Der Motor K9K TURBO ist aufgeladen, reihenweise, flüssigkeitsgekühlt, mit vier Zylindern, mit einem OHC-Ventiltrieb.
Der Zylinderkopf des Dieselmotors ist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt.
Die Zylinderkopfdichtung ist aus Metall gefertigt, wodurch sie gegenüber hoher Temperatur und hohem Druck beständiger ist.
Das Zylindergehäuse des Motors ist aus Grauguss gegossen, mit bereits ausgeformten Zylinderlaufbuchsen.
Die Kurbelwellenlager haben gusseiserne Lagerdeckel, die Bestandteil des Gehäuses sind, einschließlich der Schrauben. In beide Lagerhälften sind Lagerschalen eingelegt. Die Lagerschalen haben Nasen und Schmiernuten am mittleren Umfang.
Die Nockenwelle des Motors ist in im Kopfkörper ausgearbeiteten Lagerstellen gelagert und durch Anschlagflansche gegen Axialverschiebung gesichert.
Die Kurbelwelle dreht sich in Hauptlagern mit dünnwandigen Stahllagerschalen mit Antifriktionsschicht. Die Axialverschiebung der Kurbelwelle ist durch zwei Halbringe begrenzt, die in den Nuten der Lagerstelle des mittleren Hauptlagers sitzen. Die Ölkanäle zu den Lagern sind quer (diagonal) gebohrt.
Das Schwungrad, aus Gusseisen gegossen, ist am hinteren Ende der Kurbelwelle montiert und mit sechs Schrauben befestigt. Auf das Schwungrad ist ein Zahnkranz zum Starten des Motors mit dem Anlasser aufgepresst.
Die Kolben sind aus Aluminiumguss gefertigt. Im Kolbenboden ist auf der Brennraumseite eine Vertiefung mit Führungsrippe eingearbeitet, die eine Wirbelbewegung der angesaugten Luft und dadurch eine sehr gute Gemischbildung gewährleistet. Ein spezielles Kühlschema sorgt für die Kühlung des Kolbens während des Ausstoßtakts. Die Reibung im Kolbentrieb ist durch eine Graphitbeschichtung des Kolbenhemds verringert.
Die Kolbenbolzen sind mit Spiel in den Kolbenaugen gelagert und mit Presssitz in die oberen Pleuelaugen eingepresst; die unteren Pleuelaugen sind über dünnwandige Lagerschalen, die konstruktiv den Hauptlagerschalen entsprechen, mit den Pleuelzapfen der Kurbelwelle verbunden. Wegen des hohen maximalen Zyklusdrucks ist der Durchmesser des Kolbenbolzens vergrößert.
Die Pleuel sind aus Stahl, geschmiedet, mit I-förmigem Schaft. Pleuel und Pleueldeckel werden aus einem einzigen Rohteil gefertigt und in einem Stück bearbeitet, danach wird der Deckel nach einer speziellen Technologie vom Pleuel gebrochen. Dadurch wird die genaueste Anlage des Deckels an seinem Pleuel gewährleistet. Die Montage des Deckels an einem anderen Pleuel ist unzulässig.
Das Schmiersystem ist kombiniert. Das Öl aus der Ölwanne wird von der Ölpumpe angesaugt, durchläuft den Ölfilter und wird unter Druck in den Motor gefördert. Die Ölpumpe mit Überdruckventil wird über eine Rollenkette vom Kurbelwellen-Kettenrad angetrieben. Unter der Kurbelwelle befindet sich ein Ölabweisblech, das einen schnellen Ölrückfluss verhindert. Die Ölwanne aus Aluminiumlegierung ist mit dem vorderen und hinteren Deckel vereint und mit diesen am Zylindergehäuse befestigt.
In das Schmiersystem sind außerdem der Ölwärmetauscher 6 und der Ölfilter 3 eingebunden (Abb. 5). Im Ölfiltergehäuse ist außerdem ein Überdruckventil befestigt, das einen Rücklauf des Öls ermöglicht. Der Ölfilter ist mit einem austauschbaren Papierfilterelement ausgestattet.
Das Kühlsystem des Motors ist dicht, mit Ausgleichsbehälter, und besteht aus einem im Gussverfahren hergestellten Kühlmantel, der die Zylinder im Gehäuse, die Brennräume und die Gaskanäle im Zylinderkopf umgibt. Die erzwungene Zirkulation der Kühlflüssigkeit gewährleistet eine Zentrifugal-Wasserpumpe, die von der Kurbelwelle über den Rippenriemen des Nebenaggregateantriebs angetrieben wird. Zur Aufrechterhaltung der normalen Betriebstemperatur der Kühlflüssigkeit ist im Kühlsystem ein Thermostat eingebaut, das den großen Kreislauf bei kaltem Motor und niedriger Kühlflüssigkeitstemperatur schließt.
Turbolade- und Abgasrückführungssystem. Der Abgaskrümmer ist mit Muttern am Flansch des Turboladers befestigt. Der Turbolader dient zur Erhöhung des Luftdrucks mittels einer Turbine, die von den Abgasen angetrieben wird. Die Schmierung der Turbinenlager ist in das allgemeine Schmiersystem des Motors einbezogen. Das Turboladesystem ist durch ein Abgasrückführungssystem ergänzt. Die dem System zugeführte Abgasmenge wird durch ein elektromagnetisches Abgasrückführventil geregelt, dessen kegelförmiger Stößel den Querschnitt der Überströmöffnung bei unterschiedlicher Ventilstellung verändert.
Kraftstoffsystem
In die Zylinder des Dieselmotors wird beim Abwärtshub des Kolbens reine Luft angesaugt. Während des Verdichtungshubs steigt der Druck im Zylinder stark an, dabei wird die Temperatur im Zylinder höher als die Zündtemperatur des Dieselkraftstoffs. Befindet sich der Kolben vor dem OT, wird in den auf +700—900 °C erwärmten Zylinder Dieselkraftstoff eingespritzt, der sich selbst entzündet, daher sind keine Zündkerzen erforderlich.
Beim Starten des Motors nach längerem Stillstand (Kaltstart), insbesondere bei niedriger Lufttemperatur, reicht die reine Verdichtung jedoch oft nicht aus, um das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu entzünden. Für diesen Fall sind in der Brennkammer Glühkerzen eingebaut, die so angeordnet sind, dass der Kraftstoffstrahl aus der Einspritzdüse auf die glühende Spitze der Glühkerze trifft und sich entzündet.
Die Glühkerzen werden automatisch in dem Moment zugeschaltet, der dem Einschalten des Anlassers unmittelbar vorausgeht. Dabei leuchtet im Kombiinstrument die Kontrollleuchte 9 auf (siehe Abb. 7), und die Glühkerzen beginnen, sich auf hohe Temperatur zu erhitzen. Das Hauptziel der Glühkerzenerhitzung ist die sichere Entzündung des in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffs. Nach dem Erhitzen der Glühkerzen auf die erforderliche Temperatur (meist einige Sekunden) erlischt die Kontrollleuchte, und der Motor kann gestartet werden. In der Regel erlischt die Kontrollleuchte umso schneller, je höher die Motortemperatur ist.
Unmittelbar vor dem Start des Motors (oder meist kurz danach) werden die Glühkerzen abgeschaltet. Bei den meisten modernen Motoren können sie bis zu mehrere Minuten nach dem Start weiterarbeiten, um die schädlichen Emissionen beim Kaltlauf zu senken und die Verbrennung in einem noch nicht vollständig erwärmten Motor zu stabilisieren. Danach wird die Stromzufuhr zu den Glühkerzen unterbrochen. Somit hängen der Start des Dieselmotors und sein weiterer Betrieb unmittelbar von der korrekten Funktion der Glühkerzen ab.
Der Kraftstoff wird von der Hochdruck-Einspritzpumpe (HDP) direkt aus dem Kraftstofftank gefördert. In der HDP wird der Kraftstoff vor der Einspritzung verdichtet und dann in der Reihenfolge der Zündfolge in die Zylinder gefördert. Gleichzeitig dosiert der Regler der HDP den Kraftstoff in Abhängigkeit von der Stellung des Gaspedals. Über die Einspritzdüsen wird der Dieselkraftstoff zu einem bestimmten Zeitpunkt in den Vorbrennraum des jeweiligen Zylinders eingespritzt. Durch die Form des Vorbrennraums (Wirbelkammer) erhält die angesaugte Luft bei der Verdichtung eine bestimmte Verwirbelung, wodurch sich der Kraftstoff optimal mit der Luft vermischt.
Bevor der Kraftstoff in die HDP gelangt, durchläuft er den Kraftstofffilter, in dem er von Verunreinigungen und Wasser gereinigt wird. Deshalb ist es wichtig, den Filter rechtzeitig gemäß Wartungsplan zu wechseln. Die HDP ist wartungsfrei. Alle beweglichen Teile der Pumpe werden durch Dieselkraftstoff geschmiert. Die HDP wird von der Kurbelwellen-Riemenscheibe über den Zahnriemen angetrieben.
Da beim Dieselmotor eine Selbstentzündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs erfolgt, ist keine Zündanlage erforderlich; in der HDP ist ein Elektromagnetventil eingebaut. Zum Abstellen des Motors wird die Spannungszufuhr zum Elektromagnetventil unterbrochen, und das Ventil verschließt den Kraftstoffkanal, wodurch die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird und der Motor stehen bleibt. Beim Einschalten des Anlassers wird das Elektromagnetventil mit Spannung versorgt und öffnet den Kraftstoffkanal.
Motormerkmale:
- Verdichtungsverhältnis — 18,25;
- Zylinderdurchmesser — 76 mm;
- Kolbenhub — 80,5 mm;
- Hubraum des Motors — 1461 cm³.
Anziehdrehmomente der Motorteile (daN·m)
- Befestigungsschrauben des Zylinderkopfs — nach Schema 2,5 daN·m, dann Weiterdrehen um 255° ± 10°
- Befestigungsschrauben der Nockenwellen-Lagerdeckel — 1
- Befestigungsschraube des Nockenwellen-Zahnrads — 3 + 84°
- Befestigungsschrauben der Vakuumpumpe — 2,1
- Befestigungsschrauben des Thermostatgehäuses am Zylinderkopf — 1
- Muttern der Stehbolzen des Abgaskrümmers — 2,6
- Befestigungsschrauben des Abgasrückführventils — 2,1
- Glühkerzen — 1,5
- Befestigungsschrauben der HDP — 2,1
- Befestigungsschraube des Einspritzdüsenflansches — 2,8
- Befestigungsschrauben der Kraftstoff-Rail — 2,8
- Anschluss der Hochdruckleitung — 3,8
- Befestigungsschrauben des Zylinderkopfdeckels — 1
- Muttern der Stehbolzen des Rohrkrümmers am Abgaskrümmer — 2,6
- Anschluss der Ölrücklaufleitung des Turboladers — 0,9
- Anschluss der Ölzulaufleitung des Turboladers — 2,3
- Befestigungsschraube der Spannrolle des Zahnriementriebs — 2,5
- Verschlussstopfen der Bohrung für den OT-Fixierdorn — 2
- Befestigungsschrauben des Pendellagers des Zylinderkopfs — 2,1
- Verbindungsnippel des Wärmetauschers — 4,5
- Befestigungsschrauben des Ölfilterhalters — 4,5
- Befestigungsschrauben der Hauptlagerdeckel der Kurbelwelle — 2,7 + 47° ± 5°
- Muttern der Pleuelschrauben — 2 + 45° ± 6°
- Klopfsensor — 2
- Ölstandssensor — 2,2
- Befestigungsschrauben der Ölpumpe — 2,5
- Befestigungsschrauben der Ölwanne des Motors — siehe Verfahrensbeschreibung
- Befestigungsschrauben der Wasserpumpe — 1,1
- Befestigungsschrauben des Schwungrads — von 5 bis 5,5
- Befestigungsschrauben der Kupplungsglocke — 0,8
- Befestigungsschraube der Riemenscheibe — 2 + 130° ± 15°
- Befestigungsschraube der Zulaufleitung der Wasserpumpe — 2
- Befestigungsschrauben des Multifunktionshalters — 4
- Befestigungsschrauben des Generators — 2,1
- Befestigungsschrauben der Servolenkungspumpe — 2,1
- Schrauben des Klimakompressors — 2,1
