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:

Давление в шинах и моменты затяжек колёс 2017 (настенный ламинированный плакат, 49 марок 765 моделей)
Давление в шинах и моменты затяжек колёс 2017 (настенный ламинированный плакат, 49 марок 765 моделей)
Автомобильные кондиционеры 2017 (рабочие жидкости и объемы) (настенный ламинированный плакат 49 марок производителей автомобилей, более 675 моделей)
Автомобильные кондиционеры 2017 (рабочие жидкости и объемы) (настенный ламинированный плакат 49 марок производителей автомобилей, более 675 моделей)
Nissan Diesel двигатели FE6, FE6A, FE6B, FE6C, FE6E, FE6T, FE6TA, FE6TB. Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Диагностика.ТО
Nissan Diesel двигатели FE6, FE6A, FE6B, FE6C, FE6E, FE6T, FE6TA, FE6TB. Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Ремонт.Диагностика.ТО
FORD Explorer 2002-10 (III, IV)  с бензиновыми двигателями V6(4,0 л) и V8(4,6 л). Ремонт. Эксплуатация. ТО (в фотографиях)
FORD Explorer 2002-10 (III, IV) с бензиновыми двигателями V6(4,0 л) и V8(4,6 л). Ремонт. Эксплуатация. ТО (в фотографиях)
Dodge RAM 2009-12 с бензиновыми V6(3,7 л); V8: 4,7 и 5,7 л (Hemi) и турбодизельным V6(Cummins 6,7 л) двигателями Ремонт.Эксплуатация.ТО(в фотографиях)
Dodge RAM 2009-12 с бензиновыми V6(3,7 л); V8: 4,7 и 5,7 л (Hemi) и турбодизельным V6(Cummins 6,7 л) двигателями Ремонт.Эксплуатация.ТО(в фотографиях)
Dodge RAM 2002-08 с бензиновыми и турбодизельными двигателями. Ремонт. Эксплуатация. ТО (в фотографиях)
Dodge RAM 2002-08 с бензиновыми и турбодизельными двигателями. Ремонт. Эксплуатация. ТО (в фотографиях)
FREIGHTLINER Columbia/Century Class S/T с 2000 года выпуска. Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Шасси. Кабина. Электрооборудование. Ремонт. ТО.Эксплуатация
FREIGHTLINER Columbia/Century Class S/T с 2000 года выпуска. Серия ПРОФЕССИОНАЛ. Шасси. Кабина. Электрооборудование. Ремонт. ТО.Эксплуатация
Ford F150 2004-14 с бензиновыми двигателями, включая рестайлинг с 2009. Ремонт. Эксплуатация. ТО (в фотографиях)
Ford F150 2004-14 с бензиновыми двигателями, включая рестайлинг с 2009. Ремонт. Эксплуатация. ТО (в фотографиях)
Mercedes-Benz Viano (W639) 2004-14 диз OM651(2,2), OM646(2,2), OM642(3,0) и бенз M272(3,5), рестайлинг 2010 РемонтЭксплТО(ФОТО+Каталог расходных з/ч)
Mercedes-Benz Viano (W639) 2004-14 диз OM651(2,2), OM646(2,2), OM642(3,0) и бенз M272(3,5), рестайлинг 2010 РемонтЭксплТО(ФОТО+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)
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 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)
Диагностический адаптер ELM327 Bluetooth Mini размер S + MotorData OBD
Диагностический адаптер ELM327 Bluetooth Mini размер S + MotorData OBD
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
Volvo S40, Volvo V50 2004-07 с бензиновыми и дизельными двигателями. Ремонт. ТО. Эксплуатация (в фотографиях) + Каталог расходных запчастей
Volvo S40, Volvo V50 2004-07 с бензиновыми и дизельными двигателями. Ремонт. ТО. Эксплуатация (в фотографиях) + Каталог расходных запчастей
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)
Диагностический адаптер ELM327 Bluetooth размер M + MotorData OBD
Диагностический адаптер ELM327 Bluetooth размер M + MotorData OBD
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)
Opel Astra, Zafira 1998-05 & Chevtolet VIva 2004-08 с бензиновыми двигателями. Ремонт.ТО.Эксплуатация (+ Каталог расходных запчастей) (в фотографиях)
Opel Astra, Zafira 1998-05 & Chevtolet VIva 2004-08 с бензиновыми двигателями. Ремонт.ТО.Эксплуатация (+ Каталог расходных запчастей) (в фотографиях)
Opel Astra, Zafira 1998-05 с диизельными двигателями. Ремонт. ТО. Эксплуатация (+ каталог расходных запчастей, в фотографиях)
Opel Astra, Zafira 1998-05 с диизельными двигателями. Ремонт. ТО. Эксплуатация (+ каталог расходных запчастей, в фотографиях)
Nissan Teana L33 с 2014 с бензиновым двигателем QR25DE(2,5 л). Руководство по ремонту . Эксплуатация. Техническое обслуживание
Nissan Teana L33 с 2014 с бензиновым двигателем QR25DE(2,5 л). Руководство по ремонту . Эксплуатация. Техническое обслуживание
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