Двигатели Toyota серии ZR

15.11.2012


Пришло время рассмотреть конструктивные особенности очередного поколения тойотовских двигателей, начиная с самой распространенной серии ZR.


3ZR-FAE

Применение
Двигатели серии ZR дебютировали осенью 2006-го на внутреннем рынке, в рамках масштабного обновления семейств Corolla и Premio, летом 2007-го начался серийный выпуск первых двигателей с Valvematic. Новые моторы оперативно заняли в линейке место предшественников: 3ZZ-FE ⇒ 1ZR-FE/FAE, 1ZZ-FE ⇒ 2ZR-FE/FAE, 1AZ-FE/FSE ⇒ 3ZR-FE/FAE. В начале 2010-х они устанавливались на самые разнообразные модели классов B (Yaris), C (семейство Corolla), D (семейство Premio), среднеразмерные паркетники (RAV4) и вэны (Noah).

Характеристики

ДвигательРабочий объем, см3Диаметр цилиндра x Ход поршня, ммСтепень сжатияМощность, л.с.Крутящий момент, НмRONМасса, кгРынок/Стандарт
1ZR-FE159880.5 x 75.510.2124 / 6000157 / 520095116EEC
1ZR-FAE159880.5 x 75.510.2132 / 6400160 / 440095122EEC
2ZR-FE179880.5 x 88.310.0136 / 6000175 / 440091117EEC
2ZR-FE179880.5 x 88.310.0125-136 / 6000163-175 / 440091117JIS
2ZR-FAE179880.5 x 88.310.0147 / 6400180 / 400095123EEC
2ZR-FAE179880.5 x 88.310.0130-144 / 6400161-176 / 440091123JIS
3ZR-FE198780.5 x 97.610.0139 / 6500189 / 440091116EEC
3ZR-FE198780.5 x 97.610.0143 / 5600194 / 390091116JIS
3ZR-FAE198780.5 x 97.610.0152-158 / 6200192-196 / 440091-JIS
4ZR-FE*159880.5 x 78.510.2118 / 6000150 / 440091-CHI
* - внутреннее обозначение двигателя 1ZR-FE китайского производства для китайского рынка.

В сравнении с современными аналогами от других производителей неплохо выглядят показатели двигателей 1.6 и 1.8 vm, но 2.0 и 2.0 vm из общей массы ничем не выделяются.
Что касается экономичности автомобилей с такими моторами, то ее можно оценивать от приемлемой до хорошей (в условной категории "10 литров"); характерны низкий расход при крейсерских скоростях на трассе и ощутимая зависимость от температуры за бортом. Хотя заметную роль играет агрегатирование новых двигателей с более эффективными в этом отношении вариаторами, поскольку в паре с классическими гидромеханическими автоматами ZR показывают в лучшем случае "среднюю" экономичность.

Блок цилиндров
- В двигателе применяется алюминиевый (легкосплавный) гильзованный блок цилиндров с открытой рубашкой охлаждения.
- Гильзы вплавлены в материал блока, а их специальная неровная внешняя поверхность способствует максимально прочному соединению и улучшенному теплоотводу. Толщина стенки между цилиндрами всего 7 мм, капитальный ремонт двигателя производителем не предусматривается по определению. И хотя обстоятельства порой заставляют энтузиастов выполнять расточку или перегильзовку одноразовых тойотовских блоков, но итоговый результат такого "колхозинга" уже сложно называть "тойотой".


1ZR-FE

- Коленчатый вал установлен с 8-мм дезаксажем (оси цилиндров не пересекаются с продольной осью коленвала, благодаря чему снижаются нагрузки в паре поршень-гильза в момент создания в цилиндре максимального давления). Это решение уже применялось на двигателях AZ и NZ, однако отсутствовало на ZZ.

1ZR-FE

- Коленвал имеет 8 противовесов на щеках, шейки уменьшенной ширины (ради снижения потерь, хотя бы и ценой долговечности) и традиционные отдельные крышки коренных подшипников (тойотовцы отказались от единой опоры коленвала, использовавшейся на серии ZZ).
- К блоку крепится массивный литой картер, выполняющий роль верхней части масляного поддона.
- Компактный стальной нижний масляный поддон может быть демонтирован без снятия других элементов конструкции.


3ZR-FAE

- Поршни - легкосплавные, компактные T-образные, с рудиментарной юбкой. Канавка верхнего компрессионного кольца имеет анодированное покрытие, кромки верхнего компрессионного и маслосъемного колец - противоизносное покрытие методом конденсации паров. Поршни соединяются с шатунами полностью плавающими пальцами.
- Двигатель помещается под капотом вертикально (без завала в сторону моторного щита), не затрудняя обслуживание.
- Силовой агрегат крепится на четырех опорах, правая верхняя из которых - "маслонаполненная".
- Все двигатели имеют одинаковый диаметр цилиндра и отличаются ходами поршня. И если двигатель 1.8 получился просто длинноходным, то 2.0 близок к рекорду. В результате, средняя скорость поршня в режиме номинальной мощности составляет у него около 22 м/с, что когда-то считалось за верхним пределом и для спортивных моторов. Даже несмотря на облегченные поршни и пресловутые новые технологии, это не есть хорошо в плане долговечности для сугубо гражданского двигателя. Да и часть проблем с угаром масла также напрямую связана с вышеуказанной цифрой.

Головка блока цилиндров
- В отличие от двигателей предыдущих серий, распределительные валы теперь устанавливаются в отдельный корпус, который затем монтируется на головку блока - это несколько упростило конструкцию и технологию обработки собственно ГБЦ.


3ZR-FE

- Вместо регулировочных толкателей ("стаканчиков") повсеместно используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры.

2ZR-FE

- Угол развала впускных и выпускных клапанов составляет 29°, что по тойотовским меркам не так уж мало.
- Легкосплавная крышка головки получила магистраль подвода масла к рокерам.
- На двигателях Valvematic от задней части распредвала выпускных клапанов приводится лопастной вакуумный насос, необходимый для работы усилителя тормозов.


2ZR-FAE

Привод ГРМ
- Привод газораспределительного механизма осуществляется однорядной цепью мелкого шага (8 мм). Гидронатяжитель цепи имеет стопорный механизм, выполнен легкосъемным и установлен с внешней стороны крышки.


2ZR-FAE

- Усложнилась конструкция литой алюминиевой крышки цепи привода ГРМ - в нее устанавливается помпа системы охлаждения и масляная магистраль для форсунки смазки цепи.

1ZR-FE

- Приводы изменения фаз газораспределения устанавливаются на распределительных валах и впускных, и выпускных клапанов (DVVT - Dual Variable Valve Timing). Фазы изменяются в пределах 55° для впуска и 40° для выпуска.
- Каждый из двигателей ZR получил модификацию с системой бесступенчатого изменения высоты подъема впускных клапанов (Valvematic), описание возможностей и функционирования которой следует дать отдельной статьей - см. "Система Valvematic".

2ZR-FAE

- Опыт показывает, что для тойотовских двигателей критичное вытягивание цепи и, соответственно, необходимость ее замены наступает при пробеге порядка 150 т.км. Хотя здесь имеется нюанс - при замене цепи следовало бы менять и прочие элементы привода ГРМ (звездочки, башмак натяжителя, направляющую), поскольку уже затронутые износом звездочки быстро "съедают" новую цепь. К сожалению, звездочки тойотовских распредвалов объединены с небюджетными приводами VVT и отдельно не меняются, поэтому реальный эффект от простой установки новой цепи оказывается недостаточным.

Смазка
- Шестеренный масляный насос трохоидного типа установлен в картере и приводится от коленчатого вала отдельной короткой цепью (аналогично двигателям AZ). Это существенно улучшает работу системы при запуске в зимних условиях, но усложняет конструкцию.
- На более новых двигателях с Valvematic устанавливается маслонасос с механическим перепускным клапаном, который позволяет нелинейно регулировать расход/давление масла в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.


2ZR-FAE

- В блоке установлены масляные форсунки охлаждения и смазки поршней.

1ZR-FE

- Масляный фильтр установлен неудобно, с задней стороны двигателя и горизонтально - в отличие от предыдущих серий, где фильтр располагался вертикально отверстиями вверх, что само по себе не позволяло маслу стекать из фильтра в поддон при стоянке и способствовало быстрому созданию давления после запуска. С 2008 года начали использоваться "экономичные" разборные фильтры со сменными картриджами.

3ZR-FAE

Охлаждение
- Система охлаждения реализована без новомодных решений, вроде электропривода насоса или подогрева термостата - помпа вращается от внешней стороны общего ремня привода навесных агрегатов, термостат механический, корпус дроссельной заслонки по-прежнему обогревается жидкостью для противодействия обмерзанию.


1ZR-FE

- Зато у вентилятора радиатора моторов Valvematic появился отдельный блок управления электродвигателем, который позволяет бесступенчато регулировать его скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления хладагента кондиционера, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала.

Впуск и выпуск
- Как и на серии ZZ, пластиковый впускной коллектор установлен спереди, стальной выпускной - со стороны моторного щита. За коллектором в выпускном тракте стоит предварительный катализатор, несколько дальше - второй катализатор, объединенный с основным глушителем.
- Двигатели с Valvematic получили впускной коллектор с системой ACIS, изменяющей эффективную длину впускного тракта для повышения мощности. При низкой и средней частоте вращения и высокой нагрузке клапан ACIS закрыт и воздух поступает по длинному каналу, в других диапазонах клапан открыт и воздух идет по более короткому пути.

2ZR-FAE

Система управления
- Впрыск топлива - традиционный распределенный, в нормальных условиях - секвентальный, при низких температурах и небольшой частоте вращения может использоваться групповой и попарный впрыск.
- Датчик массового расхода воздуха (MAF) типа "hot wire", совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске.
- Дроссельная заслонка - полностью с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, бесконтактный двухканальный датчик положения на эффекте Холла. ETCS выполняет функции управления частотой вращения холостого хода (ISC), противобуксовочной системы (TRC), часть функций системы стабилизации (VSC) и круиз-контроля.


1ZR-FE

- Датчик положения педали акселератора - бесконтактный двухканальный, на эффекте Холла.
- Датчики положения распредвалов - магниторезистивные, в отличие от прежних индуктивных обеспечивают на выходе цифровой сигнал и исправно работают при низкой частоте вращения.
- Датчик детонации - плоский широкополосный пьезоэлектрический, в отличие от старых датчиков резонансного типа регистрирует более широкий диапазон частот вибраций.
- На двигателе 1ZR-FE может использоваться обычный кислородный датчик (89465-) планарного типа (преимущество по сравнению с традиционным колпачковым - быстрый прогрев за счет эффективного нагревателя), на остальных моторах устанавливается датчик состава смеси (AFS) (89467-). Датчик за катализатором - на всех моделях обычный кислородный, колпачкового типа.
- Форсунки с удлиненным распылителем устанавливаются в головку блока и впрыскивают топливо максимально близко к впускным клапанам. Это дает мизерный вклад в "экологичность", однако при существенных отрицательных температурах бензин порой просто не успевает в достаточной степени испариться.
- Топливная магистраль - без линии возврата, в топливный коллектор встроен демпфер пульсаций давления. Кроме регулятора давления и датчика уровня, в один узел с топливным насосом в баке объединен и адсорбер системы улавливания паров топлива (EVAP).

Электрооборудование
- Система зажигания - традиционная DIS-4 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания - тонкие "иридиевые" SC20HR11 с удлиненной резьбовой частью, под ключ на "14" - позволили дополнительно увеличить размеры тарелок клапанов.


1ZR-FE

- В системе зарядки используются два типа генераторов - обычные и с сегментным проводником, с отдачей в 90-100 А и обгонной муфтой в шкиве привода.
- На двигателях с Valvematic непрерывная зарядка аккумулятора осуществляется при замедлении автомобиля, а в установившихся режимах движения циклы зарядки и разрядки батареи чередуются для максимальной экономичности. Более сложное управление потребовало использовать в системе датчик температуры батареи и датчик силы тока.
- Система запуска традиционная, стартеры - с планетарным редуктором, мощностью 0,8-1,1 кВт.
- Привод навесных агрегатов - единым ремнем, без отдельного натяжителя (регулировка натяжения - перемещением генератора).

Недостатки в эксплуатации
После известных проблем ZZ с расходом масла, к новому поколению подход с самого начала был настороженным, и не напрасно - феномен угара масла на практически новых моторах (2..3-й год эксплуатации) проявился вновь. Тойотовцы еще не догнали германских коллег с их допустимым расходом "литр на тысячу", однако 200-300 мл на 1000 км уже не считаются критичными. Хотя если в случае ZZ угар масла однозначно говорил о механических проблемах (как минимум - о залегании колец), то у ZR причина часто оказывается в использовании рекомендованного японцами экстремально жидкого энергосберегающего масла класса 0W-20, так что переход на более адекватные вязкости может решить проблему. Сам производитель упоминал расход масла еще в сервисных бюллетенях 2008 года (хотя решение там предлагалось неожиданное - перекалибровка блока управления двигателем).
По бюллетеням прослеживаются и еще несколько возможных проблем серии ZR - затрудненный пуск и пропуски воспламенения из-за повышенного нагарообразования в камерах сгорания (2009), традиционные ошибки EVAP (2009-2011), замена звездочек распредвалов из-за стуков в механизме VVT (2009), замена насоса охлаждающей жидкости из-за протечек и шума (2009-2010), проблемы с принудительным холостым ходом (2011), проблемы горячего пуска (2011), замена генератора из-за брака шкива (2009-2010)...

Резюме
Для современных двигателей отсутствие разрушительных поломок в гарантийный период, нормальный зимний запуск и разумный аппетит уже можно считать достижением. По этим критериям серия ZR пока считается приемлемой - по крайней мере, не хуже ZZ и AZ (тем более, ZR с Valvematic как раз заменили версии AZ с сомнительным непосредственным впрыском D-4). Впрочем, статистически значимые выводы можно будет сделать только через несколько лет, когда пробег более ощутимой части автомобилей с этими двигателями подберется к знаковым для нынешних тойот полутора сотням тысяч.


Евгений, Москва
© Легион-Автодата

Комментарии и вопросы
можно направлять на
arco@autodata.ru




Издательством выпущены руководства по следующим автомобилям, в которых используются двигатели данной серии:

1. Toyota Corolla Axio & Corolla Fielder модели 2WD & 4WD 2006-2012 гг. выпуска  c  двигателями 1NZ-FE (1,5 л), 2ZR-FE (1,8 л), 2ZR-FAE (1,8 л)

2. Toyota  Isis, Noah / Voxy, модели 2WD & 4WD с 2004 года выпуска с двигателями 1ZZ-FE (1,8 л), 2ZR-FAE (1,8 л),  1AZ-FSE (2,0 л), 3ZR-FAE (2,0 л)

3. Toyota  Auris / Corolla Rumion / Blade праворульные модели 2WD & 4WD с 2006 года выпуска c двигателями 1NZ-FE (1,5 л), 2ZR-FAE (1,8 л), 2ZR-FE (1,8 л), 2AZ-FE (2,4 л)


Автокниги и Автолитература от Легион-Автодата

Книги по ремонту автомобилей от
интернет-магазина Легион-Автодата

• низкие цены от издателя
• оперативная доставка в любой регион
(почта, пункты выдачи, курьером)
• оплата при получении
• широкий ассортимент
дисконтная карта на скидку в Autodoc.ru, EMEX.RU и в других компаниях в подарок при покупке!



Новинки компании Легион-Автодата:

Mitsubishi Outlander III c 2012 рестайлинг 2015 c бенз. 4B11(2,0), 4B12(2,4), 6B31(3,0) серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Экспл.ТО(+Каталог расходных з/ч)
Mitsubishi Outlander III c 2012 рестайлинг 2015 c бенз. 4B11(2,0), 4B12(2,4), 6B31(3,0) серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Экспл.ТО(+Каталог расходных з/ч)
Давление в шинах и моменты затяжек колёс 2016 (настенный ламинированный плакат, 49 марок 765 моделей)
Давление в шинах и моменты затяжек колёс 2016 (настенный ламинированный плакат, 49 марок 765 моделей)
Mitsubishi ASX с 2010 года серия ПРОФЕССИОНАЛ Ремонт. Эксплуатация. ТО (+Каталог расходных з/ч. Характер. неисправ)
Mitsubishi ASX с 2010 года серия ПРОФЕССИОНАЛ Ремонт. Эксплуатация. ТО (+Каталог расходных з/ч. Характер. неисправ)
Cummins двигатель ISF3.8. Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Устанавливался на ГАЗ, МАЗ, ПАЗ, FOTON Диагностика. Ремонт. ТО (+Каталог расход з/ч)
Cummins двигатель ISF3.8. Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Устанавливался на ГАЗ, МАЗ, ПАЗ, FOTON Диагностика. Ремонт. ТО (+Каталог расход з/ч)
Chery Tiggo FL & Vortex Tingo FL с 2012 бенз. SQR481FC(1,8), SQR484F(2,0) серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Экспл.ТО(+Каталог расход. з/ч. Характер. неиспр.)
Chery Tiggo FL & Vortex Tingo FL с 2012 бенз. SQR481FC(1,8), SQR484F(2,0) серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Экспл.ТО(+Каталог расход. з/ч. Характер. неиспр.)
Экскаваторы-погрузчики JCB 3CX & 4CX и их модификации 1991-2010 (2,3,4 поколения) c диз. PERKINS(4,0), JCB(4,4). Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Экспл.ТО
Экскаваторы-погрузчики JCB 3CX & 4CX и их модификации 1991-2010 (2,3,4 поколения) c диз. PERKINS(4,0), JCB(4,4). Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Экспл.ТО
Mercedes-Benz Vito (W639) 2003-14 рестайлинг 2010 c диз. OM651 (2,2) OM646 (2,2) Ремонт. Экспл.ТО (ФОТО+Каталог расход. з/ч. Характер. неисправности)
Mercedes-Benz Vito (W639) 2003-14 рестайлинг 2010 c диз. OM651 (2,2) OM646 (2,2) Ремонт. Экспл.ТО (ФОТО+Каталог расход. з/ч. Характер. неисправности)
Toyota двигатели 1GR-FE(4,0), 2GR-FE(3,5), 3GR-FE(3,0), 2GR-FSE(3,5 D-4S), 3GR-FSE(3,0D-4), 4GR-FSE(2,5 D-4) серия ПРОФЕССИОНАЛ. Диагностика.Ремонт.ТО
Toyota двигатели 1GR-FE(4,0), 2GR-FE(3,5), 3GR-FE(3,0), 2GR-FSE(3,5 D-4S), 3GR-FSE(3,0D-4), 4GR-FSE(2,5 D-4) серия ПРОФЕССИОНАЛ. Диагностика.Ремонт.ТО
Chery Tiggo & Vortex Tingo 2005-13 Acteco SQR481F(1,6)/SQR481FC(1,8)/SQR484F(2,0) Mitsubishi 4G63S4M(2,0)/4G64S4M(2,4) сер. ПРОФЕССИОНАЛ РемонтЭксплТО
Chery Tiggo & Vortex Tingo 2005-13 Acteco SQR481F(1,6)/SQR481FC(1,8)/SQR484F(2,0) Mitsubishi 4G63S4M(2,0)/4G64S4M(2,4) сер. ПРОФЕССИОНАЛ РемонтЭксплТО
Toyota Land Cruiser Prado 150 c 2009 диз. 1KD-FTV(3,0) Серия Автолюбитель Ремонт. Эксплуатация. ТО (+Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности)
Toyota Land Cruiser Prado 150 c 2009 диз. 1KD-FTV(3,0) Серия Автолюбитель Ремонт. Эксплуатация. ТО (+Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности)
Toyota Land Cruiser Prado 150 с 2009 с бенз. 1GR-FE(4,0), 2TR-FE(2,7) серия Автолюбитель Ремонт.Экспл.ТО (Каталог расходных з/ч. Характерные неисправ)
Toyota Land Cruiser Prado 150 с 2009 с бенз. 1GR-FE(4,0), 2TR-FE(2,7) серия Автолюбитель Ремонт.Экспл.ТО (Каталог расходных з/ч. Характерные неисправ)
Cummins двигатель ISF2.8 серия ПРОФЕССИОНАЛ устанав ГАЗ Соболь/Баргузин/Бизнес/NEXT, Foton, спецтехнику. Диагностика. Ремонт. ТО (+Каталог расход з/ч)
Cummins двигатель ISF2.8 серия ПРОФЕССИОНАЛ устанав ГАЗ Соболь/Баргузин/Бизнес/NEXT, Foton, спецтехнику. Диагностика. Ремонт. ТО (+Каталог расход з/ч)
Nissan X-Trail T32 с 2014 с бензиновыми двигателями MR20DD(2,0), QR25DE(2,5). Серия Профессионал. Ремонт. Эксплуатация. ТО
Nissan X-Trail T32 с 2014 с бензиновыми двигателями MR20DD(2,0), QR25DE(2,5). Серия Профессионал. Ремонт. Эксплуатация. ТО
Nissan Pathfinder. Модели R52 с 2014 с бензиновым двигателем VQ35DE(3,5). Ремонт. Эксплуатация. ТО.
Nissan Pathfinder. Модели R52 с 2014 с бензиновым двигателем VQ35DE(3,5). Ремонт. Эксплуатация. ТО.
INFINITI QX56. Модели 2010-13 гг. выпуска с бензиновым двигателем VK56VD (5,6 л). Ремонт. Эксплуатация. ТО
INFINITI QX56. Модели 2010-13 гг. выпуска с бензиновым двигателем VK56VD (5,6 л). Ремонт. Эксплуатация. ТО
Nissan Qashqai с (2014). Ремонт. Эксплуатация.
Nissan Qashqai с (2014). Ремонт. Эксплуатация.
Ответить на комментарий
Чтобы оставить комментарий авторизуйтесь через социальные сети или укажите ваше имя и заполните код с картинки:
Имя/Ник с форума autodata.ru*
Введите код с картинки*
CAPTCHA
тускун
12 Июня 2016 10:35
Метка цепи грм 2zr fae
королла
9 Июля 2016 14:02
В книгах записаны не правильно данные
Оставить комментарий
Чтобы оставить комментарий авторизуйтесь через социальные сети или укажите ваше имя и заполните код с картинки:
Имя/Ник с форума autodata.ru*
Введите код с картинки*
CAPTCHA
Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:




Автокниги - ремонтируйте автомобиль своими силами