4A fe lean burn

Описание принципов работы системы LeanBurn на примере Corona/Carina E (AT19#) для европейского рынка. Следует обратить внимание, что схемы LB на двигателях 4A-FE и 7A-FE для внутреннего и внешнего рынка, а также разных годов выпуска имеют существенные различия.

1. Технические характеристики двигателя 4A-FE LB

Двигатель			4A-FE LeanBurn
Тип			4-х цилиндровый, рядный
ГРМ			DOHC 16V, привод ремнем
Рабочий объем			1587 см3
Диаметр цилиндра			81,0 мм
Ход поршня			77,0 мм
Степень сжатия			9,5
Максимальная мощность			105 л.с. при 5600 об/мин
Максимальный крутящий момент			139 Нм при 4400 об/мин
Минимальное октановое число			90
Моторное масло			API SG, SH и выше

Внедрение технологии Lean Burn привело к уменьшению максимальной мощности на 8%, максимального крутящего момента на 4%. Расход топлива снизился на 3% в загородном цикле и на 11% — в городском. Таким образом, смысл нововведения отсутствует, особенно с учетом усложнения конструкции и снижения неприхотливости системы.

Внешняя скоростная
характеристика двигателя
4A-FE LB

Отличительные особенности двигателя 4A-FE LB заключаются в конструкции головки блока цилиндров, где в четырех из восьми впускных каналов имеется выступ для формирования завихрений на входе в цилиндр.

Топливные форсунки устанавливаются непосредственно в головку блока цилиндров и впрыскивают топливо в район впускного клапана. Впрыск осуществляется поочередно каждой форсункой (секвентальная схема).
В камере сгорания цилиндра №1 установлен датчик давления (CPS).

1 — клапан IACV, 2 — от датчика положения дроссельной заслонки, 3 — от датчика частоты вращения коленчатого вала, 4 — электронный блок управления, 5 — пневмопривод, 6 — вакуумный ресивер.

На большинстве двигателей LB второй половины 90-ых используется система зажигания типа DIS-2 (Direct Ignition System), с двумя катушками зажигания.
Также применяются специальные свечи с платиновым покрытием электродов (например, NGK BKR6EP13), иридиевые (IFR6A11) или двухконтактные (BKR6EKB11) свечи.

В схеме LB европейских моделей применен новый тип кислородных датчиков (Lean Mixture Sensor 89463), значительно более дорогих по сравнению с традиционными и при этом не имеющих простых неоригинальных аналогов. В схеме для японского рынка применяется обычный лямбда-зонд (89465).

Между впускным коллектором и головкой блока цилиндров установлена система заслонок с пневматическим управлением (т.н. клапан IACV — клапан системы управления подачей воздуха).
Заслонки клапана приводятся разрежением, подаваемым к общему пневмоприводу с помощью электропневмоклапана по сигналу электронного блока управления в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки и частоты вращения.

Когда клапан закрыт, воздух поступает через один из патрубков, создавая завихрение на входе в цилиндр. Это способствует лучшему испарению топлива и и турбулизации смеси, обеспечивая возможность сгорания переобедненной смеси.

Вакуумный ресивер со встроенным обратным клапаном обеспечивает подвод разрежения к пневмоприводу и, соответственно, закрытое состояние клапанов, даже при недостаточном разрежении на впуске.

При движении в режиме сгорания бедной смеси, на комбинации приборов загорается индикатор эконометра ("Econo"). Индикатор должен гаснуть (по крайней мере, на евро-модификациях) в следующих случаях:
— резкое ускорение или движение под высокой нагрузкой
— автомобиль неподвижен (на холостом ходу)
— двигатель не прогрет до оптимальной температуры
— включены диапазоны L или 2 АКПП (кроме торможения)
— включен режим "O/D OFF"

Датчик CPS

Подача топлива осуществляется на двух режимах — стехиометрическом (S) и режиме сгорания обедненной смеси (LB) в зависимости от условий движения.

1. Режим сгорания обедненной смеси (LB).

В цилиндре №1 установлен датчик давления в камере сгорания (CPS), который позволяет контролировать устойчивость работы двигателя на режиме LB и осуществлять управление на этом режиме, сохраняя отклонения крутящего момента в допустимых границах. Так как CPS установлен только в одном цилиндре, то управление осуществляется с помощью датчика положения коленчатого вала в пределах одного цикла работы двигателя. Условия работы остальных цилиндров принимаются одинаковыми с цилиндром №1.

2. Функционирование при нагрузке ниже средней

Электропневмоклапан находится в состоянии OFF (выключен), при этом разрежение из вакуумного ресивера через электропневмоклапан подводится к пневмоприводу, клапаны IACV закрыты.

Воздух проходит через "спиральный" канал, образуя вихрь на входе в цилиндр. В то же время некоторая часть воздуха проходит сквозь перепускное отверстие в "прямой" канал. Таким образом удается улучшить испарение топлива и использовать обедненную смесь.

3. Функционирование при высокой нагрузке

При высокой нагрузке по сигналу электронного блока управления электропневмоклапан включается (ON) и к пневмоприводу поступает атмосферный воздух. В результате открываются оба впускных канала, снижается сопротивление на впуске и повышается мощность.

4. В следующих условиях для эффективной работы двигателя используется режим сгорания стехиометрической смеси (S):
— при прогреве
— на холостом ходу
— при старте и резком ускорении
— при движении под средней нагрузкой
— при открытом положении клапана IACV
— при движении на 1-й передаче (АКПП)
— при неисправности датчика CPS

Некоторые двигатели 4A-FE и значительная часть 7A-FE оборудованы системой сгорания обедненной смеси Toyota. На этих двигателях, благодаря модифицированной конфигурации впускного коллектора и расположению топливных форсунок, используется топливно-воздушная смесь обедненного состава практически без ущерба для мощности и динамических показателей двигателя. Эта система повышает топливную экономичность и существенно снижает токсичность отработавших газов. За счет подачи топлива непосредственно перед впускным клапаном, достигается более эффективное его использование и уменьшения "потерь" при формировании топливно-воздушной смеси. Визуальное различие между двигателями с обычной и обедненной смесью состоит в расположении форсунок: в обычном двигателе они расположены во впускном коллекторе, тогда как в двигателе с обедненной смесью — в головке цилиндров.

Соответственно, Лямбда-зонд называемый "датчик содержания кислорода в выхлопных газах" или Oxygen Sensor (используемый на обычных двигателях) расположен на приемной трубе глушителя.

Датчик бедной смеси (Sensor Lean Mixture) расположен на выпускном коллекторе.

Косвенными признаками двигателей 7A-FE и 4A-FE, работающих на обедненной смеси являются наличие управления воздушным клапаном впускного коллектора вакуумным выключателем, расположенным в задней части двигателя или под впускным коллектором, отсутствие датчика детонации.

Есть отличия в реализации системы зажигания. В распределителе двигателя 4A-FE обедненной смеси расположены только датчики положения и вращения, т.е. в нем отсутствует коммутатор и катушка и в крышку трамблера вставляется пять свечных проводов, и коммутатор размещен отдельно.

Считаю необходимым уточнить, что перечисленные признаки двигателя 4A-FE обедненной смеси являются недостаточными условиями однозначного определения типа инжекторной системы Вашего автомобиля.

Двигатель обедненной смеси (Lean Burn) отличается от обычного 4A-FE ещё и методикой проверки режима работы инжекторной системы.

Данные справочных запчастей TOYOTA снова обращают внимание на первое слово данной заметки "некоторые…". Достоверное определение типа инжекторной системы и, соответственно, типа датчика кислорода возможно только по VIN-коду автомобиля или, в крайнем случае, по году выпуска и типу кузова (например, для "Carina E" ’92-’96 см. рис).

Как следует из рисунка, возможен вариант, при котором оба типа датчиков могут быть установлены в одном месте выпускного тракта.

Для "Carina2" ’87-’89 следует, что в зависимости от даты выпуска автомобиля на них устанавливались датчики кислорода и ECM с разными Part Number.

Здесь приведен список Part Number, Model Name, From-To для Sensor Lean Mixture 4A-FE.

Столь ощутимая разница в цене (100$ и 240$) объясняется отличиями в принципах работы и конструкцией.

Таблица применямых TOYOTA Лямбда-зондов.

При проверке выходного напряжения датчика абсолютного давления разрежения (MAP — Manifold Absolute Pressure Sensor) во впускном коллекторе необходимо "помнить" что это является одним из основных датчиков описываемой инжекторной системы. При закрытой дроссельной заслонке и ХХ двигателя поршни продолжают "засасывать" воздух, который поступает через клапан ХХ. При этом во впускном коллекторе образуется разрежение.

При открывании дроссельной заслонки абсолютное давление в ВК увеличивается (разрежение как "степень" вакуума, уменьшается) и выходное напряжение МАР увеличивается (при полном отсутствии разрежения, т.е. атмосферном давлении, его выходное напряжение равно примерно 3.6 В). На основании этого напряжения ECM "узнает" о поступлении в ВК большего количества воздуха и увеличивает время открывания форсунок. Т.о. происходит "разгон" или "раскручивание" двигателя. После набора двигателем оборотов и неизменном положении дроссельной заслонки система вновь войдет в равновесие, но поступление дополнительного воздуха будет "обеспечено" уже более частым открытием форсунок (обороты тоже увеличились). Штуцер МАР-датчика соединен с ВК посредством резиновой вакуумной трубки. Обязательно необходима проверка герметичности этого соединения!

Признаками поломки является полное "отсутствие" ХХ. ECM "считает" что разряжения нет и что в ВК поступает много воздуха и, как следствие, время открытия форсунок очень большое и неадекватное реальному поступлению воздуха. В результате чего, наступает т.н. состояние "заливает свечи"… Похожая картина и при нарушении герметичности вакуумных шлангов.

Для проверки состояния МАР-датчика измерьте его выходное напряжение при ХХ двигателя (1,6…1,8 в), а также при включенном зажигании, незаведенном двигателе и снятом шланге с его штуцера(примерно 3,6 в). Естественно, необходимо проверять напряжения питания датчика(

"+5 В"). Вероятность поломки датчика автор оценивает как ничтожную, если конечно, ему никто не "помог умереть"… Система самодиагностики идентифицирует только замыкание на "-" или отсутствие выходного напряжения МАР.

Но, если на вашем авто "…Резвости мало, машина явно не развивает … л.с." или "проявился провал или "дергания" при резком нажатии на педаль газа, повышенный расход топлива, неустойчивый ХХ", то я предлагаю:

считать коды самодиагностики инжекторной системы
замерить компрессию в каждом цилиндре
начальную установку опережения зажигания (при замкнутых контактах Е1 и Те1 диагностического разъема) и состояние ремня ГРМ
проверить состояние воздушного и топливного фильтров
проверить состояние свечей, свечных проводов и наконечников, крышки трамблера
проверить состояние датчиков (для ECM) температуры двигателя и воздуха
замерить выходное напряжение МАР
замерить давление в топливной системе (примерно, 2,5 кг/см.кв. — при разрежении на регуляторе давления в топливной системе и 3,0 — без разрежения)
замерить выходное напряжение Лямбда-зонда
замерить время открывания форсунок на ХХ и наличие т.н. "отсечки" подачи топлива
проверить регулировку датчика положения дроссельной заслонки и клапана ХХ
проверить состояние (отсутствие "залипания" в открытом состоянии) клапана рециркуляции выхлопных газов
проверить СОСТОЯНИЕ, т.е. ПРОПУСКНУЮ СПОСОБНОСТЬ катализатора, т.к. отсутствие должной вентиляции цилиндров — одна из причин ухудшения динамических качеств авто
если А/Т, то проверить уровень и качество масла, а также регулировку тросика коробки

тогда как в двигателе с обедненной смесью — в головке цилиндров.

Датчик бедной смеси (Sensor Lean Mixture) расположен на выпускном коллекторе.

Данные справочных запчастей TOYOTA снова обращают внимание на первое слово данной заметки "некоторые. ". Достоверное определение типа инжекторной системы и, соответственно, типа датчика кислорода возможно только по VIN-коду автомобиля или, в крайнем случае, по году выпуска и типу кузова (например, для "Carina E" ’92-’96 см. рис).

Здесь приведен список Part Number, Model Name, From-To для Sensor Lean Mixture 4A-FE.

Столь ощутимая разница в цене (100$ и 240$) объясняется отличиями в принципах работы и конструкцией.

Таблица применямых TOYOTA Лямбда-зондов.

Признаками поломки является полное "отсутствие" ХХ. ECM "считает" что разряжения нет и что в ВК поступает много воздуха и, как следствие, время открытия форсунок очень большое и неадекватное реальному поступлению воздуха. В результате чего, наступает т.н. состояние "заливает свечи". Похожая картина и при нарушении герметичности вакуумных шлангов.

Для проверки состояния МАР-датчика измерьте его выходное напряжение при ХХ двигателя (1,6. 1,8 в), а также при включенном зажигании, незаведенном двигателе и снятом шланге с его штуцера(примерно 3,6 в). Естественно, необходимо проверять напряжения питания датчика(

"+5 В"). Вероятность поломки датчика автор оценивает как ничтожную, если конечно, ему никто не "помог умереть". Система самодиагностики идентифицирует только замыкание на "-" или отсутствие выходного напряжения МАР.

Но, если на вашем авто ". Резвости мало, машина явно не развивает . л.с." или "проявился провал или "дергания" при резком нажатии на педаль газа, повышенный расход топлива, неустойчивый ХХ", то я предлагаю:

считать коды самодиагностики инжекторной системы
замерить компрессию в каждом цилиндре
начальную установку опережения зажигания (при замкнутых контактах Е1 и Те1 диагностического разъема) и состояние ремня ГРМ
проверить состояние воздушного и топливного фильтров
проверить состояние свечей, свечных проводов и наконечников, крышки трамблера
проверить состояние датчиков (для ECM) температуры двигателя и воздуха
замерить выходное напряжение МАР
замерить давление в топливной системе (примерно, 2,5 кг/см.кв. — при разрежении на регуляторе давления в топливной системе и 3,0 — без разрежения)
замерить выходное напряжение Лямбда-зонда
замерить время открывания форсунок на ХХ и наличие т.н. "отсечки" подачи топлива
проверить регулировку датчика положения дроссельной заслонки и клапана ХХ
проверить состояние (отсутствие "залипания" в открытом состоянии) клапана рециркуляции выхлопных газов
проверить СОСТОЯНИЕ, т.е. ПРОПУСКНУЮ СПОСОБНОСТЬ катализатора, т.к. отсутствие должной вентиляции цилиндров — одна из причин ухудшения динамических качеств авто
если А/Т, то проверить уровень и качество масла, а также регулировку тросика коробки