Особенности конструкции двигателей Renault Megane 2

Автомобили Renault Megane 2 комплектуются двигателями K4J (1,4 л), K4M (1,6 л), F4R (2,0 л) и дизельным двигателем K9K dCi (1,5 л)

В статье рассмотрим особенности конструкции двигателей K4J (1,4 л), K4M (1,6 л), F4R (2,0 л).

Двигатели бензиновые, четырехтактные, четырехцилиндровые, рядные, шестнадцатиклапанные — с верхним расположением двух распределительных валов.

Двигатели расположены в моторном отсеке поперечно.

По конструкции двигатели сходные между собой.

Основные отличия связаны с размерами деталей.

Порядок работы цилиндров: 1-3-4-2, отсчет от маховика.

Система питания – последовательный многопоточный впрыск топлива.

Двигатель с коробкой передач и сцеплением образуют силовой агрегат, закрепленный на трех резинометаллических опорах.

Система питания двигателя состоит из электрического топливного насоса, ус­тановленного в топливном баке, дроссель­ного узла, фильтра тонкой очистки топлива, фильтра грубой очистки топлива, располо­женного в модуле топливного насоса, регу­лятора давления топлива, форсунок, топли­вопроводов, системы рециркуляции отра­ботавших газов и воздушного фильтра.

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.

На двигателе F4R применяется схема регулирования фаз с помощью фазорегулятора.

Фазорегулятор регулирует момент открытия клапанов впуска двигателя.

Система обеспечивает установку оптимальных фаз газораспределения для каждого момента работы двигателя с целью увеличения его мощностных и динамических характеристик за счет изменения положения распределительного вала впускных клапанов.

Управляет системой электронный блок управления двигателем (ЭБУ).

К основным элементам системы регулирования фаз относятся управляющий электромагнитный клапан, исполнительный механизм изменения положения распределительного вала и датчик положения распределительного вала.

Ремень привода ГРМ приводит в действие исполнительный механизм системы, который посредством гидромеханической связи передает вращение распределительному валу впускных клапанов.

Из главной масляной магистрали по каналам моторное масло под давлением подводится к гнезду головки блока цилиндров, в котором установлен клапан, и далее через каналы в головке и в распределительном валу — к исполнительному механизму системы.

В исходном положении и при частоте вращения коленчатого вала двигателя до 1450 мин^-1 напряжение питания не подается на электромагнитный клапан — он закрыт.

При частоте вращения коленчатого вала в пределах 1450—4300 мин^-1 и при полностью нажатой педали «газа» ЭБУ подает напряжение питания на электромагнитный клапан — он открывается.

При этом золотниковое устройство клапана обеспечивает подачу масла под давлением в рабочую полость исполнительного механизма.

За счет изменения давления масла и гидромеханического воздействия происходит взаимное перемещение отдельных элементов исполнительного механизма, и распределительный вал поворачивается на требуемый угол, изменяя фазы газораспределения.

При частоте вращения коленчатого вала выше 4300 мин^-1 питание электромагнитного клапана прекращается.

Золотниковое устройство электромагнитного клапана и элементы исполнительного механизма системы очень чувствительны к загрязнению моторного масла.

При выходе из строя системы изменения фаз впускные клапаны открываются и закрываются в режиме максимального запаздывания.

Система изменения фаз газораспре­деления позволяет установить оптималь­ные фазы газораспределения для каждого момента работы двигателя, в результате чего достигается повышенная мощность, лучшая топливная экономичность и мень­шая токсичность отработавших газов.

Для определения мгновенного положе­ния распределительного вала установлен датчик положения распределительного ва­ла (датчик фазы).

На шейке распредели­тельного вала расположено задающее кольцо датчика положения.

На верхней крышке привода газорас­пределительного механизма закреплен электромагнитный клапан, гидравлически управляющий механизмом изменения фаз газораспределения.

Электромагнитным клапаном, в свою очередь, управляет эле­ктронный блок управления двигателем.

Блок управления определяет положение впускного 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 впускных 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 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.

При остановке двигателя распредели­тельный вал впускных клапанов автомати­чески устанавливается в исходное положе­ние, при котором нет перекрытия фаз впу­скных и выпускных клапанов.

Это сделано для обеспечения уверенного пуска холод­ного двигателя.

При таком расположении фаз исключено разбавление свежего топ­ливовоздушного заряда, поступающего в цилиндр при такте впуска, отработавши­ми выхлопными газами.

Помимо облегче­ния пуска двигателя при этом обеспечива­ется его ровная и бесперебойная работа во время прогрева.

По мере прогрева дви­гателя фазы газораспределения плавно из­меняются до их перекрытия на полностью прогретом двигателе, что обеспечивает его лучшую экономичность.

Элементы системы изменения фаз газо­распределения (электромагнитный клапан и механизм динамического изменения вза­имного 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.

Спереди на двигателе (по направлению движения автомобиля) расположены: указатель уровня масла, топливная рампа с форсунками, впускной трубопровод, масляный фильтр, теплообменник (двигатель 2,0), датчик сигнализатора недостаточного давления масла, датчик детонации, датчик положения коленчатого вала (двигатель 2,0), подводящая труба насоса охлаждающей жидкости, стартер (двигатель 1,6), генератор, насос гидроусилителя руля, компрессор кондиционера.

Сзади на двигателе расположены: дроссельный узел, корпус воздушного фильтра, выпускной коллектор с управляющим датчиком концентрации кислорода, стартер (двигатель 2,0).

Блок цилиндров двигателя отлит из чугуна, цилиндры расточены непосредственно в блоке.

В нижней части блока цилиндров расположены, пять опор коренных подшипников коленчатого вала со съемными крышками, которые крепятся к блоку болтами.

Отверстия в блоке цилиндров под подшипники обрабатываются при установленных крышках, поэтому крышки не взаимозаменяемые.

На торцовых поверхностях опоры №3 двигателя К4М и №2 двигателя F4R выполнены гнезда для упорных полуколец, препятствующих осевому перемещению коленчатого вала.

Для охлаждения поршней во время работы двигателя их днища омываются снизу моторным маслом через специальные форсунки, которые запрессованы в блок цилиндров.

Коленчатый вал с пятью коренными и четырьмя шатунными шейками.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала стальные, тонкостенные с антифрикционным покрытием, нанесенным на рабочие поверхности вкладышей.

На переднем конце коленчатого вала установлены: звездочка привода масляного насоса, зубчатый шкив привода ГРМ и шкив привода вспомогательных агрегатов, который также является демпфером крутильных колебаний коленчатого вала.

Коленчатый вал уплотняется спереди и сзади сальниками.

Шатуны – кованные стальные, двутаврового сечения, обрабатываются вместе с крышками.

Крышки крепятся к шатунам болтами на двигателе F4R и болтами с гайками на двигателе К4М.

Своими нижними (кривошипными) головками шатуны соединены через вкладыши с шатунными шейками коленчатого вала, а верхними головками — через поршневые пальцы с поршнями.

Поршневые пальцы — стальные, трубчатого сечения.

На двигателе 2,0 палец плавающего типа — свободно поворачивается в бобышках поршня и верхней головке шатуна.

От осевого перемещения палец зафиксирован двумя стопорными пружинными кольцами, расположенными в проточках бобышек поршня.

На двигателе 1,6 поршневой палец запрессован в верхнюю головку шатуна и свободно поворачивается в бобышках поршня.

Поршни выполнены из алюминиевого сплава.

Юбка поршня имеет сложную форму: в продольном сечении юбка бочкообразная, а в поперечном — овальная.

В верхней части поршня проточены три канавки под поршневые кольца.

Два верхних поршневых кольца — компрессионные, а нижнее — маслосъемное.

Маховик отлит из чугуна, установлен на корзине сцепления и прикреплен шестью болтами.

На маховик напрессован зубчатый обод для пуска двигателя стартером.

На автомобили с автоматической коробкой передач вместо маховика устанавливают ведущий диск гидротрансформатора.

Головка блока цилиндров отлита из алюминиевого сплава, общая для всех четырех цилиндров.

Головка блока цилиндров центрируется на блоке двумя втулками и крепится десятью винтами.

Между блоком и головкой устанавливается безусадочная металлическая прокладка.

На противоположных сторонах головки блока цилиндров расположены окна впускных и выпускных каналов.

Свечи зажигания установлены по центру каждой камеры сгорания.

Клапаны стальные, в головке блока цилиндров расположены в два ряда, V-образно, по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр.

Тарелка впускного клапана больше, чем выпускного.

Седла и направляющие втулки клапанов запрессованы в головку блока цилиндров.

Сверху на направляющие втулки клапанов надеты маслоотражательные колпачки.

Клапан закрывается под действием пружины.

Нижним концом она опирается на шайбу, а верхним — на тарелку, которая удерживается двумя сухарями.

Сложенные сухари снаружи имеют форму усеченного конуса, а изнутри снабжены упорными буртиками, входящими в проточку на стержне клапана.

В верхней части головки блока цилиндров установлены два распределительного вала.

Один вал приводит впускные клапаны газораспределительного механизма, а другой — выпускные.

На каждом валу выполнены восемь кулачков — соседняя пара кулачков одновременно управляет клапанами (впускными или выпускными) каждого цилиндра.

Особенностью конструкции распределительного вала является то, что кулачки напрессованы на трубчатый вал.

Опоры (постели) распределительных валов (по шесть опор для каждого вала) разъемные — расположены в головке блока цилиндров и в крышке головки блока.

Привод распределительных валов — зубчатым ремнем от шкива коленчатого вала.

На каждом распределительном валу со стороны зубчатого шкива выполнен упорный фланец, который входит в проточку головки блока цилиндров, препятствуя тем самым осевому перемещению вала.

Шкив распределительного вала не фиксируется на валу с помощью тугой посадки, шпонки или штифта, а — только за счет сил трения, возникающих на торцевых поверхностях шкива и вала при затяжке гайки крепления шкива.

Уплотняется носок распределительного вала сальником, надетым на шейку вала и запрессованным в гнездо, образованное поверхностями головки блока цилиндров и крышки головки блока.

Клапаны приводятся от кулачков распределительного вала через рычаги клапанов.

Для увеличения срока службы распределительного вала и рычагов клапанов кулачок вала воздействует на рычаг через ролик, вращающийся на оси рычага.

Гидроопоры рычагов клапанов установлены в гнездах головки блока цилиндров.

Масло внутрь гидроопоры поступает из магистрали в головке блока цилиндров через отверстие в корпусе гидроопоры.

Гидроопора автоматически обеспечивает беззазорный контакт кулачка распределительного вала с роликом рычага клапана, компенсируя износ кулачка, рычага, торца стержня клапана, фасок седла и тарелки клапана.

Смазка двигателя — комбинированная.

Под давлением масло подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительных валов и гидроопорам рычагов клапанов.

Другие узлы двигателя смазываются разбрызгиванием.

Давление в системе смазки создает шестеренчатый масляный насос, расположенный в поддоне картера и прикрепленный к блоку цилиндров.

Масляный насос приводится цепью от коленчатого вала.

Ведущая звездочка привода насоса установлена на коленчатом валу под передней крышкой блока цилиндров.

На звездочке выполнен цилиндрический поясок, по которому работает передний сальник коленчатого вала.

Звездочка установленная на коленчатом валу без натяга и не зафиксирована шпонкой.

При сборке двигателя ведущая звездочка привода насоса зажимается между зубчатым шкивом привода ГРМ и буртиком коленчатого вала в результате стягивания пакета деталей болтом крепления шкива привода вспомогательных агрегатов.

Крутящий момент от коленчатого вала передается на звездочку только за счет сил трения между торцовыми поверхностями звездочки зубчатого шкива и коленчатого вала.

При ослабленной затяжке болта крепления шкива привода вспомогательных агрегатов, ведущая звездочка привода масляного насоса может начать проворачиваться на коленчатом валу и давление масла в двигателе упадет.

Маслоприемник выполнен за одно целое с крышкой корпуса масляного насоса.

Крышка крепится пятью винтами к корпусу насоса и удерживается от выпадения пружинным фиксатором.

Масло из насоса по каналу в блоке цилиндров подается к масляному фильтру.

Масляный фильтр – полнопоточный, неразборный.

На двигателе F4R, перед тем как поступить в фильтр, масло проходит через теплообменник, прикрепленный к блоку цилиндров.

При работе двигателя через соты теплообменника постоянно циркулирует жидкость системы охлаждения. Вскоре после пуска двигателя моторное масло в теплообменнике подогревается (за счет того, что охлаждающая жидкость нагревается быстрее).

При работе двигателя на максимальных режимах масло охлаждается в теплообменнике.

Пройдя масляный фильтр, масло подается в главную магистраль блока цилиндров.

Из главной магистрали масло поступает по каналам к коренным подшипникам коленчатого вала, форсункам охлаждения поршней и далее к шатунным подшипникам вала.

По двум вертикальным каналам в блоке цилиндров масло из главной магистрали подается в головку блока цилиндров — к крайним опорам (со стороны заглушек распределительных валов) валов и гидроопорам клапанов.

Через проточки и сверления в крайних опорных шейках распределительных валов масло поступает внутрь валов, а через сверления в других шейхах валов — к другим подшипникам распределительных валов.

Из головки блока цилиндров масло через вертикальные каналы стекает в поддон картера.

Система вентиляции картера — закрытая, принудительного типа.

Газы, проникшие из камер сгорания цилиндров через поршневые кольца в картер двигателя, попадают через каналы в блоке и головке блока цилиндров в крышку головки.

Пройдя маслоотделитель, расположенный в крышке головки блока цилиндров, картерные газы очищаются от частиц масла и далее поступают через корпус воздушного фильтра, дроссельный узел, ресивер и впускной трубопровод — в цилиндры двигателя.

Возможные неисправности двигателя

Причина неисправности Способ устранения

Двигатель не пускается

Нет давления топлива в рампе:

Засорены топливопроводы - Промойте и продуйте топливный бак и топливопроводы

Неисправен топливный насос - Замените насос

Засорен топливный фильтр - Замените фильтр

Неисправен регулятор давления топлива - Замените регулятор давления

Неисправна система зажигания - Провести диагностику системы управления двигателем

Двигатель не развивает полной мощности и не обладает достаточной приемистостью

Неисправен датчик положения дроссельной заслонки - Замените дроссельный узел в сборе

Недостаточное давление в топливной рампе - Смотрите выше

Загрязнен воздушный фильтр - Замените фильтрующий элемент

Неисправна система зажигания - Провести диагностику системы управления двигателем

Недостаточная компрессия – ниже 10 кг/см ²:

Пробита прокладка головки блока цилиндров - Замените прокладку

Прогорание поршней, поломка или залегание поршневых колец - Очистите кольца и канавки поршней от нагара, замените кольца

Плохое прилегание клапанов к седлам - Замените поврежденные клапаны, отшлифуйте седла

Чрезмерный износ цилиндров и поршневых колец - Замените поршни, расточите и отхонингуйте цилиндры

Двигатель работает неустойчиво или глохнет на холостом ходу

Недостаточное давление в топливной рампе - Смотрите выше

Подсос воздуха через шланг, соединяющий ресивер с вакуумным усилителем тормозов - Подтяните хомуты крепления, замените поврежденный шланг

Неисправна система зажигания - Проведите диагностику системы управления двигателем

Недостаточное давление масла в прогретом двигателе

Плохое качество масла - Замените масло

Разжижение или вспенивание масла из-за проникновения в картер топлива или охлаждающей жидкости - Устраните причины и замените масло

Загрязнение рабочей полости или износ деталей масляного насоса - Промойте или отремонтируйте масляный насос

Засорение масляного фильтра - Замените масляный фильтр

Ослабление крепления или засорение маслоприемника - Промойте или отремонтируйте маслоприемник.

Увеличенный зазор между вкладышами коренных и шатунных подшипников и шейками коленвала - Прошлифуйте шейки и замените вкладыши

Стук коренных подшипников коленчатого вала

Обычно стук глухого тона, металлический. Обнаруживается при резком нажатии на педаль газа.

Частота его увеличивается с повышением частоты вращения коленчатого вала.

Чрезмерный осевой зазор коленчатого вала вызывает более резкий, с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении или уменьшении частоты вращения коленчатого вала

Недостаточное давление масла - Смотрите неисправность – недостаточное давление масла

Увеличенный зазор между упорными фланцами вкладышей среднего коренного подшипника и коленчатым валом - Замените полукольца новыми, проверьте зазор

Стук шатунных подшипников

Стук шатунных подшипников резче стука коренных подшипников.

Стук прослушивается на холостом ходу, при резком открытии дроссельной заслонки.

Место стука легко определить отключая по очереди свечи зажигания

Увеличенный зазор между шатунными шейками коленчатого вала и вкладышами - Замените вкладыши и прошлифуйте шейки коленвала

Стук поршней

Стук незвонкий, приглушенный, вызывается биением поршня в цилиндре. Лучше прослушивается при малой частоте вращения коленчатого вала и под нагрузкой

Увеличенный зазор между поршнями и цилиндрами - Замените поршни, расточите и отхонингуйте цилиндры

Чрезмерный зазор между поршневыми кольцами и канавками на поршне - Замените кольца или поршни с кольцами

Повышенный шум газораспределительного механизма

Пониженное давление масла в системе смазки - См. неисправность «Недостаточное давление масла»

Износ кулачков распределительного вала - Замените распределительный вал

Стук на холодном двигателе, слышный в течение двух-трех минут после пуска и усиливающийся при увеличении частоты вращения коленчатого вала

Увеличенный зазор между поршнями и цилиндрами - Стук поршней, исчезающий после прогрева двигателя, не являющийся признаком неисправности.

При постоянном стуке замените поршни, расточите и отхонингуйте цилиндры

Ослабление крепления шкива коленчатого вала - Подтяните крепление

Кратковременные стуки сразу после пуска двигателя

Использование некондиционного масла с пониженной вязкостью - Замените масло

Увеличенный осевой зазор коленчатого вала - Замените упорные полукольца

Увеличенный зазор в переднем коренном подшипнике - Замените вкладыши переднего коренного подшипника

Стуки в прогретом двигателе на режиме холостого хода

Ослабление натяжения или износ ремня привода вспомогательных агрегатов - Замените ремень

Шум деталей газораспределительного механизма - См. «неисправность ГРМ»

Использование некондиционного масла - Замените масло

Увеличенные зазоры между поршневыми пальцами и отверстиями в бобышках поршней - Замените поршни и пальцы

Непараллельны оси верхней и нижней головок шатуна - Замените шатун

Сильные стуки в прогретом двигателе при повышенной частоте коленчатого вала

Чрезмерно натянут ремень привода вспомогательных агрегатов или появление на нем трещин и разрывов - Замените поврежденный ремень

Ослаблено крепления маховика - Затяните болты крепления маховика требуемым моментом

Повышенная вибрация двигателя

Дисбаланс коленчатого вала - Снимите и отбалансируйте коленчатый вал

Неодинаковые значения компрессии в цилиндрах - Устраните причину недостаточной компрессии

Опоры подвески силового агрегата сильно изношены - Замените опоры подвески силового агрегата

Детонационные стуки двигателя при работе под нагрузкой

Использование бензина с низким октановым числом - Замените бензин

Повышенный расход масла

Подтекание масла через уплотнения двигателя  - Подтяните крепления или замените прокладки

Засорена система вентиляции картера - Промойте детали системы вентиляции картера

Износ поршневых колец двигателя - Замените поршни и кольца

Поломка поршневых колец - Замените кольца

Закоксовывание маслосъемных колец или пазов в канавках поршней из-за применения некондиционного масла - Замените моторное масло, очистите кольца и пазы от нагара

Износ или повреждение маслосъемных колпачков клапанов - Замените маслосъемные колпачки

Повышенный износ стержней клапанов или направляющих втулок - Замените клапаны, отремонтируйте ГБЦ

Перегрев двигателя

Недостаточное количество жидкости в системе охлаждения - Долейте охлаждающую жидкость в систему охлаждения

Сильно загрязнена наружная поверхность радиатора - Очистите наружную поверхность радиатора струей воды

Неисправен термостат - Замените термостат

Неисправен электровентилятор системы охлаждения - Проверьте электродвигатель вентилятора, датчик его включения и реле, неисправные детали замените

Неисправен клапан пробки расширительного бачка системы охлаждения - Замените пробку расширительного бачка

Использование бензина с пониженным октановым числом - Замените бензин

Быстрое падение уровня жидкости в расширительном бачке

Поврежден радиатор - Отремонтируйте или замените радиатор

Повреждение шлангов или прокладок в соединениях - Замените поврежденные шланги и прокладки

Подтекание жидкости через микротрещины в блоке цилиндров или ГБЦ - Проверьте герметичность блока и ГБЦ