Двигатели Toyota серии AR

25.11.2013

<style type="text/css">
table { font-family: arial; font-size: 100%; }
body { font-size: 100%; }
p { text-align: justify; }
li { text-align: justify; }
a { text-decoration : none }
.tab6 {font-size: 12pt; text-align: center; border-collapse: collapse; border: 1px solid black; }
.prim {font-size: 12pt; text-align: justify; }
sub {font-size: 12pt; text-align: justify; }
.podpis { text-align: justify; font-size: 12pt; font-style: italic; }
.cen { text-align: center; }
.picbd { border: 1px solid black; }
</style><br>
<table style="border-collapse: collapse;" align="center" width="800">
</table>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE section.png" class="picbd">
</div>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Применение</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Двигатели серии AR дебютировали в 2008-м на североамериканском рынке и некоторое время оставались местным эндемиком. Отчасти они заменяли прежний 2AZ-FE, отчасти - заполняли вакуум в линейке двигателей для исходно-переднеприводных моделей между 160-сильным 2.4 и 280-сильным 3.5. В начале 2010-х они устанавливались на модели класса E (семейство Camry), средне- и полноразмерные паркетники и вэны (RAV4, Highlander, RX, Sienna). </span><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
2AR-FXE - дефорсированный вариант для гибридных силовых установок, работающий, как это любят называть тойотовцы, "по циклу Аткинсона" (применяется на Camry Hybrid) </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
2AR-FSE - вариант продольного расположения, с системой питания D-4S (непосредственный впрыск + впрыск в коллектор) (применяется на Crown Hybrid и перспективном IS 300h) . </span><br>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Характеристики</span></b><br>
<table class="tab6" bordercolordark="F0F3F8" cellspacing="0" cellpadding="0" bordercolor="000000" border="1" width="800">
<tbody>
<tr>
    <td width="80">
<span style="font-size: 12pt;">
        Двигатель </span>
    </td>
    <td width="90">
<span style="font-size: 12pt;">
        Рабочий объем, см</span><sup><span style="font-size: 12pt;">3</span></sup>
    </td>
    <td width="150">
<span style="font-size: 12pt;">
        Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм </span>
    </td>
    <td width="70">
<span style="font-size: 12pt;">
        Степень сжатия </span>
    </td>
    <td width="130">
<span style="font-size: 12pt;">
        Мощность, л.с. </span>
    </td>
    <td width="130">
<span style="font-size: 12pt;">
        Крутящий момент, Нм </span>
    </td>
    <td width="60">
<span style="font-size: 12pt;">
        RON </span>
    </td>
    <td width="60">
<span style="font-size: 12pt;">
        Масса, кг </span>
    </td>
    <td width="60">
<span style="font-size: 12pt;">
        Рынок/Стандарт </span>
    </td>
</tr>
<tr>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        1AR-FE </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        2672 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        90.0 x 105.0 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        10.0 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        185 / 5800 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        252 / 4200 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        91 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        135 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        EEC </span>
    </td>
</tr>
<tr>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        2AR-FE </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        2494 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        90.0 x 98.0 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        10.4 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        181 / 6000 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        231 / 4100 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        91 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        135 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        EEC </span>
    </td>
</tr>
<tr>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        2AR-FXE </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        2493 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        90.0 x 98.0 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        12.5 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        160 / 5700 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        213 / 4100 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        91 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        - </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        JIS </span>
    </td>
</tr>
<tr>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        2AR-FSE </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        2493 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        90.0 x 98.0 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        13.0 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        178 / 6000 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        221 / 4200 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        91 </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        - </span>
    </td>
    <td>
<span style="font-size: 12pt;">
        JIS </span>
    </td>
</tr>
</tbody>
</table>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Хотя найти сегодня прямые аналоги от других производителей и непросто (ниша заполнена малолитражными моторами с наддувом или младшими V6), в целом показатели крутящего момента находятся на общем уровне, показатели мощности - ниже средних. </span><br>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Блок цилиндров</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
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. Капитальный ремонт двигателя производителем не предусматривается по определению. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE block.png" class="picbd">
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
К блоку крепится массивный литой картер, выполняющий роль верхней части масляного поддона. </span><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Коленчатый вал установлен с 10-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). </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE desax.png" class="picbd">
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Коленвал имеет 8 противовесов на щеках, шейки уменьшенной ширины и традиционные отдельные крышки коренных подшипников. От коленчатого вала с помощью шестеренной передачи приводится балансирный механизм с полимерными шестернями, традиционно устанавливаемый тойотовцами на рядные четверки рабочим объемом более двух литров. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE balance.png" class="picbd">
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
В рубашке охлаждения установлена проставка, благодаря которой охлаждающая жидкость более интенсивно циркулирует в зоне верхей части цилиндров, что улучшает теплоотвод и способствует более равномерному термонагружению. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE water.png" class="picbd">
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Поршни - легкосплавные, компактные T-образные, с рудиментарной юбкой. Канавка верхнего компрессионного кольца имеет анодированное покрытие, кромка верхнего компрессионного кольца - противоизносное покрытие методом конденсации паров. Поршни соединяются с шатунами полностью плавающими пальцами. </span><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Двигатели имеют одинаковый диаметр цилиндра и отличаются ходами поршня. Оба относятся к длинноходным, 2.7 имеет довольно высокую среднюю скорость поршня, но не дотягивает до антирекорда серии ZR. </span><br>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Головка блока цилиндров</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Как принято на двигателях нового поколения, распределительные валы устанавливаются в отдельный корпус, который затем монтируется на головку блока - это упрощает конструкцию и технологию обработки собственно ГБЦ. В приводе клапанов используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры. В легкосплавной крышке головки проложена магистраль подвода масла к рокерам. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE camshaft.png" class="picbd">
</div>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Привод ГРМ</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Привод газораспределительного механизма осуществляется однорядной цепью (шаг 9,525 мм). Гидронатяжитель цепи со стопорным механизмом установлен с внутренней стороны крышки, но имеет доступ через сервисное отверстие. Смазка цепи - с помощью отдельной масляной форсунки. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE chain cover.png" class="picbd">
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Главная отличительная черта новых двигателей - приводы изменения фаз газораспределения устанавливаются на распределительных валах и впускных, и выпускных клапанов (DVVT - Dual Variable Valve Timing). Фазы изменяются в пределах 50° для впуска и 40° для выпуска. </span><br>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Смазка</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Шестеренный масляный насос циклоидного типа установлен в крышке цепи привода ГРМ и приводится непосредственно от коленчатого вала. В блоке установлены масляные форсунки охлаждения и смазки поршней. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE oil jet.png" class="picbd">
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Масляный фильтр установлен вертикально под двигателем. Используются "экономичные" разборные фильтры со сменными картриджами. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE oil filter.png" class="picbd">
</div>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Охлаждение</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Система охлаждения классическая: привод помпы от внешней стороны общего ремня привода навесных агрегатов, "холодный" (80-84°C) механический термостат, корпус дроссельной заслонки обогревается жидкостью для противодействия обмерзанию, традиционное ступенчатое управление вентиляторами радиатора. </span><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
На двигателе 2.7 применяется отдельный блок управления электродвигателем вентилятора, который позволяет регулировать его скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления хладагента кондиционера, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE cooling.png" class="picbd">
</div>
<p class="podpis">
<span style="font-size: 12pt;">
    1 - расширительный бачок, 2 - от отопителя, 3 - к отопителю, 4 - корпус дроссельной заслонки, 5 - нагреватель ATF, 6 - термостат, 7 - радиатор, 8 - насос охлаждающей жидкости. </span>
</p>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Впуск и выпуск</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Пластиковый впускной коллектор установлен сзади, стальной выпускной - спереди. </span><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
На впуске двигателя 2.7 используется пневмопривод AICS, перекрывающий один из двух каналов между воздухозаборником и фильтром. На низких оборотах система должна уменьшать шум, на высоких - увеличивать мощность. </span><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Во впускном коллекторе установлены заслонки системы ACIS с вакуумным приводом, изменяющие эффективную длину впускного тракта для повышения мощности. При 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. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE intake.png" class="picbd">
</div>
<p class="podpis">
<span style="font-size: 12pt;">
    1 - заслонка системы TCS, 2 - привод системы TCS, 3 - заслонки системы ACIS, 4 - привод ACIS, 5 - электропневмоклапан ACIS, 6 - вакуумный ресивер. </span>
</p>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
В конце впускного коллектора за дроссельной заслонкой установлены заслонки Tumble Control System с электроприводом и обратной связью по датчику положения. На холодном двигателе заслонка полностью закрывается, способствуя увеличению скорости потока и созданию завихрений в камере сгорания, это улучшает работу на обедненной смеси сразу после холодного пуска. Параллельно с этим устанавливается более позднее зажигание, чтобы уменьшить количество несгоревшей смеси (увеличить полноту сгорания топлива) и ускорить прогрев катализатора. Создаваемое за заслонкой разрежение способствует лучшей атомизации топлива и предотвращает образованию жидкой пленки на стенках воздушных каналов. На прогретом двигателе привод полностью открывает заслонку, минимизируя сопротивление прохождению воздуха. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE tumble.png" class="picbd">
</div>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Система управления (двигатели -FE)</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Впрыск топлива - распределенный, секвентальный. </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
- Датчик массового расхода воздуха (MAF) типа "hot wire", совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске. </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
- 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. </span><br>
<br>
<div class="cen">
<img src="/upload/articles/2013/09/toyota_ar/1AR-FE etcs.png" class="picbd">
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
- Датчик положения педали акселератора - бесконтактный двухканальный, на эффекте Холла. </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
- Датчики положения распредвалов - магниторезистивные (в отличие от индуктивных обеспечивают на выходе цифровой сигнал и исправно работают при низкой частоте вращения). </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
- Датчик детонации - плоский широкополосный пьезоэлектрический (в отличие от старых датчиков резонансного типа регистрирует более широкий диапазон частот вибраций). </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
- Первый кислородный датчик - планарный датчик состава смеси (AFS) (89467-), датчик за катализатором - обычный кислородный. </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
- Форсунки с удлиненным распылителем устанавливаются в головку блока и впрыскивают топливо максимально близко к впускным клапанам. </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
- Топливная магистраль - без линии возврата, демпфер пульсаций давления - внешний на топливном коллекторе. </span><br>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Электрооборудование</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Система зажигания - традиционная DIS-4 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания - тонкие "иридиевые" SK16HR11 с удлиненной резьбовой частью, под ключ на "14". </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
В системе зарядки используются генераторы с сегментным проводником, с отдачей в 100 А. </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
В системе запуска - нового образца стартер мощностью 1.7 кВт, с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря, вместо обмотки возбуждения устанавливаются постоянные магниты. </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
Привод навесных агрегатов - единым ремнем, с отдельным пружинным натяжителем. </span><br>
<br>
<b><span style="font-size: 12pt;">Практика</span></b><br>
<br>
<span style="font-size: 12pt;">
Поскольку моторы AR появились позже других серий нового поколения и устанавливаются на меньшее количество моделей, список характерных дефектов пока предельно невелик - стандартные для новых тойот стук приводов VVT при запуске и течь помпы системы охлаждения. Помимо прочего, залогом надежности является наименьшее количество ухищрений: нет EGR - нет активного отложения нагара во впуске, нет Valvematic - нет проблем с его приводом... Так что пока можно считать AR лучшими представителями нового поколения двигателей. </span><br>
<br>
<br>
<div align="right">
<b><span style="font-size: 12pt;">Евгений </span><br>
<span style="font-size: 12pt;">
    © Легион-Автодата</span></b>
</div>
<br>
<div align="center">
<a href="http://forum.autodata.ru/205/24102/" target="_blank"><img src="/article/disc.png" border="0"></a>
</div>
<br>
<span style="font-size: 12pt;"> </span>
<p style="text-align: right;">
<span style="font-size: 12pt;">г.Москва. E-mail:
      </span><a href="mailto:arco@autodata.ru" style="color:#0000ff; "><span style="font-size: 12pt;">arco@autodata.ru</span></a>
</p>
<a href="mailto:arco@autodata.ru" style="color:#0000ff; "></a><br>