5.1. Особенности конструкции моторов

На автомобили Ford Focus II для российского рынка устанавливают следующие поперечно расположенные четырехтактные бензиновые двигатели с рядным вертикальным расположением цилиндров и жидкостным охлаждением: 1,4 л R4 16 V (80 л.с.); 1,6 л R4 16V (100 л.с.); 1,6 л R4 16V Duratec Ti-VCT с изменяемыми фазами газораспределения (115 л.с.); 1,8 л R4 Duratec-HE 16V (125 л.с.); 2,0 л R4 16V (145 л.с.), а также турбодизель Duratorq 1,8 л R4 16V (115 л.с.). В данной книге описан только двигатель R4 16V Duratec Ti-VCT как устанавливаемый на большую часть выпуска автомобилей, имеющий много общего с остальными двигателями семейства и наиболее сложный из них.

Двигатель R4 16V Duratec Ti-VCT с верхним расположением двух пятиопорных распределительных валов имеет по четыре клапана на каждый цилиндр. Распределительные валы приводятся во вращение армированным зубчатым ремнем. Натяжение ремня обеспечивается пружиной натяжного ролика. Клапаны приводятся непосредственно от распределительных валов через цилиндрические толкатели, служащие одновременно регулировочными элементами зазоров в приводе.

Головка блока цилиндров 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. Впускные и выпускные клапаны имеют по одной пружине, зафиксированной через тарелку двумя сухарями. Головка блока центрируется на блоке двумя втулками и прикреплена десятью винтами. Между блоком и головкой установлена безусадочная металлоармированная прокладка. В верхней части головки блока цилиндров выполнено по пять опор подшипников скольжения двух распределительных валов. Функцию передних опор выполняет суппорт системы динамической регулировки фаз газораспределения (см. ниже в данном подразделе), который одновременно удерживает распределительные валы от осевого смещения. Остальные опоры разъемные. Нижние части опор выполнены за одно целое с головкой блока цилиндров, а верхние (крышки) – прикреплены к головке винтами. Отверстия опор обрабатывают в сборе с крышками, поэтому крышки невзаимозаменяемы и на каждой из них имеется порядковый номер.

Блок цилиндров представляет собой единую отливку из специального высокопрочного чугуна, образующую цилиндры, рубашку охлаждения, верхнюю часть картера и пять опор коленчатого вала, выполненные в виде перегородок картера. Цилиндры расточены непосредственно в теле блока. В нижней части блока выполнены пять постелей коренных подшипников со съемными крышками, прикрепленными к блоку болтами. Крышки коренных подшипников обработаны в сборе с блоком и невзаимозаменяемы. В постелях подшипников (в верхних частях опор) имеются выходные отверстия масляных каналов, предназначенных для смазки коренных подшипников, и сквозные отверстия, в которые запрессованы шариковые клапаны с форсунками, через которые масло разбрызгивается на днища поршней и стенки цилиндров. На блоке цилиндров выполнены специальные приливы, фланцы и отверстия для крепления деталей, узлов и агрегатов, а также каналы главной масляной магистрали.

Коленчатый вал, изготовленный из высокопрочного чугуна, вращается в коренных подшипниках, снабженных стальными тонкостенными вкладышами с антифрикционным слоем. Верхние вкладыши, установленные в блоке цилиндров, имеют канавку на внутренней поверхности и сквозную прорезь, по которой из выходного отверстия масляного канала масло поступает к шариковому клапану с форсункой. Нижние вкладыши не имеют ни канавок, ни прорезей. Осевое перемещение коленчатого вала ограничено двумя одинаковыми упорными полукольцами. К заднему концу коленчатого вала шестью болтами прикреплен маховик. На переднем конце коленчатого вала установлены зубчатый шкив привода газораспределительного механизма и шкив привода вспомогательных агрегатов.

Поршни с короткой юбкой изготовлены из алюминиевого сплава. На цилиндрической поверхности головки поршня выполнены кольцевые канавки для двух компрессионных и маслосъемного колец. Шесть сверлений в канавке маслосъемного кольца предназначены для отвода масла, снятого кольцом со стенок цилиндра. По двум из этих сверлений масло подводится к поршневому пальцу.

Поршневые пальцы трубчатого сечения установлены в бобышках поршней с зазором и запрессованы с натягом в верхние головки шатунов, которые соединены своими нижними головками с шатунными шейками коленчатого вала через тонкостенные вкладыши, конструкция которых аналогична коренным вкладышам.

Шатуны стальные, кованые, со стержнем двутаврового сечения. Шатуны обрабатывают в сборе с крышками. Для того чтобы не перепутать их при сборке, на боковые поверхности шатунов и крышек нанесен порядковый номер цилиндра.

Распределительные валы литые, чугунные.

Газораспределительный механизм закрыт пластмассовой крышкой головки блока цилиндров. В ней установлен маслоотделитель системы вентиляции картера.

Система смазки комбинированная (подробнее см. «Система смазки»).

Снизу к блоку цилиндров прикреплен масляный картер, отлитый из алюминиевого сплава. Фланец масляного картера уплотнен герметиком-прокладкой FORD WSE-M4G323-A4. В картере выполнено отверстие для слива масла, закрытое резьбовой пробкой.

Масляный фильтр полнопоточный, неразборный, с перепускным и противодренажным клапанами.

Система вентиляции картера закрытая, принудительная, с отводом картерных газов через маслоотделитель в полость воздушного фильтра.

Система охлаждения двигателя герметичная, с расширительным бачком (подробнее см. «Система охлаждения»).

Система питания двигателя состоит из электрического топливного насоса, установленного в топливном баке, дроссельного узла, фильтра тонкой очистки топлива и регулятора давления топлива, установленных в модуле топливного насоса, компенсатора пульсаций давления топлива, форсунок и топливных трубопроводов, а также включает в себя воздушный фильтр.

Система зажигания микропроцессорная, состоит из катушки зажигания, высоковольтных проводов и свечей зажигания. Катушкой зажигания управляет электронный блок 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 передних, воспринимающих основную массу силового агрегата, и задней, компенсирующей крутящий момент от трансмиссии и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении.

Отличительной особенностью двигателя R4 16V Duratec Ti-VCT является наличие контролируемой электроникой системы изменения фаз газораспределения (VCT), динамически регулирующей положения распределительных валов. Эта система позволяет установить оптимальные фазы газораспределения для каждого момента работы двигателя, чем, в свою очередь, достигается повышенная мощность, лучшая топливная экономичность и меньшая токсичность отработавших газов.

Рис. 5.1. Элементы системы изменения фаз газораспределения (VCT): 1 – механизм VCT впускного распределительного вала; 2 – механизм VCT выпускного распределительного вала; 3 – сальник впускного распределительного вала; 4 – сальник выпускного распределительного вала; 5 – электромагнитный клапан регулирования положения выпускного распределительного вала; 6 – суппорт системы VCT; 7 – электромагнитный клапан регулирования положения впускного распределительного вала; 8 – датчик положения выпускного распределительного вала; 9 – датчик положения впускного распределительного вала; 10 – крышка головки блока цилиндров; 11 – задающее кольцо датчика положения выпускного распределительного вала; 12 – задающее кольцо датчика положения впускного распределительного вала

Ремень привода газораспределительного механизма приводит в действие механизмы 1 и 2 (рис. 5.1) VCT соответственно впускного и выпускного распределительных валов. Механизмы VCT, в свою очередь, приводят во вращение соответствующие распределительные валы.

Для определения мгновенного положения распределительных валов у заднего конца каждого из них установлены датчики 8 и 9 положения распределительного вала. На шейках распределительных валов расположены задающие кольца 11 и 12 датчиков положения.

На передней части головки блока цилиндров установлен суппорт 6 системы VCT, одновременно выполняющий функции крышек передних подшипников распределительных валов и держателя сальников 3 и 4 распределительных валов. На суппорте закреплены два электромагнитных клапана 5 и 7, гидравлически управляющие механизмами VCT. Электромагнитными клапанами, в свою очередь, управляет электронный блок управления двигателем.

Рис. 5.2. Схема гидравлической системы VCT: 1 – гнездо для установки электромагнитного клапана регулировки положения выпускного распределительного вала; 2 – каналы, соединяющие электромагнитный клапан и механизм VCT выпускного распределительного вала; 3 – канал подвода масла к электромагнитным клапанам из главной масляной магистрали двигателя; 4 – суппорт VCT; 5 – каналы, соединяющие электромагнитный клапан и механизм VCT впускного распределительного вала; 6 – гнездо для установки электромагнитного клапана регулировки положения впускного распределительного вала; 7 – канал подвода масла из главной масляной магистрали двигателя к впускному распределительному валу; 8 – головка блока цилиндров; 9 – масляный фильтр системы VCT; 10 – канал подвода масла из главной масляной магистрали двигателя к выпускному распределительному валу

Масло, подаваемое в гидросистему VCT из главной масляной магистрали двигателя, помимо основного масляного фильтра системы смазки, очищается в дополнительном фильтре 9 (рис. 5.2) гидросистемы VCT. Дополнительная очистка масла требуется потому, что проходные сечения электромагнитных клапанов очень малы и частицы загрязнений размером 0,2 мм уже могут привести к отказу системы VCT. В то же время фильтр играет роль предохранительного клапана, обеспечивающего при любых обстоятельствах бесперебойную подачу масла в гидросистему VCT. Фильтр несъемный и замене не подлежит.

Рис. 5.3. Электромагнитный клапан VCT: А – полость, соединенная каналом в суппорте с первой рабочей камерой механизма VCT; В – полость, соединенная каналом в суппорте со второй рабочей камерой механизма VCT; 1 – электромагнит; 2 – золотник клапана; 3 – кольцевая проточка, соединенная каналом в суппорте со второй рабочей камерой механизма VCT; 4 – кольцевая проточка для отвода масла; 5 – кольцевая проточка, соединенная каналом в суппорте с первой рабочей камерой механизма VCT; 6 – отверстие подвода масла из главной магистрали; 7 – пружина клапана; 8 – отверстие для слива масла

Электромагнитный клапан VCT, состоящий из электромагнита 1 (рис. 5.3) и клапана, включающего в себя золотник 2 и пружину 7, по сигналам электронного блока управления двигателем подает масло под давлением из главной магистрали системы смазки в рабочие полости механизмов VCT или сливает масло из этих полостей, что приводит к взаимному перемещению элементов механизмов и, как следствие, к динамическому изменению положения распределительных валов.

Во время работы двигателя в режиме холостого хода электронный блок управления двигателем многократно активирует на короткие промежутки времени электромагнитные клапаны с целью очистки их элементов и каналов от случайно попавших в них загрязнений.

При отключении электропитания электромагнитных клапанов VCT отверстия подвода 6 масла из главной магистрали и слива 8 полностью открыты и механизмы VCT устанавливаются в исходное положение. В этом случае двигатель работает без изменения фаз газораспределения.

Элементы системы VCT (электромагнитные клапаны и механизмы динамического изменения 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.

Примечание В данном разделе описаны работы по ремонту двигателя, доступные начинающему мастеру: замена уплотнений, опор подвески силового агрегата, проверка компрессии, регулировка и притирка клапанов и т.п. Для капитального ремонта двигателя с его полной разборкой требуются специальное оборудование и инструменты, а также соответствующая техническая подготовка исполнителя. Поэтому в случае необходимости такого ремонта обращайтесь на фирменную станцию технического обслуживания.