Описание и внешний вид двигателя (Фрилендер 2)

ПРИМЕЧАНИЕ: В автомобилях Freelander 2 используется новый дизельный двигатель TD4. Этот дизельный двигатель TD4 не применялся ранее компанией Land Rover, и его не допускается ошибочно идентифицировать с дизельным двигателем Td4, который использовался на предыдущей модели Freelander.

Новый дизельный двигатель TD4 также может быть упомянут или назван в тексте как 2.2L Duratorq-TDCi (DW).

Дизельный двигатель TD4 — это рядный 4-цилиндровый двигатель объемом 2,2 л с компоновкой DOHC (с двумя верхними распределительными валами) и четырьмя клапанами на цилиндр. Клапаны приводятся в действие роликовыми клапанными рычагами и гидравлическими компенсаторами зазора. Воздух и дизельное топливо доставляются в цилиндры посредством трубокомпрессора с регулируемым сопловым аппаратом (VGT), имеющего электронное управление, и топливной системы Bosch 3-го поколения с топливным коллектором типа «common rail».

Мониторинг работы двигателя и оптимальную эффективность обеспечивает электронная система управления двигателем и модуль управления двигателем (ECM) Bosch.

Двигатель — это компактный блок, занимающий минимальное пространство. Он рассчитан на повышение характеристик по критериям шума, вибрации и жесткости (NVH). Уменьшенный размер двигателя позволяет обеспечить высокий уровень защиты пешеходов и соблюсти стандарты поведения автомобиля при высокоскоростном столкновении.

Конструкцией двигателя предусмотрена точно механически обработанная литая головка цилиндров из алюминиевого сплава и многослойная металлическая прокладка головки. Головка надежно крепится болтами на механически обработанном чугунном блоке цилиндров. В головке цилиндров располагаются 16 клапанов (4 на каждую камеру сгорания), клапанный механизм, распределительные валы и газораспределительный механизм, топливные форсунки и свечи подогрева. В головке цилиндров предусмотрены высверленные отверстия и каналы для смазочного масла и охлаждающей жидкости.

Головка цилиндров объединена с литыми нижними крышками подшипников распределительных валов и закрыта сопрягаемой крышкой распределительного вала с уплотнительной прокладкой. Крышка распределительных валов объединена с литыми верхними крышками подшипников распределительных валов и имеет каналы подачи впускаемого воздуха, порты для крышки головки цилиндров и элементы системы вентиляции картера.

В крышке головки цилиндров ‘L’-образной формы предусмотрены конструктивные отверстия для крышки распределительных валов. В нее встроены клапан принудительной вентиляции картера (PCV), предохранительный клапан и соединения системы вентиляции картера.

Над двигателем устанавливается звукоизоляционная крышка двигателя, в ней предусмотрен слой из полипропиленового пеноматериала, приклеенный с тыльной стороны термопластиковой крышки. Крышка предназначена для поглощения и уменьшения шумов, создаваемых двигателем, вплоть до приемлемых уровней NVH. Отверстие в задней левой части крышки двигателя предназначено для размещения крышки маслозаливной горловины двигателя.

В блоке цилиндров располагается коленчатый вал и подшипники, форсунки для масляного охлаждения, элементы кривошипно-шатунного механизма и корпус валов системы уравновешивания. В блоке цилиндров предусмотрены отверстия и каналы для смазочного масла и охлаждающей жидкости. Корпус валов системы уравновешивания крепится болтами к нижней стороне блока цилиндров и приводится в движение зубчатой передачей от коленчатого вала. Система уравновешивания улучшает характеристики NVH двигателя, обеспечивая плавную работу.

Алюминиевый корпус масляного картера и масляный картер из штампованной стали крепятся к нижней части блока цилиндров. Корпус масляного картера уплотнен и прикреплен болтами непосредственно к блоку цилиндров. Масляный картер уплотняется с помощью жидкого герметика и прикреплен к корпусу масляного картера, образуя резервуар системы смазки. Внутри масляного картера располагается масляный насос системы смазки, который крепится болтами к нижней стороне блока цилиндров. Масляный насос приводится в движение цепью от коленчатого вала.

Охлаждение двигателя обеспечивается работающей под давлением системой охлаждения, в которой в качестве рабочей среды используется охлаждающая жидкость. Насос охлаждающей жидкости, приводимый в движение от двигателя, распределяет охлаждающую жидкость по каналам в головке и блоке цилиндров.

Токсичность отработавших газов двигателя соответствует нормативным требованиям Директивы Европейской комиссии (EUCD) 4-го этапа. Ограничение результирующего выделения токсичных продуктов достигается за счет применения каталитического нейтрализатора системы выпуска, опционного фильтра твердых продуктов сгорания дизельного двигателя (DPF), улучшенного электронного управления двигателем, PCV и системы рециркуляции отработавших газов (EGR).

Дизельный двигатель TD4

Краткое описание

Завод по производству дизельных Двигателей Ленд Ровер концерна PSA (Франция)

Производство дизельных Двигателей Ленд Ровер концерна PSA (Франция)

В этой статье дается краткое описание по устройству дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2.

Данный двигатель по сравнению с другими дизельными двигателями устанавливаемыми на моделях Ленд Ровер зарекомендовал себя достаточно надежным в условиях эксплуатации на Российском рынке.

Дизельный двигатель объемом 2,2 литра устанавливаемый на Ленд Ровер ФРИЛЕНДЕР 2, разработан концерном PSA , производится в Тремери, пригород Парижа. Двигатель представляет собой четвертую фазу работ по разработке двигателей в компании Форд.

Двигатель установлен в поперечном расположении между передними деформируемыми лонжеронами, поглощающими энергию удара при дорожно-транспортном происшествии.

Дизельный двигател TD4 2.2 Freelander2

Основные технические характеристики

Параметр	Значение
Объем	2179 куб. см.
Количество цилиндров	4, в ряд
Количество клапанов	16
Диаметр цилиндра / ход поршня	85 мм / 96 мм
Степень сжатия	16,6 : 1
Максимальная мощность	118 кВт (160 л.с.) при 4000 об/мин
Максимальный крутящий момент	400 Нм при 2000 об/мин
Средний расход топлива	7,5 л /100 км
Уровень выбросов СО2	194 г/км

Дизельный двигатель на ФРИЛЕНЕД 2 имеет 16-ти клапанный механизм газораспределения с верхним расположением распределительных валов, с роликовыми толкателями с гидравлическими компенсаторами зазоров. Блок цилиндров изготовлен с двойными стенками, отливает из чугуна.

Головка блока цилиндров отлита из алюминиевого сплава. Форма головки блока цилиндров обеспечивает оптимальное завихрение подаваемого в цилиндр воздуха во всем диапазоне частоты вращения двигателя. Коленчатый вал стальной, с двойным маховиком — демпфером крутящих колебаний. Под коленчатым валом размещены два балансирных вала.

В впускном коллекторе располагаются заслонки изменяющие завихрение подаваемого в цилиндры воздуха или ограничивающие подачу воздуха. Дроссельная заслонка электронная.

Турбонагнетатель устанавливаемый на дизельный двигатель ФРИЛЕНЕДЕР 2 — производства Garrett с изменяемой геометрией лопаток с электронным управлением, что обеспечивает переменный турбонаддув.

Топливные форсунки располагаются в центре камеры сгорания, сами топливные форсунки пьезоэлектрические, имеют 7 отверстий для впрыска топлива. Топливная система Common Rail Bosch 3-го поколения.

Двигатель Фрилендера 2 оснащен системой рециркуляции отработавших газов. Клапаны системы рециркуляции отработавших газов Pierburg , охладители системы рециркуляции отработавших газов Visteon . Система управления дизельным двигателем ФРИЛЕНДЕР2 — усовершенствованная — Bosch Green Oak .

Дизельный двигатель на Ленд Ровер ФРИЛЕНЕДЕР 2 — соответствует требованиям токсичности EURO stage 4 и US Federal Tier 2 Bin 8

Графические характеристики дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Крутящий момент Нм; Частота вращения коленчатого вала об/мин; Мощность кВт

Расположение идентификационного номера на дизельном двигателе ФРИЛЕНЕДЕР 2

Крутящий момент Нм; Частота вращения коленчатого вала об/мин; Мощность кВт

Блок цилиндров дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Сам блок цилиндров дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2 отливается из чугуна, с двойными стенками, специальная форма спроектирована для снижения шума и увеличения жесткости. В дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 нет гильз, цилиндры выполнены непосредственно в блоке. Нумерация цилиндров от 1 до 4 начинается со стороны трансмиссии.

Головка блока цилиндров дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Головка блока цилиндров на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 отливается из алюминиевого сплава, и клапанная крышка обрабатываются совместно, как прецизионная пара. По технологии конструкция головки блока цилиндров новая, обеспечивает завихрение поступающего в цилиндры воздуха без необходимости использования дополнительных клапанов.

Ремонт головки блока цилиндров на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 заводом изготовителем не предусматривается. Сам узел балансирных валов на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 изготовлен с высокой точностью и разборке не подлежит. Привалочные поверхности блока цилиндров допускается обрабатывать. Головка блока цилиндров и клапанная крышка на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 обработаны совместно с высокой точностью и, в случае необходимости, всегда должны заменяться вместе.

Сама головка блока цилиндров имеет особенность, седла впускных клапанов имеют неправильную форму, что вызывает завихрение воздушного потока

Головка блока цилиндров, клапанная крышка и распределительные валы дизельного двигателя Freelander 2

Головка блока цилиндров и крышка распределительного вала имеют сопрягаемые поверхности. Эти детали отшлифованы и точно позиционированы с помощью двух центрирующих втулок. Эти два компонента всегда устанавливаются вместе и не заменяются по отдельности. Головка блока цилиндров и крышка распределительного вала герметично соединены друг с другом. Сальник, установленный в передней части головки блока цилиндров, обеспечивает герметичное соединение с кожухом выпускного распределительного вала.

Коленчатый вал дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Распределительные валы на дизельном двигателе ФРИЛЕНЕДЕР 2 – чугунные. Для крепления используются 5 подшипников скольжения, расположенных в головке блоке цилиндров и клапанной крышке. Выпускной распределительный вал приводится зубчатым ремнем от шкива на коленчатом валу. Впускной распределительный вал приводится от выпускного с помощью цепной передачи. Вакуумный насос приводится от впускного распределительного вала. Топливный насос высокого давления на ФРИЛЕНДЕР 2 приводится от выпускного распределительного вала. Компенсаторы зазоров и коромысла гидравлического типа, соответственно зазор в клапанах не регулируется.

Гидрокомпенсаторы зазора и рокера (роликовые коромысла) дизельного двигателя Freelander 2

16 клапанов управляются роликовыми коромыслами (рокерами) и гидрокомпенсаторами зазора, которые приводятся в действие кулачками распределительного вала. Один конец роликового коромысла опирается на конец штока клапана, другой прикреплен к гидрокомпенсатору зазора. В середине роликового коромысла имеется ролик, который постоянно соприкасается с кулачком распределительного вала.

Поршни и шатуны дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Поршни на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 имеют торроидальную форму, изготавливаются из алюминиевого сплава. Имеют 3 поршневых кольца (верхнее и нижнее компрессионные, маслосъемное). Поршни имеют двойные канавки для охлаждения маслом, которое подается разбрызгивающими форсунками., а так же двух конусный поршневой палец и втулки поршневого пальца. Сам поршневой палец удерживается двумя кольцами.

Шатуны на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 имеют конусную верхнюю головку с отверстиями для подачи масла, предусматривают три класса верхних втулок, один класс шатунных подшипников.

Балансирные валы на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2

Немного поясним их функцию (для чего они нужны).

Рассмотрим момент, когда поршни 1-го и 4-го цилиндров находятся в верхней мертвой точке (ВМТ), в то время как поршни 3-го и 2-го цилиндров находятся в нижней мертвой точке (НМТ), в таком случае силы возникающие при опускании поршней 1 и 4 отличаются от сил, необходимых для подъема поршней 3 и 2, разность этих сил вызывает неравномерность вращения двигателя. В дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 TD 4 эти силы компенсируются созданием противонаправленных сил. Для этого используются противовесы на балансирных валах. Для компенсирования изменяющихся сил противовесы должны находится в НМТ в то время, когда поршни перемещаются по направлению к ВМТ. Так как такая ситуация наблюдается дважды на каждый оборот коленчатого вала, частота вращения балансирных валов на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 в два раза больше частоты вращения коленчатого вала.

Один балансирный вал приводится непосредственно от коленчатого вала двигателя, и вращается в противоположную сторону по отношению к направлению вращения коленчатого вала. Второй балансирный вал приводится от первого балансирного вала и вращается в ту же сторону, что и коленчатый вал.

Зазор между шестерней коленчатого вала и блоком шестерен балансирных валов регулируется с помощью специального инструмента. Для регулировки зазора необходимо использовать прокладки, которые устанавливаются между блоком цилиндров и корпусом узла балансирных валов.

Система смазки на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2

Поддон дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2 – штампованный, стальной. Масляный насос на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 роторного типа, приводится посредством однорядной цепи от звездочки на коленчатом валу. Максимальное давление масла 6,5 Бар при 4500 об/мин. В дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 имеются 4 форсунки разбрызгивания масла для охлаждения поршней. Клапан сброса открывается при давлении 8 Бар. Масляная система на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 предусматривает комбинированный узел фильтра и охладителя масла с датчиком давления масла, а так же комбинированный датчик уровня и температуры масла (автомобили с установленным фильтром продуктов сгорания дизельного топлива DPF).

Завод изготовитель предусматривает использование Масло 5W/30 – соответствующее спецификации Ford 913-B полностью синтетическое.

Объем заливаемого масла в дизельный двигатель ФРИЛЕНДЕР 2:

• Сухой двигатель (включая фильтр) — 6,46 литра;
• Замена масла и фильтра — 5,86 литра.

Сервисный интервал замены масла составляет 12000 км по регламенту до 2013 года , и 13000 км по регламенту с 2013 года. В случае повышенного содержания серы в дизельном топливе, завод изготовитель рекомендует менять масло в дизельных двигателях Ленд Ровер каждые 6000 км.

Система охлаждения дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Система охлаждения дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Блок вентилятора охлаждения дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Состоит из водяного насоса, который приводится ремнем привода распределительных валов, основного радиатора охлаждения, толщина радиатора 7 мм, изготавливается из алюминия, расширительного бачка, который отливается при высоком давлении. Блока вентилятора охлаждения, комплектуется только одна модификация вентиляторов системы охлаждения вне зависимости от климата, в котором эксплуатируется автомобиль. Вентилятор управляется сигналом широтно-импульсной частотной модуляции (PWM). Для рынков с холодным климатом на Ленд Ровер ФРИЛЕНДЕР 2 дополнительно устанавливается топливный отопитель и дополнительный насос охлаждающей жидкости.

Объем жидкости системы охлаждения на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 составляет — 7.6 литров, объем жидкости системы охлаждения с дополнительным отопителем 8.0 л, содержание антифриза — 50%, спецификация охлаждающей жидкости Texaco XLX. В радиаторе имеется пробка для слива охлаждающей жидкости.

Система впуска дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

Система впуска и очистки воздуха на дизельном двигателе ФРИЛЕНДЕР 2 включает в себя: бумажный фильтрующий элемент, турбокомпрессор Garratt с электронно-управляемым приводом изменения геометрии лопаток турбины, воздушный радиатор охлаждения нагнетаемого воздуха (интеркулер), 4 трубки резонатора в впускном тракте, объединенный узел дроссельной заслонки и впускного коллектора , усовершенствованную конструкция головки блока цилиндров для максимального завихрения потока поступающего воздуха, заслонки, прикрывающие подачу воздуха к головке блока цилиндров.

Топливная система дизельного ФРИЛЕНДЕР 2

Топливная система Common Rail Bosch 3-го поколения. Имеет механический насос подачи топлива из топливного бака, максимальное давление создаваемое в системе 1800 бар. Пьезоэлектрические форсунки имеющие 7 отверстий и способны выполнять 5 отдельных впрыскиваний топлива за время одного рабочего цикла. В форсунках встроен обратный клапан в сливном контуре.

Топливо подается из топливного бака механическим насосом, расположенным в задней части корпуса топливного насоса высокого давления. Само топливо проходит через фильтр кассетного типа и поступает на вход в топливный насос высокого давления.

Узел топливного фильтра имеет следующие особенности: оболочку для повышения прочности фильтра в случае дорожно-транспортных происшествий, бумажный элемент, расположенный внутри герметичной пластиковой емкости (необслуживаемый); подогрев топлива с использованием термостатического клапана для предотвращения загустевания топлива, имется трубопровод для слива воды; в верхней части корпуса топливного фильтра вставляется датчик температуры топлива (в контуре к двигателю) для передачи в электронный блок управления двигателем данных, которые используются для вычисления необходимого давления в топливной рампе.

Замена топливного фильтра на ФРИЛЕНДЕР 2 регламентируется производить каждые 24000 км.

Термостатический клапан встроен в узел топливного фильтра и способствует повышению температуры топлива и предотвращает загустевание топлива.

Если температура подаваемого из бака топлива ФРИЛЕНДЕРА 2 ниже 10 оС, все сливаемое из контура высокого давления топливо подается в область вокруг топливного фильтра.Если температура подаваемого из бака топлива выше 10оС, часть топлива, сливаемого из контура высокого давления, проходит в топливный бак, минуя топливный фильтр. Количество топлива, которое будет сливаться в бак мимо топливного фильтра, будет зависеть от температуры топлива и положения термостатического клапана.

Привод топливного насоса высокого давленияосуществляется от выпускного распределительного вала. Максимальное давление топлива в рампе – 1800 Бар.Давление топлива на режимах холостого хода – 300 Бар. Обратный клапан поддерживает давление в сливной магистрали форсунок на уровне 10 Бар. Пьезоэлектрические форсунки, 7 отверстий, устанавливаются в центре камеры сгорания.

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя 2.2 л TD4 Freelander 2

Топливный насос высокого давления дизельного двигателя 2.2л TD4 Freelander 2 прикреплен к задней правой части головки блока цилиндров и приводится в действие выпускным распределительным валом. На торце корпуса насоса имеется фланцевое соединение, а в цилиндрическом кожухе установлен ведущий вал насоса. Кожух ведущего вала насоса проходит в корпус головки блока цилиндров и герметизирован кольцевым уплотнением.

Форсунки дизельного двигателя ФРИЛЕНДЕР 2

На каждой форсунке имеется 10-ти значный буквенно-цифровой код.Цифровой код позволяет электронному блоку управления двигателем оптимизировать управление топливной форсункой на основе калибровок каждой индивидуальной форсунки. Калибровки отображают реальное количество топлива, которые впрыскивается в цилиндр при определенном давлении топлива по отношению к номинальному количеству топлива при том же давлении.Если форсунки снимаются с двигателя, важно запомнить их положение и установить каждую форсунку на то же место, с которого она снималась. В случае замены форсунок необходимо ввести 10-ти значный буквенно-цифровой код в память электронного блока управления двигателем с помощью диагностической системы IDS .

Топливные форсунки дизельного двигателя Freelander 2

Топливные форсунки – пьезоэлектрического типа, с 7 отверстиями в распылителе. Форсунки расположены по центру в камерах сгорания головки цилиндров и служат для распыления топлива непосредственно на тороидальное днище поршней.

Система рециркуляции отработавших газов EGR на ФРИЛЕНДЕР 2

Согласно требованиям стандарта Euro IV , ограничивающего выброс загрязняющих веществ, необходимо поддерживать определенный уровень выбросов загрязняющих веществ при пробеге 100,000 км. Поэтому очень важно, чтобы на протяжении такого длительного пробега в двигатель подавалось правильное количество чистого воздуха. Система рециркуляции отработавших газов используется для обеспечения подачи точного количества свежего воздуха. Если возникают отклонения в работе форсунок и/или датчика массового расхода воздуха, вычисленное значение требуемого свежего воздуха не будет соответствовать реально необходимому, поэтому система рециркуляции отработавших газов отключается.

Твердые частицы (сажа):

Если в цилиндр подается недостаточное количество воздуха, увеличивается содержание твердых частиц (сажи), монооксида углерода (CO) и углеводородов (HC), так как в этом случае имеет место неполное сгорание топлива.

Оксиды азота NOx:

Если смесь становится беднее, (для того же количества дизельного топлива) то увеличивается содержание оксидов азота NOx. Для поддержания баланса используется подача в цилиндр отработавших газов Кислородный датчик влияет на образование твердых частиц в отработавших газах и, следовательно, на способность соответствовать ограничениям по содержанию загрязняющих веществ в отработавших газах при пробеге 100,000 км. Кислородный датчик измеряет соотношение кислорода и топлива по составу отработавших газов, что позволяет пересчитать действительно необходимое количество топлива, которое необходимо подать в цилиндр. Поэтому, если возникают отклонения в работе форсунок и / или датчика массового расхода воздуха, эти отклонения могут компенсироваться кислородным датчиком. По показаниям кислородного датчика выполняется коррекция информации, содержащейся в массивах данных в памяти электронного блока управления, позволяющим рассчитывать необходимое количество подаваемого в цилиндр топлива и свежего воздуха. Также по показаниям кислородного датчика определяется оптимальная работа системы рециркуляции отработавших газов.

Система вентиляции картерных паров дизельного двигателя Фрилендер 2

L-образная крышка головки блока цилиндров установлена поверх сопрягаемой крышки распределительного вала и закрывает выпускной распределительный вал и отверстия привода выпускного распределительного вала. Профильная прокладка и кольцевые уплотнения клапана PCV обеспечивают герметизацию между двумя крышками.