Механика двигателя Audi 4,2 л V8 FSI

Статья (06.03.2012)
Двигатель 4,2 V8 FSI
Двигатель 4,2 V8 FSI

В статье рассмотрены: кривошипно-шатунный механизм (блок цилиндров, коленчатый вал, изменения для форсированного двигателя, шатун, разлом, поршень); вентиляция картера двигателя (функции масляного сепаратора тонкой очистки); цепной привод; привод вспомогательных агрегатов; головка блока цилиндров.

 

 

 

 

 

Кривошипно-шатунный механизм

 

Блок цилиндров

 

Блок цилиндров

Блок цилиндров имеет новую конструкцию closeddeck (“закрытая схема”). По сравнению с open-deck конструкция closed-deck является более жесткой. В конструкции open-deck водяная рубашка, омывающая цилиндры, открыта сверху. Блок цилиндров изготавливается методом литья в кокиль с пониженным давлением из сплава алюминия с кремнием, является заэвтектическим* и имеет содержание кремния 17% (AlSi17Cu4Mg). Для увеличения прочности блок цилиндров подвергается специальной термообработке. Рабочие поверхности цилиндров механически открыты.

Обработка блока цилиндров и картера форсированного двигателя более трудоемка из-за более высоких требований. Хонингование двигателя выполняется в предварительно напряженном состоянии, чтобы избежать перекоса труб цилиндров. Для этого на картер двигателя накручиваются “хонинговальные очки” (люнет), чтобы в процессе хонингования моделировать перекосы трубы цилиндра, возникающие при закрученной головке блока цилиндров.

* Алюминиевые сплавы обозначаются как доэвтектические или заэвтектические, в зависимости от доли кремния. Заэвтектический сплав Alusil имеет содержание кремния от 16 до 18 %, так что при затвердевании расплавленного металла выделяются кристаллы первичного кремния.

В процессе разработанного многоступенчатого метода хонингования кремний высвобождается на растачиваемых цилиндрических поверхностях в виде микроскопически малых и особенно твердых частиц и образует износоустойчивую рабочую поверхность для поршней и поршневых колец.

  • Межцилиндровое расстояние: 90 мм
  • Сдвиг рядов цилиндров: 18,5 мм
  • Конструктивная длина двигателя: 464 мм
  • Высота блока цилиндров: 228 мм

Нижняя часть блока цилиндров (опорная постель крышек коренных подшипников) состоит из алюминия с литыми крышками коренных подшипников из пластичного чугуна GGG 50. Она крепится к блоку цилиндров, при этом центрируется с помощью центрирующих пальцев и уплотняется герметиком.

Блок коренных подшипников крепится четырьмя болтами на каждый подшипник симметрично относительно середины блока коренных подшипников. Благодаря исполнению в виде опорной постели, механическая конструкция получилась особенно жесткой. При этом опорная постель выполняет стабилизирующие функции, как несущая рама.

 

Коленчатый вал

Коленчатый вал опирается на 5 подшипников и выполнен из высоколегированной, термически улучшенной стали (42CrMoS4). Он изогнут на 90° и не имеет смещений для шатунных шеек. Гаситель колебаний выполнен в виде вулканизированного цельного демпфера с дисбалансом.

  • Коренной подшипник: 65 мм
  • Ширина коренного подшипника: 18,5 мм
  • Шатунный подшипник: 54 мм
  • Ширина шатунного подшипника: 15,25 мм

 

Изменения для форсированного двигателя

При очень высоких оборотах двигателя в цельном демпфере возникают осевые колебания вследствие дисбаланса. Они могут привести к разрушению коленчатого вала. Чтобы устранить эти колебания, на форсированном двигателе установлен двухмассовый демпфер без дисбаланса. Чтобы, тем не менее, иметь возможность компенсировать колебания двигателя, в первой и восьмой щеках коленчатого вала сделаны вставки из тяжелого металла.

 

Кривошипно-шатунный механизм RS4

Кривошипно-шатунный механизм RS4

 

Шатун

 

Шатун

В базовом двигателе устанавливаются шатуны “с надломом” из сплава 36MnVS4, в то время как в двигателе RS4 - из соображений прочности - разделенные обычным способом шатуны из сплава 34CrNiMo8. Дополнительно к этому, доработана геометрия и уменьшены допуски изготовления шатунов для форсированного двигателя.

Коренная шейка

54 мм

Вкладыш подшипника

толщина1,4 мм

ширина 15,25 мм

Длина втулки

20 мм

Длина шатуна

154 мм

 

Разлом

 

Разлом

При разломе шатун разделяется инструментом в заданном месте разлома. Благодаря возникающей неповторимой поверхности излома обеспечивается высокая точность стыковки обеих частей.

 

Поршень

 

Поршень

Применяются кованые поршни с конструктивно несколько увеличенным весом, по сравнению со стандартными поршнями. Геометрия поршней одинакова для обоих двигателей.

Вес поршня без колец

около 290 г

Поршневой палец

∅20 мм x  ∅11,5 мм x 40 мм

 

 

Вентиляция картера двигателя

Вентиляция картера двигателя

Изменения после запуска серии

В обоих двигателях впуск отделенного масла происходит через крышку внутри картера рядом с вентиляцией картера двигателя (не через картер цепи, как ранее). В двигателе Q7 вентиляция только однопоточная, т.е. только через ряд 2. Благодаря этому обеспечивается улучшенная защита от обледенения.


Вентиляция картера двигателя осуществляется через обе головки цилиндров. В колпачках клапана расположена большая успокоительная камера. Она выполняет функцию гравитационного маслоотделителя. К колпачкам клапанов через пластиковые магистрали подключен масляный сепаратор тонкой очистки. В его корпус встроены распределительный поршень, перепускной клапан, двухступенчатый клапан ограничения давления и маслосливной клапан.

После того, как газ, проникший в картер двигателя из камеры сгорания (Blow-by-Gas) прошел масляный сепаратор тонкой очистки, происходит впуск газа во впускной коллектор после дроссельного клапана. Это место впуска связано с системой охлаждения и подогревается, что препятствует замерзанию системы вентиляции картера двигателя.

 

Функции масляного сепаратора тонкой очистки

 

Функции масляного сепаратора тонкой очистки

Количество газа, проникающего в картер из камеры сгорания, зависит от нагрузки и частоты вращения двигателя. Отделение тонкодисперсного масла (масляного тумана) выполняется с помощью трех циклонных сепараторов. Поскольку циклонный сепаратор хорошо отделяет масло только в узком диапазоне объемов, то, в зависимости от количества пропущенного газа, работают параллельно один, два или три циклона сепаратора.

Циклоны отпираются распределительным поршнем. Смещение распределительного поршня против силы своей пружины зависит от количества пропускаемого газа. При очень высокой частоте вращения и малой нагрузке двигателя вибрация поршневых колец может приводить к очень большому объему пропускаемого газа.

Внутреннее давление в картере двигателя регулируется двухступенчатым клапаном ограничения давления. Перепускной клапан вместе с распределительным клапаном обеспечивают в каждом случае оптимальную рабочую точку циклонов (слишком большой или слишком малый объемный поток ухудшает работу циклонов). Когда открывается перепускной клапан, часть газа, проникшего из камеры сгорания (Blow-By-Gas), будет возвращена в двигатель неочищенной, однако остальная часть будет очищена в циклонах оптимальным образом.

Отделенное масло собирается в масляном коллекторе внутри циклона. Оттуда масло может быть слито только при открытом маслосливном клапане. Маслосливной клапан находится в закрытом состоянии до тех пор, пока давление в картере двигателя, т.е. под клапаном, больше, чем в маслоотделителе. Только при очень малых оборотах двигателя или при выключенном двигателе клапан открывается самостоятельно под действием силы тяжести, поскольку давление сверху и снизу клапана одинаковое.

К системе вентиляции картера двигателя также относится и обдув картера двигателя. Воздух отбирается после воздушного фильтра и подается в картер двигателя через обратный клапан. Обратный клапан находится в конце линии подачи воздуха и прикручен в блоке цилиндров между обоими рядами цилиндров. Под обратным клапаном в блоке цилиндров находится успокоительная камера. Она предупреждает вибрации обратного клапана и гасит возникающие шумы. Дросселирующее отверстие соединяет эту камеру с внутренним пространством картера двигателя. Задачей отверстия является пропуск только определенного количества свежего воздуха в картер двигателя.

 

 

Цепной привод

Цепной привод

На рисунке показан двигатель Q7

 

Концепция газораспределения аналогична всем V-образным двигателям Audi. Цепной привод проходит в двух уровнях.

 

Уровень 1

Основной привод A:

Привод промежуточных шестерен к распределительным валам от коленчатого вала

 

Уровень 2

Головной привод B и C: Привод распределительных валов от промежуточных шестерен

Цепной привод D: Привод модуля привода вспомогательных агрегатов от коленчатого вала


Правильное натяжение цепей реализовано с помощью пружинно-гидравлического натяжителя. Цепной привод не нуждается в техническом обслуживании и рассчитан на весь срок службы двигателя. Различиями для обоих видов двигателя являются вид цепей и передаточные отношения в приводах A, B и C. Благодаря наличию большего количества зубьев уменьшен уровень нагрузки роликовых цепей в базовом варианте двигателя.

 

Q7


В базовом двигателе привод осуществляется через однорядные (Simplex) роликовые цепи 3/8“. Эти цепи разработаны с учетом акустических преимуществ, удовлетворяющих высоким требованиям комфорта. Количество зубьев промежуточных шестерен составляет здесь 40 и 24. Шестерня распредвала имеет 30 зубьев.

 

Форсированный двигатель

Здесь применены однорядные (Simplex) втулочные цепи 3/8“. Преимуществом этих цепей является уменьшенный износ и повышенная устойчивость на высоких оборотах двигателя. Количество зубьев промежуточных шестерен составляет здесь 38 и 19. Шестерня распредвала имеет 25 зубьев.

 

Привод вспомогательных агрегатов

Привод вспомогательных агрегатов

Цепной привод D приводит в движение масляный насос, водяной насос, усилитель рулевого привода и компрессор. Цепной привод осуществляется непосредственно от коленчатого вала, меняет направление с помощью промежуточной шестерни и приводит в движение звездочку на шестеренном модуле.

 

 

Головка блока цилиндров

Головки блока цилиндров в техническом отношении базируются на хорошо известных четырехклапанных головках двигателей Audi типа FSI.

 

Технические характеристики:

  • алюминиевая головка блока цилиндров;
  • впускные каналы FSI с горизонтальным расположением каналов для создания завихрений;
  • четырехклапанный механизм с центральным расположением свечи зажигания;
  • впускной клапан: хромированный полнотелый;
  • выпускной клапан: хромированный пустотелый, с натриевым заполнением;
  • ход клапана 11 мм;
  • легкий, с малыми потерями на трение, привод клапанов, управление клапанами через рокеры с гидравлической компенсацией зазора, простая пружина клапана;
  • по два распредвала на каждую головку блока цилиндров, привод через поворотные гидродвигатели;
  • угол открытия клапана, на впуск 200° угла поворота коленвала;
  • угол открытия клапана, на выпуск 210° угла поворота коленвала;
  • диапазон регулирования распредвалов составляет 42° угла поворота коленвала;
  • блокировка регулятора с помощью фиксатора при выключенном двигателе, впуск в положении “рано”, выпуск в положении “поздно”;
  • возвратная пружина в регуляторе выпускных клапанов;
  • реализация “внутренней рециркуляции ОГ” посредством соответствующего перекрытия клапанов.

 

Отличия форсированного двигателя

В соответствии с более высокими мощностью и частотой вращения головка блока цилиндров была изменена в следующих узлах:

 

  • впускные каналы оптимизированы для лучшего заполнения (увеличенные сечения, по сравнению с базовым вариантом);
  • впускные клапаны выполнены в виде хромированных пустотелых клапанов (уменьшение веса);
  • клапанные пружины выполнены из материала с увеличенной прочностью на растяжение и упругостью;
  • в соответствии с увеличенным потреблением топлива форсунки рассчитаны на более высокий расход;
  • рокеры имеют более прочное конструктивное решение в чеканке для ролика;
  • распредвалы имеют другие фазы газораспределения, увеличенное время открытия клапанов;
  • угол открытия клапана, на впуск 230° угла поворота коленвала;
  • угол открытия клапана, на выпуск 220° угла поворота коленвала;
  • элементы регулировки зазора в клапанах были заимствованы у двигателя VR6. Они имеют увеличенный ход шарика, который доказал свое преимущество при испытаниях для форсированного двигателя (принцип: накачка элементов гидравлической регулировки зазора в клапанах);
  • головка блока цилиндров имеет измененную водяную рубашку, которая омывает охлаждающей жидкостью зону между впускным каналом и клапанной форсункой, и, таким образом, уменьшающую температуру в плите камеры сгорания головки цилиндров;
  • по причине измененного передаточного отношения привода распределительных валов регулятор фаз газораспределения имеет 25 зубьев для цепного привода вместо 30 у базового двигателя.

 

 Вентиляция картера двигателя, крышка клапанов, датчик Холла, установленные распредвалы, топливный насос высокого давления с клапаном дозирования топлива, регулятор впускных клапанов, регулятор выпускных клапанов с возвратной пружиной


Теги: Двигатель, Детали, Инструкция, Легковой автомобиль, Сервис, Техобслуживание,





Acura
ALF
Alfa_Romeo
Alpina
Aston_Martin
Audi
BAW
BelAZ
Bentley_
Berliet_
BMW
Bugatti
Buick
BYD
Cadillac
Caterpillar
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Dacia
Daewoo
DAF
Datsun
Dodge
FAW
Ferrari
Fiat
Ford
GAZ
Geely
Goldhofer
Great_Wall
Honda
Hyundai
IG
Infiniti
Isuzu
Iveco
Jaguar
Jeep
Kamaz
Kawei
Kia
Lamborghini
Lancia
Land_Rover
Lexus
Lifan
Lincoln
Magirus
Mahindra
MAN
Maserati
Maybach
MAZ
Mazda
Mercedes-Benz
Mini
Mitsubishi
Moscwich
Nissan
Opel
Packard
Peugeot
Porsche
Renault
Rolls-Royce
SAAB
Scania
Scheuerle
SEAT_
Simba_
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tata
Tatra
Tesla_
Toyota
UAZ
Ural
VAZ
Vema
Volkswagen
Volvo
Youxia
ZAZ
ZIL



 

 





Наши баннеры

© 2008-2018autoholding.net



Яндекс.Метрика
Автомобиль Спецавтомобиль Зеленый автомобиль Устройство автомобиля Автохимия Тюнинг Темы Архив Контакты