Конструкция и функционирование

Двигатель D4192T2

Этот двигатель с прямым впрыском топлива от Renault является последующей разработкой дизельного двигателя, используемого в V400 и V/S40. В прошлом этот двигатель уже претерпел несколько изменений. Теперь были выполнены другие изменения для превращения его в двигатель с прямым впрыском топлива:

• Новая головка цилиндров без камеры сгорания.Головка цилиндров является совершенно плоской.Последовательность работы клапанов также изменена
• Новые поршни со встроенной камерой сгорания
• Модифицированный впускной коллектор и модифицированный выпускной коллектор, что вызвано отличающейся последовательностью работы клапанов
• Форсунки модифицированы для прямого способа впрыска. Форсунки имеют два положения открытия, используемые в зависимости от давления впрыска
• Теплообменник вместо масляного радиатора на двигателях с системой кондиционирования
• Новый насос для впрыска топлива Bosch с электронным управлением количеством топлива и временем впрыска
• Система управления двигателем MSA 15.5
• Этот дизельный двигатель использует тот же тип охладителя нагнетаемого воздуха для турбонаддува, расположенный перед радиатором, что и бензиновый двигатель в X40
• Новый вакуумный насос
• Вследствие улучшенной эффективности двигателя (меньше отходящего тепла от процесса сгорания), дополнительное электрическое обогревание встроено в систему охлаждающей жидкости двигателя для обеспечения обогревания салона в зимнее время
• Вследствие улучшенной эффективности двигателя (меньше отходящего тепла от процесса сгорания), дополнительное электрическое обогревание встроено в систему охлаждающей жидкости двигателя для обеспечения обогревания салона в зимнее время.

Моторный отсек имеет звукоизоляцию на обратной стороне, которая обеспечивается дополнительным звукопоглощающим материалом на нижней крышке и на нижних боковых крышках. Двигатель также имеет новую вернюю стилизованную звукоизолирующую крышку.

Масляный радиатор

• Для автомобилей с системой кондиционирования охладитель моторного масла заменен на теплообменник, установленный ниже масляного фильтра. Теплообменник нагревает моторное масло во время стадии прогрева, так как охлаждающая жидкость двигателя теплее, чем масло. В условиях жары теплообменник охлаждает моторное масло, так как охлаждающая жидкость двигателя холоднее, чем моторное масло.

Поршни

• Использование принципа прямого впрыска привело к тому, что камера сгорания должна быть встроена в поршень. Используется поршень с выемкой. Использование впускного коллектора спиральной формы вместе с камерой сгорания данной конструкции усиливает вихревой эффект, что приводит к максимальному испарению впрыскиваемого топлива
• Поршни продолжают охлаждаться струями топлива, однако положение и форма распыления струй изменены.

Прямой впрыск и сгорание

• В двигателе с непрямым впрыском топлива оно впрыскивается в камеру предварительного сгорания (вихревая камера), где часть топлива сгорает. Оставшееся топливо прогоняется сквозь выходное отверстие вихревой камеры в камеру сгорания, где сгорание завершается. По сравнению с двигателем с прямым впрыском топлива этот тип двигателя обладает меньшей развиваемой мощностью и более высоким расходом топлива
• В блоке с прямым впрыском топлива оно впрыскивается непосредственно в цилиндры, что приводит к более эффективному сгоранию и, поэтому, к более низкому расходу топлива
• Чтобы сделать работу нового блока как можно более тихой и одновременно достичь максимальной эффективности сгорания, впускные каналы, камеры сгорания, форсунки и форма поршней были модифицированы для прямого впрыска
• Впускные каналы сконструированы так, что они придают воздуху сильное завихрение. Это наряду с формой камеры сгорания создает сильную турбулентность во время такта сжатия
• Распылители форсунок оснащены 5 отверстиями, которые, используя высокое давление впрыска, эффективно распыляют топливо. Давление поднимается до более 700 бар. Необходимость этого вызвана маленькими отверстиями форсунок (0,2 мм) и коротким временем впрыска (35º угла коленчатого вала)
• Отсутствие предварительной камеры в головке цилиндров уменьшает площадь теплообмена. Поэтому двигатель сжигает меньше топлива для нагрева охлаждающей жидкости двигателя, и тем самым улучшается эффективность
• При наличии только одной камеры сгорания сгорание происходит в одну стадию. Это, наряду с упомянутыми выше пунктами, обеспечивает полное сгорание, сочетающееся с высокой развиваемой мощностью и минимальным выбросом газов
• Чтобы понизить более высокий уровень шума, присущий двигателю с прямым впрыском топлива, сгорание наращивается постепенно путем впрыска в две стадии. Начальное открывание форсунки происходит при давлении 200 бар, а затем она открывается полностью при 450 бар.

Головка цилиндров

Порядок работы клапанов

• Конструкция головки цилиндров новая. Из-за того, что камера сгорания была перемещена на поршень, головка цилиндров является совершенно плоской. Перешлифовка не допускается
• Болты головки цилиндров должны затягиваться при помощи утвержденного метода. Стальная прокладка больше не используется
• Порядок работы клапанов был изменен, и головка цилиндров не является симметричной. Поэтому порядок работы клапанов, как он виден с цилиндра 1 (на стороне маховика), таков: I(впуск)-O(выпуск), I-O, I-O, I-O
• Все поршни одинаковые. Поэтому положение и направление расположения по отношению к форсунке, свечам предпускового подогрева и клапанам являются одинаковыми для всех четырех цилиндров.

Осторожно: Обращайте внимание на отличающийся порядок работы клапанов при проверке клапанного зазора

Подшипники распределительного вала

1. 5 крышек подшипников распределительного вала объединены в одну конструкцию. Эта подшипниковая рама изготовлена вместе с головкой цилиндров, и ее нельзя заменить в качестве отдельного блока
2. На толкателях нет прокладок для регулирования зазора, поэтому не требуется их регулярное техобслуживание.

Входные сигналы

Выходные сигналы

Датчик педали акселератора

1. Рычаг системы поддержания выбранной скорости
2. Выключатель сцепления
3. Выключатель фонарей стоп-сигнала
4. Выключатель тормоза
5. Пружина
6. Датчик педали акселератора и выключатель холостого хода.

Датчик педали акселератора

• Датчик педали акселератора установлен в блоке педалей. Этот датчик состоит из потенциометра и выключателя холостого хода. Этот датчик подсоединен к педали акселератора соединительной тягой. Внутри датчика установлена пружина для выдачи сопротивления, когда нажимается педаль
• Между насосом для впрыска топлива и педалью акселератора нет механического соединения, только электрическое соединение через модуль управления двигателя MSA (привод по проводу)
• Датчик педали акселератора используется блоком управления двигателя в качестве главного входа для нагрузки двигателя. Преимущества этого датчика по сравнению с механической системой:- Модуль управления двигателя MSA способен предоставлять отрегулированные сигналы на насос для впрыска топлива, что обеспечивает наилучшие результаты, касающиеся управляемости автомобилем, ускорения и выброса газов- Нет механического соединения с насосом (меньше вероятность сбоя)- Сбои контролируются модулем управления двигателя MSA, он также может предпринимать меры предосторожности и обеспечивать аварийные режимы "limp home"
• В случае нарушения нормальной работы выключателя холостого хода модуль управления двигателя MSA регулирует двигатель до принимаемой по умолчанию частоты вращения на холостом ходу. В случае нарушения нормальной работы потенциометра модуль управления двигателя MSA разрешает принимаемую по умолчанию максимальную частоту вращения коленчатого вала 1300 об/мин. Индикаторная лампа неисправности включается
• После замены функционирование датчика должно проверяться при помощи утвержденного метода.

Осторожно: Никогда не регулируйте длину соединительной тяги с целью изменения частоты вращения на холостом ходу или максимальной частоты вращения коленчатого вала!

Система поддержания выбранной скорости

Рычаг системы поддержания выбранной скорости

• Из-за того, что трос дроссельной заслонки отсутствует, система поддержания выбранной скорости встроена в модуль управления. Вакуумная система поддержания выбранной скорости больше не подходит
• Рычаг системы поддержания выбранной скорости подсоединен к модулю управления двигателя MSA. Различные выключатели предоставляют информацию на модуль управления двигателя:- ACC и DEC изменяют скорость автомобиля на 2 км/ч,- RES возвращает на ранее установленную скорость,- ON и OFF включают и выключают систему поддержания выбранной скорости.

Выключатель фонарей стоп-сигнала

• Выключатель фонарей стоп-сигнала активирует фонари стоп-сигнала.

Выключатель педали тормоза

• На автомобили без системы поддержания выбранной скорости также установлен этот выключатель. Он используется в качестве защитного устройства. (например, при заедании педали акселератора)
• Если один из выключателей тормоза неисправен или выходные сигналы не согласуются, индикаторная лампа неисправности включается, и система поддержания выбранной скорости выключается.

Выключатель сцепления

• На автомобили без системы поддержания выбранной скорости также установлен этот выключатель. Он используется для адаптации холостого хода
• Если есть неисправность, индикаторная лампа неисправности не включается, но система поддержания выбранной скорости выключается.

Датчики и приводы на насосе для впрыска топлива

1. Датчик температуры топлива
2. Датчик количества топлива
3. Привод количества топлива
4. Топливный стопорный клапан
5. Клапан синхронизации.

• Насос для впрыска топлива управляется электронно, как в отношении количества впрыскиваемого топлива, так и в отношении регулировки времени впрыска, и не имеет ни механического регулятора, ни зависящей от скорости настройки впрыска
• Так как количество топлива управляется электронно, посредством серводвигателя, между педалью акселератора и насосом для впрыска топлива нет рычажного механизма.

Управление количеством

• Модуль управления двигателя MSA 15.5 рассчитывает количество топлива, которое будет впрыскиваться, передает уравляющий ток на серводвигатель, и получает обратную связь с информацией о положении от датчика количества. Они работают вместе как одна система.

Датчик количества топлива

• Датчик определяет положение рычага количества в насосе для впрыска топлива. Это является сигналом обратной связи, который позволяет системе управления двигателем регулировать положение рычага количества
• Если этот сигнал выдает невозможное значение, двигатель заглушается или не будет запускаться (прекращение подачи топлива посредством привода количества). Если наблюдается значительное отклонение от предыдущего значения датчика, частота вращения коленчатого вала ограничивается до 1300 об/мин. В обоих случаях включается индикаторная лампа неисправности.

Привод количества топлива

• Количество топлива управляется соленоидным (вращательным) приводом, который перемещает втулку управления для регулирования количества топлива
• · Количество впрыскиваемого топлива может варьироваться между нулем и максимумом.Когда напряжения не подается, количество впрыскиваемого топлива уменьшается до нуля
• · Если обнаруживается отрицательное отклонение (слишком много топлива), двигатель останавливается (посредством прекращения подачи топлива и электрической остановки).Индикаторная лампа неисправности включается.

Регулировка времени впрыска

• Модуль управления двигателя MSA 15.5 контролирует регулировку времени впрыска при помощи сигнала от датчика движения иглы. Он передает сигнал переменной длительности импульса (коэффициент заполнения), который управляет открыванием клапана регулировки времени впрыска. Это оказывает влияние на давление топлива в устройстве синхронизации, которое, в свою очередь, изменяет регулировку времени впрыска
• Клапан регулировки времени впрыска управляет временем начала впрыска. При открытом клапане начало впрыска задерживается. Когда он полностью закрыт, начало впрыска производится с опережением
• Если есть неисправность, количество топлива ограничивается, клапан регулировки времени впрыска выключается (время впрыска с макс. опережением). Индикаторная лампа неисправности включается.

Электрическая остановка

• Электрическая остановка закрывает впускное отверстие на высокое давление
• Если есть неисправность, двигатель останавливается/не запускается (посредством электрической остановки), и индикаторная лампа неисправности включается.

Датчик положения

• Индуктивный датчик положения, который передает сигнал, описывающий положение серводвигателя, на модуль управления, установлен для предоставления последнему возможности рассчитывать требуемое количество топлива.

Датчик температуры

• Так как плотность топлива, и следовательно энергия, зависит от его температуры, датчик температуры используется для передачи сигнала температуры топлива на модуль управления. Это позволяет модулю управления рассчитывать точное количество топлива, которое будет использоваться, делая поправку на температуру топлива
• если есть неисправность, используется принимаемое по умолчанию значение 45°C (для количества топлива). Индикаторная лампа неисправности включается.

Управление обогревом охлаждающей жидкости двигателя

1. Модуль управления двигателя MSA
2. Датчик частоты вращения коленчатого вала
3. Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
4. Датчик температуры воздуха
5. Реле обогрева охлаждающей жидкости двигателя
6. Модуль обогрева охлаждающей жидкости двигателя.

На графике А представляет температуру охлаждающей жидкости, а В представляет температуру входящего воздуха.

• Так как процесс сгорания в дизельном двигателе с прямым впрыском топлива является чрезвычайно эффективным, нет отходящего тепла, которое нагревало бы салон автомобиля или поддерживало бы охлаждающую жидкость двигателя при рабочей температуре в чрезвычайно холодных погодных условиях
• · Для решения этой проблемы в систему охлаждающей жидкости двигателя встроены два электрических нагревательных элемента. Они управляются двумя отдельными реле
• Модуль управления двигателя MSA 15.5 управляет тем, когда обогреватель должен быть включен. Он использует следующие входные сигналы:- температура воздуха- температура охлаждающей жидкости двигателя- частота вращения коленчатого валаБолее того, он принимает во внимание напряжение аккумулятора, а также время, прошедшее с момента включения обогревателей
• Обогреватели включаются в следующих условиях:- 10 секунд после запуска,- напряжение аккумулятора должно быть выше 12,7 В,- частота вращения коленчатого вала должна с самого начала быть больше 1400 об/мин, и оставаться выше 890 об/мин(Внимание! Не в условиях холостого хода),- температура охлаждающей жидкости двигателя выше -40 °С
• Процесс работы обогревателя начинается со включения одного нагревательного элемента. Если напряжение аккумулятора остается стабильным в течение определенного времени, MSA включает второй элемент. Это делается для обеспечения равномерной нагрузки на аккумулятор. Выключение нагревательных элементов также происходит в два этапа. Это делается для обеспечения равномерной частоты вращения на холостом ходу
• Если эти условия выполняются, и температура воздуха в сочетании с температурой охлаждающей жидкости двигателя находится в сером поле графика в Датчики и приводы на насосе для впрыска топлива, обогрев охлаждающей жидкости двигателя включается.

(Все используемые значения являются приблизительными, и они имеют определенное запаздывание при включении и выключении).

Управление свечей предпускового подогрева

1. MSA
2. Датчик педали акселератора
3. Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
4. Датчик частоты вращения коленчатого вала
5. Индикаторная лампа накаливания
6. Реле свечей предпускового подогрева
7. Свечи предпускового подогрева.

• Хотя дизельный двигатель с прямым впрыском топлива использует предварительный нагрев только иногда, эта система установлена, чтобы уменьшить выброс газов и понизить уровень шума во время фазы прогрева
• Свечи предпускового подогрева управляются электрическим выключателем. Это означает, что MSA 15.5 может определять ток, и в случае сбоя загорается индикаторная лампа неисправности
• Управление свечами предпускового подогрева может быть разбито на три фазы:- предварительный нагрев- запуск- последующий нагрев.

Предварительный нагрев

• Начинается, как только включается зажигание. Время предварительного нагрева является переменным
• Длительность зависит от температуры охлаждающей жидкости двигателя в момент включения зажигания.

• Контрольная лампа на приборной консоли включена в течение этого времени. Если двигатель не запускается, свечи предпускового подогрева остаются включенными еще на 8 секунд.

Запуск

• Свечи предпускового подогрева останутся включенными максимум на 20 секунд. Температура охлаждающей жидкости двигателя должна быть ниже +60°С.

Последующий нагрев

• Начинается, как только двигатель начинает работать. Время последующего нагрева является переменным
• Длительность зависит от температуры охлаждающей жидкости двигателя в момент начала работы двигателя.

Управление вентилятором охлаждения двигателя

1. MSA
2. Датчик педали акселератора
3. Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
4. Модуль комбинированной приборной панели
5. Панель управления системы кондиционирования
6. Выключатель давления системы кондиционирования
7. Реле, скорость 1 (управляется системой кондиционирования)
8. Вентилятор охлаждения двигателя (двухскоростной)
9. Реле, скорость 1 (управляется температурой)
10. Реле, скорость 2
11. Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
12. Аккумулятор
13. Компрессор системы кондиционирования
14. Реле компрессора системы кондиционирования.

• Вентиляторы охлаждения двигателя управляются термостатическими выключателями и выключателями давления, а не модулем управления.

Автомобили с системой кондиционирования

• Одиночный двухскоростной вентилятор (140/ 280 Ватт)
• Этот вентилятор управляется термостатическим выключателем в радиаторе, а не MSA 15.5. Этот выключатель управляет двумя реле, одним для скорости 1, и другим для скорости 2
• Скорость 1 выбирается, если температура охлаждающей жидкости двигателя выше 89°C (отключается при 84°C), и выбрана система кондиционирования
• Скорость 2 выбирается, если температура охлаждающей жидкости двигателя выше 97°C (отключается при 92°C), и если давление в системе кондиционирования больше 18 бар. Этот выключатель 18 бар расположен в выключателе давления системы кондиционирования, и он обходит термостатический выключатель.

Автомобили без системы кондиционирования

• Одиночный двухскоростной вентилятор (140/ 280 Ватт)
• Этот вентилятор управляется термостатическим выключателем в радиаторе, а не MSA 15.5
• Скорость 1 выбирается, если температура охлаждающей жидкости двигателя выше 89°C (отключается при 84°C)
• Скорость 2 выбирается, если температура охлаждающей жидкости двигателя выше 97°C (отключается при 92°C).

Управление компрессором системы кондиционирования

• Если компрессор системы кондиционирования включен, частота вращения на холостом ходу установлена на 25 об/мин выше нормальной, на 875 об/мин
• Компрессор выключается, если температура охлаждающей жидкости двигателя поднимается выше 104ºC
• Компрессор выключается, если давление в системе кондиционирования становится ниже 2,1 бар или выше 28 бар
• Во время трогания с места компрессор будет выключен, если датчик педали акселератора нажат более, чем на 60% его возможного диапазона движения. (Трогание с места определяется, как разгон от 0 до 20 км/ч).