已发布: 03-六月-2019

2020.0 Discovery Sport (LC), 303-01A

发动机 - Ingenium I4 2.0 升汽油机 (G2121079)

说明和操作
部件位置
外部视图
E204635
概述

Ingenium I4 2.0 升汽油发动机是直列式四缸涡轮增压发动机,采用先进的模块化设计原理。

发动机具有分离式冷却系统。 系统包含动力传动系统控制模块 (PCM) 控制电子恒温器和完全可变冷却液泵。 可变冷却液泵使发动机冷却液能够在发动机中保持静止状态,使预热时的传热效果最大。 当发动机冷却需要发动机冷却液流量时,可变冷却液泵将提供最小流量。

分体式冷却节温器壳体限制发动机气缸缸体中的冷却液流量,同时使发动机冷却液循环流经气缸缸盖中的横流通道。 寄生损耗也在可变冷却液泵减少输出流量时得到优化。

带一体式真空泵的电控可变流量机油泵可将其流量与发动机转速、负载和温度相匹配。 至活塞冷却机油喷射器的机油流量由电磁阀控制,并且仅在需要时工作。

两个凸轮轴都包含可变凸轮轴正时 (VCT) 系统。 VCT 系统可实现进气阀和排气阀正时相互独立进行调整。 VCT 系统由发动机控制模块 (PCM) 使用来自凸轮轴位置 (CMP) 传感器的信息进行控制。

VCT 旁是连续可变气门升程 (CVVL) 系统,该系统可调节进气气门升程正时。 CVVL 系统允许发动机始终以最佳效率运行。 CVVL 系统可以减少燃油油耗,提升在低速范围内的动力和扭矩。 CVVL 系统由 PCM 进行控制。

该发动机使用 Bosch 高压 (HP) 直喷燃油系统。 由高压燃油泵提供燃油压力,该泵由排气凸轮轴驱动。 高压燃油泵向燃油分供管供应燃油,然后燃油分供管为四个喷油嘴供应受控压力燃油。

在发动机上有很多动态和静态密封件。 所有密封件和密封垫圈应该均被视为一次性使用,如果将其拆下,则应更换。

发动机各系统位于发动机总成中,由发动机直接和间接操作。 请参阅相关章节了解更多信息。

  • 发动机冷却 进一步信息请参阅:发动机冷却 (303-03B 发动机冷却 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).
  • 燃油系统 进一步信息请参阅:油箱和管线 (310-01B 油箱和管线 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).
  • 进气系统进一步信息请参阅:进气分配和过滤 (303-12B 进气分配和过滤 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).
  • 发动机排放控制进一步信息请参阅:发动机排放控制 (303-08B 发动机排放控制 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).
  • 附件驱动 进一步信息请参阅:附件驱动 (303-05B 附件驱动 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).
  • 启动系统 进一步信息请参阅:起动系统 (303-06B 起动系统 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).
  • 涡轮增压器进一步信息请参阅:涡轮增压器 (303-04D 加油和控件 - 涡轮增压器 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).
  • 电子发动机控件 进一步信息请参阅:电子发动机控件 (303-14B 电子发动机控件 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 说明和操作).

技术规格

说明 规格
  Ingenium I4 2.0 升汽油机 250 马力 Ingenium I4 2.0 升汽油机 300 马力
配置 直列四缸 直列四缸
排量 1997.34 立方厘米 1997.34 立方厘米
缸径和冲程 83 X 92.29 毫米 83 X 92.29 毫米
最大功率 转速为 5500 转/分时为 250 马力(184 千瓦) 转速为 5500 转/分时为 300 马力(221 千瓦)
最大扭矩 转速为 1300 转/分时为 365 牛米(269 磅/英尺) 转速为 1500 转/分时为 400 牛米(295 磅/英尺)
压缩比 10,5:1 9,5:1
说明

气缸缸体部件

E204636
 
项目 说明
1 螺栓 - 发动机前盖(14 个)
2 发动机前盖
3 气缸缸体
4 下部正时链罩
5 螺栓 - 下部正时链罩(16 个)
6 螺栓 - 传动板(8 个)
7 传动板
8 右动态平衡器
9 左动态平衡器
10 止推垫圈(2 个)
11 上部主轴承(5 个)
12 质量减振器
13 螺栓 - 质量减振器(4 个)
14 曲轴
15 下部主轴承(5 个)
16 主轴承盖(5 个)
17 螺栓 - 主轴承盖(10 个)
18 风阻盘
19 螺栓 - 风阻盘(12 个)
20 油底壳
21 螺栓 - 油底壳(16 个)

主要结构部件

E204637
 
项目 说明
1 气缸缸盖
2 气缸缸体
3 风阻盘
4 油底壳

气缸缸体

E204638

深裙板铸铝气缸缸体为直列式。 薄壁、过盈配合铸铁缸套提供了最佳重量、气缸孔圆度和可靠性。 小容积的冷却液套可缩短预热时间。

气缸缸体为横向流动设计

  • 气缸缸盖的冷却液进口在排气一侧
  • 气缸缸盖的冷却液出口在进气一侧。

来自气缸缸盖的机油通过开口流回油底壳。 一个位于气缸缸体前部,一个位于气缸缸体后部,气缸缸体位于正时链和下部正时链罩之间。

铸铝合金结构化风阻盘通过螺栓固定到气缸缸体底部

  • 提高气缸缸体刚度
  • 最大限度地降低噪音、振动和不平稳性 (NVH)
  • 有助于减少机油泡沫。

缸体中的各种机加工端口由碗形塞和螺纹塞进行密封。 执行维修程序时无需拆除这些部件。

发动机上有一个前盖板和一个后盖板。 两个盖板用螺栓固定在发动机缸体上,并以 RTV 密封胶密封到气缸缸体上。 两个盖板内含机加工部位,以便油封。 前盖板具有一个可拆卸元件,不必拆除前盖板即可更换前油封。

气缸编号

E137157

气缸的编号如图所示,气缸 1 位于发动机前部。

曲轴

E198669
 
项目 说明
1 止推垫圈(2 个)
2 主轴承 - 上部(5 个)
3 曲轴
4 曲轴皮带轮/质量减振器位置
5 空心定位销 - 曲轴皮带轮/质量减振器
6 主轴承 - 下部(4 个)
7 主轴承 - 后下部
8 动态平衡器驱动齿轮
9 正时链驱动链轮
10 空心定位销 - 传动板

曲轴由锻碳钢 C38 MOD 制成,具有感应淬火主轴颈和大端轴承轴颈。 主轴颈和大端轴承轴颈的圆角经过冷滚压,以提高曲轴强度。

五配重的设计可降低轴承负载,同时提供同级领先的振动级别。

每个主轴承的上半部都有一个油槽,可将加压发动机机油送入曲轴,以润滑以下部件

  • 主轴承
  • 连杆轴承。

有两个不同的下部主轴承设计。 前四个下部主轴承没有油槽。 第五个(后部)下部主轴承的每一端都有局部油槽。

曲轴总成由裸曲轴和动态平衡器系统驱动齿轮组成。 这为两个反向旋转的动态平衡器提供传动比为 2:1 的直接驱动。

两个单独的止推垫圈位于缸体中央主轴承轴颈面板的每一侧上,用于控制曲轴轴向游隙。

曲轴安装

E204641
 
项目 说明
1 螺栓 - 主轴承盖(10 个)
2 主轴承盖 - 前部
3 方向箭头
4 主轴承盖(3 个)
5 主轴承盖 - 后部

曲轴由五个主轴承盖固定到位,这些轴承盖由烧结钢制成。 每个主轴承盖都有一个带编号的标识 (1-5) 和一个箭头,以确保正确的位置和方向。 箭头必须朝向发动机前部。

有多个等级的主轴承可用。 每个主轴承的轴承工作面都带有颜色编码和喷绘的编号标记。 曲轴上有按照曲轴主轴承轴颈 1-5 的顺序激光刻印的一串五位字母字符以及含有相同数据的一个数据矩阵代码。 为了获得最佳的运行间隙,请参考选择表来选择正确的主轴承。 进一步信息请参阅:规格 (303-01A 发动机 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 规格).

气缸缸体中的主轴承上有一个中央孔和一个内部沟槽,用于主轴颈润滑。 主轴承盖中的主轴承比较简单,其上没有孔或内部沟槽。

曲轴皮带轮/质量减振器

E192832
 
项目 说明
1 螺栓 - 曲轴皮带轮/质量减振器(4 个)
2 曲轴皮带轮/质量减振器
3 曲轴
4 空心定位销 - 曲轴皮带轮/质量减振器

质量减振器位于曲轴前部,用于驱动辅助部件的附件传动带。 曲轴皮带轮中集成了一个扭振调谐质量减振器,用于缓冲燃烧过程中产生的曲轴振动。 气缸每次燃烧时,扭矩通过活塞和连杆施加至曲轴。 在扭矩作用下,曲轴进行偏转,当扭矩消散后,就产生一次振动。 质量减振器吸收振动,降低曲轴的疲劳损坏。

曲轴皮带轮中集成了一个扭振调谐质量减振器,以提供隔振并减少附件传动带施加到辅助部件上的负载。 曲轴带轮位于空心定位销的上方,该销以压入配合方式安装在曲轴前端。 四个螺栓将曲轴皮带轮固定到曲轴上。 一个 O 形密封圈为曲轴皮带轮轮毂孔和曲轴前端外径之间提供密封,以防止在发动机运转状况下发生机油泄漏。

曲轴皮带轮上有一个正时标记,当其与前盖总成上的对应正时特征对准时,曲轴即处于 1 缸上止点后 (ATDC) 50°位置。 质量减振器总成是不可维修部件,不得拆解。

传动板

E204639
 
项目 说明
1 螺栓 - 传动板(8 个)
2 传动板
3 磁阻环
4 曲轴
5 定位销 - 传动板

传动板仅适用于自动变速器。

传动板位于曲轴的后部。 曲轴中的定位销确保传动板得到正确指引。

传动板是一个预制件,它包含一个型钢启动机齿圈,该齿圈连接在传动板和磁阻环上。 这两个部件通过一种称为 Tog-L-Loc® 的铆接形式作为一个总成固定在一起。

八个密封胶修补螺栓将传动板固定到曲轴上。 这些螺栓只能使用一次,在拆除后必须予以更换。 使用替换螺栓之前,必须确保孔干燥无机油。

传动板有三个功能:

  • 将驱动力从曲轴传递至变速器。
  • 将驱动力从启动机电机传递至曲轴。
  • 通过磁阻环和曲轴位置 (CKP) 传感器为发动机管理系统 (EMS) 提供曲轴速度和位置。

磁阻环有 58 个齿,已经缺失 2 个齿以提供间隙。 CKP 传感器位于下部正时链罩内,用于在磁阻环旋转时测量转速和位置。

磁阻环带有一个在发动机维修程序中会用到的维修工具槽。 传动板包含一个钢制启动机齿圈,该齿圈可使启动机电机启动发动机。

传动板中的四个孔用于连接自动变速器变矩器,将曲轴的驱动力传输至自动变速器。

活塞和连接杆

E195135
 
项目 说明
1 上压缩环
2 下压缩环
3 机油控制环
4 弹性挡圈
5 活塞
6 连杆
7 大端轴承 - 上部
8 连杆轴承盖
9 螺栓 - 连杆轴承盖(2 个)
10 大端轴承 - 下部
11 小端轴承
12 弹性挡圈
13 活塞销

连杆由煅钢制成,具有断裂分离式连杆轴承盖,以确保再次组装的精确性,实现轴承对齐。 连杆轴承盖不可选择。 测量曲轴轴颈后选择正确的大端轴承,即可完成大端轴承轴颈尺寸的调整。

有多个等级的大端轴承可用。 每个尺寸的轴承都具有颜色编码,并在轴承的工作面上喷绘字母标记。 曲轴上有按照曲轴轴颈 1-4 的顺序激光刻印的一串四位字母字符以及含有相同数据的一个数据矩阵代码。 为了获得最佳的运行间隙,请参考选择表来选择正确的大端轴承。 进一步信息请参阅:规格 (303-01A 发动机 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 规格).

活塞直径仅有一个等级。 活塞带有标记,以确保正确的组装(标记朝向发动机的前部)。 活塞顶面有一个箭头,该箭头也必须指向发动机的前部。 活塞头部有一个凹坑,用于优化燃油/空气混合和燃烧。

采用了三环式活塞密封系统。 一个机油控制环位于下部环槽中。 两个压缩活塞环位于机油控制环上方。 活塞环的开口必须彼此呈 120 度布置。

活塞通过安装在缸体中的四个活塞冷却机油喷射器喷出的发动机机油进行冷却。

活塞通过活塞销连接到连杆,用两个挡圈固定。 活塞销位于连杆的小端轴承中,使活塞通过连杆的运动进行接合。 挡圈位于活塞的插槽中。

动态平衡器

E195121
 
项目 说明
1 轴承外圈滚道(4 个)
2 动态平衡器 - 左侧
3 齿轮 - 左动态平衡器
4 螺栓(2 个)
5 轴承
6 轴承
7 内啮合齿轮
8 齿轮 - 右动态平衡器
9 动态平衡器 - 右侧

发动机平衡系统由两根偏心配重动态平衡器组成,它们可抵消发动机往复运动部件产生的振动。 动态平衡器安装在外圈上,外圈压入气缸缸体内的机加工孔中。 两个动态平衡器以相反的方向转动,并由压装在曲轴上的动态平衡器齿轮以两倍于曲轴转速的转速驱动。 大小相等的偏心配重经过定相,这样它们的对转惯性反应就抵消了发动机产生的振动。

左动态平衡器由一个安装在曲轴上 86 齿齿圈驱动,该齿圈转动受驱动的动态平衡器上的 43 齿从动齿轮。 右动态平衡器由相同的齿圈通过 45 齿惰轮驱动。 惰轮转动受驱动的动态平衡器上的 43 齿从动齿轮。

惰轮由压入在缸体中的钢制惰轮衬套安装在缸体上。 从动齿轮分别位于其中一个动态平衡器上,为了最大程度降低噪音,惰轮为消隙“剪式”齿轮。 所有齿轮均为螺旋齿轮,以确保平稳运行。 动态平衡器位于滚针轴承上,该轴承在安装在气缸缸体机加工孔内的外圈上运行。 在发动机运转期间,该轴承由油雾进行润滑。

使用专用定位工具,确保每个动态平衡器都分别与曲轴正确正时,这是非常重要的。

油底壳

E204640
 
项目 说明
1 机油油位计
2 机油油位计管
3 油底壳
4 密封垫圈
5 机油盘放油塞
6 螺栓 - 油底壳(16 个)

油底壳由铝合金铸造而成,铸造时采用高压压铸工艺,油底壳位于气缸缸体的底面。 它由 RTV 密封胶密封在气缸缸体上,并由十四个螺栓和两个带肩螺栓固定,帮助将油底壳定位到缸体。 油底壳包含风阻盘和机油油位计管。 机油的排放通过拆下位于油底壳侧面的油底壳放油塞和垫圈来完成。

注意:

拆下后,请使用新的油底壳放油塞和垫圈。

前差速器固定至油底壳的左侧。 右前半轴穿过油底壳,由用螺栓固定在油底壳右侧的半轴支架固定。

气缸缸盖

气缸缸盖结构部件
E204642
 
项目 说明
1 连续可变气门升程 (CVVL) 总成
2 发动机通风口机油分离器
3 凸轮轴支座
4 气缸缸盖
5 正时链盖板
气缸缸盖部件
E195118
 
项目 说明
1 螺栓(3 个)
2 螺栓
3 螺栓 - 气缸缸盖(10 个)
4 滚轮式指状凸轮从动件(8 个)
5 液压气门挺杆 - 排气(8 个)
6 气缸缸盖
7 排气阀总成(8 个)
8 进气阀总成(8 个)

气缸缸盖由铝合金铸造而成并且经过热处理。 气缸缸盖为 16 个气门、4 个喷油器、4 个火花塞和 1 个气缸缸盖温度传感器提供了安装位置。 缸盖由双层水套进行冷却。 每个气缸有四个气门。

10 个螺栓将气缸缸盖固定在气缸缸体上。 气缸缸盖螺栓只能使用一次,如果将它们拆下,则必须更换。 使用替换螺栓之前,必须确保孔干燥无机油。

气缸缸盖总成包含以下零部件:

  • 气缸缸盖
  • 凸轮轴支座
  • 连续可变气门升程 (CVVL) 总成
  • 发动机通风口机油分离器
  • 正时链罩。

每个气缸都配备了四个气门。 为了帮助达到所需的气体流动特性,这些气门不对称地分布在缸径周围。 每个气缸有一个喷油嘴和一个火花塞。

气门采用传统设计,带有一个气门和由气门锁片固定的弹簧总成。 排气液压气门挺杆可确保凸轮轴凸角和滚轮式指状凸轮从动件之间没有间隙。

气缸缸盖垫片是多层钢结构。

E195124
 
项目 说明
1 排气阀(8 个)
2 进气阀(8 个)
3 喷油器(4 个)
4 火花塞(4 个)

凸轮轴支座

E204644
 
项目 说明
1 连续可变气门升程 (CVVL) 总成
2 发动机通风口机油分离器
3 机油加注口盖
4 凸轮轴支座
5 进气凸轮轴
6 排气凸轮轴
7 凸轮轴盖(10 个)
8 螺栓 - 凸轮轴盖(10 个)
9 可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器 - 排气
10 螺栓 - VCT 执行器(2 个)
11 VCT 执行器 - 进气

结构性凸轮轴支座由铝合金采用高压压铸工艺铸造而成。 凸轮轴支座位于气缸缸盖中的两个定位销上,由螺栓固定。 一个密封垫将凸轮轴支座密封至缸盖。

凸轮轴支座的主要功能是容纳并固定进气凸轮轴和排气凸轮轴。 凸轮轴支座孔几何形状的钻孔操作是在单次机加工中完成的,确保最大程度减少摩擦。 每个凸轮轴盖都带有独特标识,并且必须与其相关的孔相匹配。

凸轮轴支座还为凸轮轴位置 (CMP) 传感器、机油加注口管和发动机通风口机油分离器提供了安装位置。 凸轮轴支座带有向可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器供油并提供止推面润滑的高压油孔。 一个低压油道将来自发动机通风口模块的回油送回缸体和油底壳。

气门和滚轮式指状凸轮从动件

排气阀和滚轮式指状凸轮从动件
E195122
 
项目 说明
1 滚轮式指状凸轮从动件(8 个)
2 气门弹簧锁片(16 个)
3 液压气门挺杆(8 个)
4 气门弹簧固定器(8 个)
5 气门弹簧(8 个)
6 气门弹簧座和气门油封(8 个)
7 气门(8 个)
进气阀
E195126
 
项目 说明
1 气门弹簧锁片(16 个)
2 气门弹簧固定器(8 个)
3 气门弹簧(8 个)
4 气门弹簧座和气门油封(8 个)
5 气门(8 个)

发动机使用 16 个气门:

  • 8 个进气阀
  • 8 个排气阀。

进气阀的直径为 30 毫米,排气阀的直径为 28 毫米。 进气门的尺寸越大,发动机的进气量也就越大。 这将在较高的转速 (RPM) 下增加更多的发动机输出功率。

进气阀的直径为 5.47 毫米,排气阀杆的直径为 5.463 毫米。 这将减少进气和排气端口的流动干扰,从而改善性能和排放。

气门通常位于气缸缸盖中的不可维修气门导管中。 带有一体式弹簧座的气门杆密封件位于缸盖中。 在气门杆上,一个气门弹簧固定器和一对气门弹簧锁片将气门弹簧保持在压缩状态。

排气阀由滚轮式指状凸轮从动件以机械方式打开,此操作由滚轮至凸轮轴凸角的滚动接触直接操纵。 滚轮和凸轮轴凸角之间的间隙由液压气门挺杆的操作予以补偿。 这将确保在整个发动机操作期间所有滚轮式指状凸轮从动件都可与凸轮轴凸角接触。

进气阀由连续可变气门升程 (CVVL) 总成打开,该总成由动力传动系统控制模块 (PCM) 控制。

凸轮轴

E195113
 
项目 说明
1 进气凸轮轴
2 滚针轴承
3 进气凸轮轴凸角(4 个)
4 磁阻环 - 凸轮轴位置 (CMP) 传感器
5 排气凸轮轴凸角(8 个)
6 凸角 - 高压 (HP) 燃油泵
7 排气凸轮轴

发动机配备使用两个凸轮轴的双顶置凸轮轴 (DOHC) 配置:

  • 一个进气凸轮轴
  • 一个排气凸轮轴。

排气凸轮轴上的凸角通过滚轮式指状凸轮从动件控制排气阀的开启和关闭。 其中一个凸角驱动高压 (HP) 燃油泵。

进气凸轮轴上的凸角通过连续可变气门升程 (CVVL) 总成控制进气阀的开启和关闭。

凸轮轴在滚针轴承上运行,以减少摩擦并最大程度降低发动机启动时的最小开机扭矩。 滚针轴承位于凸轮轴支座中,凸轮轴盖上标有“I”和“E”,表示进气和排气。 凸轮轴盖上也带有编号,以确保组装在凸轮轴支座中的正确位置。 例如“I4”或“E1”。

凸轮轴采用中空钢管结构,压装在锻造凸轮和滚针轴承上。 中空管设计在降低重量的同时提高了发动机性能。 每个凸轮轴都有一个压装式驱动适配器,这些适配器分别用于定位驱动链轮和可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器。 每个驱动适配器配备了一个正时销,以定位凸轮轴上的驱动链轮和 VCT 执行器相对于凸角的位置。 每个凸轮轴具有一个与凸轮轴位置 (CMP) 传感器配合使用的压装式磁阻环。

VCT 执行器包含一个链轮,通过由曲轴驱动的正时链驱动凸轮轴。 VCT 执行器可调整两个凸轮轴的正时,从而在必要时提高发动机效率和性能。 磁阻轮压装在排气凸轮轴的另一端,由 CMP 传感器进行监测。 动力传动系统控制模块 (PCM) 利用 CMP 传感器信号来确定凸轮轴的位置。 随后 VCT 执行器可以调整凸轮轴的相位,以提供更高的性能和效率。

正时链

E204645
 
项目 说明
1 进气凸轮轴
2 可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器 - 进气
3 次级正时链
4 次级正时链导轨
5 VCT 执行器 - 排气
6 排气凸轮轴
7 次级正时链张紧器导轨
8 次级正时链张紧器
9 主正时链张紧器
10 主正时链张紧器导轨
11 曲轴
12 主正时链导轨
13 主正时链
14 张紧轮
15 次级正时链导轨

两个带衬套的正时链用于通过一个中间张紧轮驱动凸轮轴。 主凸轮轴链条由曲轴上的一个链轮驱动,然后该链条驱动中间张紧轮。 辅助凸轮轴链条由中间张紧轮驱动,然后将动力传递给进气和排气凸轮轴上的链轮。 凸轮轴链轮与可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器总成集成在一起。

主正时链都有一个固定在气缸缸体的固定正时链导轨。 正时链张紧器安装至主正时链张紧器导轨上。 正时链张紧器导轨可围绕枢轴螺栓转动。 主正时链有一个通过弹簧张力控制的机械张紧器,对正时链施加受控的张力。 主正时链张紧器接收来自带一体式真空泵的可变流量机油泵的加压发动机机油。

次级正时链具有两个固定的正时链导轨,它们固定到气缸缸盖和凸轮轴支座。 辅助正时链有一个液压辅助链条张紧器,该张紧器接收来自带一体式真空泵的可变流量机油泵的加压发动机机油。

张紧器可将正时链保持在正确张力,还能缓冲因发动机减速引起的链条张力后冲。 正时链条和张紧器为免维护部件。

为了确保获得正确的曲轴至凸轮轴正时,需要使用相应程序和专用工具。 主和辅助正时链都带有金色的联系符号,这些符号需要对准链轮上的正时标记。 进一步信息请参阅:上部正时链条 (303-01A 发动机 - Ingenium I4 2.0 升汽油机, 拆卸和安装).

可变凸轮轴正时

E204643
 
项目 说明
1 可变凸轮轴正时 (VCT) 电磁阀 - 进气
2 VCT 执行器 - 进气
3 次级正时链
4 VCT 执行器 - 排气
5 VCT 电磁阀 - 排气

动力传动系统控制模块 (PCM) 使用来自凸轮轴位置 (CMP) 传感器和曲轴位置 (CKP) 传感器的信息控制系统。

进气和排气凸轮轴的正时可通过机油压力控制的扭转辅助可变凸轮轴正时 (VCT) 系统独立地调整。 电控 VCT 电磁阀会确定 VCT 执行器的位置,该执行器具有与凸轮轴的直接接口。

每个 VCT 执行器位于发动机前部的凸轮轴上,并由中央螺栓进行固定。 每个中央螺栓中包含一个机油控制阀。

可变凸轮轴正时执行器
E175898
 
项目 说明
1 电磁线圈
2 电磁阀芯
3 可变凸轮轴正时 (VCT) 电磁阀总成
4 电磁阀枢轴销
5 中央螺栓
6 加压发动机机油
7 滤清器
8 转子
9 可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器总成
10 滑阀

可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器由给 VCT 电磁阀操作,该电磁阀由动力传动系统控制模块 (PCM) 控制。 PCM 可以操作 VCT 电磁阀,使枢轴销移至预定位置,从而控制进入 VCT 执行器的加压发动机机油的流量。

当需要凸轮轴正时超前或滞后时

  • VCT 电磁阀操作,
  • 延伸到枢轴销,
  • 并移动滑阀,从而将加压发动机机油引入 VCT 执行器中的中央转子室的一侧或另一侧。

电磁阀枢轴朝着位于中央螺栓中的滑阀移动并进行接触。

电磁阀枢轴销的进一步移动会将滑阀推入一个已知(受控)位置,机油将通过中央螺栓内的通道流入 VCT 执行器室。 加压发动机机油转动 VCT 执行器内的内部转子,该执行器固定在凸轮轴上。 这反过来改变发动机正时。 可用的凸轮轴提前调整总量为提前曲轴转角 50º。

每个凸轮轴 VCT 执行器有三个液压室。 残余凸轮轴扭矩用于确保 VCT 执行器尽快返回“基本”位置。 加压发动机机油由可变流量机油泵供应,必须经映射向 VCT 执行器提供受控的机油压力。

连续可变气门升程总成

E201973

连续可变气门升程 (CVVL) 总成是一种不可维修总成,用于控制进气阀升程。 如果需要,可以从 CVVL 总成拆下 CVVL 总成温度传感器。 CVVL 总成由 10 个螺栓固定在凸轮轴支座的顶部。

进气气门和凸轮轴之间没有机械连接,不会直接操作。进气凸轮轴操作四个小机油泵,为四个液压蓄能器充油。

CVVL 总成最终通过延迟气门打开或提前关闭气门,可以控制进入气缸中的空气。

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项目 说明
1 中压室
2 电磁阀
3 压力蓄能器
4 凸轮从动件
5 凸轮轴
6 进气阀
7 制动装置
8 温度传感器
9 高压室
10 泵单元

当凸轮轴旋转时,凸轮凸角升程转化为泵活塞的移动,从而在该单元内产生液压压力。 高压室是泵、制动单元和电磁阀之间的液压连接,该处的压力最高可以达到 150 巴。

当电磁阀关闭时,机油充当“液压推杆”,通过制动单元打开进气门。 当电磁阀打开时,高压室中的一些机油压力将会释放回中间压力室,有效地“缩短”了“液压推杆”的长度和气门升程量。

当电磁阀打开时,蓄压器将释放的机油送回高压室,确保该腔室具有恒定的经过除气的机油供应。 制动单元也充当液压气门间隙调节器 (HLA),也会调节气门关闭速度。

当打开电磁阀以提前关闭进气门时,气门弹簧导致气门进入“弹道飞行阶段”。 这是一个“不受控”的行程阶段,因为气门不会随着凸轮轮廓而关闭。 为了防止因为关闭速度过快而损坏气门,制动单元充当液压制动器以确保气门能够平顺可控地落座。

电磁阀开关时间由 PCM 根据由现有传感器计算得出的发动机负载值进行控制。 CVVL 温度传感器是唯一一个为此系统加装的传感器。

CVVL 液压回路示意图
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项目 说明
1 电磁阀
2 发动机机油供应
3 止回阀
4 中间室
5 压力蓄能器
6 机油回路
7 CVVL 机油温度传感器
8 制动装置
9 进气气门
10 发动机机油供应
11 滚轮式指状凸轮从动件
12 凸轮轴
13 液压挺杆
14 泵单元
小心:

仅使用符合 Jaguar Land Rover 规格的发动机机油。 使用不正确的发动机机油会导致 CVVL 系统发生故障。

通过延迟打开气门或提前关闭气门,CVVL 总成最终将会控制进入气缸的空气量。 该系统共有四种工作模式。

CVVL 工作模式:

  • 全升程模式 - 在凸轮轴的传统方式控制下,气门完全打开和关闭。 在高发动机转速下使用这种模式,以获得最大发动机动力。
  • 进气门延迟打开模式 (LIVO) - 在启动发动机和怠速运转期间,延迟进气门的打开。 气门打开较短的时间,并在较低升程中对进入气缸的空气量提供精确的控制。 因此,在怠速运转时燃油经济性得到了改善。 在冷启动期间,仅少量的冷空气进入气缸,这意味着发动机更容易启动。
  • 进气门提前关闭模式 (EIVC) - 在低至中等发动机转速期间激活。 在凸轮轴轮廓以正常方式关闭进气门之前,系统会以液压方式关闭进气门。 这将会减少泵气损失,提高发动机输出并防止燃油混合物意外回流到进气口。
  • 复合模式 - 在极低的发动机转速和负载条件下,系统将会综合使用 LIVO 模式和 EIVC 模式,以便实现稳定的燃烧。
电磁阀
E240460

CVVL 系统中使用了 4 个电磁阀:每个气缸一个。 每个电磁阀都具有由 PCM 提供的专用电源和接地,并且用脉宽调制 (PWM) 控制方式来调节其位置。

为了让电磁阀快速动作,我们开发了一种具有最小可能的电流要求的特殊工作策略。 这导致电流波形分为几个阶段。

静止时,电磁阀处没有电流供应,并且处于打开位置。

在激活的第一个阶段,电磁阀得到电流供应,在此阶段,电流会让电磁阀预先磁化,但是不会让其动作。

为了确保快速准确地完成通电程序,在确切的开关时刻,将会对其施加增大的电流。 该时刻由 PCM 根据当前工作条件的传感器输入确定。

在电磁阀完全激活后,电流会减少至保持电流,该电流将电磁阀保持在关闭位置。 根据工作条件,PCM 软件将会再次控制电磁阀打开的时间点,在这一时刻,系统将会完全断开保持电流。

如果 CVVL 电磁阀发生故障,则相关气缸上的气门升程将会完全消失,发动机将会进入“自我保护”模式,利用 3 个剩余的气缸来运行。 驾驶员将会体验到缺火和性能下降。

注意:

无法单独更换 CVVL 电磁阀。 如果电磁阀发生故障,必须更换整个 CVVL 单元。

CVVL 制动单元
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制动单元是一个从动缸,用于通过液压气门间隙调节元件将泵的液压压力转换为进气门的移动。 制动单元的设计不仅能够控制气门的关闭,而且还能够提供极快的打开速度,这是因为在打开阶段,系统使用止回阀来旁通该单元的制动元件。

它是该单元设置的重要组成部分,如果从气缸缸盖上拆下该单元,则气门间隙调节将被重置。

如果必须拆下和重新安装 CVVL 单元,则必须重置制动活塞,即使用 Jaguar Land Rover 专用工具(CVVL 导向销 - JLR-303-1639)按下全部 CVVL 制动器,以确保它们全部处于重置位置。 重置该单元并拆下工具后,请目测检查以确认活塞在套筒内落座。 该工具会将制动单元从位置 A 重置到位置 B,如图 E202344 所示

注意:

务必参考 TOPix 以了解正确的 CVVL 制动活塞重置程序,并确保使用 JLR 认可的诊断设备执行 CVVL 软件校准。

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项目 说明
1 制动单元活塞
2 重置工具
A 重置前的活塞
B 正确重置的活塞
CVVL 机油温度传感器
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CVVL 机油温度传感器位于前 CVVL 单元上,用于将两个 CVVL 单元中的高压油的温度反馈给 PCM。

PCM 利用此信息确定机油粘度,并在 -40°C (-40°F) 至 150°C (302°F) 的宽发动机温度范围内实现准确的电磁阀开关时间补偿。

该传感器有一个两针接头,一个针脚向 PCM 提供温度信号输入,另一个是接地连接。 该传感器有一个 NTC 元件,经过专门校准,适用于低温条件。 如有需要,可以从总成上拆下 CVVL 温度传感器。

如果 CVVL 机油温度传感器发生故障,则 CVVL 系统的控制精度将会下降,因此会导致性能和燃油经济性稍微变差。

润滑系统

润滑系统部件
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项目 说明
1 机油供流管 - 涡轮增压器
2 机油滤清器和壳体
3 机油冷却器
4 活塞冷却机油喷射器电磁阀
5 活塞冷却机油喷嘴(4 个)
6 带一体式真空泵的可变流量机油泵
7 可变流量机油泵进口管
8 可变流量机油泵电磁阀电气接头
9 主正时链机油喷嘴
10 次级正时链机油喷嘴
11 机油回流管 - 涡轮增压器

润滑系统流程图

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项目 说明
1 涡轮增压器
2 排气液压气门挺杆(8 个)
3 排气凸轮轴
4 可变凸轮轴正时 (VCT) 执行器(2 个)
5 进气凸轮轴
6 连续可变气门升程 (CVVL) 总成
7 次级正时链机油喷嘴
8 次级正时链张紧器
9 主正时链机油喷嘴
10 主正时链张紧器
11 活塞冷却机油喷嘴(4 个)
12 活塞冷却机油喷嘴电磁阀
13 曲轴
14 机油滤清器和壳体
15 机油冷却器
16 至带一体式真空泵的可变流量机油泵的机油压力反馈
17 带一体式真空泵的可变流量机油泵
18 从涡轮增压器至油底壳的机油回流管
19 油底壳

带一体式真空泵的可变流量机油泵从油底壳中吸取机油并进行加压。 来自带一体式真空泵的可变流量机油泵的输出通过机油滤清器进行过滤,然后通过机油孔进行分配。

从机油滤清器流出的机油通过气缸缸盖和气缸缸体内的油孔进行分配。 加压机油或飞溅机油润滑所有运动部件。

加压机油还可供用于:

  • 可变凸轮轴正时 (VCT) 系统
  • 活塞冷却机油喷嘴
  • 正时链机油喷嘴
  • 涡轮增压器
  • 液压气门挺杆
  • 连续可变气门升程 (CVVL) 总成
  • 正时链张紧器。

发动机机油压力通过气缸缸体中的孔反馈到可变流量机油泵。 可变流量机油泵使用此压力信号来调节机油流量和压力。 动力传动系统控制模块 (PCM) 以电子方式控制可变流量机油泵,请求在发动机机油压力工况图中保持压力。 发动机机油压力工况图具体取决于发动机转速和负荷。

在重力条件下,机油会回流至油底壳。 贯穿气缸缸盖和气缸缸体的大排油孔可确保机油快速返回油底壳。 系统补给通过凸轮轴盖上的机油加注口盖进行。 油底壳放油塞安装在油底壳的侧面。

带一体式真空泵的可变流量机油泵

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项目 说明
1 真空排气阀
2 发动机机油出口至气缸缸体
3 中间板
4 机油压力控制电磁阀
5 控制环
6 叶片和转子总成
7 机油泵盖
8 机油泵进口管
9 控制弹簧
10 机油泵壳体
11 至缸体的真空端口连接
12 真空泵叶片
13 真空泵壳体
14 机油泵驱动链轮
15 螺栓
16 控制环机油压力表面
17 机油泵转子
18 机油泵叶片(7 个)

带一体式真空泵的可变流量机油泵由四个螺栓安装在缸体上。 带一体式真空泵的可变流量机油泵的输入轴安装了一个链轮,并由曲轴前部驱动。 链轮由辅助链条以 0.84 倍发动机转速驱动。

可变流量机油泵

可变流量机油泵通过居中安装的进口管从油底壳抽取机油。 机油被加压,然后被泵送通过缸体中的孔。 机油通过止回阀和机油冷却器后,经可更换机油滤清器滤芯进行过滤。 机油滤清器滤芯安装在机油滤清器壳体中。

可变流量机油泵是一个带有偏心安装式控制环的叶片泵。 可变流量机油泵采用一个体积流量控制机构来减少所需的驱动输出。 流量输送可通过使用控制环来调整。 通过向控制环施加机油压力,使其能够克服对向控制弹簧的作用力而得到调整。

控制环的偏心率可以减小或增大,增大偏心率会增加输出流量。 可变流量机油泵的输出可进行调整以适合发动机负载和转速,从而减少发动机上的负载。 机油压力控制电磁阀调整施加到控制环的机油压力,以调整输出流量。 机油压力控制电磁阀通过来自动力传动系统控制模块 (PCM) 的脉宽调制 (PWM) 信号操作。

真空泵

真空泵与机油泵串联,并通过发动机缸体中的孔和真空接头连接至真空线束。 真空泵产生的真空用来为制动系统上的制动增压器提供真空。

真空泵通过来自制动助力器的真空管路和气缸缸体中的端口从制动助力器中抽取空气。 空气从制动助力器中抽出,流经配备单向阀的真空管路接头。 单向阀可防止机油进入制动系统。 这些空气通过真空排气阀排入缸体中。

机油滤清器和壳体总成

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项目 说明
1 机油滤清器盖
2 机油滤清器滤芯
3 密封件
4 机油滤清器壳体
5 机油压力和温度传感器
6 缸体连接

机油滤清器和壳体是一个铸件,安装在气缸缸体的前部。 壳体由三个螺栓固定到缸盖和缸体上。

机油滤清器壳体上有三个端口,这些端口分别连接至缸体上的对应端口。 两个端口提供了机油压力进口和出口连接,并且由浮动管密封件进行密封。 第三个端口用于在更换机油滤清器滤芯时进行维修放油。

可更换的筒式机油滤清器滤芯位于机油滤清器壳体中。 一个塑料盖将机油滤清器滤芯密封到机油滤清器壳体上。 机油滤清器滤芯配备了一个集成旁通阀。 如果机油滤清器滤芯受到污染,则会限制机油流动,旁通阀将打开。 旁通阀使机油流经机油滤清器体,以避免使发动机缺少发动机机油。

机油滤清器壳体上有一个检修排放装置。 在拧松此盖 3-4 圈时,排放孔将打开,使机油排入曲轴箱。 这样机油滤清器滤芯的拆除就不会导致机油污染发动机或周围环境。

机油冷却器

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项目 说明
1 发动机冷却液出口
2 来自缸体的发动机冷却液进口
3 出口 - 发动机机油
4 进口 - 发动机机油

机油冷却器位于气缸缸体的侧面,在涡轮增压器的下方。 机油冷却器由一个金属垫片密封到缸体上,并由七个螺栓进行固定。

机油冷却器底部有三个端口:

  • 发动机机油进口和发动机机油出口
  • 发动机冷却液进口。

机油冷却器的另一侧上有一个端口:

  • 发动机冷却液出口。

机油冷却器是一个由百叶窗式散热片和隔板组成的铝质壳体。 隔板使机油和发动机冷却液可通过冷却器横向流动,同时分开两种液体。 隔板浸在冷却液变量泵的发动机冷却液中。 通过机油和发动机冷却液的温差,可变冷却液泵对发动机机油提供冷却。

止回阀位于气缸缸体中,当发动机未运转时,可防止机油冷却器排放机油。

活塞冷却机油喷射器

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项目 说明
1 活塞冷却机油喷嘴(4 个)
2 活塞冷却机油喷嘴电磁阀

四个活塞冷却机喷射嘴位于缸体中。 每个活塞冷却机油喷嘴都靠近气缸,并由螺栓固定在气缸缸体中。

活塞冷却机油喷射器为活塞和活塞销提供冷却和润滑。 每个活塞冷却喷射器都有一个单出口喷嘴,此喷嘴将机油喷入活塞中的冷却室内。 带一体式真空泵的可变流量机油泵通过气缸缸体中的钻孔向喷嘴供应加压发动机机油。 至孔的机油供应由一个活塞冷却机油喷射器电磁阀控制,该电磁阀由动力传动系统控制模块 (PCM) 控制。 活塞冷却机油喷嘴电磁阀可根据发动机转速和负载打开和关闭机油供应。

除了向活塞冷却孔供应机油之外,该机油还用于润滑小端轴承和活塞销。

进气歧管

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项目 说明
1 发动机通风管连接
2 蒸发排放接头
3 歧管绝对压力和温度 (MAPT) 传感器
4 螺栓(7 个)
5 密封件(4 个)

进气歧管是一个塑料注塑总成,通过将两个壳体振动焊接在一起制造而成。 进气歧管由七个螺栓直接安装在气缸缸盖上,同时由四个挠性密封件进行密封。

进气歧管的主要功能是将进气均匀分配到每个气缸燃烧室。

歧管绝对压力和温度 (MAPT) 传感器位于进气歧管的顶部,并由一个螺钉进行固定。 动力传动系统控制模块 (PCM) 使用 MAPT 传感器计算空气密度和温度,并确定发动机的空气质量流量。

电子节气门由四个螺钉连接到进气歧管上。 电子节气门和进气歧管之间的接头由密封垫密封。

噪音、振动和不平顺性衬块

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项目 说明
1 噪音、振动、不平顺性 (NVH) 衬块 - 连续可变气门升程 (CVVL)
2 噪音、振动和不平顺性 (NVH) 衬块 - 气缸缸盖顶部
3 NVH 衬块 - 气缸缸盖后部
4 NVH 衬块 - 左上部
5 NVH 衬块 - 气缸缸体左侧
6 NVH 衬块 - 油底壳
7 NVH 衬块 - 前上部
8 NVH 衬块 - 气缸缸体右侧

在 Ingenium I4 2.0 升柴油发动机上安装噪音、振动和不平顺性 (NVH) 衬块是为了减少驾驶员或乘客感受到的 NVH。 根据应用情况,该衬块由 PUR 泡沫或多层混合纤维和树脂复合材料制成。

NVH 组件包括以下部件:

  • 发动机气缸缸体每一侧的一个衬块
  • 发动机盖位于发动机的顶部
  • 油底壳盖。