Файл: Реферат данная работа состоит из пяти глав, введения и заключения общим объемом в 52.docx

2 Общая характеристика двигателя модели 4U-GSE

Родоначальником оппозитных силовых агрегатов для автомобильной промышленности стал двигатель U. Он представлял собой маломощный агрегат с воздушным охлаждением. Производился около 5 лет (1961-1966 г.г.) и устанавливался на ToyotaPublica. На рисунке 1 представлен общий вид двигателя ToyotaU.


Рисунок 1 – Двигатель ToyotaU
В 1965 году на смену пришел двигатель 2U. Он был мощнее на 16 л.с. своего собрата. Устанавливался на ToyotaPublica в чистом виде и модификации 2U-B. Еще одна его разновидность 2U-C использовалась в спортивном автомобиле ToyotaSports 800 и серийных ToyotaPublica 20. Двигатель выпускался в течение 11 лет.

В 2012 году при тесном сотрудничестве с компанией Subaru увидел свет новый оппозитный двигатель 4U-GSE. Он стал более, чем в 2 раза больше по объему и намного мощнее своих предшественников. Применяется на Toyota 86 и ToyotaScion FR-S с 2012 года по настоящее время. На просторах интернета можно найти несколько другие данные. Например, что он еще в 2009 году устанавливался на Toyota FT86. Здесь уместно напомнить, что этот мотор разрабатывался совместно с концерном Subaru. Его маркировка была FA 20. Поэтому двигатель 4U-GSE зачастую отождествляют с FA 20, ошибочно полагая что это одно и то же.Двигатель 4U-GSE представлен на рисунке 2.


Рисунок 2 ­ Двигатель 4U-GSE
Расшифровка аббревиатуры 4U-GSE:

• 
  4 — поколение двигателей U четвёртого семейства
  
• 
  U -семейство двигателей
  
• 
  G - механизм газораспределения DOHC с широкими «производительными» фазами
  
• 
  SE-прямой впрыск бензина
  

Прежде чем подробнее рассмотреть 4U-GSE (часто используется наименование FA-20), изучим основные технические характеристики этого мотора, изложенные в данной таблице2.
Таблица 2 – Характеристики двигателя 4U-GSE

Производитель	Toyota+Subaru(совместное производство)
Годы выпуска	2012-н.в.
Материал блока цилиндров	алюминий
Система питания топливом	D4-S
Типмотора	оппозитный
Количество цилиндров	4
Количество клапанов на цилиндр	4
Ход поршня, мм	86
Диаметр цилиндра, мм	86
Степень сжатия	12,5
Объем двигателя, куб.см	1998 (2.0л)
Тип используемого топлива	АИ-98
Расход топлива, л/100 км - по городу - на трассе - смешанный	10,4 6,4 7,8
Мощность двигателя, л.с./об.мин	200/7000
Крутящий момент max, Нм/об.мин	205/6600
Масло, применяемое для двигателя	0W-20

---

Продолжение таблицы 2

Ресурс двигателя, км -по данным завода - на практике	450 тыс.км. До 1 млн.
Количество масла, л	6,3
Охлаждение двигателя	Жидкостное

1. 
   Особенности конструкции двигателя4U-GSE
   

Применение алюминия в качестве материала блока цилиндров позволило снизить вес двигателя и уменьшить статическую нагрузку на подвеску, увеличив её ресурс.

Уменьшение веса ДВС обеспечило прирост динамики и уменьшение инерционных показателей автомобиля.

Большее значение теплопроводности алюминия сократило время на прогрев двигателя и, соответственно, уменьшило расход топлива до начала движения.

Разработанный в тесном сотрудничестве фирм Toyotaи Subaruдвигатель 4U-GSEполучил следующие особенности конструкции:

• 
  Блок цилиндров – для улучшения динамики авто выполнен из легкого сплава, здесь используются новые поршни, новый колен. вал, степень сжатия увеличена до 12.5 (изображен на рисунке 4).
  
• 
  Система впрыска - непосредственный впрыск топлива Toyota D-4S(Всистеме D-4S применяются форсунки для впрыска топлива в цилиндры и во впускные каналы, т.е. 2 форсунки на цилиндр.Благодаря переходу с впрыска во впускной канал на впрыск в цилиндр образуется однородная топливовоздушная смесь, а переход между режимами осуществляется в зависимости от режима работы двигателя (схема представлена на рисунке 3).
  

Рисунок 3 ­ Система впрыска двигателя 4U-GSE

• 
  Схема газораспределения- система изменения фаз газораспределения на впускных и выпускных распредвалахпо схеме DOHC (DoubleOverHeadCamshaft), каждый из которых в свою очередь находятся в головке блока цилиндров и управляет 2мя клапанами соответственно.
  
• 
  Дроссельная заслонка - управляется электроникой от ЭБУ.
  
• 
  Установлен выхлопной коллектор 4-2-1 для лучшего выпуска выхлопных газов.
  
• 
  Снижен центр тяжести (ЦТ).
  

Рисунок 4 ­ Блок цилиндров в сборе с шатунно-поршневой группой

---

За подачу топлива в каждый цилиндр отвечают по 2 форсунки, что стабилизировала работу мотора на холостых оборотах и снизило расход топлива, усовершенствована система охлаждения камер сгорания. Сама схема управления подачей топливной смеси изображена на рисунке 5.

Внедрение в процесс изготовления узлов двигателя комплекса технологических операций, включающего в себя улучшение системы механической обработки поверхностей (изображена на рисунке 6), и применение конструкционных материалов, позволило повысить КПД агрегата за счёт снижения трения рабочих поверхностей в шатунно-поршневой группе и непосредственно в самом цилиндре.


Рисунок5 ­ Схема управления и принцип работы топливной системы
Для обеспечения более полного сгорания топлива в цилиндрах и эффективности использования энергии сгорания в 4U-GSE, или FA-20 применена система автоматического газораспределенияDOHC с использованием последних разработок, обеспечивающая оптимальное наполнение цилиндров в любом режиме работы.



Рисунок6 ­ Головки блока цилиндров
Фазорегуляторы, изображенные на рисунке 7установленные на распредвалах впускных клапанов и управляемые давлением масла от гидропривода системы смазки ДВС, вращаютзубья шестерен распределительных валов впускных клапанов относительно их осей, а давление масла регулируется электромагнитным клапаном, управляемым электроникой мотора (ЭБУ).



Рисунок7 ­ Механизм газораспределения (общий вид)
В двигателе4U-GSE (по-другомуFA-20), применены топливные форсунки (представлены на рисунке 9) новой конструкции, свечи зажигания последнего поколения и дроссельная заслонка электронного исполнения (изображена на рисунке 8), концепция построения блока цилиндров в целях повышения надёжности также претерпела конструктивные изменения.


Рисунок 8 ­ Электронная дроссельная заслонка двигателя 4U-GSE

---

Рисунок 9 ­ Форсунки двигателя 4U-GSE
Путём снижения сопротивления в системах впуска-выпуска и применен механизм газораспределения между впускными клапанами уникальной системы DOHCа также система изменения фаз газораспределения на впускных и выпускных распредвалах AVCS. Также на этом движке установлен выхлопной коллектор 4-2-1,что в свою очередь привело к увеличению значения крутящего момента в диапазоне низких и средних оборотов.

В приводе ГРМ (показан на рисунке 10) использована цепь надёжной конструкции, ресурс которой равен ресурсу двигателя и, в отличие от зубчатого ремня, не ломается внезапно, что ведёт к дорогостоящему ремонту двигателя, а предварительно напоминает о себе появлением характерного звона при работе ДВС на холостых оборотах, а также при холодном пуске. Привод масляного насоса также цепной.



Рисунок 10 ­ Цепной привод ГРМ
При конструировании 4U-GSE инженеры отказались от гидрокомпенсаторов, поэтому после каждых 70-100 тыс. км мотор нуждается в регулировке клапанов, которая осуществляется методом подбора и замены толкателей.

2. 
   Достоинства и недостатки 4U-GSE
   

Рассматриваемый двигатель хорошо знаком российскому потребителю далеко не первый год. По результатам многих испытаний, проведённых на укомплектованных этим мотором автомобилях, в реальных условиях российских дорог можно уверенно говорить о его достоинствах и недостатках.

Достоинства:

* Приёмистость двигателя (уверенная работа на низких оборотах без включения пониженной передачи).

* Возможность тюнинга, от лёгкого путём прошивки программного обеспечения ДВС до глубокого с заменой форсунок и установкой турбины.

*Улучшенная балансировка цилиндро-поршневой группы улучшенная балансировка цилиндро-поршневой группы.

* Снижением центра тяжести.

* Улучшенная балансировка агрегата достигнута развернутым на 180ᵒ расположением цилиндров относительно друг друга.

*Ремонтопригодность.

* Большой ресурс.

Недостатки:

* Неровный холостой ход, трясет на низких оборотах. Это проблема с прошивкой блока управления, решается она исправленной прошивкой.

---

* Глохнет FA20. Проблема с шестерней распредвала, которая приводит к потере давления масла.

* “Капризная” топливная система. В эти двигатели желательно лить 98 бензин хорошего качества, а также использовать оригинальное высококачественное моторное масло с заменой в 2 раза чаще, чем положено. Это позволит существенно увеличить ресурс двигателя.

* Достаточно сложный процесс ремонта.

3. 
   Правила эксплуатации двигателя 4U-GSE
   

Оценка множества достоинств этого мотора возможна лишь при выполнении ряда правил, необходимых для безопасной и соответствующей по срокам ресурсу эксплуатации.

Перечислим вкратце эти условия, изложенные подробно в инструкции по эксплуатации автомобиля, укомплектованного этим ДВС:

* Использование бензина с октановым числом не ниже АИ-98;

* Применение качественного моторного масла классов, указанных в инструкции по эксплуатации (Синтетика:0W-20, 5W-20).

* Рекомендуется использовать оригинальное высококачественное моторное масло с заменой в 2 раза чаще, чем положено (15000 км. по регламенту, 7500 км. рекомендовано).

* Применение расходных запчастей (фильтры, свечи, предохранители, лампы, расходные жидкости и пр.) только параметров, соответствующих техническим характеристикам двигателя.

* Своевременное прохождение технического осмотра и профилактического обслуживания с привлечением квалифицированных специалистов.

В штатном исполнении двигатель 4U-GSE, известный и как FA-20, рассчитан на динамичную езду в быстром потоке современного мегаполиса. Не внося глубоких изменений в его конструкцию и программное обеспечение, можно быть уверенным, что ресурс этого силового агрегата в 200+ тыс. км, сложившийся из опыта автолюбителей, не является минимальным.

4. 
   Технические характеристики двигателя 4U-GSE
   

На двигатель устанавливается не ремень грм, а цепь. Это повышает запас хода и на ранних этапах не стоит волноваться, что она может быть растянута. Мотор, устанавливаемый на Tayota и другие марки, имеет объём 2 литра.

Модель двигателя проходила заводскую модернизацию. Так, были установлены по 2 форсунки на каждый из цилиндров. Это позволило значительно понизить расход топлива. Дополнительно блок цилиндров повысил мощность силовой установки. Также благодаря модернизированной системе впуска снизились холостые обороты в гбц.

---