Двигатели Toyota S-serie

Двигатели Toyota S-serie

В литературе не представлялось возможным найти какое-либо описание по двигателям непосредственного впрыска, за исключением информации, распложенной по адресу www.alflash.narod.ru. Там представлено только общие слова, поэтому, при ремонте такого типа двигателей возникают определенные сложности. В большей мере, эти сложности связаны с малым объемом наших знаний о конструкции этих двигателей. Можно даже сказать, что с полным отсутствием этой информации.

Поработав с этим двигателем, у меня появилось некоторое представление о конструкции автомобиля "Corona Premio" с двигателем 3S, имеющий аббревиатуру –D-4. Я попробую описать то, что удалось узнать. Но в этом описании не хотелось бы претендовать на полное знание и полную достоверность информации. Это всего лишь предположения и ощущения. Что же представляет из себя двигатель 3S-FSE? Двигатель 3S-FSE(D-4) – является двигателем непосредственного впрыска, в котором для реализации режимов работы с обеднением смеси, получения минимального выброса вредных веществ и реализации мощностного режима осуществляется впрыск непосредственно в камеру сгорания. При этом, для более полного наполнения цилиндров воздухом, используется режим изменения фаз газораспределения (VVT-i) и режим изменения сечения впускного коллектора.

Общий вид двигателя представлен на Фото 1  В режиме холостого хода реализуется экономичный режим работы, при котором соотношение топливо-воздушной смеси составляет 25-1, о чем свидетельствует лампочка на панели приборов "ECONOM". При этом длительность импульса форсунок составляет, примерно, 0.6 мс. При увеличении нагрузки, двигатель переходит в работу в мощностном режиме, при котором соотношение уже составляет 13-1.

 

 Для увеличении времени открытия клапанов, что способствует увеличению объема воздуха, поступающего в цилиндры, включается в работу клапан VVT-i, который открывает масляный канал устройства изменения фаз газораспределения. Сам механизм изменения фаз газораспределения расположен под крышкой, где крепится топливный насос высокого давления (Фото 2).  

 

Технически, клапан VVT-i  выполнен таким образом, что неисправность его может быть вызвана только обрывом обмотки. Каналы клапана достаточно большие, что привести к закоксовыванию их, практически, не возможно (если только вместо масла не использовать солидол).

 

Так же, для увеличения объема воздуха, поступающего в цилиндры, используется система, регулирующая сечение впускного коллектора (переменное сечение впускного коллектора). Во впускном коллекторе находится вал с заслонками, которые приоткрываются, в зависимости от нагрузки двигателя. Управление заслонками осуществляется электродвигателем, а положение заслонок определяется трехпроводным датчиком (Фото 3).

 

  

Самым неприятным в этом узле является то, что со временем вал заслонок может закоксовываться и начинать подклинивать. Хотя управление этим валом происходит электродвигателем посредством червячной передачи, подклинивание все-таки возможно. Результатом этого может быть нестабильность работы двигателя, неустойчивые обороты холостого хода (хотя это только предположение). Но то, что этот узел является наиболее подвержен закоксовыванию – это реальный факт. На двух машинах встречалась эта ситуация. Доступ к нему достаточно неудобный, но если делать, то приходиться делать. Первый раз, чтобы добраться до этого узла, ушел практически весь рабочий день. Разобрав несколько раз, время на демонтаж уже уходило около двух часов.

 

Для снижения вредных веществ в отработанных газах используется система рециркуляции ( EGR system ). Одним из элементов системы рециркуляции является сервомотор рециркуляции (Фото 4).

 

  

 

Возможной неисправностью сервомотора является, также, закоксовывание клапана и как следствие – прорыв выхлопных газов во впускной коллектор. Конструкция сервомотора похожа на конструкцию сервомотора компании ММС. Электрически - он состоит из четырех обмоток, сопротивление которых составляет, порядка 34 – 38 Ом. Управляется – импульсными сигналами в определенной последовательности.

 

Наиболее тонким узлом является узел дроссельной заслонки (Фото 5).

 

 

 

Конструкция такого узла появилась не только на двигателях D-4, а на многих современных двигателях. Датчик положения педали акселератора определяет степень нажатия водителем на педаль газа. По этому сигналу блок Управления Двигателем вырабатывает сигнал, поступающий на электродвигатель дроссельной заслонки.Степень открытия дроссельной заслонки определяется датчиком положения дроссельной заслонки. Узел дроссельной заслонки очень тяжело поддается регулировке. Кроме, непосредственно, электрических возможных неисправностей датчиков и электродвигателя, возможной неисправностью является нарушение регулировки узла. Самое неприятное, если попробовать отрегулировать обороты холостого хода упорными винтами. Данные, которые удалось получить, конечно условны, но при отсутствии других, даже используя эти, удалось нормально отрегулировать узел дроссельной заслонки. Выход левого по Фото упорного винта от корпуса дроссельной заслонки составляет 8.7 мм, при этом зазор между дроссельной заслонкой и корпусом составляет 0.15 мм. Выход правого по Фото упорного винта от корпуса дроссельной заслонки составляет 7.2 мм. Только после этого можно приступить к электрической регулировке. Так как датчик положения педали акселератора крепиться жестко, следовательно, он регулировке не подлежит. А вот регулировка датчика положения дроссельной заслонки очень важна. Делаем это так:

1.  Включить зажигание (двигатель не заводить).
2.  Подключить вольтметр ко второму контакту снизу (я думаю, что он и является сигнальным), при этом   вы можете услышать, что перестал  работать электродвигатель дроссельной заслонки – возможно, что  из-за шунтирования цепи прибором блок блокирует работу узла.
3.  Выставить напряжение на датчике 2.17 В (это данные для двигателя 3S-FSE на машине Corona-Premio. Для других моделей может и отличаться ???).

Когда я занимался этой машиной, в то время, когда двигатель работал нестабильно, умудрился сбить регулировку. Потом довольно-таки долго я пытался отрегулировать узел. Все было безуспешно. И только отрегулировав весь узел так, как это описано, двигатель стал работать стабильно.

Одним из больных вопросов в конструкции этого двигателя является система холодного пуска. В этом двигателе система холодного пуска реализована несколько другим способом, как это было ранее. Как вы помните, в систему холодного пуска, ранее, входил датчик холодного пуска. Управление форсункой холодного пуска (Фото 4) осуществляет блок управления двигателем по сигналу датчика температуры охлаждающей жидкости. Многие проблемы, связанные с холодным пуском двигателя, в большей степени, зависят от исправности форсунки холодного пуска. Этой зимой несколько раз приходилось сталкиваться с неисправностью форсунки. Результат удавалось получить, используя ультрозвуковую чистку.

Интересным элементом конструкции этого двигателя является датчик давления топлива (Фото 6).

 

Конструктивно, датчик давления топлива представляет собой трехпроводный датчик. По сигналу этого датчика, блок определяет значение высокого давления в топливной рейке. Так как значение давления влияет на количество топлива, поступающего в цилиндры – эта информация является значимой при определении длительности импульса открытия  форсунки (Фото 7)

 

Кроме того, при отсутствии давления в топливной рейке, система блокирует запуск двигателя. У меня предположение, что блокируется управление форсунками, хотя проверить это не удалось. Во время работы с этим двигателем, появилось еще одно предположение. Измеряя значение напряжения на выходе датчика давления топлива, можно, хотя бы и относительно, судить о давлении топлива в топливной рейке. При нормальных условиях, напряжение на выходе датчика составляет 1.8 – 2.0 В.

И теперь о самом интересном. Топливный насос высокого давления (Фото 2) и демонтированный (Фото8).

 

Что же это такое? С чем его едят? Почему из-за него возникает столько проблем?

Попробуем посмотреть конструкцию и представить, какие его узлы могут создать нам основные проблемы.

Топливный насос высокого давления представляет собой устройство (если так можно его назвать), которое предназначено для того, чтобы создать определенное давление в топливной магистрали. Так как степень сжатия в этом двигателе составляет, примерно, 12 кг/см? и при этом, необходимо создать условия распыления топлива, следовательно, давление топлива в магистрали высокого давления должно превышать это значение в 4 – 5 раз, т.е. составлять 40 – 50 кг/см? (хотя кто-то из ребят в Сибири умудрился померить давление, которое составило около 120 кг/см?). Каким же образом создать такое высокое давление?Для этих целей и создан насос высокого давления. Подача топлива из бака осуществляется обычным погружным насосом. Давление в топливной магистрали низкого давления составляет 4 кг/см?. Топливный насос высокого давления приводится в действие кулачком распредвала. А какова же конструкция самого насоса? (Фото 9).

 

После небольших экспериментов насос удалось разобрать, и что же мы там увидели?

1.Корпус топливного насоса высокого давления. В корпус насоса впрессована часть плунжерной пары (мама). Там же находиться сальник (Фото 10) (если его можно так назвать). Конструкция этого сальника чем-то похожа на маслоотражательный колпачок, но более сложной конструкции. Этот сальник одной своей частью (а) снимает масло со штока плунжера (или второй части плунжерной пары (папа)), а второй, внутренний сальник (б) предотвращает прорыв топлива.

 

1.Шток плунжера или ответная часть (или как-то по-другому) с пружиной, шайбой и опорным цилиндром, который опирается на кулачек распредвала.

2.Выходной штуцер магистрали высокого давления с запорным клапаном.

3.Этот элемент, как я представляю, является демпфером пульсации топлива. Может быть мое мнение и ошибочно, но другого назначения его я не придумал.

4.Шайба. Она изготовлена с высоким классом чистоты. Приводится в действие кулачком распредвала через шток плунжерной пары. За счет движения этой шайбы и создается давление в топливной магистрали и топливной рейке. (С конструкцией плунжеров я не знаком, поэтому все это мои предположения).

5.Электромагнитный клапан. (Его назначение я не придумал. Если его отключить во время работы двигателя – двигатель заглохнет. Если его отключить и попытаться завести машину – она заводится, но двигатель работает не устойчиво, с перебоями.)

Основной неисправностью Топливного насоса высокого давления является выработка на штоке плунжера (Фото11).

 

Вот в результате этой выработки и происходит прорыв топлива в масляную систему.

Что же будет, если топливо попадет в масло?

Холодный двигатель заводиться нормально, начинает прогреваться. При прогреве работает с незначительными перебоями. Самое интересное происходит, когда двигатель прогревается до температуры 82? С. При достижении температуры 82? С и выше, на холостых оборотах, двигатель работает нормально, не считая небольших сбоев, подтраивания. Если в это время плавно поднять обороты до 2000 об\мин или выше, или резко газануть, то обороты опускаются до отметки 1000 об\мин и при этом значении начинают скачкообразно изменяться. Чем выше температура, тем выше частота изменения оборотов. Во время скачкообразного изменения оборотов, длительность импульса на инжекторах составляет 0.4 мс, на сервомоторе рециркуляции постоянно присутствует сигнал управления. По диагностике – неисправностей в системе нет.

Устранить неисправность возможно только заменой топливного насоса высокого давления на НОВЫЙ. Но дополнительно, после замены насоса, я считаю, что необходимо произвести промывку масляной системы, замену масла и почистить свечи (если они в нормальном состоянии).

Это описание лишь попытка представить конструкцию двигателя. Не всему в этом описании можно верить, потому что это только мое представление о его принципах построения.

Дмитрий Смуров (Владивосток)
http://www.efisakh.ru/

Вопросы и пожелания вы можете отправить электронным письмом