке маслосъемного кольца предназначены для отвода масла, снятого кольцом со стенок цилиндра. По двум из этих сверлений масло подводится к поршневому пальцу.
Поршневые пальцы трубчатого сечения 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 вкладышам.
Шатуны стальные, кованые, со стержнем двутаврового сечения. Шатуны обрабатывают в сборе с крышками. Для того чтобы не перепутать их при сборке, на боковые поверхности шатунов и крышек нанесен порядковый номер цилиндра.
Распределительные валы литые, чугунные.
Газораспределительный механизм закрыт пластмассовой крышкой головки блока цилиндров. В ней установлен маслоотделитель системы вентиляции картера.
Система смазки комбинированная (подробнее см. «Система смазки»).
Снизу к блоку цилиндров прикреплен масляный картер, отлитый из алюминиевого сплава. Фланец масляного картера уплотнен герметиком-прокладкой FORD WSE-M4G323A4. В картере выполнено отверстие для слива масла, закрытое резьбовой пробкой.
Масляный фильтр полнопоточный, неразборный, с перепускным и противодренажным клапанами.
Система вентиляции картера закрытая, принудительная, с отводом картерных газов через маслоотделитель в полость воздушного фильтра.
Система охлаждения двигателя герметичная, с расширительным бачком (подробнее см. «Система охлаждения»).
Система питания двигателя состоит из электрического топливного насоса, установленного в топливном баке, дроссельного узла, фильтра тонкой очистки топлива и регулятора давления топлива, установленных в модуле топливного насоса, компенсатора пульсаций давления топлива, форсунок и топливных трубопроводов, а также включает в себя воздушный фильтр.
Система рециркуляции отработавших газов с клапаном рециркуляции, приводимым в действие шаговым электродвигателем, по сигналам электронного блока системы управления двигателем перепускает часть отработавших газов во впускной трубопровод. Этим достигается снижение токсичности выбросов автомобиля и соблюдение современных экологических норм.

Система управления двигателем включает в себя электронный блок управления (контроллер), датчики температуры и абсолютного давления во впускной трубе, положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости, положения коленчатого вала, положения распределительного вала, температуры наружного воздуха, концентрации кислорода (управляющий и диагностический), положения педалей акселератора, тормоза и сцепления, детонации, а также исполнительные устройства, разъемы и предохранители.Отличительной особенностью двигателей семейства Duratec-HE является пластмассовая впускная труба 1 (рис. 5.3) переменной длины с дополнительными вихревыми заслонками на входе в каждый цилиндр.

Рис. 5.3. Вихревые заслонки впускной трубы двигателей семейства 1,8 л Duratec-HE 16V: 1 – впускная труба; 2 – вихревая заслонка

При работе двигателя с малой нагрузкой вихревые заслонки закрыты и создают вихревое движение поступающей в цилиндр топливовоздушной смеси, что способствует более полному сгоранию топлива. Благодаря этому уменьшаются расход топлива и токсичность отработавших газов. При увеличении нагрузки вихревые заслонки открываются под действием разрежения, подводимого к приводу 3 (рис. 5.4) заслонок через управляемый электронным блоком двигателя электромагнитный клапан.

Рис. 5.4. Впускная труба двигателей 1,8 л Duratec-HE 16V: 1 – заслонки управления каналами впускной трубы; 2 – привод заслонок управления каналами впускной трубы; 3 – привод вихревых заслонок

Рядом с клапаном управления вихревыми заслонками на головке блока цилиндров установлен электромагнитный клапан управления каналами впускной трубы. Через этот клапан подводится разрежение к приводу 2 заслонок, изменяющих длину каналов впускной трубы в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя. На неработающем двигателе заслонки 1 открыты. При пуске двигателя под действием разрежения заслонки закрываются и остаются закрытыми до тех пор, пока частота вращения коленчатого вала двигателя не превысит 4500 мин^–1. Длина каналов впускной трубы при этом минимальная. При превышении указанной частоты вращения по команде электронного блока управления двигателем заслонки открываются, подключая дополнительный объем к каналам впускной трубы. Управление длиной каналов впускной трубы позволяет улучшить наполнение цилиндров воздухом путем использования резонансного наддува. В этом случае улучшаются показатели мощности и топливной экономичности двигателя.

Система изменения фаз газораспределения (VCT) двигателя 1,6 л R4 16V Duratec Ti-VCT. Отличительной особенностью двигателя 1,6 л R4 16V Duratec Ti-VCT с изменяемыми фазами газораспределения является наличие контролируемой электроникой системы изменения фаз газораспределения (VCT), динамически регулирующей положение распределительных валов. 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.
Ремень привода газораспределительного механизма приводит в действие механизмы 1 и 2 (рис. 5.5) VCT соответственно впускного и выпускного распределительных валов. Механизмы VCT, в свою очередь, приводят во вращение соответствующие распределительные валы.

Рис. 5.5. Элементы системы изменения фаз газораспределения (VCT) двигателя 1,6 л R4 16V Duratec Ti-VCT с изменяемыми фазами газораспределения: 1 – механизм VCT впускного распределительного вала; 2 – механизм VCT выпускного распределительного вала; 3 – сальник впускного распределительного вала; 4 – сальник выпускного распределительного вала; 5 – электромагнитный клапан регулирования положения выпускного распределительного вала; 6 – суппорт системы VCT; 7 – электромагнитный клапан регулирования положения впускного распределительного вала; 8 – датчик положения выпускного распределительного вала; 9 – датчик положения впускного распределительного вала; 10 – крышка головки блока цилиндров; 11 – задающее кольцо датчика положения выпускного распределительного вала; 12 – задающее кольцо датчика положения впускного распределительного вала

Для определения мгновенного положения распределительных валов у заднего конца каждого из них установлены датчики 8 и 9 положения распределительного вала. На шейках распределительных валов расположены задающие кольца 11 и 12 датчиков положения.
На передней части головки блока цилиндров установлен суппорт 6 системы VCT, одновременно выполняющий функции крышек передних подшипников распределительных валов и держателя сальников 3 и 4 распределительных валов. На суппорте закреплены два электромагнитных клапана 5 и 7, гидравлически управляющие механизмами VCT. Электромагнитными клапанами, в свою очередь, управляет электронный блок управления двигателем.
Масло, подаваемое в гидросистему VCT из главной масляной магистрали двигателя, помимо основного масляного фильтра системы смазки, очищается в дополнительном фильтре 9 (рис. 5.6) гидросистемы VCT. Дополнительная очистка масла требуется потому, что проходные сечения электромагнитных клапанов очень малы и частицы загрязнений размером 0,2 мм уже могут привести к отказу системы VCT. В то же время фильтр играет роль предохранительного клапана, обеспечивающего при любых обстоятельствах бесперебойную подачу масла в гидросистему VCT. Фильтр несъемный и замене не подлежит.

Рис. 5.6. Схема гидравлической системы VCT двигателя 1,6 л R4 16V Duratec Ti-VCT с изменяемыми фазами газораспределения: 1 – гнездо для установки электромагнитного клапана регулировки положения выпускного распределительного вала; 2 – каналы, соединяющие электромагнитный клапан и механизм VCT выпускного распределительного вала; 3 – канал подвода масла из главной масляной магистрали двигателя к электромагнитным клапанам; 4 – суппорт VCT; 5 – каналы, соединяющие электромагнитный клапан и механизм VCT впускного распределительного вала; 6 – гнездо для установки электромагнитного клапана регулировки положения впускного распределительного вала; 7 – канал подвода масла из главной масляной магистрали двигателя к впускному распределительному валу; 8 – головка блока цилиндров; 9 – масляный фильтр системы VCT; 10 – канал подвода масла из главной масляной магистрали двигателя к выпускному распределительному валу

Электромагнитный клапан VCT, состоящий из электромагнита 1 (рис. 5.7) и клапана, включающего в себя золотник 2 и пружину 7, по сигналам электронного блока управления двигателем подает масло под давлением из главной магистрали системы смазки в рабочие полости механизмов VCT или сливает масло из этих полостей, что приводит к взаимному перемещению элементов механизмов и, как следствие, к динамическому изменению положения распределительных валов.

Рис. 5.7. Электромагнитный клапан VCT: 1 – электромагнит; 2 – золотник клапана; 3 – кольцевая проточка, соединенная каналом в суппорте со второй рабочей камерой механизма VCT; 4 – кольцевая проточка для отвода масла; 5 – кольцевая проточка, соединенная каналом в суппорте с первой рабочей камерой механизма VCT; 6 – отверстие подвода масла из главной магистрали; 7 – пружина клапана; 8 – отверстие для слива масла; А — полость, соединенная каналом в суппорте с первой рабочей камерой механизма VCT; В — полость, соединенная каналом в суппорте со второй рабочей камерой механизма VCT

Во время работы двигателя в режиме холостого хода электронный блок управления двигателем многократно активирует на короткие промежутки времени электромагнитные клапаны с целью очистки их элементов и каналов от случайно попавших в них загрязнений.
При отключении электропитания электромагнитных клапанов VCT отверстия подвода 6 масла из главной магистрали и слива 8 полностью открыты и механизмы VCT устанавливаются в исходное положение. В этом случае двигатель работает без изменения фаз газораспределения.
Элементы системы VCT (электромагнитные клапаны и механизмы динамического изменения положения распределительных валов) представляют собой прецизионно изготовленные узлы. В связи с этим при выполнении технического обслуживания или ремонта системы изменения фаз газораспределения допускается лишь замена элементов системы в сборе.