Введение
Двигатель Z 24 XE входит в линейку двигателей, которые планируется устанавливать на автомобили Antara 2007 ГВ.
Двигатель Z 24 XE относится к семейству II (FAM II) и соответствует нормативам токсичности выхлопных газов Euro IV.
Вид двигателя Z 24 XE
Размещение компонентов в моторном отсеке
Ниже перечислены основные части двигателя, отмеченные цифрами на иллюстрации моторного отсека.
| 1. | Воздушный фильтр в сборе |
|---|---|
| 2. | Датчик положения распределительного вала |
| 3. | Пробка маслоналивной горловины двигателя |
| 4. | Дроссельный патрубок с электронным управлением |
| 5. | Внутренний трубопровод принудительной вентиляции картера |
| 6. | Клапан системы рециркуляции отработавших газов |
| 7. | Система искрового зажигания |
| 8. | Блок управления двигателем (ECM) |
| 9. | Бачок омывателя |
| 10. | Аккумулятор |
| 11. | Блок предохранителей двигателя |
| 12. | Пробка расширительного бачка |
| 13. | Бачок рабочей жидкости рулевого управления с сервоусилителем |
| 14. | Бачок тормозной жидкости |
| 15. | Провода зажигания |
| 16. | Резонатор |
| 17. | Датчик температуры впускаемого воздуха |
Общее описание
Сверху на блок цилиндров установлена алюминиевая головка цилиндров, в которой расположены два распределительных вала. Оба распределительных вала абсолютно идентичны, они приводят впускные и выпускные клапаны.
Распределительные валы установлены в подшипниках, снабженных масляными каналами. Масло подается по каналам к распределительным валам и смазывает подшипники и шейки валов.
В головке цилиндров имеются дренажные отверстия, через которые масло стекает в масляный поддон.
С помощью масляного насоса масло выкачивается из поддона и направляется дальше для смазки различных частей двигателя. На маслоприемнике установлен фильтр грубой очистки для защиты насоса и других элементов двигателя от засорения или повреждения шламом.
Масло проходит через масляный фильтр и далее по двум масляным магистралям нагнетается в блок цилиндров, головку блока и к размещенным в них деталям.
Литой алюминиевый масляный поддон и блок цилиндров вместе образуют картер, в котором размещен коленчатый вал. По масляному каналу, проходящему через центр коленчатого вала, масло подается к шатунам, подшипникам, поршням и остальным деталям.
Регулятор масляного давления препятствует подаче в двигатель чрезмерного количества масла на высоких оборотах.
Для привода расположенных вверху двух распределительных валов используется армированный резиновый ремень, который также выполняет функцию их синхронизации с расположенным внизу коленчатым валом. И шкивы и приводной ремень ГРМ являются зубчатыми, что позволяет предотвратить проскальзывание.
В системах впуска и выпуска используются каналы с перекрестным потоком. Впускной коллектор состоит из четырех отдельных длинных каналов. Дроссельный патрубок крепится к коллектору сверху.
Выпускной коллектор также состоит из четырех каналов, по которым отработавшие газы отводятся из камер сгорания с минимальным противодавлением.
Клапан рециркуляции отработавших газов крепится к торцу головки цилиндров с помощью специального адаптера.
Клапан рециркуляции отработавших газов помогает снизить содержание в выхлопе окислов азота (NOx), образующихся при высоких температурах сгорания топлива, направляя часть отработавших газов во впускной коллектор, чтобы снизить перепад температур.
Кривые мощности и крутящего момента двигателя Z 24 XE
| A. | Кривая крутящего момента |
|---|---|
| B. | Кривая мощности |
Система управления двигателем
Основным элементом системы управления двигателем Z 24 XE является контроллер BOSCH ME 7.9.9 (блок управления двигателем). Для эффективного управления работой систем впуска и выпуска отработавших газов контроллер использует сигналы датчиков. Обмен с блоками управления других систем автомобиля осуществляется по шине CAN.
Блок управления ЭСУД установлен в моторном отсеке рядом с аккумулятором. Он постоянно отслеживает сигналы, поступающие от датчиков, и прочие параметры для обеспечения наилучших ездовых качеств, топливной экономичности и минимального уровня токсичности отработавших газов. Контроллер постоянно проводит диагностику систем для поддержания наиболее эффективного режима работы двигателя.
Шина CAN
Шина CAN представляет собой последовательность шин для передачи данных, через которые осуществляется обмен информацией между различными системами автомобиля, а также с диагностическим прибором.
По шине CAN один блок может считывать информацию из памяти другого блока, что позволяет им работать как единая система, а также оптимизирует работу каждого блока в отдельности. Прочие детали, например, исполнительные механизмы, датчики и электродвигатели соединяются с блоками управления обычными жгутами проводов.
Шина CAN поддерживает три типа шин: для высокоскоростной (HSCAN), среднескоростной (MSCAN) и низкоскоростной (LSCAN) передачи данных.
Шина HSCAN используется для передачи информации в режиме реального времени, например, данных о крутящем моменте двигателя, угле поворота рулевого колеса, а шина MSCAN используется в информационно-развлекательной и навигационных системах.
Передача данных при выключенном зажигании возможна только по шине LSCAN, поэтому она используется для таких систем, как дистанционное управление центральной блокировкой замков и противоугонная система.
Использование шин для обмена информацией между различными системами имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием отдельных проводов.
Основные преимущества:
- Меньшее количество проводов в жгутах, а также контактов в разъемах блоков управления приводит к значительному снижению веса.
- Обмен данными между различными блоками управления проходит более эффективно
- Возрастает надежность и ремонтопригодность
Диагностические коды неисправностей
В случае обнаружения какой-либо неисправности системы в память блока управления заносится код неисправности. Для каждого кода предусмотрено буквенное обозначение, по которому можно определить, связана ли данная неисправность с токсичностью или нет.
При обнаружении неисправности на панели приборов загорается одна из двух предупредительных ламп: лампа индикатора неисправности (MIL) или лампа индикации приближающегося ТО (SVS). Индикатор MIL указывает на наличие неисправности, влияющей на токсичность, а лампа SVS указывает на неисправность, не связанную с токсичностью. В случае пропусков зажигания лампа MIL начинает мигать. Электронная система автомобиля переключится в аварийный режим работы.
Диагностический разъем
Диагностический разъем расположен под панелью приборов со стороны водителя и служит для передачи данных блока управления с целью диагностики.
К диагностическому разъему можно подключить диагностический прибор Tech 2 и с его помощью получить информацию о кодах неисправностей, сохраненных в памяти блока управления. С помощью Tech 2 можно также стереть коды неисправностей, выполнить тесты исполнительных механизмов и считать последовательные данные.
• Сервис: Описание диагностических кодов неисправностей см. в соответствующем разделе руководства по ремонту.
Системы управления
В используемой на этом автомобиле системе непосредственного зажигания отсутствует распределитель, т.е. разряд на каждую свечу подается непосредственно с катушки зажигания. При пуске двигателя для расчета момента подачи искры и момента впрыска топлива используются показания датчика положения коленчатого вала и сведения о скорости его вращения. Блок управления ЭСУД определяет, в какой момент следует подать напряжение на катушку зажигания, и отдает сигнал к искрообразованию.
В механизме привода дроссельной заслонки используются датчики положения педали газа и датчики положения дроссельной заслонки. С помощью сигналов от этих датчиков устанавливается связь между положением педали и положением заслонки, таким образом устраняется необходимость в использовании механического привода.
Два датчика положения педали газа, установленные на педали, передают в блок управления ЭСУД сведения о фактическом положении педали газа. Блок управления ЭСУД напрямую управляет открыванием/закрыванием дроссельной заслонки на основании сигналов датчиков положения педали газа и нескольких других параметров.
В дроссельный патрубок встроены два датчика положения дроссельной заслонки и исполнительный механизм. Исполнительный механизм используется для изменения положения заслонки, а датчики – для передачи сведений о ее положении в блок управления ЭСУД. На основании этих данных блок управления изменяет состав горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя.
Блок управления ЭСУД также считывает сигналы переднего и заднего датчиков кислорода, снабженных подогревом, для регулировки состава топливовоздушной смеси, снижения уровня токсичности и расхода топлива.
Первый (управляющий) датчик кислорода установлен под выпускным коллектором на приемной трубе. Он используется в качестве основного измеряющего устройства системы топливоподачи, с помощью которого определяется, работает ли двигатель на переобогащенной или переобедненной смеси. Управляющий датчик кислорода постоянно сравнивает содержание кислорода в системе выпуска с содержанием кислорода вне двигателя. Если датчик выявляет слишком высокое или слишком низкое содержание кислорода в выпускном коллекторе, соответствующий сигнал направляется в блок управления ЭСУД. Получив предупредительный сигнал, блок управления скорректирует в необходимом направлении состав топливовоздушной смеси, изменяя длительность впрыска.
Второй (диагностический) датчик кислорода установлен в системе выпуска после каталитического нейтрализатора. Сигнал этого датчика используется для проверки эффективности работы нейтрализатора и частично для регулировки состава смеси. Для эффективной работы нейтрализатора по снижению уровня токсичности отработавших газов необходимо, чтобы в цилиндры подавалась смесь стехиометрического состава (14,7 частей воздуха на 1 часть топлива).
Работа датчиков кислорода возможна только в том случае, если они прогреты до определенной температуры. В этом случае система управляет топливоподачей по замкнутому контуру. В режиме работы по замкнутому контуру блок управления двигателем использует сигналы датчиков кислорода для регулирования состава топливовоздушной смеси. Блок управления двигателем может работать и по разомкнутому контуру, этот режим используется при пуске двигателя, когда датчики еще не прогреты. В режиме работы по разомкнутому контуру необходимый состав топливовоздушной смеси определяется на основании показаний датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя и датчика абсолютного давления во впускном коллекторе.
Системы снижения токсичности
Система улавливания паров топлива предназначена для улавливания паров топлива, образующихся в топливной системе, и предотвращения их выброса в атмосферу. В состав системы улавливания паров топлива входит угольный адсорбер и клапан продувки, который включается по команде блока управления ЭСУД.
Адсорбер установлен на днище кузова перед топливным баком и используется для накопления паров топлива, поступающих из бака. Блок управления ЭСУД на основании показаний нескольких кислородных и топливных датчиков определяет, когда необходимо выполнить продувку адсорбера. В нужный момент он подает сигнал на открытие клапана и под действием разрежения пары топлива засасываются во впускной коллектор для дожигания в цилиндрах двигателя.
Система рециркуляции отработавших газов предназначена для снижения окислов азота (NOx), образующихся в ходе рабочего цикла двигателя при высоких температурах.
Клапан рециркуляции направляет некоторое количество отработавших газов во впускной коллектор, где они смешиваются с всасываемым атмосферным воздухом, в результате чего температура и давление сгорания снижаются и количество окислов азота в отработавших газах сокращается.
Система принудительной вентиляции картера предназначена для удаления потенциально опасных газов из картера. Эти газы смешиваются с воздухом, поступающим в картер через воздушный фильтр. Полученная смесь затем высасывается из картера через шланг системы вентиляции и направляется во впускной коллектор.
Датчики системы управления двигателем
В датчике температуры всасываемого воздуха в качестве чувствительного элемента используется термистор (резистор, напряжение сигнала которого изменяется в зависимости от температуры). Он установлен на выпускном шланге воздушного фильтра.
Блок управления ЭСУД определяет температуру во впускном коллекторе по изменению напряжения сигнала датчика температуры всасываемого воздуха.
Сигнал датчика температуры охлаждающей жидкости термисторного типа используется ЭСУД, например, при расчете моментов впрыска топлива и искрообразования. Датчик температуры ОЖ установлен на блоке цилиндров и выходит в канал системы охлаждения двигателя.
Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе используется системой управления двигателем для контроля давления во впускном коллекторе на различных режимах работы двигателя. Сведения о давлении в коллекторе используются в различных функциях управления двигателем, например, при расчете моментов впрыска топлива и искрообразования с целью оптимизации рабочих характеристик и снижения токсичности. Сигнал датчика абсолютного давления во впускном коллекторе также используется и для определения барометрического давления, что необходимо для корректной работы двигателя в горной местности.
Датчик детонации установлен на блоке цилиндров и служит для выявления детонации в цилиндрах двигателя. Блок управления ЭСУД отслеживает напряжение сигнала датчика и корректирует момент зажигания для устранения детонации.
Датчик положения распределительного вала установлен за зубчатым шкивом привода ГРМ и служит для определения скорости вращения коленвала. Сигнал датчика используется ЭСУД, чтобы задать правильную последовательность работы топливных форсунок. При провороте вала датчик сообщает ЭСУД, что поршень в цилиндре номер один приближается к верхней мертвой точке, на основании чего можно определить время начала впрыска.
С помощью датчика положения коленчатого вала магнитного типа блок управления ЭСУД может в любой момент времени определить текущее положение коленчатого вала. Датчик закреплен на блоке цилиндров. Он работает вместе с 58-зубовым задающим диском, установленном на коленчатом вале. Блок управления ЭСУД определяет фактическое положение коленчатого вала на основании сигнала этого датчика. Сведения о положении коленвала используются для расчета времени зажигания и впрыска, после чего соответствующие управляющие сигналы направляются на катушки зажигания и топливные форсунки.