Ниссан Жук. Двигатель HR16DE, MR16DDT

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Автомобили Nissan Juke оснащают попе­речно расположенными четырехтактными четырехцилиндровыми бензиновыми ин­жекторными 16-клапанными двигателями рабочим объемом 1,6 л моделей HR16DE (117 л.с.) и MR16DDT (190 л.с.). Двигатель MR16DDT оснащен турбонаддувом.

Все двигатели - с рядным вертикальным расположением цилиндров, жидкостного охлаждения. Распределительные валы при­водятся во вращение цепью. В данном раз­деле подробно рассмотрен двигатель мо­дели HR16DE (рис. 5.1 и 5.2) как наиболее распространенный в России. Особенности конструкции двигателя MR16DDT описаны отдельно (см. «Особенности конструкции двигателя MR16DDT», с. 117).

ПРИМЕЧАНИЕ

Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширения нагретых газов во вре­мя движения поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Нагрева­ние газов в положении ВМТ достигается в ре­зультате сгорания в цилиндре топлива, пере­мешанного с воздухом. При этом повышается температура газов и давление. Поскольку дав­ление под поршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного больше, поршень под действием перепада давления будет пере­мещаться вниз, а газы - расширяться, совер­шая полезную работу, чтобы двигатель посто­янно вырабатывал механическую энергию, в цилиндр необходимо периодически подавать через впускной клапан смесь воздуха с топли­вом. Продукты сгорания топлива после их рас­ширения удаляются из цилиндра через выпу­скной клапан. Эти задачи выполняют газорас­пределительный механизм, управляющий открытием и закрытием клапанов, и система подачи топлива. Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловлива­ющих превращение тепловой энергии в меха­ническую работу. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расшире­ния (рабочего хода) и выпуска.

Головка блока цилиндров двигателей 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.

Распределительные валы литые, чу­гунные. На обоих распределительных валах установлены механизмы изменения фаз газораспределения и задающие кольца датчиков положения распределительного вала.

Блок цилиндров двигателя представ­ляет собой единую отливу из специально­го легкого алюминиевого сплава, образу­ющую цилиндры, рубашку охлаждения, верхнюю часть картера и пять опор ко­ленчатого вала. В нижней части блока вы­полнены пять постелей коренных под­шипников, крышки которых обработаны в сборе с блоком и невзаимозаменяемы. На блоке цилиндров выполнены спе­циальные приливы, фланцы и отверстия для крепления деталей, узлов и агре­гатов, а также каналы главной масляной магистрали.

 

 

Рис. 5.1. Силовой агрегате двигателем HR16DE (вид сзади): 1 - дроссельный узел; 2 - датчик положения распределительного вала выпускных клапанов; 3 - головка блока ци­линдров; 4 - шланги системы охлаждения; 5 - кронштейн крепления левой опоры подвески силового агрегата; 6 - управляющий датчик концентрации кислорода; 7 - вариатор; 8- впускная труба; 9 - крышка головки блока цилиндров; 10 - электромагнитный клапан системы регулирования фаз газораспределения распределительного вала выпускных кла­панов; 11 - крышка цепи привода газораспределительного механизма; 12 - термоэкран выпускного коллектора; 13 - выпускной коллектор; 14 - блок цилиндров; 15 - датчик по­ложения коленчатого вала; 16 - шкив коленчатого вала; 17 - термоэкран внутреннего шарнира равных угловых скоростей; 18 - масляный картер; 19 - крышка масляного картера

 

 

Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, имеющих тонкостенные сталь­ные вкладыши с антифрикционным слоем, и зафиксирован от осевых перемещений дву­мя полукольцами, установленными в проточ­ки постели среднего коренного подшипника.

Маховик отлит из чугуна, установлен на заднем конце коленчатого вала и за­креплен шестью болтами через прижимную пластину. На маховик напрессован зубча­тый обод для пуска двигателя стартером. На автомобили с вариатором вместо махо­вика установлен ведущий диск.

 

 

Поршни 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.

 

 

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 комбинированная (см. «Система смазки», с. 88).

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 впускной трубе велико, картерные газы через клапан системы вентиляции кар­тера двигателя, установленный на 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.

В режимах полных нагрузок, когда дрос­сельная заслонка открыта на большой угол, разрежение во впускной трубе 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 впускную трубу и в цилиндры двигателя.

 

 

Рис. 5.2. Силовой агрегат с двигателем HR16DE (вид спереди): 1 - впускная труба; 2 - крышка головки блока цилиндров; 3 - электромагнитный клапан системы регулирования фаз газораспределения распределительного вала впускных клапанов; 4-указатель уровня масла (маслоизмерительный щуп); 5 - генератор; 6- датчик детонации; 7 - корпус термостата; 8 - датчик температуры масла; 9 - датчик давления масла; 10 - натяжной ролик ремня привода вспомогательных агрегатов; 11 - блок цилиндров; 12 - масляный картер; 13 - масля­ный фильтр; 14 - датчик уровня масла; 15 - крышка масляного картера; 16 - дроссельный узел; 17 - датчик положения распределительного вала впускных клапанов; 18- головка бло­ка цилиндров; 19 - водораспределитель; 20 - кронштейн крепления левой опоры подвески силового агрегата; 21 - теплообменник; 22 - охладитель моторного масла; 23 - вариатор

 

 

 

 

 

Система охлаждения двигателя 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 с приводом от коленчатого вала. Для под­держания нормальной рабочей температу­ры охлаждающей жидкости в системе ох­лаждения установлен термостат, перекры­вающий большой круг системы при непрогретом двигателе и низкой темпера­туре охлаждающей жидкости.

 

 

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

Для более точного дозированного впры­ска топлива на каждый цилиндр установле­но по две форсунки (по одной на каждый впускной клапан).

Система зажигания двигателя микро­процессорная, состоит из катушек и свечей зажигания. Катушками зажигания управля­ет электронный блок (контроллер) системы управления двигателем. Система зажига­ния при эксплуатации не требует обслужи­вания и регулировки.

 

 

Рис. 5.5. Процесс изменения фаз газораспределения: А-установка распределительного вала в положение ранне­го открытия клапанов газораспределения; Б - установка распределительного вала в положение позднего открытия клапанов газораспределения; 1 - распределительный вал; 2 - механизм изменения фаз газораспределения; 3 - эле­ктромагнитный клапан системы регулирования фаз газораспределения

Силовой агрегат (двигатель с коробкой передач/вариатором) установлен на трех опорах с эластичными резиновыми элемен­тами: двух верхних боковых (правой и левой), воспринимающих основную массу силового агрегата, и задней нижней, компенсирую­щей крутящий момент от трансмиссии и на­грузки, возникающие при трогании автомо­биля с места, разгоне и торможении.

Система изменения фаз газораспре­деления двигателей. 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.

Механизмы изменения фаз газораспре­деления (рис. 5.3) установлены на впускном и выпускном распределительных валах. По сигналу электронного блока управления двигателем механизмы поворачивают валы на необходимый угол в соответствии с ре­жимом работы двигателя.

Механизм изменения фаз газораспреде­ления представляет собой гидравлический механизм, соединенный с системой смазки двигателя. Масло из системы смазки двига­теля поступает через каналы в газораспре­делительный механизм. Ротор 2 (рис. 5.4) поворачивает распределительный вал по команде блока управления двигателем.

Для определения мгновенного положения распределительных валов установлены дат­чики положения распределительного вала у задней части распределительных валов. На шейке распределительных валов располо­жены задающие кольца датчиков положения.

На головке блока цилиндров с левой и правой стороны закреплены электромаг­нитные клапаны, гидравлически управляю­щие механизмами. Электромагнитными клапанами, в свою очередь, управляет эле­ктронный блок управления двигателем.

Применение механизма изменения фаз газораспределения обеспечивает плав­ное изменение угла установки распреде­лительного вала в положения раннего и позднего (рис. 5.5) открытия клапанов. Блок управления определяет положение распределительного вала по сигналам

датчика фазы и датчика положения колен­чатого вала и выдает команду на измене­ние положения вала. В соответствии с этой командой перемещается золотник электромагнитного клапана, например, в направлении большего опережения от­крытия клапанов. При этом подаваемое под давлением масло поступает через ка­нал в корпусе газораспределительного механизма в корпус механизма изменения фазы газораспределения и вызывает поворот распределительного вала в тре­буемом направлении. При перемещении золотника в направлении, который соот­ветствует более раннему открытию клапа­нов, канал для более позднего их открытия автоматически соединяется со сливным каналом. Если распределительный вал по­вернулся на требуемый угол, золотник электромагнитного клапана (рис. 5.6) по команде блока управления устанавли­вается в положение, при котором масло поддерживается под давлением по обе стороны каждой из лопастей ротора муф­ты. Если требуется поворот распредели­тельного вала в сторону более позднего открытия клапанов, процесс регулирова­ния проводится с подачей масла в обрат­ном направлении.

 

Рис. 5.6. Электромагнитный клапан системы изменения фаз газораспределения: 1 - пружина клапана; 2 - отвер­стие для слива масла; 3 - электромагнит; 4 - золотник клапана; 5 - кольцевая проточка, соединенная каналом в крышке головки блока цилиндров со второй рабочей камерой механизма изменения фаз газораспределения; б - кольцевая проточка для отвода масла; 7 - кольцевая проточка, соединенная каналом в крышке головки блока ци­линдров с первой рабочей камерой механизма изменения фаз газораспределения; 8 - отверстие подвода масла из главной магистрали; А - полость, соединенная каналом в крышке головки блока цилиндров с первой рабочей ка­мерой гидромуфты механизма изменения фаз газораспределения; В - полость, соединенная каналом в крышке голо­вки блока цилиндров со второй рабочей камерой механизма изменения фаз газораспределения

Элементы системы изменения фаз газо­распределения (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.