Двигатели Honda K20A, K24A

24.03.2008

Двигатели К20А, К24А - рядные, четырехцилиндровые, 16-клапанные двигатели с верхним расположением распределительных валов и жидкостным охлаждением. Рабочий объем двигателей: К20А - 2,0 л. К24А - 2,4 л. Нумерация цилиндров ведется от шкива коленчатого вала.

Двигатель K20A (Type R).

Особенности двигателей

Блок цилиндров 

Отлитый из алюминиевого сплава по технологии GDC*. Для увеличения жёсткости блока цилиндров нижняя крышка коренных подшипников выполнена цельной и крепится к блоку 24 болтами. Упорные полукольца устанавливаются в 4 опору. Для охлаждения в блоке цилиндров сделаны каналы, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Для смазки коленчатого вала, шатунов, поршней и подачи масла к масляным форсункам имеются горизонтальные каналы, а в передней части блока один вертикальный канал для подачи масла в головку блока цилиндров.

* - Gravity Die Casting (литье под давлением).

Коленчатый вал 

Коленчатый вал стальной, пятиопорный с восемью противовесами (с блоком балансирных валов) или с четырьмя (без блока балансирных валов), установленных на продолжении щек коленчатого вала. Подвод масла к коленчатому валу осуществляется со стороны блока цилиндров.

На носок коленчатого вала двигателя устанавливается шестерня привода газораспределительного механизма, шестерня привода масляного насоса и шкив привода навесных агрегатов с демпфером крутильных колебаний. На двигателях K24A шестерня масляного насоса приводит блок балансирных валов.

Головка блока цилиндров

Выполнена из алюминиевого сплава. Газораспределительный механизм с двумя распределительными валами (DOHC). Привод осуществляется цепью от коленчатого вала. В головке блока расположена постель распределительных валов, в которую также устанавливаются коромысла системы VTEC. Масса клапанных пружин, а также возможность возникно-вения резонансных колебаний уменьшены за счет применения новых материалов.

На моделях TYPE R устанавливаются по две пружины на клапан. Для исключения попадания витков сломанной пружи-ны в исправную, пружины имеют правую и левую навивки.

Головка блока цилиндров

1 - головка блока цилиндров, 2 - постель распределительных валов(блок коромысел системы VTEC), 3 - распределительный вал впускных клапанов в сборе с муфтой системы изменения фаз газораспределения (VTC), 4 - распределительный вал выпускных клапанов

Головка блока цилиндров

1 - наружная пружина клапана,

2 - внутренняя пружина клапана (применяется на моделях Type R)

Система изменения фаз газораспределения (VTC)

Система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов (VTEC)

Распределительные валы

На двигатели устанавливаются 2 распределительных вала. Один для привода впускных клапанов, другой для привода выпускных клапанов.

Регулировка зазора в приводе клапанов осуществляется регулировочными винтами.

Распределительные валы приводятся цепью от коленчатого вала.

На хвостовике распределительных валов установлены задатчики датчиков положения распределительных валов.

Распределительные валы имеют 5 опорных шеек. Смазка кулачков и шеек распределительных валов осуществляется моторным маслом, которое сначала подается через отверстие в передней части головки блока цилиндров в блок коро-мысел системы изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов VTEC, затем из блока коромысел в масляные каналы, расположенные во второй опорной шейке каждого распределительного вала.

Фазы газораспределения впускных клапанов регулируются автоматически с помощью системы изменения фаз газораспределения (VTC).

1 - задатчики, 2 - распределительные валы, 3 - шестерня привода распределительного вала впускных клапанов (VTC), 4 - шестерня привода распределительного вала выпускных клапанов.

Цепь привода ГРМ и натяжитель цепи привода

Газораспределительный механизм данного типа двигателей приводится цепной передачей. Натяжение цепи привода ГРМ автоматически регулируется с помощью натяжителя, работающего за счет давления моторного масла. В дополнение к натяжителю установлены верхний и боковой успокоители цепи. Для уменьшения шумов при работе цепи привода ГРМ уменьшен шаг цепи привода.

1 - верхний успокоитель цепи, 2 - цепь, 3 - боковой успокоитель цепи, 4 - направляющая натяжителя цепи, 5 - натяжитель цепи.

Система охлаждения

Схема циркуляции охлаждающей жидкости в двигателе

В данных двигателях используется жидкостная система охлаждения закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. Привод насоса охлаждающей жидкости осуществляется ремнём привода навесных агрегатов.

Термостат с перепускным клапаном расположен во впускном патрубке охлаждающей жидкости и призван поддерживать оптимальную температуру в системе охлаждения, пуская охлаждающую жидкость по малому или большому (через радиатор) кругу охлаждения.

Система смазки

Схема системы смазки

В двигателе используется система смазки с полнопоточной очисткой масла и с подачей масла под давлением к основным движущимся деталям и узлам двигателя.

Масляный насос трохоидного типа. Внутри него расположены ведущий и ведомый роторы с внутренним зацеплением, которые вращаются в одном направлении. Привод осуществляется цепью от коленчатого вала.

Масляный фильтр расположен внизу горизонтально. Для уменьшения температуры масла в систему смазки между блоком цилиндров и масляным фильтром установлен маслоохладитель.

Масляный насос

Модели без блока балансирных валов

На двигатель установлен масляный насос соединенный с маслоприемником. Масляный насос приводится цепной передачей от коленчатого вала, что обеспечивает высокую эффективность работы. Соотношение диаметра ведущей звездочки привода масляного насоса и диаметра ведомой звездочки привода масляного насоса 1:1,62.

Привод масляного насоса (модели без блока балансирных валов)

1 - масляный насос, 2 - цепь привода масляного насоса, 3 - ведомая звездочка привода масляного насоса, 4 - коленчатый вал.

Модели с блоком балансирных валов

Масляный насос соединен с блоком балансирных валов и приводится цепной передачей от коленчатого вала. Балансирные валы служат для уравновешивания силы инерции второго порядка. Блок балансирных валов приводятся через левый балансирный вал от коленчатого вала. Соотношение диаметра ведущей звездочки привода масляного насоса и блока балансирных валов и диаметра ведомой звездочки привода масляного насоса 1:2. Балансирные валы вращаются в противоположные стороны. Балансирные валы сделаны из стали.

Привод масляного насоса (модели с блоком балансирных валов).

1 - масляный насос, 2 - цепь привода масляного насоса, 3 - коленчатый вал.

Система впрыска топлива

На двигатель установлена система электронного управления PGM - FI (PROGRAMMED FUEL INJECTION) с последовательным, многоточечным впрыском топлива.

Топливо подается насосом через фильтр к каждой форсунке под давлением, устанавливаемым регулятором давления топлива.

Для повышения надежности работы системы впрыска топлива, экономии места и упрощения топливной системы, топливные фильтры грубой и тонкой очистки, регулятор давления топлива, датчик - указатель уровня топлива помещены в корпус топливного насоса.

1 - регулятор давления топлива,

2 - к двигателю, 3 - топливный фильтр тонкой очистки,4 - топливный насос, 5 - датчик - указатель уровня топлива, 6 - топливный фильтр грубой очистки.

Количество впрыскиваемой смеси, состав топливо - воздушной смеси, а так же угол опережения зажигания регулирует блок управления в зависимости от показаний различных датчиков.

Состав топливо - воздушной смеси блок управления корректирует на основе показаний кислородного датчика и датчика состава смеси (если установлен) установленного перед каталитическим нейтрализатором.

Кислородный датчик. 1 - нагреваемый керамический элемент, 2 - циркониевый элемент.

Датчик состава смеси. 1 - нагреваемый керамический элемент, 2 - циркониевый элемент.

Количество впрыскиваемого за цикл топлива рассчитывается блоком управления в следующей последовательности:

1) Принимается решение о необходимости впрыска топлива.

2) Определяется режим движения автомобиля, для чего рассчитывается положение педали акселератора (на основе сигналов датчика положения коленчатого вала, датчика положения дроссельной заслонки и датчика абсолютного давления во впускном коллекторе) и считываются сигналы датчиков скорости автомобиля и частоты вращения коленчатого вала.

3) Производится предварительный расчет количества впрыскиваемого топлива, исходя из частоты вращения коленчатого вала и показаний датчика абсолютного давления воздуха на впуске. Это позволяет достигать лучших параметров экономичности топлива при езде на разных режимах.

4) Блоком управления повторно считываются сигналы датчика положения дроссельной заслонки, датчика температуры воздуха на впуске, датчика температуры ОЖ, датчика атмосферного давления, кислородного датчика, датчика состава смеси, напряжения аккумуляторной батареи, датчика открытия электропневмоклапана системы рециркуляции. Основываясь на показаниях этих датчиков вносится поправка в предварительно рассчитанное количество топлива.

5) Выдается сигнал о необходимом количестве впрыскиваемого топлива.

Для повышения экономичности и полноты сгорания топлива используются форсунки с 8 - 9 отверстиями для лучшего распыливания топлива.

Система электронного управления двигателем (К20А модели Type R ( Civic. Integra )). 1 - индикатор системы PGM - FI, 2 - замок зажигания, 3 - главное реле №1 (PGM - FI), 4 - главное реле №2 (PGM - FI), 5 - блок системы контроля напряжения питания, 6 - диагностический разъем, 7 - датчик состава смеси, 8 - кислородный датчик после каталитического нейтрализатора, 9 - датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, 10 - датчик температуры ОЖ, 11 - датчик температуры воздуха на впуске, 12 - датчик положения коленчатого вала, 13 - датчик детонации, 14 - датчик положения распределительного вала выпускных клапанов, 15 - муфта системы изменения фаз газораспреде-ления (VTC), 16 - датчик положения распределительного вала впускных клапанов, 17 - клапан системы управления частотой вращения холостого хода, 18 - корпус дроссельной заслонки, 19 - форсунки, 20 - демпфер пульсаций давления топлива, 21 - топливный фильтр, 22 - регулятор давления топлива, 23 - топливный насос, 24 - топливный бак, 25 - клапан, 26 - воздушный фильтр, 27 - клапан системы принудительной вентиляции картера, 28 - каталитический нейтрализатор, 29 - аккумулятор паров топлива, 30 - электропневмоклапан аккумулятора паров топлива,

31 - клапан (2 - ходовой), 32 - клапан системы подачи дополнительного воздуха к форсункам, 33 - блок управления.

Система электронного управления двигателем (К20А кроме моделей Type R (Civic, Integra)). 1 - индикатор системы PGM - FI, 2 - замок зажигания, 3 - главное реле №1 (PGM - FI), 4 - главное реле №2 (PGM - FI), 5 - блок системы контроля напряжения питания, 6 - диагностический разъем, 7 - кислородный датчик, 8 - датчик абсолютного давления во впускном коллекторе, 9 - датчик температуры ОЖ, 10 - датчик температуры воздуха на впуске, 11 - датчик положения коленчатого вала, 12 - датчик детонации, 13 - датчик положения распределительного вала выпускных кла-панов, 14 - муфта системы изменения фаз газораспределения (VTC), 15 - датчик положения распределительного вала впускных клапанов, 16 - клапан системы управления частотой вращения холостого хода, 17 - корпус дроссельной заслонки, 18 - форсунки, 19 - демпфер пульсаций давления топлива, 20 - топливный фильтр, 21 - регулятор давления топлива, 22 - топливный насос, 23 - топливный бак, 24 - клапан, 25 - воздушный фильтр, 26 - привод системы изменения геометрии впускного коллектора, 27 - электромагнитный клапан системы изменения геометрии впускного коллек-тора, 28 - клапан, 29 - клапан системы принудительной вентиляции картера, 30 - каталитический нейтрализатор, 31 - аккумулятор паров топлива, 32 - электропневмоклапан аккумулятора паров топлива, 33 - клапан (2 - ходовой), 34 - блок управления.

Цилиндр, в который должна произойти подача смеси в данный момент и момент впрыска определяется датчиками положения коленчатого вала и распределительного вала, сигналы которых поступают на блок управления.

В блоке управления предусмотрена функция защиты от перегрузок, если частота вращения коленчатого вала превышает максимально допустимую, то впрыск топлива автоматически прекращается, в результате чего обороты падают.

Система диагностики

1. Электронный блок управления имеет встроенную систему самодиагностики, которая по сигналам датчиков непрерывно отслеживает состояние двигателя. В случае обнаружения неисправности эта система идентифицирует ее и информирует об этом водителя при помощи индикатора "CHECK ENGINE" (CE) на комбинации приборов. При этом в память электронного блока управления записывается соответствующий диагностический код стандарта ISO 15031-6 и коды производителя.

2. Для считывания диагностических кодов необходимо подключить сканер к разъему DLC. При помощи сканера можно также удалить коды и считать данные Freeze Frame. Диагностический разъем выполнен по стандарту SAE, вывод №7 выполнен в соответствии со стандартом ISO и поддерживает обмен информации по К-LINE.

3. При записи большой части кодов используется двухстадийный алгоритм. Он заключается в том, что при проявлении неисправности в первый раз ее код временно заносится в память электронного блока управления. Если эта же неисправность фиксируется во время второго ездового цикла, то в этом случае индикатор CE загорается. Второй ездовой тест проводится повторно в том же режиме (между первым и вторым испытательным ездовым циклом зажигание должно быть выключено).

4. При обнаружении неисправности, условия ее возникновения фиксируются в памяти блока управления (Freeze Frame).

Система зажигания

Система зажигания состоит из блока управления двигателем / силовым агрегатом и четырёх катушек зажигания.

Катушка зажигания. 1 - первичная обмотка, 2 - вторичная обмотка.

Система впуска воздуха 

Коллекторы располагаются следующим образом: впускной - спереди, со стороны радиатора, выпускной - сзади, со стороны перегородки моторного отсека.

Система подачи дополнительного воздуха к форсункам

Система подачи дополнительного воздуха к форсункам. 1 - клапан системы подачи дополнительного воздуха к форсункам, 2 - расширительный элемент из парафина, 3 - форсунка, 4 - воздух, 5 - охлаждающая жидкость, 6 - топливовоздушная смесь.

Система подводит дополнительный воздух к распылителю форсунки. Впрыскиваемое топливо смешивается с подаваемым воздухом, что способствует лучшему испарению топлива и лучшему приготовлению топливоздушной смеси, этим достигается равномерность процесса сгорания даже при обедненной смеси. В результате чего уменьшается количество углеводородов (HC) в отработавших газах, облегчается пуск на непрогретом двигателе и на высокогорных участках. Подача воздуха регулируется клапаном, установленным в патрубке системы охлаждения. При изменении температуры охлаждающей жидкости меняется объём чувствительного элемента (парафина), в результате чего регулируется величина открытия клапана и количество подаваемого воздуха.

Впускной коллектор

Впускной коллектор изготовлен из алюминиевого сплава.

Впускной коллектор. Система изменения геометрии впускного коллектора. 1 - клапан системы изменения геометрии впускного коллектора.

(С системой изменения геометрии впускного коллектора)  В зависимости от частоты вращения коленчатого вала система изменения геометрии впускного коллектора изменяет длину пути, проходимого воздухом по впускному коллектору. Для этого во впускном коллекторе установлен клапан роторного типа. На низкой и средней частотах вращения воздух проходит больший путь до попадания в камеру сгорания, а на высокой частоте клапан поворачивается и часть воздуха идет по короткому пути. В результате чего достигается лучшая наполняемость цилиндров и, как следствие, увеличение мощности двигателя. В нижней части впускного коллектора размещён вакуумный ресивер, подключённый к системе улавливания паров топлива.

(Без системы изменения геометрии впускного коллектора)  На двигатели данного типа установлен алюминиевый впускной коллектор без системы изменения геометрии впускного коллектора с одним коротким каналом для подвода воздуха, что обеспечивает улучшение мощностных характеристик двигателя и увеличение крутящего момента, поскольку предполагается, что двигатель большую часть времени будет работать на высоких частотах вращения коленчатого вала.

Система принудительной вентиляции картера

Схема системы принудительной вентиляции картера. 1 - клапан системы принудительной вентиляции картера, 2 - вентиляционная трубка, 3 - впускной коллектор.

Система служит для удаления отработавших газов, прорвавшихся из камеры сгорания в картера двигателя. Вентиляция производится с помощью атмосферного воздуха. Воздух забирается до дроссельной заслонки и по трубкам попадает в пространство под крышку головки блока цилиндров. Далее, по каналам двигателя воздух попадает к картер. В картере двигателя сделан сапун, в котором установлен клапан системы принудительной вентиляции картера, что позволяет исключить попадание моторного масла в газовую смесь, отводимую из картера двигателя.

Газовая смесь по трубке попадает обратно во впускной коллектор за дроссельной заслонкой (из-за разности давления до и после дроссельной заслонки), а затем в камеру сгорания, что обеспечивает также своеобразную систему рециркуляции отработавших газов и исключает возможность выброса картерных газов в атмосферу.

Система улавливания паров топлива

Схема системы улавливания паров топлива. 1 - топливозаливная горловина, 2 - клапан, 3 - 2-ходовой клапан, 4 - аккумулятор паров топлива, 5 - фильтр аккумулятора паров топлива, 6 - блок управления, 7 - сигнал от датчиков, 8 - от главного реле PGM - FI, 9 - электропневмоклапан аккумулятора паров топлива, 10 - воздух.

Система улавливания паров топлива предотвращает попадание паров топлива из топливного бака в атмосферу, что обеспечивает более полное использование топлива, так как исчезают потери топлива из-за испарения.

Система включает в себя аккумулятор паров топлива, фильтр аккумулятора паров топлива, 2-ходовой клапан, клапан в топливозаливной горловине, а также систему трубок и шлангов.

Когда давление паров топлива в топливном баке становится высоким, открывается 2-ходовой клапан системы улавливания паров топлива и испарившееся топливо поступает в аккумулятор паров топлива, где происходит накапливание паров топлива. Аккумулятор паров топлива накапливает пары топлива с помощью адсорбирующего элемента.

Процесс перепуска паров топлива происходит через электропневмоклапан аккумулятора паров топлива, управляемый блоком управления двигателем.

В нужный момент в фильтр аккумулятора паров топлива подается воздух из атмосферы, вытесняя пары топлива из аккумулятора паров топлива, затем блок управления открывает электропневмоклапан аккумулятора паров и пары перепускаются во впускной коллектор за дроссельной заслонкой, попадая вместе с воздухом в камеру сгорания.

Блок управления, также, контролирует величину открытия электропневмоклапана аккумулятора паров топлива с помощью датчика открытия электропневмоклапана, что позволяет регулировать количество перепускаемого топлива в зависимости от оборотов. Если в топливном баке создается разрежение, превышающее допустимое, то 2-ходовой клапан открывается и пары топлива подаются обратно в топливный бак. При увеличении разряжения в топливном баке, для предотвращения деформации, открывается вакуумный клапан в крышке топливозаливной горловины и в топливный бак подается атмосферный воздух.

Система выпуска отработавших газов

Выпускной коллектор

Для снижения веса выпускной коллектор сделан стальным.

Глушитель

(Type R) Для уменьшения обратного сопротивления при выпуске отработавших газов внутри глушителя установлен клапан. При высоких частотах вращения коленчатого вала давление отработавших газов открывает клапан и газы выходят из глушителя, минуя сопротивление глушителя.

Книга по ремонту двигателей Honda (Хонда) K20 / K24