Eugenio,77
Двигатели серии GR впервые были представлены в 2003 году на внутреннем японском рынке. Со временем они заменили V-образные шестерки предыдущих серий MZ и VZ, а также легендарные рядные шестерки серий G и JZ. Устанавливались на модели самых различных классов и компоновок - "C", "D", "E", вэны, средне- и полноразмерные паркетники, средние и тяжелые джипы и пикапы. Поскольку их сложно отнести к "народным" моторам, то определенный академический интерес они представляют только своим многообразием.
1GR-FE (4.0 EFI VVT) тип'04 - продольного расположения, с распределенным впрыском, моно-VVT. Устанавливался на модели: 4Runner 210, FJ Cruiser, Fortuner 50..150, Hilux 20..120, Hilux Surf 210, LC 200, LC 70, LC Prado 120, Tacoma 200, Tundra 30..50. 1GR-FE (4.0 EFI DVVT) тип'09 - продольного расположения, с распределенным впрыском, Dual-VVT. Устанавливался на модели: 4Runner 280, FJ Cruiser, GX 150, LC 200, LC Prado 150, Tacoma 200, Tundra 50 2GR-FE (3.5 EFI DVVT) - поперечного расположения, с распределенным впрыском. Устанавливался на модели: Alphard 20, Avalon 30..40, Aurion 40, Blade, Camry 40..50, ES 40..60, Estima 50, Harrier 30, Highlander 40, Mark X Zio, Previa 50, RAV4 30, RX 30..L10, Sienna 20..30, Vanguard, Venza, Lotus Evora. 2GR-FKS (3.5 D-4S DVVT-iW) - поперечного расположения, со смешанным впрыском, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера. Устанавливался на модели: RX L20, Highlander 50, Sienna 30, Camry 70, Avalon 50. 2GR-FKS (3.5 D-4S DVVT-iW) - продольного расположения, со смешанным впрыском, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера. Устанавливался на модели: GS L10, Tacoma 300, Lexus GS 10, Lexus LS 50, Lexus IS 30, Lexus RC. 2GR-FSE (3.5 D-4S DVVT) - продольного расположения, со смешанным впрыском. Устанавливался на модели: Crown 180..200..210, GS 190..L10, IS 20..30, Mark X 120..130, RC. 2GR-FXE (3.5 EFI DVVT) - поперечного расположения, с распределенным впрыском, для моделей с гибридной силовой установкой. Устанавливался на модели: RX L10, Highlander 40. 2GR-FXE (3.5 D-4S DVVT) - продольного расположения, со смешанным впрыском, для моделей с гибридной силовой установкой. Устанавливался на модели: Crown 210, GS L10. 2GR-FXS (3.5 D-4S DVVT-iW) - поперечного расположения, со смешанным впрыском, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера, для гибридных моделей. Устанавливался на модели: RX L20, Highlander 50. 2GR-FZE (3.5 EFI DVVT) - поперечного расположения, с распределенным впрыском, с приводным нагнетателем. Устанавливался на модели: TRD Aurion, Lotus Evora, Exige. 3GR-FE (3.0 EFI DVVT) - продольного расположения, с распределенным впрыском . Устанавливался на модели: Crown 180..200 CHN, GS 190, IS 20, Reiz 120..130. 3GR-FSE (3.0 D-4 DVVT) - продольного расположения, с непосредственным впрыском. Устанавливался на модели: Crown 180..200, GS 190, Mark X 120. 4GR-FSE (2.5 D-4 DVVT) - продольного расположения, с непосредственным впрыском. На моделях бренда Toyota японского рынка с начала 2010-х используется несколько дефорсированный вариант. Устанавливался на модели: Crown 180..200..210, GS L10, IS 20..30, Mark X 120..130. 5GR-FE (2.5 EFI DVVT) - продольного расположения, с распределенным впрыском, для китайского рынка. Является не вариантом 4GR с обычным впрыском, а отдельным мотором на основе блока 3GR-FE. Устанавливался на модели: Crown 180..200 CHN, Reiz 120..130. 6GR-FE (4.0 EFI DVVT) - продольного расположения, с распределенным впрыском, для коммерческих автомобилей китайского рынка. Аналог 1GR-FE тип'09. Устанавливался на модели: Coaster 50 CHN. 7GR-FKS (3.5 D-4S DVVT-iW) - продольного расположения, со смешанным впрыском, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера, для китайского рынка. Аналог 2GR-FKS. Устанавливался на модели: LC Prado 150 CHN. 8GR-FKS (3.5 D-4S DVVT-iW) - продольного расположения, со смешанным впрыском, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера. Аналог 2GR-FKS. Устанавливался на модели: LC Lexus LS. 8GR-FXS (3.5 D-4S DVVT-iW) - продольного расположения, со смешанным впрыском, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера. Аналог 2GR-FKS. Устанавливался на модели: Lexus LC, Lexus LS, Crown 220.
Если в начале 2010-х наиболее массовым двигателем серии был 2GR-FE, то к концу десятилетия это место прочно занял 2GR-FKS, поэтому имеет смысл подробно описать его конструкцию. Блок цилиндров В двигателе применяется алюминиевый (легкосплавный) блок цилиндров с чугунными гильзами и открытой рубашкой охлаждения, угол развала цилиндров составляет 60°. Гильзы вплавлены в материал блока, а их специальная неровная внешняя поверхность способствует максимально прочному соединению и улучшенному теплоотводу. В верхней части перемычек между цилиндрами проходят наклонные каналы для антифриза.
В рубашке охлаждения установлены проставки, благодаря которым охлаждающая жидкость более интенсивно циркулирует в зоне верхней части цилиндров, что улучшает теплоотвод и способствует более равномерному термонагружению.
Кованый стальной коленчатый вал с 4-я шейками и 5-ю противовесами удерживается отдельными крышками коренных подшипников, каждая из которых крепится четырьмя основными болтами, а еще двумя боковыми притягивается с обеих сторон к блоку цилиндров для максимальной жесткости конструкции.
Поршни - легкосплавные, компактные T-образные, с рудиментарной юбкой, одного размера и одинаковые для обоих полублоков. На рабочей части юбки нанесено полимерное покрытие. Поршни соединяются с шатунами полностью плавающими пальцами со стопорными кольцами.
"Стенки" поршня расположены под заметным наклоном, что по задумке должно лучше распределять нагрузку на поршневой палец в такте расширения.
К блоку крепится масляный поддон, состоящий из массивной легкосплавной верхней части (дополнительно соединенной с трансмиссией для жесткости) и штампованной стальной нижней части.
В поддоне установлен датчик уровня масла (функционально - датчик-выключатель низкого уровня).
Головка блока цилиндров Распределительные валы устанавливаются в отдельный корпус, который затем монтируется на головку блока - это упрощает конструкцию и технологию обработки собственно ГБЦ, но создает лишний требующий герметизации стык, через который проходят и масляные каналы.
Выпускные коллекторы интегрированы в головки блока.
В приводе клапанов используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры.
В пластиковых клапанных крышках проложены магистрали подвода масла к рокерам и установлены маслосепараторы.
Привод ГРМ Привод газораспределительного механизма двухступенчатый. От коленчатого вала длинной однорядной роликовой цепью (шаг 9.525 мм) приводятся распредвалы впускных клапанов, а от них короткими цепями приводятся выпускные распредвалы. Гидронатяжитель первичной цепи - со стопорным механизмом, пружиной и обратным клапаном, гидронатяжители вторичных цепей не имеют храповиков, но также усилены пружинами.
Система газораспределения - VVT-iW (Variable Valve Timing-intelligent Wide): гидравлические приводы изменения фаз газораспределения устанавливаются на распределительных валах и впускных, и выпускных клапанов, фазы изменяются в пределах 75° для впуска и 41.5° для выпуска. Отдельное описание принципов работы приведено по ссылке. Предусмотрена возможность работы двигателя по циклу Миллера/Аткинсона.
Впускной распредвал задним торцом приводит вакуумный насос.
В крышку цепи привода ГРМ встроены насос охлаждающей жидкости и масляный насос, соответственно, через крышку проходят каналы масла и охлаждающей жидкости.
Смазка
Шестеренный масляный насос циклоидного типа установлен в крышке цепи привода ГРМ и приводится непосредственно от коленчатого вала, излишек масла не сбрасывается в поддон, а поступает обратно на вход насоса.
В блоке установлены масляные форсунки охлаждения и смазки поршней, снабженные обратным клапаном.
Масляный фильтр - "экономичный" разборный со сменными картриджами, нижнего расположения (корпус встроен в поддон), с пластиковой крышкой.
Охлаждение
Привод помпы (установлена в крышке цепи привода ГРМ) от общего ремня привода навесных агрегатов.
Термостат с электронагревателем, номинальная температура открытия 85-89°C - двигатель примерно на 5 градусов "горячее", чем 2GR-FE. Подача тока к нагревателю термостата позволяет увеличить его открытие при значительных нагрузках на двигатель, заблаговременно снижая температуру и обеспечивая повышение отдачи без риска детонации.
Применяется отдельный блок управления электродвигателем вентилятора, который позволяет регулировать его скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, работы климат-контроля, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала. Вентилятор - одиночный, большого диаметра.
Впуск и выпуск В пластиковом впускном ресивере установлена заслонка системы ACIS, изменяющая эффективную длину впускного тракта для повышения мощности.
При низкой и средней частоте вращения и высокой нагрузке клапан ACIS закрыт, и эффективная длина впускного коллектора увеличивается.
В других диапазонах клапан открыт и эффективная длина коллектора минимальна.
Выпускные катколлекторы, лишенные функции собственно коллектора, максимально упростились.
В глушителе находится механический клапан, регулирующий поток отработавших газов. При низкой частоте вращения закрытый клапан способствует снижению шума, при высоких оборотах он открывается, уменьшая противодавление на выпуске.
• PCV (вентиляция картера). На малых нагрузках картерные газы всасываются через клапан PCV во впускной коллектор и сгорают в цилиндрах, свежий воздух поступает в картер через крышку головки блока для поддержания необходимого давления. На высоких нагрузках картерные газы нагнетаются через клапан PCV и вентиляционный шланг 2 во впускной коллектор.
Картерные газы проходят через блок цилиндров и левую головку блока для наилучшей сепарации масла.
Система впрыска топлива (D-4S) Впрыск топлива - комбинированный: непосредственный в камеру сгорания и распределенный во впускной канал.
При малых и средних нагрузках и низких оборотах используется смешанный впрыск - использование однородной смеси повышает устойчивость процесса сгорания и уменьшает выбросы. При большой нагрузке используется непосредственный впрыск топлива - испарение топлива в цилиндре улучшает массовое наполнение цилиндров и уменьшает склонность к детонации.
- Режим послойного смесеобразования. Топливо подается во впускной канал на такте выпуска. На такте впуска после открытия клапанов в цилиндр поступает однородная смесь. В конце такта сжатия дополнительное топливо подается непосредственно в цилиндр, обеспечивая обогащение в зоне свечи зажигания. Это облегчает первоначальное воспламенение, которое затем распространяется на заряд обедненной смеси в остальном объеме камеры сгорания. Этот режим используется после холодного запуска двигателя для возможности уменьшения угла опережения зажигания, увеличения температуры отработавших газов и ускорения прогрева нейтрализатора. - Режим однородной / гомогенной смеси. Топливо подается во впускной канал на тактах расширения, выпуска и впуска. В начале такта впуска дополнительное топливо подается непосредственно в цилиндр. Гомогенная смесь формируется в цилиндре благодаря или совместной, или независимой работе двух типов впрыска. За счет охлаждения воздуха при испарении впрыснутого топлива, повышается массовое наполнение цилиндра. Топливный коллектор (высокого давления) - стальной штампованный, в коллекторе установлен датчик давления, обеспечивающий обратную связь с блоком управления двигателем. Форсунки удерживаются пружинными держателями, которые снижают вибрации и не позволяют им перемещаться во время запуска (когда давление в цилиндре выше давления топлива в рампе).
Топливный коллектор (низкого давления) - стальной штампованный, его стенки сами по себе служат демпфером пульсаций давления топлива. В коллекторе установлен датчик давления.
Форсунки (высокого давления) - с щелевым распылителем, впрыскивают топливо в цилиндры в виде факела для максимальной атомизации бензина. Уплотняющие тефлоновые/фторопластовые кольца дополнительно снижают шум и вибрации распылителя.
Форсунки (низкого давления) - с длинным 12-точечным распылителем.
Топливный насос (низкого давления) подает топливо из бака к ТНВД и к форсункам низкого давления. Насос контролируется ECM посредством отдельного блока управления.
ТНВД - одноплунжерный, с дозирующим и обратным клапаном, с клапаном сброса давления, а также с демпфером пульсаций давления на входе. Установлен на клапанной крышке и приводится кулачком, расположенным на выпускном распредвалу.
- На ходе впуска плунжер опускается и всасывает топливо в нагнетательную камеру. - В начале хода сжатия часть топлива возвращается обратно, пока дозирующий клапан открыт (таким образом устанавливается необходимое давление топлива). - В конце хода сжатия дозирующий клапан закрывается и топливо под высоким давлением через открывающийся обратный клапан нагнетается в топливный коллектор. - Если давление в коллекторе становится аномально высоким, открывается механический редукционный клапан, сбрасывающий часть топлива обратно в насос.
Давление топлива регулируется в зависимости от условий движения: на холостом ходу поддерживаются минимальные 2.4 МПа, на низкой скорости - в пределах 2.4..14 МПа, на средней скорости - в пределах 2.4..20 МПа, на высокой скорости - в пределах 2.4..18 МПа. · ECM - с 32-битным процессором. · Кислородные датчики - широкополосный датчик состава смеси (AFS) планарного типа.
· Датчик массового расхода воздуха (MAF) - типа "slot-in" - расход воздуха определяется по разности температур на двух чувствительных элементах, между которыми находится нагреватель.
· Датчики давления топлива - в контурах и высокого, и низкого давления. · Датчики положения коленвала и распредвалов - MRE-типа (магниторезистивные, в отличие от индуктивных обеспечивают на выходе цифровой сигнал и исправно работают при низкой частоте вращения). · Дроссельная заслонка - с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, бесконтактный двухканальный датчик положения на эффекте Холла. · Датчик положения педали акселератора - бесконтактный двухканальный, на эффекте Холла. · Датчики детонации - плоский широкополосный пьезоэлектрический, установлены на каждом полублоке в зоне среднего цилиндра.
• Для снижения вибраций используется активная передняя опора двигателя. Если клапан выключен, вакуум не поступает к опоре и диафрагма закрыта - жидкость проходит снаружи канала, повышая усилие демпфирования. Если клапан включен, вакуум поступает к опоре и диафрагма открыта - жидкость проходит внутри канала, улучшая комфорт на холостом ходу или при блокировке ГДТ.
• Система EVAP (улавливания паров топлива) для евро-модификации выполнена в максимально простом виде, без излишеств обратной связи.
Электрооборудование Система зажигания - DIS-6 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания "иридиевые" (Denso FK20HBR8 - центральный электрод из иридиевого сплава, платиновый контакт на заземляющем электроде, два боковых электрода), с удлиненной резьбовой частью (благодаря этому можно расширить канал охлаждения в головке и улучшить теплоотвод).
Стартер - мощностью 1.7 кВт, с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря. Привод навесных агрегатов - единым ремнем, с автоматическим пружинным натяжителем.
Блок цилиндров В двигателе применяется алюминиевый (легкосплавный) блок цилиндров с чугунными гильзами и открытой рубашкой охлаждения, угол развала цилиндров составляет 60°. Гильзы вплавлены в материал блока, а их специальная неровная внешняя поверхность способствует максимально прочному соединению и улучшенному теплоотводу. В перемычке между цилиндрами выполнены наклонные каналы для охлаждающей жидкости, проставка в рубашке охлаждения на 2GR-FE отсутствует. Капитальный ремонт двигателя производителем не предусматривается по определению.
К блоку крепится масляный поддон, состоящий из массивной легкосплавной верхней части (дополнительно соединенной с трансмиссией для жесткости) и штампованной стальной нижней части. Кованый стальной коленчатый вал с 4-я шейками и 5-ю противовесами удерживается отдельными крышками коренных подшипников, каждая из которых крепится четырьмя основными болтами, а еще двумя боковыми притягивается с обеих сторон к блоку цилиндров для максимальной жесткости конструкции.
Поршни - легкосплавные, компактные T-образные, с рудиментарной юбкой, одного размера и одинаковые для обоих полублоков (в отличие от серии MZ). Канавка верхнего компрессионного кольца имеет алюмитовое покрытие, на юбку нанесено антифрикционное полимерное покрытие. Тонкие кольца получили защитные покрытия: верхнее компрессионное - методом электровакуумного напыления, нижнее - антикоррозионное, маслосъемное - методом газового азотирования. Поршни соединяются с шатунами полностью плавающими пальцами.
Головка блока цилиндров Распределительные валы устанавливаются в отдельный корпус, который затем монтируется на головку блока - это упрощает конструкцию и технологию обработки собственно ГБЦ. Впускные каналы спаренные, для улучшения газодинамических характеристик их диаметр уменьшается к камере сгорания. В приводе клапанов используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры. В легкосплавных клапанных крышках проложены магистрали подвода масла к рокерам. Привод ГРМ Привод газораспределительного механизма двухступенчатый. От коленчатого вала длинной однорядной роликовой цепью (шаг 9.525 мм) приводятся распредвалы впускных клапанов, а от них короткими цепями приводятся выпускные распредвалы. Гидронатяжитель первичной цепи - со стопорным механизмом, пружиной и обратным клапаном, гидронатяжители вторичных цепей не имеют храповиков, но также усилены пружинами. Смазка цепей - с помощью отдельных масляных форсунок.
Кулачки распределительных валов - с вогнутым профилем (благодаря этому увеличивается подъем клапана в начале и в конце фазы открытия, что улучшает наполнение). Приводы изменения фаз газораспределения устанавливаются на распределительных валах и впускных, и выпускных клапанов (DVVT - Dual Variable Valve Timing). Фазы изменяются в пределах 40° для впуска и 35° для выпуска. В приводе VVT выпускного вала установлена вспомогательная пружина, которая прикладывает к ротору момент в сторону опережения, смещая его для надежной фиксации стопорным штифтом при остановке двигателя. Отдельное описание принципов работы Toyota VVT-i приведено по ссылке. В литую крышку цепи привода ГРМ встроены насос охлаждающей жидкости и масляный насос, соответственно, через крышку проходят каналы масла и охлаждающей жидкости.
Смазка Шестеренный масляный насос циклоидного типа установлен в крышке цепи привода ГРМ и приводится непосредственно от коленчатого вала, излишек масла не сбрасывается в поддон, а поступает обратно на вход насоса. В блоке установлены масляные форсунки охлаждения и смазки поршней.
Масляный фильтр - "экономичный" разборный со сменными картриджами, нижнего расположения (корпус встроен в верхнюю часть поддона).
Охлаждение Система охлаждения классическая: привод помпы (установлена в крышке цепи привода ГРМ) от общего ремня привода навесных агрегатов, крыльчатка помпы - из нержавеющей стали, "холодный" (80-84°C) механический термостат. Корпус дроссельной заслонки обогревается жидкостью для противодействия обмерзанию. На отдельных версиях жидкостное охлаждение используется в маслоохладителе.
Для управления электровентиляторами применяется отдельный блок управления, который позволяет регулировать скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления хладагента кондиционера, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала. Впуск и выпуск В верхней части впускного коллектора установлены заслонки системы ACIS с электроприводом, изменяющие эффективную длину впускного тракта для повышения мощности. При низкой и средней частоте вращения и высокой нагрузке клапан ACIS закрыт, и эффективная длина впускного коллектора увеличивается, в других диапазонах клапан открыт и эффективная длина коллектора минимальна.
На впуске используется пневмопривод AICV, перекрывающий один из двух каналов между воздухозаборником и фильтром. При низкой и средней частоте вращения клапан перекрывает один из каналов, воздух проходит к фильтру через отверстие меньшего размера, что помогает резонатору снизить шум на впуске. На высоких оборотах и при значительном открытии дроссельной заслонки оба канала открываются, повышая эффективность впуска.
На некоторых моделях в глушителе находится механический клапан, регулирующий поток отработавших газов. При низкой частоте вращения закрытый клапан способствует снижению шума, при высоких оборотах он открывается, уменьшая противодавление на выпуске.
Система впрыска топлива (EFI) Впрыск топлива - распределенный. В нормальных условиях - секвентальный, один раз за цикл для каждого цилиндра, при низкой температуре и малых оборотах может выполняться групповой впрыск. Топливная магистраль - без линии возврата, демпфер пульсаций давления - внешний на топливном коллекторе (на некоторых версиях дополнительный демпфер может устанавливаться в магистрали перед трубкой подвода топлива к коллектору), сам коллектор изготовлен из пластика. Скорость топливного насоса регулируется ЭБУ с помощью резистора и реле. Адсорбер системы улавливания паров топлива (EVAP) установлен около топливного бака.
Дроссельная заслонка - полностью с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, бесконтактный двухканальный датчик положения на эффекте Холла. ETCS выполняет функции управления частотой вращения холостого хода (ISC), противобуксовочной системы (TRC), часть функций системы стабилизации (VSC) и круиз-контроля.
Датчик положения педали акселератора - бесконтактный двухканальный, на эффекте Холла. Датчики положения распредвалов - магниторезистивные (в отличие от индуктивных обеспечивают на выходе цифровой сигнал и исправно работают при низкой частоте вращения). Датчики детонации - плоские широкополосные пьезоэлектрические, установлены на каждом полублоке в зоне среднего цилиндра. Датчик массового расхода воздуха (MAF) типа "hot wire", совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске. Первый кислородный датчик для каждого полублока - планарный (плоский) датчик состава смеси (AFS), датчик за катализатором - обычный кислородный.
Для снижения вибраций на 2GR-FE используется активная передняя опора двигателя (функционирует при частоте вращения менее 900 об/мин). Электропневмоклапан по команде блока подает разрежение к опоре, изменяя давление в воздушной камере. Диафрагма вибрирует и через жидкость передает вибрацию на резиновую часть. Вибрация опоры компенсирует вибрацию двигателя на холостом ходу. Создание нужной частоты вибраций регулируется подбором жиклеров и отводным вакуумным шлангом.
Электрооборудование Система зажигания - DIS-6 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания "иридиевые" (Denso FK20HR11 - центральный электрод из иридиевого сплава, платиновый контакт на боковом электроде), с удлиненной резьбовой частью (благодаря этому можно расширить канал охлаждения в головке и улучшить теплоотвод).
Генератор - с двойной сегментной обмоткой и обгонной муфтой в шкиве (ток отдачи 100/130А). Двойная обмотка (два набора трехфазных обмоток со сдвигом в 30°) позволяет снизить электрические помехи и уменьшить шум при увеличении нагрузки на генератора. Обгонная муфта с пружиной, расположенная между внутренней и внешней частями шкива, передает крутящий момент только в направлении вращения коленвала, снижая нагрузку на приводной ремень. Стартер - нового образца (мощностью 1.7 кВт), с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря, вместо обмотки возбуждения устанавливаются постоянные и интерполяционные магниты. Привод навесных агрегатов - единым ремнем, с автоматическим пружинным натяжителем.
Ранний вариант (тип '2004) по сравнению с остальными двигателями серии имел ряд конструктивных отличий. - Моно-VVT - регулируемые фазы только на впуске, пределы изменения фаз - 50°.
- Головки блока традиционные - без единого корпуса распредвалов, без гидрокомпенсаторов в приводе клапанов (использованы регулировочные толкатели).
- Отсутствие проставки в рубашке охлаждения. - Коленвал более сложной формы (с 9-ю противовесами). - Немного более массивный поршень (с менее редуцированной юбкой).
- В системе смазки фильтр установлен в верхней части двигателя на штатном маслоохладителе.
- В системе охлаждения основным является механический вентилятор, установленный на двигателе через заполненную силиконовой жидкостью муфту, которая управляется биметаллическим термоэлементом и обеспечивает нужную зависимость между температурой и оборотами.
- Несколько необычны повышенные требования к октановому числу даже на версиях для японского рынка (Regular - только на североамериканском). - На некоторых моделях может использоваться дополнительный топливный бак, однако здесь реализуется схема с простым эжекционным насосом, одной общей горловиной, без системы переключения и двух электронасосов. - Для регулирования производительности топливного насоса (3 скорости работы) внедрен отдельный электронный блок управления. - Топливная система с линией возврата, вакуумный регулятор давления топлива на впускном коллекторе.
- На моторах первого года выпуска еще использовались индуктивные датчики положения распредвалов. - Вакуумный привод ACIS вместо электрического и несколько иной алгоритм его работы, отсутствие на впуске других активных устройств.
- Свечи с удлиненной резьбовой частью, но из обычных материалов (Denso K20HR-U11, NGK LFR6C-11). - Стартеры как более современные с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря, так и более мощные (2 кВт) традиционные с редуктором (для регионов с холодным климатом). Второй вариант (тип '2009) оказался уже конструктивно близок другим моторам GR. Появились регулируемые фазы на выпуске (пределы изменения составили 40° для впуска и 35° для выпуска), постели распредвалов, проставка в рубашке охлаждения, компактнее стали поршни, упростился коленвал, разборный масляный фильтр и маслоохладитель переместились на отдельный кронштейн под двигателем, стали применяться более продвинутые свечи (Denso SK20HR11), появилась система подачи воздуха на выпуск.
С учетом разницы в расположении, 3GR с распределенным впрыском в основном аналогичен 2GR-FE. - В рубашке охлаждения установлена проставка, благодаря которой охлаждающая жидкость более интенсивно циркулирует в зоне верхней части цилиндров, что улучшает теплоотвод, способствуя более равномерному термонагружению и уменьшению тепловых деформаций.
- Передние опоры гидронаполненные, активные опоры не применяются. - Масляный фильтр установлен спереди горизонтально, на кронштейне верхней части поддона (поддон также имеет характерную для двигателей продольного расположения форму). Установлен датчик уровня масла (концевой выключатель с поплавком) - если низкий уровень сохраняется более 40 секунд, то система управления включает индикатор на комбинации приборов.
- В системе охлаждения используется нагреватель ATF. Вентиляторы радиатора - электрические, управляются через отдельный ЭБУ.
- Топливная магистраль - с линией возврата, регулятор давления встроен в модуль топливного насоса.
- ACIS - с электроприводом, однако работает по алгоритму, аналогичному 1GR-FE. Другие системы изменения геометрии впуска не используются.
- ETCS поддерживает функционирование в режиме SNOW, демпфируя отклик на нажатие педали акселератора. - Свечи зажигания - иридиевые, с одним боковым электродом (Denso FK20HR11 / NGK ILFR6D11).
Двигатели с непосредственным впрыском имеют ряд отличий и по механической части. - Более высокая степень сжатия. - В головке блока располагается форсунка непосредственного впрыска. Форма впускного порта подобрана так, чтобы способствовать генерации "обратного вихря" в цилиндре.
- Поршни с характерной формой днища различаются для левого и правого полублоков.
Система впрыска топлива (D-4)
Впрыск топлива - непосредственный, в камеру сгорания, синхронизируется с фазами (положением поршня). Топливо поступает от насоса в баке к ТНВД, где его давление увеличивается (до 4..13 МПа), оттуда в топливный коллектор и, наконец, впрыскивается форсунками в цилиндры. Режимы работы. Двигатель может функционировать в двух основных режимах: - Режим однородной / гомогенной смеси - топливо впрыскивается на такте впуска и в цилиндре образуется в основном однородная топливовоздушная смесь. За счет охлаждения всасываемого воздуха при испарении топлива, повышается наполнение цилиндра.
- Режим послойного смесеобразования - топливо впрыскивается на такте сжатия в направлении поршня, отражается от его выемки, активно диспергируется и испаряется, направляясь в зону свечи зажигания. Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь обеднена, но заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь. Обедненная смесь в остальном объеме имеет намного меньшую склонность к детонации, чем стехиометрическая, что позволяет повысить степень сжатия, увеличив крутящий момент. За счет того, что при впрыскивании и испарении топлива воздушный заряд в цилиндре охлаждается, дополнительно снижается вероятность возникновения детонации. Этот режим используется после холодного запуска двигателя для ускорения прогрева нейтрализатора.
ТНВД. Одноплунжерный, с дозирующим и обратным клапаном, а также с демпфером пульсаций давления на входе в контуре низкого давления. Установлен в задней части клапанной крышки правой головки и приводится кулачком, расположенным на выпускном распредвалу. Между топливным насосом и клапанной крышкой установлена теплоизолирующая проставка, уменьшающая нагрев насоса.
- На ходе впуска плунжер опускается и всасывает топливо в нагнетательную камеру. - В начале хода сжатия часть топлива возвращается обратно, пока дозирующий клапан открыт (таким образом устанавливается необходимое давление топлива в пределах 4..13 МПа). - В конце хода сжатия дозирующий клапан закрывается и топливо под высоким давлением через открывающийся обратный клапан нагнетается в топливный коллектор. - При пуске двигателя дозирующий клапан открывается и топливо подается непосредственно в коллектор под давлением регулятора (400 кПа).
Топливный коллектор. Изготовлен из алюминиевого сплава, в коллекторе установлен датчик давления, обеспечивющий обратную связь с блоком управления двигателем, и механический редукционный клапан (сбрасывает часть топлива в бак, если его давление превышает 15,3 МПа).
Форсунки. Щелевая форсунка впрыскивает топливо в цилиндр в виде веерного факела, который увлекает за собой значительное количество воздуха и увеличивает массовое наполнение. На выступающем в камеру сгорания распылителе нанесено специальное "антипригарное" покрытие. Уплотняющие тефлоновые/фторопластовые кольца дополнительно снижают вибрации распылителя.
Усилитель форсунок (EDU). Форсунки управляются через отдельный усилитель, который преобразует сигнал от блока управления в высоковольтный сигнал на форсунки, обеспечивая максимальную точность и быстродействие. После открытия форсунка удерживается в открытом состоянии сигналом низкого напряжения.
Привод SCV. Между головкой блока и впускным коллектором находится блок заслонок SCV, которые перекрывают один из двух впускных каналов, подходящих к каждому цилиндру, в зависимости от условий работы двигателя. Привод заслонок осуществляется от электродвигателя через механизм тяг.
- При низких оборотах и низкой нагрузке, низкой температуре охлаждающей жидкости SCV закрыт, воздух поступает через один порт, скорость потока увеличивается, улучшается процесс и полнота сгорания. - При высоких нагрузках SCV открывается, воздух поступает через оба порта, увеличивается наполнение цилиндров, в камере сгорания создается вертикальный вихрь, улучшается смесеобразование.
Большое достоинство системы D-4 на двигателях серии GR - отсутствие системы рециркуляции отработавших газов (EGR). Свечи зажигания. "Иридиевые" (Denso FK20HBR11 / NGK ILFR6D11T) - помимо электрода с платиновым контактом, добавляются еще два боковых электрода.
За исключением топливной системы, конструктивно схожи с моторами 3GR/4GR. Из отличий по механической части можно отметить: - Увеличение пределов изменения фаз до 60° для впуска и 35° для выпуска. - Еще один вариант поршня - для D-4 с меньшей степенью сжатия.
Система впрыска топлива (D-4S)
Впрыск топлива - смешанный: непосредственный в камеру сгорания и распределенный во впускной канал. При малых и средних нагрузках и низких оборотах используется смешанный впрыск - использование однородной смеси повышает устойчивость процесса сгорания и уменьшает выбросы. При большой нагрузке используется непосредственный впрыск топлива - испарение топлива в цилиндре улучшает массовое наполнение цилиндров и уменьшает склонность к детонации, что позволяет увеличить степень сжатия.
Режимы работы. - Режим послойного смесеобразования. Топливо подается во впускной канал на такте выпуска. На такте впуска после открытия клапанов в цилиндр поступает однородная смесь. В конце такта сжатия дополнительное топливо подается непосредственно в цилиндр, обеспечивая обогащение в зоне свечи зажигания. Это облегчает первоначальное воспламенение, которое затем распространяется на заряд обедненной смеси в остальном объеме камеры сгорания. Этот режим используется после холодного запуска двигателя для возможности уменьшения угла опережения зажигания, увеличения температуры отработавших газов и ускорения прогрева нейтрализатора.
- Режим однородной / гомогенной смеси. Топливо подается во впускной канал на такте выпуска. На такте впуска после открытия клапанов в цилиндр поступает однородная смесь, дополнительное топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр и за счет турбулизации равномерно перемешивается с поступающим зарядом. Происходит сжатие однородной топливовоздушной смеси и затем ее воспламенение. За счет охлаждения воздуха при испарении впрыснутого топлива, повышается массовое наполнение цилиндра.
В системе непосредственного впрыска имеются некоторые отличия: - Клапан сброса давления топлива с электронным управлением.
- Форсунки с двухщелевыми распылителями.
Для распределенного впрыска (под низким давлением) используется традиционная магистраль без линии возврата с обычными форсунками.
Содержание 2GR-FE Практика 1GR-FE / 6GR-FE Практика 3GR-FE / 5GR-FE 3GR-FSE / 4GR-FSE Практика 2GR-FSE 2GR-FKS
Большой обзор двигателей Toyota
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|