Элементы головок блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Элементы головок блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Рассматривается конструкция головки блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 и основные узлы, связанные с её работой: распредвалы, клапанный механизм, системы CPS и VCT, свечи, катушки, топливная рампа, форсунки, вакуумный насос, впускной и выпускной коллекторы. Как устроены эти элементы, какую функцию они выполняют и как взаимодействуют между собой для повышения эффективности двигателя, снижения расхода топлива и оптимизации подачи воздуха.
Основными элементами головки блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L i6 Freelander 2 являются:
Головка блока цилиндров
Прокладка головки блока цилиндров
Маслоотделитель
Кожух распределительного вала
Распределительные валы
Впускные и выпускные клапаны в сборе
Соленоид системы управления изменением фаз газораспределения (VCT) и датчики положения распределительного вала (CMP)
Свечи зажигания
Катушки зажигания
Топливная магистраль и форсунки
Вакуумный насос
Впускной коллектор
Выпускной коллектор
Головка блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L i6 Freelander 2
Отлитая в кокиль головка блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L i6 Freelander 2 имеет горизонтальное расположение трубок и изготовлена из легкого сплава. Глубоко посаженные болты снижают деформацию и надежно крепят головку к блоку цилиндров. Головка блока цилиндров совмещается с блоком цилиндров двумя полыми штифтами. Два распределительных вала опираются на семь крышек подшипника каждый непосредственно в головке блока цилиндров и крышке распределительного вала.
Головка блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Прокладка головки блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L i6 Freelander 2
Уплотнение между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров представляет собой стандартную прокладку головки блока цилиндров. Многослойная прокладка головки блока цилиндров изготовлена из стали.
Прокладка головки блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Корпус маслоотделителя бензинового двигателя 3.2L i6 Freelander 2
Картерные газы направляются из картера, моторного отсека и головки блока цилиндров в корпус маслоотделителя, установленный на крышке распределительного вала. Из корпуса маслоотделителя картерные газы направляются через регулятор давления, установленный на задней стороне корпуса, на головку блока цилиндров и впускные каналы впускных клапанов.
Корпус маслоотделителя бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 (1)
Кожух распределительного вала бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Отлитый в кокиль кожух распределительного вала бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 изготовлен из легкого сплава и одновременно выполняет роль крышки клапанного механизма и крышки подшипников распределительного вала. На днище корпуса имеются литые каналы для подачи смазки, что обеспечивает хорошую подачу масла на распределительные валы и толкатели клапанов. Корпус маслоотделителя установлен на крышке распределительного вала.
Кожух распределительного вала бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – кожух распределительного вала; 2 – головка блока цилиндров
Распределительные валы бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Распределительные валы представляют собой полые стальные трубки, просверленные с целью снижения массы конструкции. Каждый распределительный вал фиксируется в головке блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 кожухом распределительного вала. Впускной распределительный вал оснащен блоком VCT и также приводит в действие вакуумный насос.
Впускной распределительный вал снабжен кулачками с разными контурами профиля. Одним для небольшой высоты подъема: 3,6 мм, другим для большей высоты подъема: 10,0 мм. Переключением высоты подъема управляет функция переключения профилей кулачков распределительного вала (CPS).
Выпускной распределительный вал имеет стандартную конструкцию, т.е. имеет лишь высоту подъема 10 мм.
Распределительные валы бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – впускной распределительный вал; 2 – выпускной распределительный вал; 3 – паз в выпускном распределительном вале ниже осевой линии; 4 – паз во впускном распределительном вале выше осевой линии
Впускные и выпускные клапаны бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 в сборе
Головка блока цилиндров снабжена двумя верхними распределительными валами, которые управляют 4 клапанами на цилиндр посредством гидравлических толкателей для впускного распределительного вала и механических толкателей для выпускного распределительного вала.
Впускные и выпускные клапаны в сборе бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – седло клапанной пружины (24 шт.); 2 – уплотнение штока клапана (24 шт.); 3 – пружина клапана (12 – впускной, 12 – выпускной); 4 – тарелка клапанной пружины (24 шт.); 5 – пружинная цанга клапана (48 шт.); 6 – впускной распределительный вал; 7 – гидравлический толкатель, внутренний; 8 – толкатель, внешний; 9 – кулачок распределительного вала, центральный (самая меньшая высота подъема); 10 – стопорный штифт, наружный; 11 – стопорный штифт, внутренний; 12 – возвратная пружина, наружный толкатель; 13 – впуск масла; 14 – профиль кулачка, внешний (меньшая высота подъема).
Переключение профилей распределительного вала бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
CPS: это система, в которой впускные клапаны при частоте оборотов бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 приблизительно до 3000 об/мин. имеют малую высоту подъема: 3,6 мм, а при частоте оборотов приблизительно свыше 3000 об/мин. – большую высоту подъема: 10,0 мм. CPS в сочетании с функцией VCT позволяет регулировать объем поступающего в цилиндры воздуха таким образом, что электронный привод дроссельной заслонки (ETA) может быть полностью открыт. Во время работы полностью открытый ETA значительно снижаются потери на подачу воздуха по сравнению с ситуацией, когда ETA самостоятельно регулирует объем поступающего в цилиндры воздуха. В свою очередь, повышение КПД насоса приводит к снижению потребления топлива.
Гидравлические клапаны с электроприводом представляют собой клапанные гидроаппараты.
Клапаны имеют 3 впускных/выпускных отверстия:
Впуск, подача масла
На толкатель/с толкателя
Возвратный трубопровод, т.е. в поддон картера.
Регулировка соленоида осуществляется через электромагнит, управляющий клапаном, способным находиться в 2 положениях.
Когда соленоид не работает, клапан регулируется только давлением масла на стороне впуска. Клапан закрывается на впуск, но открывается между толкателем и возвратной магистралью.
Переключатель профилей распределительного вала бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – внешний толкатель; 2 – стопорный штифт, наружный; 3 – внутренний толкатель; 4 – стопорный штифт с пружиной, внутренний; 5 – впуск масла, регулировка гидравлических клапанов; 6 – устройство гидравлической регулировки зазоров клапанов; 7 – возвратная пружина, наружный толкатель; 8 – выступ; 9 – впуск масла, функция CPS
Давление масла низкое на внешнем стопорном штифте толкателя, и клапаны открываются на небольшую высоту.
При включенном соленоиде на клапан сверху действует давление электромагнита, превышающее силу давления масла.
Клапан изменяет положение и закрывается между толкателем и возвратной магистралью, но открывает штуцеры между впуском и толкателем.
Давление масла высокое на внешнем стопорном штифте толкателя, который поднят и воздействует на внутренний стопорный штифт. Внешний и внутренний толкатели соединяются, и клапаны открываются на большую высоту.
Впускной распределительный вал снабжен 3 кулачками для каждого клапана. Один кулачок расположен посередине и обеспечивает малую высоту подъема: 3,6 мм; а 2 других обеспечивают большую (одинаковую) высоту подъема: 10,0 мм.
При малой высоте подъема на клапан через внутренний толкатель воздействует только центральный кулачок. Наружные кулачки воздействуют на наружный толкатель, который повторяет движения кулачков. Возвратная пружина сжата и обеспечивает постоянное соприкосновение толкателя с распределительным валом. Когда центральный толкатель и наружный толкатель не соединены, наружный толкатель перемещается, не воздействуя на клапан. Следовательно, высота подъема мала. При большой высоте подъема внутренний толкатель и наружный толкатель соединяются 2 стопорными штифтами.
Положение стопорных штифтов регулируется гидравлически 2 электрогидравлическими электромагнитными клапанами системы CPS. Эти клапаны находятся в кожухе распределительного вала.
Один соленоид управляет клапанами цилиндров 1, 2 и 4, в то время как другой управляет клапанами цилиндров 3, 5 и 6. Следовательно, соленоиды управляют 6 клапанами каждый (если в двигателе установлено 2 впускных и 2 выпускных клапана в каждом цилиндре).
Положением электромагнитных клапанов (вкл. или выкл.) управляет блок ECM. Подробнее мы писали на нашем сайте в статье «Система электронных органов управления».
Внутренний толкатель работает как гидравлический толкатель, что компенсирует любой износ. Следовательно, величина зазора клапана равна «0».
Выпускной распределительный вал имеет стандартную конструкцию и имеет высоту подъема 10,0 мм. Толкатели являются механическими (т.е. имеют клапанный зазор).
Раннее закрытие впускных клапанов при малой нагрузке и низкой частоте оборотов бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 способствует уменьшению расхода топлива.
Из впускного канала масла, находящегося на передней стороне цилиндра, масло поступает на следующие механизмы:
гидравлические толкатели;
вакуумный насос;
форсунку для смазки цепи механизма газораспределения;
передний подшипник впускного распределительного вала;
электрогидравлические соленоиды CPS, передний и задний;
толкатели с функцией CPS. В трубопроводе задних электрогидравлических соленоидов установлен сливной клапан.
В трубопроводе задних электрогидравлических соленоидов установлен сливной клапан.
В трубопроводе также имеются 2 откалиброванных канала на контур каждого толкателя (т.е. контуры после соленоидов CPS). Непрерывный поток в контуре обеспечивает необходимую устойчивую разность давлений, необходимую для стабильной подачи от малого к большому толкателю (или наоборот).
В случае малой высоты подъема в контуре толкателя, в принципе, отсутствует давление, когда клапаны CPS открыты, что вызывает противоток в поддон картера. В каждом канале установлен фильтр.
Из впускного канала масла, находящегося на задней стороне цилиндра, масло поступает на следующие механизмы:
гидравлический натяжитель цепи механизма газораспределения;
блок VCT впускного распределительного вала;
подшипники впускного распределительного вала;
подшипники выпускного распределительного вала.
Чтобы обеспечить как можно более плавное переключение с малой высоты подъема на большую и наоборот, перекачка разрешается только при выполнении определенных условий.
К ним относятся следующие:
Температура масла должна превышать +40°C. Рассчитывается в блоке ECM, среди прочего, на основе данных о температуре охлаждающей жидкости.
Иногда объемный КПД одинаков для малого и большого подъема, что означает, что требуемый расход воздуха находится в таком диапазоне, в котором его может регулировать система VCT. Это используется для обеспечения как можно более плавной перекачки.
Опережение зажигания можно отрегулировать таким образом, чтобы предотвратить максимальный крутящий момент во время работы функции CPS.
Электромагнитные клапаны CPS бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – электромагнитный клапан CPS: цилиндры 3, 5 и 6; 2 – электромагнитный клапан CPS: цилиндры 1, 2 и 4
Соленоид системы управления изменением фаз газораспределения и датчики положения распределительного вала бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Профиль или положение и форма кулачков распределительного вала оптимизируются в соответственно определенной частоте оборотов бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2, но обычно это ограничивает нижний предел крутящего момента или верхний предел мощности. При высоких значениях частоты вращения коленчатого вала двигатель требует большого количества воздуха. Однако впускные клапаны могут закрыться до подачи всего необходимого объема воздуха. С другой стороны, если распределительный вал оставляет клапаны открытыми на более длительные периоды, начинаются проблемы при работе двигателя на низких оборотах. Это приводит к тому, что несгоревшее топливо выходит из бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2, поскольку клапаны все еще открыты.
Чтобы этого не происходило, VCT изменяет фазы газораспределения, изменяя углы опережения и задержки зажигания, чтобы обеспечить оптимальную работу бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2, снижение токсичности выбросов и расхода топлива. Это достигается при помощи гидравлического соленоида с электронным управлением, установленного в кожухе распределительного вала, в задней части двигателя, позади заднего соленоида CPS. ECM передает сигнал на соленоид, который направляет моторное масло в блок VCT. Золотник клапана в блоке VCT регулирует расход масла.
В кожухе распределительного вала установлены два датчика CMP. Датчики CMP контролируют положение распределительных валов с целью определения порядка опережения зажигания, включения впрыска топлива и получения точного сигнала обратной связи опережения или запаздывания открывания клапанов от VCT.
Датчик положения распределительного вала (CMP) представляет собой датчик Холла, включающий и выключающий подачу питания от аккумуляторной батареи. Подача питания переключается, когда зубцы редуктора проходят верхушку датчика. Эти 4 зубца имеют разную форму, поэтому блок ECM может определить точное положение распределительного вала в любое время.
Соленоид системы управления изменением фаз газораспределения и датчики положения распределительного вала бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – датчик CMP: выпускной распределительный вал; 2 – электромагнитный клапан VCT; 3 – датчик CMP: впускной распределительный вал
Свечи зажигания бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Свечи зажигания вкручиваются в головку блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 сквозь кожух распределительного вала и управляются блоком ECM через отдельные катушки.
Свечи зажигания бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – cвеча зажигания (6 шт.)
Катушки зажигания бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Блок ECM использует отдельную катушку зажигания для каждой свечи зажигания. Катушки зажигания бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 устанавливаются на верхнюю часть свечей зажигания.
Катушка имеет резиновое уплотнение, которое герметизирует катушку в отверстии свечи зажигания в головке блока цилиндров бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2, предотвращая скопление влаги и мусора вокруг свечи зажигания. Эти катушки устраняют необходимость использования проводов высокого напряжения, что, в свою очередь, повышает надежность системы зажигания.
Каждая катушка снабжена 3-х контактным гнездом разъема, обеспечивающим получение напряжения зажигания от аккумуляторной батареи, заземление вторичной обмотки и отрицательного зажима (переключателя) первичной обмотки. Зажим переключателя каждой катушки подсоединен к отдельному контакту блока ECM, обеспечивая независимое переключение.
Катушка зажигания бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – катушка зажигания (6 шт.)
Топливная магистраль и форсунки бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
В нормальных условиях в топливной магистрали бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 поддерживается разреженное давление 3,8 бар, однако повышение давления до 4,2 бар запрограммировано для любого из следующих условий:
условия холодного пуска, для улучшения парообразования топлива;
условия холодного пуска: чем холоднее, тем выше вязкость топлива.
Топливная магистраль бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 крепится к стороне впуска блока цилиндров болтами. Топливные форсунки установлены в головке блока цилиндров и подсоединены к топливной магистрали. Кольцевые уплотнения используются для герметизации форсунок в топливной магистрали и головке блока цилиндров. Соединение для топливопровода высокого давления находится между форсунками 1 и 2.
Топливопровод высокого давления и датчик температуры топлива бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 находятся на конце топливной магистрали рядом с форсункой 6. Датчик давления периодически отслеживает давление топлива в топливной магистрали. Это значение используется ECM для расчета длительности импульса топливной форсунки, требуемого для подачи соответствующего количества топлива за один впрыск. Датчик температуры измеряет температуру топлива в топливной магистрали. Затем этот входной сигнал используется для подачи соответствующего количества топлива в двигатель.
Топливная магистраль бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – топливораспределительная рампа; 2 – датчик давления и температуры в топливной магистрали; 3 – топливопровод высокого давления
Вакуумный насос бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Впускной распределительный вал оснащен блоком VCT. Впускной распределительный вал также приводит в действие вакуумный насос бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2.
Вакуумный насос бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – вакуумный насос
Впускной коллектор бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Впускной коллектор бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 крепится к головке блока цилиндров и к поддону картера.
Коллектор может регулировать длину впускного канала и объем камеры для устранения газодинамических колебаний посредством двух отдельных клапанов.
При низкой частоте вращения бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 используются длинные впускные тракты, чтобы обеспечить оптимальный крутящий момент. Короткие каналы используются при средних скоростях, опять же, для оптимизации крутящего момента в существующем диапазоне частоты оборотов.
При более высокой частоте вращения коленчатого вала преимущества от оптимизации длины тракта перевешиваются необходимостью поддерживать надлежащую подачу воздуха, соответствующую потребности бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2. Однако клапан камеры для устранения газодинамических колебаний открывается для создания единого объема камеры, обеспечивающего нагнетание максимального объема воздуха в цилиндры двигателя.
Впускной коллектор бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – впускной коллектор; 2 – регулируемый клапан камеры для устранения газодинамических колебаний; 4 – корпус и блок дросселя; 6 – регулируемый клапан канала
Выпускной коллектор бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
Выпускной коллектор состоит из двух отдельных коллекторов. Один коллектор используется для цилиндров 1 – 3, а другой для цилиндров 4 – 6. Соединение коллекторов с головкой блока цилиндров герметизировано прокладкой и закреплено болтами.
Каждый коллектор состоит из трех сварных секций, которые подсоединяются к неотъемлемому от коллектора каталитическому нейтрализатору. Прилив с резьбовым отверстием расположен в месте соединения 3 частей коллектора, в него установлен кислородный датчик (HO2S) перед каталитическим нейтрализатором. На выпусках каталитического нейтрализатора имеются ответвляющиеся фланцы, совмещенные с соответствующими фланцами на переднем отсеке выпускной системы.
Кронштейн на каждом выпускном фланце обеспечивает крепление теплового экрана выпускного коллектора.
Выпускной коллектор бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2
1 – выпускной коллектор в сборе; 2 – прокладка; 3 – выпускной коллектор: цилиндры 1-3; 4 – выпускной коллектор: цилиндры 4-6
Подведя итог:
Материал даёт комплексное представление о верхней части бензинового двигателя 3.2L I6 Freelander 2 и связанных с ней системах. Особое внимание уделено работе механизмов изменения фаз газораспределения и переключения профилей кулачков, особенностям смазки, подачи топлива, зажигания, впуска и выпуска. Статья будет полезна тем, кто изучает устройство двигателя, занимается диагностикой, ремонтом или хочет лучше понимать принципы работы силового агрегата Freelander 2.




































































































