двигатель 2ZR тойота

[Дайсон]

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).
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".
— 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.
— 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.
— Вместо регулировочных толкателей ("стаканчиков") повсеместно используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры.
— 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.
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.
— Усложнилась конструкция литой алюминиевой крышки цепи привода ГРМ — в нее устанавливается помпа системы охлаждения и масляная магистраль для форсунки смазки цепи.
— 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".
— 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.
— 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.
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.
— 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.
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.
— 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.
— 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)…

Конкретно о 2ZR-FAE. Двигатель оборудован двойной системой распределения фаз VVT-i, т.е. на впускные и выпускные клапана. Как работает VVT-i заходим смотрим видео, просвещаемся:

Так же стоит обратить внимание на систему подъема клапанов Walvematic, данная система регулирует подъем впускных клапанов. Смотрим, изучаем мат. часть:

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

https://www.drive2.ru/l/8643857/