トヨタエンジン-M15-ダイナミックフォースシリーズ(R3)

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Eugenio,77
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2020年8月


エンジン排気量、cm3シリンダー直径xピストンストローク、mm圧縮比パワー、hpトルク、NmRONECS
M15A-FKS149080.5 x 97.614.0120 / 6600145 / 4800-520091D-4
M15A-FXE149080.5 x 97.614.091 / 5500120 / 3800-480091EFI

環境基準への準拠:EURO 4..6b..6d
乾燥重量: 85.1 (D-4) / 87.3 (EFI)
焼成順序: 1-2-3

M15A-FKS(1.5 D-4 DVVT-iW)-横型レイアウト、直接噴射、DVVT-iW、ミラーサイクル動作モード。応用:トヨタヤリス210,ヤリスクロス
M15A-FXE(1.5 EFI DVVT-iE)-ハイブリッド、横型レイアウト、マルチポイント噴射、DVVT-iE、ミラーサイクル動作モード用。応用: トヨタヤリス210ハイブリッド,ヤリスクロスハイブリッド

「私がこれらを書くためにペンを取り上げるのは重い心です」-いずれにせよ、私たちはトヨタの劣化の道の別のステップに注意する必要があります-3気筒は、何らかの形で1リットルクラスですが、NZおよびNRシリーズのような代替品...

公式には、レイアウトの考慮事項によって説明されています。ピストンの直径とストロークの比率により、同じ排気量の4気筒エンジンよりも3気筒エンジンを少しコンパクトにすることができます。


M15A-FKS (1.5 D-4)



エンジンメカニカル-シリンダーブロック

シリンダーブロック-薄い鋳鉄ライナーを備えたアルミ製「オープンデッキ」。ライナーはブロックに融合されており、それらの特別な粗い外面は強力な接続を提供します。

オイルと不凍液のためのチャネルは、熱伝達を改善するためにまとめられています-冷たいエンジンの高速暖機と高負荷下での冷却。シリンダー間には傾斜したクーラントチャンネルがあります。


1-シリンダーブロック。a-オイルドレン通路、b-シリンダーボア、c-クロスハッチ、d-ライナー、f-水路、g-シリンダーライナー外周処理、h-溶射アルミニウムコーティング、j-pcvの外気導入穴、k-大きなブリーザーホール、l-サイドグルーブ

取り付けられたウォータージャケットにスペーサーがあり、シリンダーの上部近くでより集中的なクーラントの循環を可能にします。これにより、放熱が改善され、熱負荷をより均一に保つことができます。



ブロックに取り付けられた巨大な合金クランクケースは、サンプ上部の機能も果たします。


1-クランクケース、2-オイルパン。a-オイル通路、b-オイルドレン通路、c-オイルフィルターブラケット、d-リブ、e-リアエンドプレート、f-リアオイルシールリテーナー。

クランクシャフトの軸は、シリンダーの軸線に対して10 mmシフトされているため(「デアクサージ」)、ピストンによってシリンダーの壁に加えられる力の横方向の成分が減少し、摩耗が減少します。



クランクシャフトには4つのバランスウェイト、狭いジャーナル、および従来のメインベアリングキャップがあります。コネクティングロッドの上端は軽量化のために「カット」されています。


a-d-ジャーナル、e-バランスウェイト

クランクシャフトベアリングは樹脂コーティングされています。ベアリングの溝は、オイルのドリップを減らすために深さが可変です。


1-上部メインベアリング、2-下部メインベアリング、3-上部クランクシャフトスラストワッシャー。a-油溝

ピストンは軽合金、T字型、軽量。上部の圧縮リングの溝にはアルマイトコーティングが施され、オイルリングには耐摩耗性カーボンコーティング(DLC-"ダイヤモンドのような")が施されています。スカートの作業部分はポリマーコーティングされています。ピストンは、完全にフローティングのピンでロッドに接続されています。


1-上部圧縮リング、2-下部圧縮リング、3-オイルリング。b-アルマイトコーティング、c-樹脂コーティング、d-DLCコーティング、e-燃焼ボウル

バランサーシャフトは、ポリマーギアを介してクランクシャフトから直接駆動されます。サポートアセンブリ付きのシャフトは、メンテナンスを容易にするためにクランクケースにボルトで固定されています。


1-クランクシャフト、2-3、5-6-バランサーシャフトハウジング、4-バランサーシャフト。a-ドライブギア、b-ドリブンギア(樹脂)

「膨張比」と言う方が正確ですが、エンジンの幾何学的圧縮比は高くなります。 ミラーサイクル の実際の圧縮比ははるかに低いため、エンジンは低オクタンガソリン(RON 91 /レギュラー)用に設計されています。

エンジンメカニカル-シリンダーヘッド

カムシャフトは、シリンダーヘッドに取り付けられた別のハウジングに取り付けられています。これにより、設計と製造技術が簡素化されますが、部品の別のジョイントにはシーリングが必要なようです。


1-4-カムシャフトベアリングキャップ、5-カムシャフトハウジング、6-シリンダーヘッド、7-排気バルブ、8-吸気バルブ。c-スパークプラグの穴、d-吸気側、e-排気側、f-レーザークラッドバルブシート。

インレットバルブの従来の(プレスされた)代わりに、特別な「レーザークラッド」シートが使用されます。それらは通常よりもはるかに薄く、バルブの冷却を改善し、ポートの形状とサイズを最適化します。

バルブトレイン機構には、バルブアジャスターとローラーロッカーがあります。


1-カム、2-ロッカーアーム、3-バルブラッシュアジャスター。a-オイル通路、b-プランジャー、c-チェックボール、d-チェックボールスプリング、e-プランジャースプリング

ヘッドの冷却ジャケットは、不凍液の流れを加速するために2つのレベルに分かれています。


a-上部ジャケット、b-下部ジャケット

すべてのシリンダーの排気ポートは、シリンダーヘッド内で「統合マニホールド」に結合されています。排気ポートのサイズを最適化すると、排気ガスの冷却に役立ちます。EGRチャネルは直接ヘッドを通過します。


1-シリンダーヘッド、2-排気マニホールド。a-排気ポート

タイミングドライブ-油圧テンショナー付きの単列ローラーチェーン(ピッチ8 mm)。

インレットとアウトレットの両方のカムシャフトにVVTアクチュエーターが取り付けられています(DVVT-デュアル可変バルブタイミング)。アクチュエーター-油圧式、広範囲の吸気(VVT-iW)、従来の排気(VVT-i)。タイミング変動の範囲-吸気は70°、排気は41°。 トヨタのVVT操作の詳細。


1-カムシャフトタイミングギア(排気)、2-カムシャフトタイミングギア(吸気)、3-排気カムシャフト、4-吸気カムシャフト、5-チェーンテンショナー、6-チェーンテンショナースリッパー、7-タイミングチェーン、8-バルブラッシュアジャスター、 9-ロッカーアーム、10-バルブステムキャップ、11-バルブスプリングリテーナーロック、12-バルブスプリングリテーナー、13-バルブスプリング、14-バルブステムオイルシール、15-バルブスプリングシート、16-バルブガイドブッシュ、17-バルブ

カムシャフトは鋳鉄です。排気カムシャフトは、プロファイルドカムによって噴射ポンプを駆動し、真空ポンプも駆動します。


1-カムシャフトタイミングギア(吸気)、2-インテークカムシャフト、3-カムシャフトタイミングギア(排気)、4-排気カムシャフト。a-カム(燃料ポンプ)、b-タイミングローター


1-真空ポンプ

タイミングチェーンは2つの合金カバーで閉じています(VVT-iWおよびVVT-iバルブはフロントカバーに取り付けられています)。


1-VVTソレノイド(排気)、2-VVTソレノイド(吸気)、3-フロントカバー、4-リアカバー、5-プラグ。a-サービスホール

シリンダーヘッドは、ロッカー潤滑用のオイルデリバリーパイプを備えた合金カバーで覆われています。


1-シリンダーヘッドカバー、2-ガスケット。b-油路

潤滑剤


1-VVTソレノイド(VVT-iW)、2-VVTソレノイド(VVT-i)、3-オイルデリバリーパイプ、4-チェーンテンショナー、5-オイルポンプ、6-オイルストレーナー、7-オイルフィルター、8-オイルノズル

オイルポンプは伝統的なデザインで、チェーンカバーに組み込まれ、クランクシャフトによって直接駆動されます。


1-タイミングチェーンカバー2、2-オイルポンプローター

通常のスピンオンタイプのオイルフィルターを前面に水平に取り付けて使用します。



ピストンを潤滑および冷却するオイルノズルが提供され、チェックバルブから供給されます。


1-オイルジェット。b-チェックバルブ

オイルレベルセンサーはクランクケースに取り付けられています(機能的には、低レベルスイッチ)。


1-オイルレベルセンサー

公式に規定されたオイル粘度:


冷却


1-サーモスタット付きウォーターインレット、2-ウォーターポンプ、3-スロットルボディ、4-4-EGRバルブ、5-EGRクーラー、6-ウォーターバイパスアウトレット、7-トランスミッションオイルクーラー。a-ラジエーターから、b-ラジエーターへ、c-ヒーターラジエーターから、d-ヒーターラジエーターへ

新しいタイプの冷却システム-電気ポンプと電気サーモスタットを備えていますが、シャットオフバルブを備えていません(2.0-2.5エンジンとは異なります)。


1-リザーブタンク、2-サーモスタット付きウォーターインレット、3-ウォーターポンプ、4-シリンダーブロック、5-シリンダーヘッド、6-EGRクーラー、7-EGRバルブ、8-スロットルボディ、9-ヒーターラジエーター、10-トランスミッションオイルクーラー、11-ラジエーター。a-上部ウォータージャケット、b-下部ウォータージャケット

電動ポンプにより、ECMの裁量でクーラントの流れを調整できます。


1-水ポンプ。b-ステーター、c-ローター、d-シャフト

サーモスタットの開口部の公称温度は80〜84°C(優れた「冷たいエンジン」)です。

サーモスタットヒーターへの電流供給により、重大な負荷条件下で開度を増加させ、事前に温度を下げ、爆発のリスクなしに高出力を提供できます。


1-ヒーター、2-ワックス

ファンモーターコントロールユニットにより、冷却水温度、温度調節、車両速度、エンジン速度に応じて、ファン速度を無段階に調整できます。ファン-シングル、大口径。


1-ファンシュラウド、2-ファンモーター、3-ファン、4-リザーブタンク、5-ファンECU

吸気と排気

スチール製エキゾーストマニホールドのシンプルさは、(シリンダーヘッドの内部に接続されたエキゾーストポートにより)EGRパイプによってのみ阻害されます。


1-排気マニホールド、2-断熱材。a-TWC、b-EGR通路

可変形状吸気装置はありません。電子スロットルバルブ(ETCS-i)は非常に伝統的です。唯一珍しいのは、吸気ダクトのパックです。いくつかのクリーナー、不織布ノイズの挿入による共鳴ノイズの低減、空気流の曲がりによる水や雪の侵入の防止。


1-エアクリーナーホース、2-インテークマニホールド、3-ラジエーターアッパーサポート、4-インレットエアクリーナー2、5-インレットエアクリーナー1、6-エアクリーナー、7-ラジエーターアッパーエアガイドプレート


1-前面上部ラジエーターサポート、2-吸気エアクリーナー2. a-ペットの不織布、d-空気、e-水または雪

EGRコレクターはプラスチック製の吸気マニホールドに統合され、シリンダー間で排気ガスを均一に分配します。


1-インテークマニホールド、2-ガスケット、3-スロットルボディ。a-EGR供給、b-EGRガスフロー、c-ブローバイガスフロー

燃料系統/エンジン制御(D-4)


1-ECM、2-燃料圧力センサー(高圧)、3-燃料レール、4-燃料インジェクター、5-燃料ポンプECU、6-燃料タンク、7-燃料メインバルブ、8-燃料フィルター、9-燃料ポンプ(低圧)、10-燃料ポンプ(高圧)、11-燃料サブフィルター、12-燃料圧力脈動ダンパー、13-スピルコントロールバルブ、14-チェックバルブ、15-燃料リリーフバルブ、16-排気カムシャフト、 17-燃料圧力センサー(低圧)

燃料噴射-直接、燃焼室に。動作には主に2つのモードがあります。

-層状燃焼モード。燃料は圧縮行程の終わりに供給され、さまざまなエンリッチメントを形成します。このモードはコールドスタート後に使用され、リーン(最大約16:1)の混合気を効果的に点火し、より高い燃焼温度を提供して触媒の暖機を加速します。



-均一混合モード。燃料は吸気行程の初めに供給され、流入する空気と均一に混合されます。均質な混合気が圧縮され、点火されます。噴射された燃料の蒸発により、シリンダー内の空気が冷却され、シリンダーの充填が改善されます。



燃料ポンプ(低圧)は、燃料をタンクから噴射ポンプに送ります。ポンプ制御ユニットは、ポンプ速度の無段階調整を実行し、必要な供給量を提供します。追加機能は、SRSがトリガーされたときにポンプをオフにすることです。

注入ポンプ(高圧)-コントロールバルブ、リリーフバルブ、チェックバルブ、および入口の脈動ダンパーを備えたシングルプランジャー。ベアリングキャップに取り付けられ、排気カムシャフトカムによって駆動されます。燃圧は走行条件に応じて4〜20MPaの範囲で調整されます。


1-スピルコントロールバルブ、2-ローラーリフター、3-燃料圧力センサー(高圧)、4-燃料タンク、5-燃料メインバルブ、6-燃料ポンプ(低圧)、7-燃料フィルター、8-燃料ポンプ(高圧)、9-フィルター、10-燃料圧力脈動ダンパー、11-プランジャー、12-チェックバルブ、13-燃料リリーフバルブ、14-排気カムシャフト、15-燃料圧力センサー(低圧)。a-低圧燃料(燃料タンクから)、b-高圧燃料(燃料デリバリーパイプへ)、c-高圧燃料パイプ

-入口ストロークでは、プランジャーが下に移動し、開いた制御バルブを介して燃料がポンプ室に引き込まれます。
-圧縮ストロークの開始時に、コントロールバルブが開いている間、燃料の一部が戻ります(指定された燃料圧力が設定されます)。
-圧縮ストロークの最後に、コントロールバルブが閉じられ、チェックバルブを介して加圧された燃料がフューエルレールに供給されます。
-マニホールド内の圧力が異常に高くなると、メカニカルリリーフバルブが開き、燃料の一部をポンプに戻します。



燃料レール(高圧)-スチールプレス、フィードバックを提供する燃料圧力センサーが含まれています。インジェクターは、振動を低減し、始動時(シリンダー内の圧力がレール内の燃料圧力よりも高い場合)の動きを防止するスプリングホルダーによって保持されます。


1-高圧燃料パイプ、2-燃料供給パイプ、3-燃料圧力センサー、4-ノズルホルダークランプ、5-燃料インジェクター

インジェクター(高圧)-ガソリンを最大限に噴霧するための複雑な形状のトーチとしてシリンダーに燃料を噴射します。PTFEシールリングは、ノズルのノイズと振動をさらに低減します。


a-Oリング、b-バックアップリング、c-絶縁体、d-テフロンシーラント

・マスエアフローセンサー(MAF)-「スロットイン」タイプ-エアフローは、ヒーターが配置されている2つの検出エレメントの温度差によって決定されます。


1-吸気質量空気流量計。a-上流側、b-下流側、c-ヒーター、d-気流のない温度分布、e-流量検出、f-吸気

・スロットルバルブ-電子制御(ETCS):DCモーター、デュアルチャネル非接触位置センサー(ホール効果)
・アクセルペダル位置センサー-デュアルチャネル非接触(ホール効果)。
・ノックセンサー-圧電型フラットタイプ。
・油圧/油温複合センサー


・燃料圧力センサー-高圧および低圧回路用
・真空センサー。
・クランクシャフト、カムシャフトポジションセンサーはMRE型です。


1-キャニスターパージVSV、2-燃圧センサー(高圧)、3-燃圧センサー(低圧)、4-カムシャフトポジションセンサー(排気)、5-カムシャフトポジションセンサー(吸気)、6-インフレポンプ(高)圧力)、7-クーラント温度センサー、8-燃料噴射装置、9-スロットルボディ、10-クランクシャフト位置センサー、11-ノックセンサー、12-サーモスタット付き水入口


1-点火コイル、2-EGRバルブ、3-VVT制御ソレノイド(吸気)、4-真空センサー、5-ウォーターポンプ、6-油圧および温度センサー、7-差圧センサー、8-VVT制御ソレノイド(排気)

・酸素センサー-空燃比センサー(AFS)-触媒の上流の平面型と下流のカップ型(異なるヒーター)。


1-空燃比センサー(B1S1)(プレーナータイプ)、2-カバー、3-Pt、4-ポンピングセル(Zr)、5-ネルンストセル(Zr)、6-ヒーター、7-排気ガス


1-空燃比センサー(B1S2)(カップタイプ)、2-カバー、3-ヒーター、4-Pt、5-感知素子(Zr)。a-雰囲気、b-セラミックコーティング

生態学

• クランクケース換気(PCV)-セパレーターを使用すると、オイルの回収がより効率的になり、オイルの劣化が遅くなり、オイルの燃焼とスラッジの形成が減少します。PCVバルブは、余分な真空ホースを取り除くために、シリンダーヘッドとインテークマニホールドの間に組み込まれています。バルブは、吸気マニホールド内の高真空時にクランクケースガスのバイパスを減らすために閉じ、低真空時に開きます。


1-PCVバルブ、2-インテークマニホールド、3-換気ケース1(セパレータ)、4-換気ホース2


1-エアクリーナーホース1、2-インテークマニホールド、3-換気ホース2、4-シリンダーヘッドカバー、5-シリンダーヘッド、6-シリンダーブロック、7-補強クランクケース、8-オイルパン、9-換気ケース1(セパレーター)、10-PCVバルブ。a-新鮮な空気、b-ブローバイガス+新鮮な空気、c-ブローバイガス

• 燃料蒸発システム(EVAP)-1つのPWM制御キャニスターパージバルブを備えたシンプルなバージョン。


1-キャニスターパージVSV、2-燃料タンク、3-燃料ポンプモジュール(ポンプ/ゲージ/キャニスター)、4-ECM

• 排気ガス再循環(EGR)-吸気経路とバルブに炭素が堆積する主な原因です。触媒の下流に取り出されたガスは、シリンダーヘッドのチャネルを通過してクーラーに達し、次にステッピングモーターによって駆動される水冷バルブに至ります。


1-吸気マニホールド、2-EGRパイプ、3-EGRバルブ、4-EGRクーラー。a-EGR分布、b-シリンダーヘッド通路

• 微粒子フィルター(GPF)-詳細は、「トヨタガソリンエンジンの微粒子フィルター」(GPF)を参照してください。


1-差圧センサー、2-AFS 1、3-ECM、4-AFS 2、5-フロント排気パイプ(GPF)

電気

点火システム-DIS-3タイプ(各シリンダーにイグナイターが統合された個別のコイル)。


1-イグナイター、2-1次コイル、3-鉄心、4-2次コイル、5-プラグキャップ

スパークプラグ-デンソー FC16HR-Q8またはNGK DILKAR6T8-「薄い」(ねじ径を小さく)、中心電極の先端はイリジウム合金製、接地電極はプラチナコーティング、延長ねじ部(ロングリーチ)。

始動システムシステムは、スターター(遊星歯車タイプ)に2つのオプションを提供します。従来モデルの場合-1.0 kW、停止始動システムを備えたモデルの場合-内蔵ICRリレーを備えた1.2 kW。これにより、始動時にシステム電圧が安定します。

アクセサリードライブは、自動テンショナーを備えた、可能な限りシンプルです。オルタネータースプリットプーリーには、ねじり振動を低減するためのばねが含まれています。


1-ジェネレーター、2-テンショナー、3-クランクシャフト、4-A / Cコンプレッサー



M15A-FXE (1.5 EFI)



-FXEを-FKSの簡易バージョンと見なすと、主な違いに注意するだけで十分です。


エンジンメカニカル

•両方のカムシャフトにVVTアクチュエーターが取り付けられている(DVVT-デュアル可変バルブタイミング)。吸気用の電気式可変バルブタイミングメカニズム(VVT-iE)と排気用の従来の油圧式(VVT-i)があります。タイミング変動の範囲-吸気は70°、排気は40°。 トヨタのVVT操作の詳細。


1-VVTソレノイド(排気)、2-VVT-iE制御モーター/ EDU(吸気)、3-フロントカバー、4-リアカバー、5-プラグ。a-サービスホール

• バランサーシャフトは使用されません-ハイブリッドでのエンジン動作範囲はそれを可能にします。

• アンバランスウェイトがクランクシャフトプーリーに組み込まれているため、3気筒エンジンに特有の振動の垂直成分が低減されます。


a-アンバランス質量、f-従来の3気筒エンジンの振動、g-アンバランス質量を追加した後の振動

• クーラント回路-トランスミッションオイルクーラーなし。

• 公式に規定されたオイル粘度:


燃料システム/エンジン制御(EFI)

燃料噴射-マルチポイント(順次、同期、または非同期)。燃料システム-圧力調整器、燃料フィルター、およびポンプモジュールに組み込まれたEVAPキャニスターを備えた、戻りラインなし。


1-燃料供給パイプ(燃料レール)、2-インジェクター、3-タンク、4-燃料ポンプモジュール(ポンプ、フィルター、キャニスター、ゲージ)

フューエルレール(低圧)-スチールスタンプ; その壁自体が燃料圧力脈動のダンパーとして機能します。圧力センサーはレールに取り付けられています。


1-フューエルデリバリーパイプ(フューエルレール)、2-インジェクター

インジェクター-空気の流れに燃料を供給する長い10ポイントノズル付き。



コンポーネントとサブシステムは-FKSエンジンに似ています(もちろん、高圧回路要素を除いて)。


1-キャニスターパージVSV、2-燃料インジェクター、3-カムシャフトポジションセンサー(排気)、4-カムシャフトポジションセンサー(吸気)、5-クーラント温度センサー、6-燃料圧力センサー、7-クランクシャフトポジションセンサー、8-ノックセンサー、9-スロットルボディ


1-点火コイル、2-EGRバルブ、3-VVT-iE制御モーター/ EDU、4-真空センサー、5-ウォーターポンプ、6-油圧および温度センサー、7-差圧センサー、8-VVT-iソレノイド


• 初めて、マルチポイント噴射を備えたトヨタエンジンに使用されるパティキュレートフィルター(最近、D-4エンジンのみがEuro-6に準拠するために必要となった)。



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