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
Двигатель Рабочий объем, см3 Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм Степень сжатия Мощность, л.с. Крутящий момент, Нм RON Масса, кг Рынок/Стандарт
1ZR-FE 1598 80.5 x 75.5 10.2 124 / 6000 157 / 5200 95 116 EEC
1ZR-FAE 1598 80.5 x 75.5 10.2 132 / 6400 160 / 4400 95 122 EEC
2ZR-FE 1798 80.5 x 88.3 10.0 136 / 6000 175 / 4400 91 117 EEC
2ZR-FE 1798 80.5 x 88.3 10.0 125-136 / 6000 163-175 / 4400 91 117 JIS
2ZR-FAE 1798 80.5 x 88.3 10.0 147 / 6400 180 / 4000 95 123 EEC
2ZR-FAE 1798 80.5 x 88.3 10.0 130-144 / 6400 161-176 / 4400 91 123 JIS
3ZR-FE 1987 80.5 x 97.6 10.0 139 / 6500 189 / 4400 91 116 EEC
3ZR-FE 1987 80.5 x 97.6 10.0 143 / 5600 194 / 3900 91 116 JIS
3ZR-FAE 1987 80.5 x 97.6 10.0 152-158 / 6200 192-196 / 4400 91 - JIS
4ZR-FE* 1598 80.5 x 78.5 10.2 118 / 6000 150 / 4400 91 - 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. - 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.

Головка блока цилиндров

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.
- 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.

Смазка

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). - 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.

Электрооборудование

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). 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)... 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
arco@autodata.ru
© Легион-Автодата



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



Новинки компании Легион-Автодата:

Давление в шинах и моменты затяжек колёс 1990-2018. Настенный ламинированный плакат, 51 марка, более 790 моделей. Легион-Aвтодата
Давление в шинах и моменты затяжек колёс 1990-2018. Настенный ламинированный плакат, 51 марка, более 790 моделей. Легион-Aвтодата
Автомобильные кондиционеры 2018  рабочие жидкости и объемы. Настенный ламинированный плакат 51 марка производителей автомобилей, более 790 моделей
Автомобильные кондиционеры 2018 рабочие жидкости и объемы. Настенный ламинированный плакат 51 марка производителей автомобилей, более 790 моделей
Книга Mitsubishi Canter с 2010 дизель. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации грузового автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Mitsubishi Canter с 2010 дизель. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации грузового автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Suzuki Grand Vitara с 2005 бензин. Каталог расходны з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Suzuki Grand Vitara с 2005 бензин. Каталог расходны з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Cummins двигатели ISB6.7 и ISB4.5 Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации двигателя. Легион-Aвтодата
Книга Cummins двигатели ISB6.7 и ISB4.5 Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации двигателя. Легион-Aвтодата
Книга Isuzu двигатели 4JK1(2,5 л), 4JJ1(3,0л). Каталог расходных з/ч. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации двигателя. Легион-Автодата
Книга Isuzu двигатели 4JK1(2,5 л), 4JJ1(3,0л). Каталог расходных з/ч. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации двигателя. Легион-Автодата
Книга Nissan Diesel двигатели FE6 дизель. Диагностика. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации двигателя. Легион-Aвтодата
Книга Nissan Diesel двигатели FE6 дизель. Диагностика. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации двигателя. Легион-Aвтодата
Книга Freghtliner Columbia, Century Class с 2000. Шасси. Кабина. Электрооборудование. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации грузового автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Freghtliner Columbia, Century Class с 2000. Шасси. Кабина. Электрооборудование. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации грузового автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Mercedes Viano W639 2004-2014 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Mercedes Viano W639 2004-2014 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Mitsubishi Outlander 3 c 2012, рестайлинг с 2015 бензин. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Mitsubishi Outlander 3 c 2012, рестайлинг с 2015 бензин. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Mitsubishi Asx с 2010 бензин. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Mitsubishi Asx с 2010 бензин. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. Профессионал. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Диагностический адаптер ELM327 Bluetooth Mini размер S + MotorData OBD
Диагностический адаптер ELM327 Bluetooth Mini размер S + MotorData OBD
Книга Экскаваторы-погрузчики JCB 3CX, 4CX 1991-2010 и их модификации дизель. Профессионал. Руководство по ремонту и техническому обслуживанию. Легион-Aвтодата
Книга Экскаваторы-погрузчики JCB 3CX, 4CX 1991-2010 и их модификации дизель. Профессионал. Руководство по ремонту и техническому обслуживанию. Легион-Aвтодата
Книга FORD Expedition 1997-14, Lincoln Navigator 1998-14, Ford F-150, F250 бензин. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Автодата.
Книга FORD Expedition 1997-14, Lincoln Navigator 1998-14, Ford F-150, F250 бензин. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Автодата.
Книга Ford Fiesta, Ford Fusion 2002-08 бензин, дизель. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Ford Fiesta, Ford Fusion 2002-08 бензин, дизель. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Ford Mondeo 2003-07 бензин и дизель. Каталог расходных з/ч. ч/б фото. Руководство  по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Автодата
Книга Ford Mondeo 2003-07 бензин и дизель. Каталог расходных з/ч. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Автодата
Книга Ford Transit 2000-06 дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля
Книга Ford Transit 2000-06 дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля
Книга Peugeot 206 1998-2012 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля
Книга Peugeot 206 1998-2012 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля
Книга Volvo S40, Volvo V50 2004-2007 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга Volvo S40, Volvo V50 2004-2007 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Характерные неисправности. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля. Легион-Aвтодата
Книга VolksWagen Passat В5 1996-00 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Полезные ссылки. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля
Книга VolksWagen Passat В5 1996-00 бензин, дизель. Каталог расходных з/ч. Полезные ссылки. ч/б фото. Руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля




Автокниги - ремонтируйте автомобиль своими силами