Cechy konstrukcyjne silników F18D (Chevrolet Cruze J300)

Niektóre samochody Chevrolet Cruze są wyposażone w montowany poprzecznie czterosuwowy, czterocylindrowy, 16-zaworowy silnik. F18D (DOHC, 141 KM) objętość robocza 1,8 l. Silnik jest wyposażony w układ zmiennych faz rozrządu dla zaworów dolotowych (CVVT).

Silnik ma górnozaworowy wałek rozrządu i cztery zawory na cylinder. Wałek rozrządu wydechowego napędzany jest za pomocą wzmocnionego paska zębatego 2 (rysunek 5.21). Napięcie paska zapewnia rolka napinająca 12.



Silnik posiada obracające się koła zębate wałków rozrządu 4 i 9. Ciągła regulacja kół pasowych wałków rozrządu odbywa się za pomocą ciśnienia oleju silnikowego. Dwa zawory elektromagnetyczne 33 (rysunek 5.22) regulują ciśnienie oleju w regulowanych kołach pasowych wałka rozrządu zgodnie z poleceniami ze sterownika silnika. Napęd zaworowy wyposażony jest w popychacze tłokowe 29. Luz zaworowy reguluje się poprzez montaż popychaczy zaworowych o odpowiedniej wielkości. Silnik wykorzystuje stożkowe sprężyny zaworowe 26. Ze względu na stożkowy kształt, przeciwciśnienie sprężyn zaworowych wzrasta, gdy są one ściskane przez popychacz zaworu, co pozwala zaworowi na natychmiastowe ponowne zamknięcie pod działaniem bezwładności konwencjonalnych sprężyn po minięciu dolnego martwego punktu krzywki wałka rozrządu.





Głowica cylindra wykonany ze stopu aluminium z poprzecznym cylindrycznym systemem oczyszczania (otwory wlotowe i wylotowe znajdują się po przeciwnych stronach głowicy). Gniazda zaworowe i tuleje prowadzące są wciskane w głowice. Zawory wlotowy 23 i wylotowy 22 mają po jednej sprężynie 26, zamocowanej za pomocą płyt 25 i 27.



Wałki rozrządu 32 montuje się w łożyskach wykonanych w korpusie głowicy i zabezpiecza pokrywkami. Krzywki wałka rozrządu działają poprzez podkładki regulacyjne na popychaczach 29, które poruszają zawory. Płaszczyznę połączenia głowicy z blokiem cylindrów uszczelniono uszczelką 19 wykonaną z dwóch płytek uformowanych z cienkiej blachy i zespawanych ze sobą punktowo.

Blok cylindrów 7 (rysunek 5.23) stanowi pojedynczy odlew tworzący cylindry, płaszcz chłodzący, górną część skrzyni korbowej oraz pięć podpór wału korbowego wykonanych w formie przegród skrzyni korbowej. Blok wykonany jest ze specjalnego żeliwa o wysokiej wytrzymałości, a cylindry są wywiercone bezpośrednio w korpusie bloku. 19 głównych pokryw łożysk, wykonanych jako całość z blokiem, nie jest wymiennych. Ponadto pokrywy 1. i 2. oraz 4. i 5. łożyska głównego wykonane są w postaci bloków parzystych, których pokrywy połączone są ze sobą za pomocą zworek. Zworki te pełnią funkcję dodatkowych wzmocnień, mających na celu zwiększenie sztywności bloku cylindrów. Blok cylindrów posiada specjalne uchwyty, kołnierze i otwory służące do mocowania części, zespołów i podzespołów, a także kanały dla głównego przewodu olejowego. Dolną część bloku cylindrów przykrywa miska olejowa wykonana ze stopu aluminium. Płaszczyznę połączenia bloku cylindrów z miską olejową uszczelnia się środkiem uszczelniającym; nie ma wyjmowanej uszczelki.





Położenie wału korbowego i liczbę obrotów odczytuje się z pierścienia magnetycznego tarczy rozrządu czujnika prędkości obrotowej wału korbowego (rysunek 5.24). Tarcza napędowa jest konstrukcyjnie połączona z uszczelką 14 (patrz 5.22) wał korbowy.



Wał korbowy, wykonany ze stali, obraca się w łożyskach głównych z cienkościennymi tulejami stalowymi 17 (patrz 5.23) z warstwą przeciwcierną.

Koło zamachowe 12, odlany z żeliwa, montowany jest na tylnym końcu wału korbowego i zabezpieczony sześcioma śrubami. Aby uruchomić silnik za pomocą rozrusznika, do koła zamachowego dociska się wieniec zębaty. W samochodach z automatyczną skrzynią biegów zamiast koła zamachowego montowana jest tarcza napędowa przetwornika momentu obrotowego.

Tłoki 5 (rysunek 5.25) wykonane są ze stopu aluminium. Na walcowej powierzchni głowicy tłoka znajdują się rowki pierścieniowe pod pierścienie: dwa pierścienie uszczelniające 2 i 3 oraz pierścień zgarniający olej 4.





Sworznie tłokowe 1 osadzone są w piastach tłoków ze szczeliną i wciskane są pod wpływem naprężenia w górne głowice korbowodów 6, które połączone są dolnymi głowicami z czopami korbowodów wału korbowego poprzez cienkościenne tuleje 8 i 9, których konstrukcja jest podobna do konstrukcji łożysk głównych.

Korbowody stal, kuta, z prętem o przekroju dwuteowym.

Układ smarowania łączone: najbardziej obciążone części smarowane są pod ciśnieniem, a reszta smarowana jest albo przez ukierunkowane rozpryskiwanie, albo przez rozpryskiwanie oleju wypływającego z przestrzeni pomiędzy współpracującymi częściami. Ciśnienie w układzie smarowania wytwarzane jest przez pompę oleju zębatego 5 (rysunek 5.26), zamontowaną na zewnątrz w przedniej części bloku cylindrów i napędzaną od przedniego końca wału korbowego. Pompa jest zaprojektowana z wewnętrznym zazębieniem trochoidalnym.





Pompa zasysa olej z miski olejowej silnika poprzez zbiornik oleju 4 z filtrem siatkowym, a następnie poprzez pełnoprzepływowy filtr oleju z elementem filtrującym wykonanym z papieru porowatego, podaje go do głównego przewodu olejowego umieszczonego w korpusie bloku cylindrów. Z przewodu głównego kanały doprowadzające olej sięgają do głównych łożysk wału korbowego. Olej dostarczany jest do łożysk korbowodu poprzez kanały wykonane w korpusie wału korbowego. Od głównego przewodu olejowego odchodzi pionowy kanał doprowadzający olej do łożysk wałka rozrządu. Ponadto olej jest dostarczany pod ciśnieniem z głównego przewodu olejowego silnika do układu zmiennych faz rozrządu i regulatorów położenia wałka rozrządu. W celu smarowania łożysk wałka rozrządu olej z kanału pionowego dostaje się do centralnych kanałów osiowych wałków rozrządu przez otwór promieniowy w czopie jednego z łożysk i rozprowadzany jest nimi do pozostałych łożysk.

Krzywki wałków rozrządu smarowane są olejem dostarczanym z centralnych kanałów osiowych przez otwory promieniowe w krzywkach. Dodatkowo blok cylindrów wyposażony jest w dysze służące do smarowania tłoków. Nadmiar oleju spływa z głowicy cylindra do miski olejowej poprzez pionowe kanały odpływowe.

Układ odpowietrzania skrzyni korbowej typ zamknięty nie komunikuje się bezpośrednio z atmosferą, dlatego jednocześnie z zasysaniem gazów w skrzyni korbowej we wszystkich trybach pracy silnika powstaje podciśnienie, co zwiększa niezawodność różnych uszczelnień silnika i zmniejsza emisję substancji toksycznych do atmosfery.

System składa się z dwóch gałęzi: dużej i małej.

Gdy silnik pracuje na biegu jałowym i ma małe obciążenie, a podciśnienie w rurze dolotowej jest wysokie, gazy ze skrzyni korbowej są zasysane przez rurę dolotową przez zawór układu wentylacji skrzyni korbowej zamontowany w pokrywie głowicy cylindra wzdłuż małego odgałęzienia układu. Zawór otwiera się w zależności od podciśnienia w rurze dolotowej i w ten sposób reguluje przepływ gazów w skrzyni korbowej.

Przy pełnym obciążeniu, gdy przepustnica jest otwarta pod dużym kątem, podciśnienie w rurze dolotowej zmniejsza się, a w przewodzie doprowadzającym powietrze wzrasta. W tym przypadku gazy ze skrzyni korbowej przedostają się głównie do przewodu doprowadzającego powietrze, a następnie przez zespół przepustnicy do rury dolotowej i cylindrów silnika, poprzez duży wąż odgałęziony podłączony do złączki na pokrywie głowicy cylindra.

Układ chłodzenia uszczelniony, ze zbiornikiem wyrównawczym 4 (rysunek 5.27), składa się z płaszcza chłodzącego wykonanego w odlewie i otaczającego cylindry w bloku, komory spalania i kanały gazowe w głowicy cylindra. Wymuszony obieg chłodziwa zapewnia odśrodkowa pompa wodna 6 napędzana paskiem wielorowkowym wału korbowego, który napędza również generator. Aby utrzymać normalną temperaturę roboczą cieczy w układzie chłodzenia, zamontowany jest termostat 11, który zamyka duży obwód układu, gdy silnik nie jest rozgrzany i temperatura cieczy chłodzącej jest niska.



Układ zasilania składa się z elektrycznej pompy paliwa zamontowanej w zbiorniku paliwa, zespołu przepustnicy, dokładnego filtra paliwa zamontowanego w module pompy paliwa, regulatora ciśnienia paliwa, wtryskiwaczy i przewodów paliwowych, a także zawiera filtr powietrza.

Silnik wyposażony jest w plastikowy dwustopniowy moduł dolotowy (rysunek 5.28). W zależności od trybu pracy silnika, powietrze w plastikowym module dolotowym jest kierowane poprzez jeden z dwóch kanałów dolotowych, które różnią się długością. Przewody dolotowe przełączane są za pomocą bębna wbudowanego w plastikowy moduł dolotowy. Zastosowanie bębna zmiany biegów do wywierania ciśnienia na otwory dolotowe pomaga zmniejszyć opór przepływu w plastikowym module dolotowym przy dużych prędkościach obrotowych silnika.



Korpus przepustnicy zamontowany jest z boku plastikowego modułu dolotowego, co pozwala na optymalne rozmieszczenie poszczególnych sekcji rury dolotowej i zmniejsza straty przepływu powietrza z filtra powietrza do zaworów dolotowych. W tym przypadku przekrój poprzeczny rury pozostaje stały na całej długości przewodu dolotowego. Przepustnica uszczelniona jest pierścieniem gumowym 14.

Układ zapłonowy oparty na mikroprocesorze, składa się z cewki zapłonowej, przewodów wysokiego napięcia i świec zapłonowych. Cewka zapłonowa jest sterowana przez elektroniczny układ sterowania silnikiem. Układ zapłonowy nie wymaga konserwacji ani regulacji w trakcie eksploatacji.

Jednostka napędowa (silnik ze skrzynią biegów, sprzęgłem i przekładnią główną) zamontowane na czterech podporach z elastycznymi elementami gumowymi: dwie boczne górne (prawo i lewo), przenoszący główny ciężar zespołu napędowego, a także tylnych i przednich dolnych kół, kompensujący moment obrotowy ze skrzyni biegów i obciążenia powstające, gdy samochód rusza, przyspiesza i hamuje.

Charakterystyczną cechą silnika F18D jest obecność elektronicznie sterowanego układu zmiennych faz rozrządu na obu wałkach rozrządu (DCVCP). System ten pozwala na ustawienie optymalnych czasów otwarcia zaworów w każdym momencie pracy silnika, co w efekcie przekłada się na zwiększenie mocy, lepszą oszczędność paliwa i niższą toksyczność spalin.

Na przedniej pokrywie 9 (rysunek 5.22) łożysk wałka rozrządu zamontowane są zawory elektrohydrauliczne 33, regulujące w sposób ciągły wałki rozrządu. Regulacja wałka rozrządu zapewnia dodatkową możliwość sterowania silnikiem przy zmianie obciążenia. Na biegu jałowym prędkość obrotowa silnika zostaje zmniejszona, a osiągi są optymalizowane poprzez ustawienie minimalnego przekrycia zaworów. W trybie obciążenia częściowego położenie i czas przekrycia zaworów ulegają zmianie, co zapewnia niskie zużycie paliwa i minimalną emisję spalin. W trybie pełnego obciążenia wzrost maksymalnego momentu obrotowego i mocy uzyskuje się dzięki optymalizacji czasu otwarcia zaworów dolotowych. Położenie wałka rozrządu zaworów dolotowych zmienia się w zakresie 60° od kąta obrotu wału korbowego.

Gdy wałek rozrządu zaworów dolotowych jest "opóźniony", zawartość resztkowego gazu w cylindrze zmniejsza się, ponieważ zmniejsza się również nakładanie się zaworów dolotowych i wydechowych. Oznacza to, że cylinder jest wypełniony głównie świeżą mieszanką.

Źródło artykułu jest dostępne na stronie internetowej: chevyman