Двигатель R06A: устройство, системы VVT и управление

Раздел 1 заводского руководства: устройство и характеристики двигателя R06A, система изменения фаз впуска и выпуска, состав системы управления и датчиков.

Двигатель R06A — рядный трёхцилиндровый, с двумя распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр, рабочим объёмом 0,658 л и размерами цилиндра 64,0 × 68,2 мм. Выпускается в трёх исполнениях: NA, NA-VVT (с изменяемыми фазами на впуске и выпуске) и turbo (R06A-T).

Характеристики

Модель	R06A
Расположение и число цилиндров	рядный трёхцилиндровый, поперечная установка
Камера сгорания	типа «пента-руф»
Рабочий объём	0,658 л
Диаметр цилиндра × ход поршня	64,0 × 68,2 мм
Механизм газораспределения	два распредвала, четыре клапана на цилиндр, безшайбовые толкатели

Характеристики и устройство двигателя R06A, турбо

Особенности конструкции

Механизм газораспределения — облегчённый, с безшайбовыми толкателями и уменьшенной тарелкой пружины.
Блок цилиндров выполнен со смещённым кривошипом, коленвал — узкий, что снижает потери на трение.
Блок цилиндров имеет глубокую юбку, которая вместе с жёстким алюминиевым поддоном повышает жёсткость соединения с коробкой передач.
Впускной коллектор и корпус катализатора сделаны компактнее, снижена масса двигателя вместе с навесным оборудованием.
Перед катализатором и после него установлены два датчика кислорода — это позволяет точно управлять составом смеси и стабилизировать состав отработавших газов.
Самодиагностика соответствует J-OBDII.
ECM обменивается информацией с блоками управления по шине CAN; на исполнении с системой «стоп-старт» ECM работает совместно с контроллером ENG A-STOP.
Обмен между ECM и генератором выполняется по LIN.
В системе «стоп-старт» применяется датчик угла поворота коленвала с обнаружением обратного вращения: положение поршней при остановке двигателя запоминается, за счёт чего сокращается время пуска и оптимизируется впрыск.

Система изменения фаз газораспределения (VVT)

Система VVT впуска и выпуска включает ECM, клапаны OCV (впуск и выпуск), сборки шкивов привода распредвалов, распредвалы, датчик угла поворота коленвала и датчики угла поворота распредвалов. Фазы впускных и выпускных клапанов непрерывно изменяются в зависимости от режима работы, что улучшает топливную экономичность, мощность и состав отработавших газов.

Принцип работы

ECM непрерывно определяет оптимальные фазы газораспределения по режиму работы двигателя и подаёт управляющий сигнал на клапан OCV.
Сигнал ECM перемещает золотник OCV и переключает масляные каналы к камерам опережения или запаздывания сборки шкива.
Давление масла поворачивает ротор сборки вместе с соединённым с ним распредвалом.

Общая схема системы VVT впуска и выпуска

Клапан OCV: золотник, переключающий масляные каналы

Режимы работы

Режим	Что происходит
Холостой ход, малая нагрузка и частота	Впускной распредвал запаздывает, выпускной опережает: перекрытие клапанов уменьшается, отработавшие газы не забрасываются во впускной канал. Горение стабилизируется, экономичность растёт.
Обычное движение, средняя нагрузка	Впуск опережает, выпуск запаздывает: перекрытие увеличивается, усиливается внутренняя рециркуляция отработавших газов, снижаются насосные потери и температура горения, уменьшается выход NOx.
Резкий старт и разгон	Впускной распредвал опережает, впускной клапан закрывается раньше — смесь не выбрасывается обратно во впускной канал, наполнение и момент растут.
Движение под нагрузкой, высокая частота	Впускной распредвал запаздывает, клапан закрывается позже — в соответствии с инерцией потока воздуха, что улучшает наполнение и мощность.

Клапаны OCV и шкивы с изменяемыми фазами

Клапаны OCV впуска и выпуска установлены на корпусе масляного насоса; они управляют золотником, который переключает гидравлические каналы по сигналу ECM.
Ротор сборки шкива соединён с распредвалом болтами; при изменении угла поворота ротора меняются фазы газораспределения.
В роторе есть стопорный штифт: при низком давлении масла в момент пуска сборка впуска находится в положении максимального запаздывания, сборка выпуска — максимального опережения, и штифт под действием пружины блокирует ротор относительно корпуса. После пуска давление масла освобождает штифт.
Угол поворота ротора (угол распредвала): впуск — 30°, выпуск — 27,5°.
При подаче сигнала управления золотник OCV перемещается в одну сторону — масло идёт в камеру запаздывания (впуск) или опережения (выпуск), и ротор поворачивается соответственно. При сигнале удержания золотник останавливается в промежуточном положении, давление в камерах не меняется и положение ротора фиксируется.

Управление положением ротора сборки шкива: опережение, удержание и запаздывание

Система управления двигателем

Состав системы управления показан на схеме: входные устройства, выходные исполнительные механизмы, ECM и вспомогательные элементы.

Функция управления	Что делает ECM
Впрыск топлива	Определяет момент и длительность впрыска, включая пусковой впрыск, впрыск после пуска и отсечку топлива по условиям работы.
Отсечка топлива	Отсечка на высокой частоте: после прогрева на стоящем автомобиле при частоте около 3200 об/мин более 20 секунд и при частоте около 6700 об/мин (турбо — около 7200 об/мин). Отсечка при замедлении — для снижения выхода углеводородов. Отсечка на высокой скорости — свыше 3250 об/мин и 137 км/ч. Отсечка по требованию вариатора. Отсечка при пуске с нажатой педалью акселератора. На турбо дополнительно отсечка при аномальном давлении наддува 170–220 кПа.
Момент зажигания	Определяет оптимальный момент искрообразования: пусковой режим, обычный режим и режим подтверждения момента. В режиме подтверждения активный тест фиксирует начальный момент зажигания на 5° до ВМТ.
Электронный дроссель	Рассчитывает целевое положение заслонки по сигналам датчиков педали и режиму двигателя: пусковое управление, стабилизация холостого хода, обычное управление, управление при замедлении, ограничение максимальной скорости (свыше 3250 об/мин и 131 км/ч), отказоустойчивое управление с фиксацией заслонки в исходном положении, а также функция предотвращения ошибочного старта для исполнений с радарной поддержкой торможения.
Управление генератором	Регулирует напряжение генератора по сигналам датчиков и информации по CAN; на исполнении со «стоп-старт» подавляет генерацию на холостом ходу, разгоне и равномерном движении и концентрирует её на замедлении (рекуперация энергии). Информация о системе зарядки передаётся на комбинацию приборов по CAN.
Нагреватели датчиков кислорода	Управляет нагревом переднего и заднего датчиков (на турбо — датчика отношения воздух/топливо и заднего датчика кислорода). Каждые 500 мс ECM подаёт в сигнальную цепь импульс 2 мс для измерения внутреннего сопротивления и оценки температуры элемента.
Клапан продувки адсорбера	По условиям работы включает и выключает клапан, подавая пары топлива из адсорбера во впускной коллектор.
VVT	Определяет оптимальные фазы по частоте вращения, количеству воздуха, давлению во впуске и температуре охлаждающей жидкости и управляет клапанами OCV; фактический угол определяется датчиками распредвалов, по нему работает обратная связь.
Реле вентилятора радиатора	Управляет реле вентилятора по информации о кондиционере, скорости колёс (CAN), частоте вращения, температуре охлаждающей жидкости, давлении хладагента и скорости автомобиля; на турбо используются реле №1–3 для низкой и высокой частоты вращения.
Реле топливного насоса	Включает насос на определённое время после включения зажигания и при поступлении сигнала датчика угла поворота коленвала.
Главное реле	Включает и выключает систему впрыска по положению зажигания; имеет функцию самоотключения после выключения зажигания и защиту от обратного подключения батареи.
Реле компрессора кондиционера	Управляет включением компрессора по информации о кондиционере, датчику давления хладагента и состоянию автомобиля.
EGR (NA-VVT)	Оптимально управляет открытием клапана EGR по нагрузке и частоте вращения; при пуске выполняется инициализация с полным закрытием клапана.
Клапаны WGV-VSV и ABV-VSV (турбо)	Управляют клапаном перепуска и байпасным клапаном для оптимального давления наддува по температуре охлаждающей жидкости, частоте вращения и положению дросселя.
Реле PTC-нагревателей (4WD)	Управляет тремя реле нагревателей по температуре наружного воздуха, состоянию генератора, температуре охлаждающей жидкости и току батареи.
CAN-связь	Обмен информацией с блоками управления автомобиля.

Датчики системы управления

Датчик	Принцип действия
Датчик угла поворота распредвала (впуск, выпуск)	Магниторезистивный элемент (GMR) преобразует изменение магнитного поля от вращения сигнального ротора в напряжение. По сигналам распредвала и коленвала ECM определяет цилиндр и управляет впрыском и зажиганием, а также определяет моменты открытия и закрытия клапанов для управления VVT.
Датчик угла поворота коленвала	Магниторезистивный элемент (GMR) и сигнальный ротор, встроенный в шкив коленвала. По сигналу ECM рассчитывает частоту вращения и управляет впрыском и зажиганием. На исполнении со «стоп-старт» дополнительно определяет обратное вращение по изменению ширины импульса.
Датчик давления	Мембранный датчик: тонкая кремниевая плёнка меняет параметры под давлением и выдаёт напряжение в соответствии с абсолютным давлением во впускном трубопроводе.
Расходомер воздуха (NA-VVT)	Термоанемометрический датчик с встроенным датчиком температуры воздуха. Часть впускного воздуха проходит через байпасный канал с нагревателем и термокомпенсационным резистором; ток нагревателя преобразуется в напряжение, по которому ECM определяет количество впускного воздуха.
Датчик температуры впускного воздуха	Термистор: сопротивление меняется с температурой, ECM получает напряжение, соответствующее температуре впускного воздуха.
Датчик детонации	Пьезокерамический элемент вырабатывает ЭДС, пропорциональную силе удара, и подаёт сигнал в ECM при возникновении детонации.
Передний и задний датчики кислорода	Циркониевые элементы с платиновым покрытием, установленные до и после катализатора. Вырабатывают ЭДС в зависимости от разницы концентраций кислорода и подают напряжение в ECM, который по этим сигналам управляет составом смеси.