Особенности конструкции двигателя
Автомобили Hyundai Solaris, поставляемые на российский рынок, оснащают поперечно расположенными четырехцилиндровыми четырехтактными бензиновыми инжекторными 16-клапанными двигателями DOHC CVVT рабочим объемом 1,4 и 1,6 л, которые одинаковы по конструкции и отличаются лишь радиусом кривошипа коленчатого вала и высотой блока цилиндров.
Примечание
Рабочий объем двигателя (литраж) – один из важнейших конструктивных параметров (характеристик) двигателя внутреннего сгорания (ДВС), выражаемый в литрах (л) или кубических сантиметрах (см3).
Рабочий объем двигателя в значительной степени определяет его мощность и другие рабочие параметры. Он равен сумме рабочих объемов всех цилиндров двигателя. В свою очередь, рабочий объем цилиндра определяется как произведение площади сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня (от НМТ до ВМТ). По данному параметру различают длинноходные двигатели с длиной хода поршня, превышающей диаметр цилиндра, и короткоходные с ходом поршня меньше диаметра цилиндра.
Рис. 1. Двигатель (вид спереди):
1 – кронштейн крепления правой опоры подвески силового агрегата, 2 – ремень привода вспомогательных агрегатов; 3 – генератор; 4 – электромагнитный клапан системы изменения газораспределения (CVVT); 5 – пробка маслоналивной горловины; 6 – крышка головки блока цилиндров; 7 – указатель уровня масла (маслоизмерительный щуп); 8 – топливная рампа; 9 – впускная труба; 10 – крышка свечных колодцев; 11 – датчик положения распределительного вала; 12 – дроссельный узел; 13 – водораспределитель; 14 – механизм переключения и выбора передач; 15 – коробка передач; 16 – датчик положения коленчатого вала; 17 – стартер; 18 – масляный картер; 19 – датчик давления масла; 20 – масляный фильтр; 21 – блок цилиндров; 22 – направляющая указателя уровня масла; 23 – корпус термостата; 24 – пробка маслосливного отверстия; 25 – поддон масляного картера
Рис. 2. Двигатель (вид сзади):
1 – механизм переключения и выбора передач; 2 – выключатель света заднего хода; 3 – транспортный рым; 4 – головка блока цилиндров; 5 – крышка головки блока цилиндров; 6 – крышка свечных колодцев; 7 – управляющий датчик концентрации кислорода; 8 – термоэкран катколлектора; 9 – пробка маслоналивной горловины; 10 – подающий трубопровод гидроусилителя рулевого управления; 11 – кронштейн крепления правой опоры подвески силового агрегата; 12 – ремень привода вспомогательных агрегатов; 13 – масляный картер; 14 – блок цилиндров; 15 – нагнетающий трубопровод гидроусилителя рулевого управления; 16 – катколлектор; 17 – датчик скорости автомобиля; 18 – коробка передач
Двигатели (рис. 1 и 2) – с рядным вертикальным расположением цилиндров, жидкостного охлаждения. Распределительные валы двигателей приводятся во вращение цепью.
Отличительной особенностью двигателя автомобиля Hyundai Solaris является наличие у него электронной системы изменения фаз газораспределения (CVVT), динамически регулирующей положение впускного распределительного вала. Эта система позволяет установить оптимальные фазы газораспределения для каждого момента работы двигателя, в результате чего достигается повышенная мощность, лучшая топливная экономичность и меньшая токсичность отработавших газов.
Механизм изменения фаз газораспределения, установленный на впускном распределительном валу, по сигналу электронного блока управления двигателем поворачивает вал на необходимый угол в соответствии с режимом работы двигателя.
Рис. 3. Механизм изменения фаз газораспределения:
1 – корпус механизма изменения фаз; 2 – ротор; 3 – масляный канал
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. 3) поворачивает распределительный вал по команде блока управления двигателем.
Для определения мгновенного положения распределительного вала установлен датчик положения распределительного вала у задней части распределительного вала. На шейке распределительного вала расположено задающее кольцо датчика положения.
На головке блока цилиндров закреплен электромагнитный клапан, гидравлически управляющий механизмом. Электромагнитным клапаном, в свою очередь, управляет электронный блок управления двигателем.
Рис. 4. Процесс изменения фазы газораспределения:
А – установка впускного распределительного вала в положение раннего открытия клапанов газораспределения; Б – установка впускного распределительного вала в положение позднего открытия клапанов газораспределения; 1 – распределительный вал; 2 – механизм изменения фаз газораспределения; 3 – электромагнитный клапан системы регулирования фаз газораспределения
Применение механизма CVVT обеспечивает плавное изменение угла установки впускного распределительного вала в положения раннего и позднего открытия клапанов газораспределения (рис. 4). Блок управления определяет положение впускного распределительного вала по сигналам датчика положения распределительного вала 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 CVVT и вызывает поворот распределительного вала в требуемом направлении.
Рис. 5. Электромагнитный клапан системы изменения фаз газораспределения:
1 – электромагнит; 2 – золотник клапана; 3 – кольцевая проточка, соединенная каналом в крышке головки блока цилиндров со второй рабочей камерой механизма изменения фаз газораспределения; 4 – кольцевая проточка для отвода масла; 5 – кольцевая проточка, соединенная каналом в крышке головки блока цилиндров с первой рабочей камерой механизма изменения фаз газораспределения; 6 – отверстие подвода масла из главной магистрали; 7 – пружина клапана; 8 – отверстие для слива масла; 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
При перемещении золотника в направлении, соответствующем 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) 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.
Элементы системы CVVT (электромагнитный клапан и механизм динамического изменения положения распределительного вала) 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.
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.
Блок цилиндров двигателя представляет собой единую отливку из специального алюминиевого сплава, образующую цилиндры, рубашку охлаждения, верхнюю часть картера и пять опор коленчатого вала. В нижней части блока выполнены пять постелей коренных подшипников. На блоке цилиндров выполнены специальные приливы, фланцы и отверстия для крепления деталей, узлов и агрегатов, а также каналы главной масляной магистрали.
Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, имеющих тонкостенные стальные вкладыши с антифрикционным слоем. Коленчатый вал двигателя зафиксирован от осевых перемещений двумя полукольцами, установленными в проточки постели среднего коренного подшипника.
Маховик отлит из чугуна, установлен на заднем конце коленчатого вала через установочную втулку и закреплен шестью болтами. На маховик напрессован зубчатый обод для пуска двигателя стартером. На автомобили с автоматической коробкой передач вместо маховика устанавливают ведущий диск гидротрансформатора.
Поршни изготовлены из алюминиевого сплава. На цилиндрической поверхности головки поршня сделаны 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 (подробнее см. Система смазки).
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.
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 поликлиновым ремнем, одновременно приводящим генератор.
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.
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.
Силовой агрегат (двигатель с коробкой передач, сцеплением и главной передачей) установлен на трех опорах с эластичными резиновыми элементами: двух верхних боковых (правой и левой), воспринимающих основную массу силового агрегата, и задней, компенсирующей крутящий момент от трансмиссии и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении.
Полезные советы
При известном навыке и внимательности многие неисправности двигателя и его систем можно довольно точно определить по цвету дыма, выходящего из выхлопной трубы. Синий дым свидетельствует о попадании масла в камеры сгорания, причем постоянное дымление – признак сильного износа деталей цилиндропоршневой группы.
Появление дыма при перегазовках, после длительного прокручивания стартером, после долгой работы на холостом ходу или сразу после торможения двигателем указывает, как правило, на износ маслосъемных колпачков клапанов. Черный дым возникает из-за слишком богатой смеси вследствие неисправности системы управления двигателем или форсунок. Сизый или густой белый дым с примесью влаги (особенно после перегрева двигателя) означает, что охлаждающая жидкость проникла в камеру сгорания через поврежденную прокладку головки блока цилиндров.
При сильном повреждении этой прокладки жидкость иногда попадает и в масляный картер, уровень масла резко повышается, а само масло превращается в мутную белесую эмульсию. Белый дым (пар) при непрогретом двигателе во влажную или в холодную погоду – нормальное явление.
Довольно часто можно увидеть стоящий посреди городской пробки автомобиль с открытым капотом, испускающий клубы пара. Перегрев. Лучше, конечно, этого не допускать, почаще поглядывая на указатель температуры. Но никто не застрахован от того, что может неожиданно отказать термостат, электровентиляторы или просто потечь охлаждающая жидкость. Если вы упустили момент перегрева, не паникуйте и не усугубляйте ситуацию. Не так страшен перегрев, как его возможные последствия. Никогда сразу же не глушите двигатель – он получит тепловой удар и, возможно, остыв, вообще откажется заводиться.
Остановившись, дайте ему поработать на холостых оборотах, тогда в системе сохранится циркуляция жидкости. Включите на максимальную мощность отопитель и откройте капот. Если есть возможность, поливайте радиатор холодной водой. Только добившись снижения температуры, остановите двигатель. Но никогда сразу не открывайте пробку радиатора: на перегретом двигателе гейзер из-под открытой пробки обеспечен. Не спешите, дайте всему остыть, и вы сохраните здоровье машины и ваше собственное здоровье.
Практически во всех инструкциях к автомобилю содержится рекомендация при пуске двигателя обязательно выжать сцепление. Эта рекомендация оправдана только в случае пуска в сильный мороз, чтобы не тратить энергию аккумулятора на проворачивание валов и шестерен коробки передач в загустевшем масле. В остальных случаях эта мера направлена лишь на то, чтобы автомобиль не тронулся, если по забывчивости включена передача. Этот прием вреден для двигателя, так как при выжатом сцеплении через него на упорный подшипник коленчатого вала передается значительное усилие, а при пуске (особенно холодном) смазка к нему долго не поступает. Подшипник быстро изнашивается, коленчатый вал получает осевой люфт, а трогание с места начинает сопровождаться сильной вибрацией. Для того чтобы не портить двигатель, возьмите в привычку проверять перед пуском положение рычага переключения передач и пускать двигатель при затянутом ручном тормозе, не выжимая сцепление без крайней необходимости.
Табл. 1. Возможные неисправности двигателя, их причины и способы устранения
| Причина неисправности | Способ устранения |
| Двигатель не пускается | |
| Нет давления топлива в рампе: | Выполните следующее: |
| засорены топливопроводы | промойте и продуйте топливный бак и топливопроводы |
| неисправен топливный насос | замените насос |
| засорен топливный фильтр | замените фильтр |
| неисправен регулятор давления топлива | проверьте регулятор, неисправный замените |
| Неисправна система зажигания | См. Система управления двигателем |
| Двигатель работает неустойчиво или глохнет на холостом ходу | |
| Недостаточное давление в топливной рампе | См. неисправность «Двигатель не пускается» |
| Неисправен регулятор холостого хода | Замените регулятор холостого хода |
| Подсос воздуха через шланг вентиляции картера двигателя и шланг, соединяющий впускную трубу с вакуумным усилителем тормозов | Подтяните хомуты крепления, поврежденные шланги замените |
| Неисправна система зажигания | См. «Система 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 | См. неисправность «Двигатель не пускается» |
| Загрязнен воздушный фильтр | Замените фильтрующий элемент |
| Неисправна система зажигания | См. «Система управления двигателем» |
| Недостаточная компрессия – ниже 1 МПа (10 кгс/см2): | Выполните следующее: |
| пробита прокладка головки блока цилиндров | замените прокладку |
| прогорание поршней, поломка или залегание поршневых колец | очистите кольца и канавки поршней от нагара, поврежденные кольца и поршни замените |
| плохое прилегание клапанов к седлам | замените поврежденные клапаны, отшлифуйте седла |
| чрезмерный износ цилиндров и поршневых колец | замените поршни, расточите и отхонингуйте цилиндры |
| Недостаточное давление масла в прогретом двигателе | |
| Использование масла несоответствующей марки | Замените масло рекомендованным |
| Разжижение или вспенивание масла из-за проникновения в масляный картер топлива или охлаждающей жидкости | Устраните причины проникновения топлива или охлаждающей жидкости, 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 | Закрепите маслоприемник, промойте его фильтр |
| Увеличенный зазор между вкладышами коренных и шатунных подшипников и шейками коленчатого вала | Прошлифуйте шейки и замените вкладыши |
| Трещины, поры в стенках масляных каналов блока цилиндров или засорение масляных магистралей | Отремонтируйте блок цилиндров. При невозможности устранения дефекта замените блок |
| Стук коренных подшипников коленчатого вала | |
| Обычно стук глухого тона, металлический. Обнаруживается при резком открытии дроссельной заслонки на холостом ходу. Частота его увеличивается с повышением частоты вращения коленчатого вала. Чрезмерный осевой зазор коленчатого вала вызывает стук более резкий с неравномерными промежутками, особенно заметными при плавном увеличении и уменьшении частоты вращения коленчатого вала | |
| Недостаточное давление масла | См. неисправность «Недостаточное давление масла в прогретом двигателе» |
| Ослаблены болты крепления маховика | Затяните болты рекомендуемым моментом |
| Увеличенный зазор между шейками и вкладышами коренных подшипников | Прошлифуйте шейки и замените вкладыши |
| Увеличенный зазор между упорными фланцами вкладышей среднего коренного подшипника и коленчатым валом | Замените полукольца новыми, проверьте зазор |
| Стук шатунных подшипников | |
| Обычно стук шатунных подшипников резче стука коренных. Он прослушивается на холостом ходу двигателя при резком открытии дроссельных заслонок. Место стука легко определить, отключая по очереди свечи зажигания | |
| Недостаточное давление масла | См. неисправность «Недостаточное давление масла в прогретом двигателе» |
| Чрезмерный зазор между шатунными шейками коленчатого вала и вкладышами | Замените вкладыши и прошлифуйте шейки |
| Стук поршней | |
| Стук обычно не звонкий, приглушенный, вызывается биением поршня в цилиндре. Лучше всего он 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 в прогретом двигателе» |
| Износ кулачков распределительного вала | Замените распределительный вал |
| Стук на холодном двигателе, слышный в течение двух-трех минут после пуска и усиливающийся при повышении частоты вращения коленчатого вала | |
| Увеличенный зазор между поршнями и цилиндрами | Стук поршней, исчезающий после прогрева двигателя, не является 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 масла несоответствующей марки (с пониженной вязкостью) | Замените масло рекомендованным заводом – производителем автомобиля |
| Увеличенный осевой зазор коленчатого вала | Замените упорные полукольца |
| Увеличенный зазор в переднем коренном подшипнике | Замените вкладыши переднего коренного подшипника |
| Стуки в прогретом двигателе в режиме холостого хода | |
| Ослабление натяжения или износ ремня привода вспомогательных агрегатов | Отрегулируйте натяжение ремня или замените его |
| Шум деталей газораспределительного механизма | См. неисправность «Повышенный шум газораспределительного механизма» |
| Использование масла несоответствующей марки | Замените масло на рекомендованное |
| Увеличенные зазоры между поршневыми пальцами и отверстиями в бобышках поршней | Замените поршни и пальцы |
| Увеличенные зазоры между шатунными шейками коленчатого вала и вкладышами | Замените вкладыши и прошлифуйте шейки |
| Непараллельны оси верхней и нижней головок шатуна | Замените шатун |
| Сильные стуки в прогретом двигателе при повышении частоты вращения коленчатого вала | |
| Чрезмерно натянут ремень привода вспомогательных агрегатов или появление на нем трещин и разрывов | Отрегулируйте натяжение ремня, замените поврежденный ремень |
| Ослаблено крепление маховика | Затяните болты крепления маховика требуемым моментом |
| Чрезмерное увеличение зазоров между вкладышами шатунных и коренных подшипников коленчатого вала | Перешлифуйте шейки под ремонтный размер и замените вкладыши |
| Повышенная вибрация двигателя | |
| Дисбаланс коленчатого вала | Снимите и отбалансируйте коленчатый вал |
| Неодинаковые значения компрессии в цилиндрах | См. Проверка компрессии в цилиндрах |
| Опоры подвески силового агрегата сильно изношены или затвердели | Замените опоры подвески силового агрегата (см. Замена опор подвески силового агрегата) |
| Детонационные стуки двигателя при работе под нагрузкой | |
| Использование бензина с пониженным октановым числом | Залейте бензин с соответствующим октановым числом |
| Повышенный расход масла | |
| Поломка поршневых колец | Замените кольца |
| Подтекание масла через уплотнения двигателя | Подтяните крепления или замените прокладки и сальники |
| Засорена система вентиляции картера | Промойте детали системы вентиляции картера |
| Износ поршневых колец или цилиндров двигателя | Расточите цилиндры и замените поршни и кольца |
| Закоксовывание маслосъемных колец или пазов в канавках поршней из-за применения не рекомендованного масла | Очистите кольца и пазы от нагара, замените моторное масло рекомендуемым |
| Износ или повреждение маслосъемных колпачков клапанов | Замените маслосъемные колпачки |
| Повышенный износ стержней клапанов или направляющих втулок | Замените клапаны, отремонтируйте головку блока цилиндров |
| Перегрев двигателя | |
| Недостаточное количество жидкости в системе охлаждения | Долейте охлаждающую жидкость в систему охлаждения |
| Неисправен термостат | Замените термостат |
| Неисправен электровентилятор системы охлаждения | Проверьте электродвигатель вентилятора, датчик его включения и реле, неисправные узлы замените |
| Сильно загрязнена наружная поверхность радиатора | Очистите наружную поверхность радиатора струей воды |
| Неисправен клапан пробки радиатора (постоянно открыт, из-за чего система находится под атмосферным давлением) | Замените пробку наливной горловины радиатора |
| Использование бензина с пониженным октановым числом | Залейте бензин с соответствующим октановым числом |
| Быстрое падение уровня жидкости в расширительном бачке | |
| Поврежден радиатор | Отремонтируйте радиатор или замените |
| Повреждение шлангов или прокладок в соединениях трубопроводов, ослабление хомутов | Замените поврежденные шланги или прокладки, подтяните хомуты шлангов |
| Подтекание жидкости через сальник водяного насоса | Отремонтируйте водяной насос |
| Повреждена прокладка головки блока цилиндров | Замените прокладку |
| Подтекание жидкости через микротрещины в блоке или в головке блока цилиндров | Проверьте герметичность блока и головки блока цилиндров, при обнаружении трещин замените поврежденные детали |