Двигатель Toyota 2ZR FE характеристики и описание

Двигатель Toyota 2ZR FE характеристики и описание

Двигатель Toyota 2ZR FE

В 2007 году увидел свет новый двигатель серии ZR второго поколения. Этот мотор пришёл на смену не совсем удачному движку серии ZZ. Речь идёт о 1.8 литровом силовом агрегате 2ZR FR. Прототипом для этого ДВС является старший собрат 1ZR FE. Поэтому двигатели очень похожи. Но в этом нет ничего удивительного, ведь они относятся к одному и тому же семейству ZR.

Главное отличие мотора второго поколения от первого, в увеличенном объёме цилиндров до 1.8 литров, по сравнению с предыдущим объёмом 1.6 литров. Чего удалось добиться увеличением хода поршня до 88.3 мм., прежний ход поршня составлял 78.5 мм. В соответствии с увеличенным ходом поршня возросла высота блока цилиндров на 9.8 мм. Благодаря чему удалось получить более динамичный и мощный двигатель.

Предназначение двигателя, такое же как и у его прототипа, мотора первого поколения серии ZR. Оба мотора предназначены для поперечного использования в переднеприводных автомобилях. С 2007 года и до настоящего времени данный двигатель использовался в таких моделях автомобилей:

  1. С июня 2007 по март 2010 года на Toyota Allion второго поколения, седан, кузов Т260.
  2. С октября 2006 по сентябрь 2009 года на Toyota Auris первого поколения, пять дверей, хэтчбек, кузов Е150.
  3. В России с марта 2016 по январь 2019 года на Toyota Corolla одиннадцатого поколения, рестайлинг, седан, кузов Е180.
  4. С мая 2012 по июль 2016 года на Toyota Corolla одиннадцатого поколения, седан, кузов Е180, страна Россия.
  5. В Америке с апреля 2013 по июль 2018 года на Toyota Corolla одиннадцатого поколения, седан, Е170.
  6. С октября 2010 по сентябрь 2013 года на Toyota Corolla десятого поколения, рестайлинг, седан, кузов Е140, страна Америка.
  7. В США с января 2008 по сентябрь 2010 года на Toyota Corolla десятого поколения, седан, кузов Е140.
  8. С октября 2008 по апрель 2012 года на Toyota Corolla Axio первого поколения, рестайлинг, седан, кузов Е140.
  9. С октября 2006 по сентябрь 2008 года на Toyota Corolla Axio первого поколения, седан, кузов Е140.
  10. С октября 2008 по апрель 2012 года на Toyota Corolla Fielder второго поколения, рестайлинг, универсал, кузов Е140.
  11. С октября 2006 по сентябрь 2008 года на Toyota Corolla Fielder второго поколения, универсал, кузов Е140.
  12. С октября 2007 по ноябрь 2009 года на Toyota Corolla Rumion первого поколения, пять дверей, хэтчбек, кузов Е150.
  13. С июля 2007 по апрель 2016 года на Toyota ist второго поколения, пять дверей, хэтчбек, кузов XP110.
  14. С февраля 2008 по август 2013 года на Toyota Matrix второго поколения, пять дверей, хэтчбек, Е140.
  15. С июня 2007 года на март 2010 года на Toyota Premio второго поколения, седан, кузов Т260.
  16. С апреля 2018 по декабрь 2018 года на Toyota Vitz третьего поколения, второй рестайлинг, три двери, хэтчбек.
  17. С октября 2005 по декабрь 2008 года на Toyota Yaris второго поколения, три двери, хэтчбек, кузов ХР90.
  18. С октября 2005 по декабрь 2008 года на Toyota Yaris второго поколения, пять дверей, хэтчбек, кузов ХР90.

Двигатель Toyota 2ZR FE характеристики и описание

Технические характеристики

2ZR FE — усиленная версия мотора первого поколения 1ZR FE. Это такой же бензиновый, четырёхтактный силовой агрегат с четырьмя цилиндрами имеющими рядное расположение. У рассматриваемого мотора имеются такие технические данные:

  1. производство 2ZR FE ведётся в Китае и США. Рассматриваемый двигатель выпускается на таких предприятиях: Toyota MotorManufacturing, Shimoyama Plant, West Virginia;
  2. серийный выпуск начался в 2007 году, производство успешно ведётся и в наши дни;
  3. точный объём цилиндров двигателя составляет 1798 куб., сантиметров;
  4. вес рассматриваемого силового агрегата составляет 97 кг;
  5. блок цилиндров алюминиевый, изготовлен способом литья под высоким давлением;
  6. гильзы цилиндров выполнены из тонкого сплава стали. Дополнительная расточка и производство капитального ремонта не предусмотрены;
  7. ГБЦ изготовлена из алюминиевого сплава, внутри размещены детали газораспределительного механизма DOHC;
  8. ГРМ типа DOHC состоит из двух распределительных валов. Первый вал предназначен для впуска горючей смеси, второй распределительный вал отвечает за выпуск отработанных газов. Каждый вал воздействует на восемь клапанов. Всего в механизме 16 клапанов, по четыре клапана на каждый цилиндр. Тепловой зазор в клапанах регулируется гидравлическими компенсаторами. Кроме этого, на каждом распределительным валу установлен фазорегулятор, отвечающий за корректировку фаз газораспределения, в зависимости от режимов работы двигателя;
  9. привод механизма газораспределения осуществлён однорядной металлической цепью, в привод механизма входят ролики и натяжитель;
  10. система питания инжектор, впрыск MPI, управляемый электроникой;
  11. система смазки классическая, осуществляется под давлением и разбрызгиванием, привод масляного насоса выполнен отдельной однорядной цепью;
  12. система охлаждения имеет принудительную циркуляцию замкнутого типа, циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется по малому и большому кругу в зависимости от температурного режима двигателя;
  13. система зажигания независимая для каждого цилиндра DIS4, каждый цилиндр имеет отдельную катушку зажигания. Такая система зажигания осуществляет подачу искры, во все цилиндры, тем самым обеспечивая надёжную работу мотора.
  14. степень сжатия в камерах сгорания 10:1;
  15. длинна хода поршня на 2ZR FE больше чем диаметр цилиндров 88.3 и 80.5 мм., соответственно. На моторе первого поколения эти показатели выглядят по другому 78.5 и 80.5 мм., соответственно. За счёт этой разницы, на моторе второго поколения, увеличен объём цилиндров на 200 куб., см.
  16. мощность рассматриваемого двигателя при 6000 оборотов мин., составляет от 130 до 140 л., сил;
  17. максимальный крутящий момент при 4400 оборотов мин., равен 170 — 175 Нм.;
  18. впускной коллектор с изменяемой геометрией ACIS;
  19. дроссельная заслонка не имеет механической связи с педалью акселератора. Она обустроена электрическим приводом ETCS-i;
  20. рассматриваемый силовой агрегат соответствует европейским требованиям экологической безопасности Евро 4 и Евро 5.
  21. производитель рекомендует использовать для Toyota 2ZR FE горючее АИ95. В реальных условиях эксплуатации, владельцы данных моторов кроме АИ95 успешно применяют бензин АИ92;
  22. расход горючего при городской езде составляет 9 литров на 100 км., пробега, по трассе 7.3 литра. Общий расход топлива 2ZR FE около 8.1 литр на 100 км., пробега. Замеры проводились на автомобиле Toyota Matrix с механической КПП 2011 года выпуска.
  23. допустимый расход моторного масла составляет 1 литр на 1000 км., пробега, объём масла в двигателе 4.2 литра. Замену моторной смазки производитель рекомендует выполнять через 10 тыс., км., пробега. Лучшие виды моторного масла, такие же как для прототипа 1ZR FE, по вязкости: 10w30, 5w30, 5w20, 0w20. Лучшее масло по составу полусинтетика, синтетика;
  24. рабочий ресурс 2ZR FE 250 тыс., км., пробега. Реальный ресурс напрямую зависит от режимов эксплуатации, правильности и своевременности обслуживания. Как правило, при должном уходе и адекватной эксплуатации данный ДВС может проехать более 300 тыс., км., пробега.

Модификации Toyota 2ZR FE

Высокие технические и динамические характеристики рассматриваемого мотора, способствовали созданию ряда модификаций:

  1. 2ZR FE, основной двигатель серии ZR. Он обустроен системой Dual VVT-i, кроме этого во впуске, применена система, изменяющая длину впускного коллектора. Степень сжатия его камер сгорания 10:1, мощность при 600 оборотов мин., на некоторых автомобилях, может достигать 140 л., сил.
  2. 2ZR FAE, аналог базового, основного двигателя серии ZR второго поколения. Здесь добавлена система, которая регулирует высоту подъёма всех клапанов. Она называется Valvematic. За счёт этого удалось увеличить степень сжатия до 10.5:1. Все эти инновации, совместно с системой ACIS и Dual VVTi способствуют максимальному снижению потребляемого топлива и получению мощности атмосферного ДВС около 150 л., сил.
  3. 2ZR FXE, аналог базового ДВС, предназначенный для использования на гибридных автомобилях. Данный двигатель работает по схеме Аткинсона. Особенность этого ДВС в том, что такты работы данного ДВС укладываются в один оборот коленчатого вала. При этом, часть отработанных газов попадают во впускную систему. Тем самым способствуя экономии горючего и уменьшении мощности рассматриваемого ДВС. Для создания такого мотора была увеличена степень сжатия в камерах сгорания до 13:1, а мощность уменьшилась до 98 л., сил.

Двигатели внутреннего сгорания, работающие по циклу Аткинсона имеют свои плюсы и минусы. Так например, такие моторы имеют слишком большое КПД, но тут же можно усмотреть минусы. У данных движков недостаточно высокая отзывчивость на педаль газа и низкий крутящий момент. Но учитывая предназначение данного ДВС, работать совместно с электрическим мотором, полученной мощности и момента на данном ДВС вполне достаточно. Мотор, работающий по циклу Аткинсона устанавливался на такие автомобили:

  • Toyota Auris;
  • LexusCT 200h;
  • Toyota Prius.

Двигатель Toyota 2ZR FE характеристики и описание

Описание Toyota 2ZR FE

Общее описание устройства ДВС

Рассматриваемый силовой агрегат является дальнейшей генерацией японских моторов Тойота, новой серии ZR. Прототипом для данного двигателя является мотор первого поколения серии ZR — 1ZR FE. Общее конструкционное устройство у двигателей одинаковое. То есть мотор второго поколения уже собирался по проверенной схеме. Только для получения 2ZR FE, была увеличена высота блока цилиндров и изменён кривошип коленчатого вала. Такое изменение конструкции способствовало увеличению длинны хода поршня почти на 10 мм. В конечном итоге проведённой работы, получился двигатель с объёмом 1.8 литров, вместо прежних 1.6 литров. Новый двигатель в его базовом исполнении имел мощность на 20 л., сил большую, нежели его 1.6 литровый собрат.

Во всём остальном это очень похожие двигатели. На новом моторе так же алюминиевый блок цилиндров. Алюминиевая ГБЦ, с ГРМ типа DOHC. Привод механизма газораспределения осуществлён однорядной металлической цепью с помощью роликов и натяжителя. Здесь так же, на каждом распределительном валу установлен фазорегулятор. Нет необходимости выполнять ручную регулировку теплового зазора в клапанах, имеется автоматическая регулировка теплового зазора клапанов, при помощи гидравлических толкателей. Дроссельная заслонка не имеет механической связи с педалью акселератора. Привод осуществляется с помощью электромотора и встроенных датчиков положения. Основные системы ДВС повторяют конструкцию систем 1ZR FE. Так выглядит общее описание конструкции 2ZR FE. Однако устройство отдельных узлов, деталей и систем требует более детального описания, что и будет изложено ниже.

Особенности конструкции блока цилиндров

Блок цилиндров выполнен из лёгкого и прочного сплава алюминия. Блок гильзованный, имеет открытую рубашку охлаждения. Гильзы вплавлены непосредственно в корпус блока, а специальная шероховатая поверхность гильз и гнёзд блока, способствует наиболее прочному слиянию материалов, что значительно облегчает теплоотвод. Расстояние между стенками цилиндров, минимальное, всего лишь 7 мм. Изначально, блок цилиндров не предусматривал возможности проведения капитального ремонта. Поэтому, не планировалось изготовление ремонтных размеров поршневой группы. Однако, находятся народные умельцы, которые проводят расточку цилиндров и подбор ремонтных размеров поршней от других моторов. Но восстановленные таким образом моторы, к торговой марке Тойота уже отношения имеют не много.

Особенности устройства поршневой и КШГ

Внутри блока расположены пять опор, предназначенные для установки коленчатого вала. Эти опоры расположены со смещением, таким образом, что продольная ось коленвала не пересекается с осью цилиндров. Величина смещения составляет восемь миллиметров. Благодаря такому расположению, при максимальном создании давления в цилиндрах, уменьшается нагрузка на стенки гильз и поршней. Эффективность такого расположения уже доказана опытным путём, на силовых агрегатах серии AZ и NZ.

Поршни выполнены из лёгкого сплава алюминия, имеют Т образную, компактную форму и рудиментарную юбку. Поршневая канавка, предназначенная для компрессионного верхнего кольца выполнена с анодированным покрытием. Кромки маслосъёмного кольца и верхнего компрессионного, имеют противоизносное покрытие способом конденсации паров. Для дополнительного охлаждения поршней, в корпусе БЦ установлены масляные форсунки. Соединение шатунов и поршней осуществляется пальцами с полностью плавающей конструкцией. От осевого смещения поршневые пальцы, удерживаются стопорными кольцами.

Особенности конструкции ГБЦ и ГРМ

Корпус ГБЦ изготовлен из лёгкого сплава алюминия. На серии моторов ZR используется новая технология установки распределительных валов. Здесь валы газораспределения монтируются в специальный корпус, отделённый от корпуса другого распределительного вала. Затем, эти корпуса, с уже установленными в них распределительными валами, устанавливаются в головку блока. Такая технология упростила конструкцию ГБЦ и способ обработки деталей ГБЦ.

Регулировочные толкатели здесь заменили гидравлические компенсаторы тепловых зазоров клапанов и рокеры, роликовые толкатели. Угол развала выпускных и впускных клапанов равен 29 градусов. В легко сплавной крышке имеются каналы, по которым поступает масло к рокерам.

На выпускном и впускном распределительном валу установлены фазорегуляторы. Они отвечают за корректировку фаз газораспределения, при любых режимах работы данного двигателя. Использование системы VVTi на впускном газораспределительном валу способствует увеличению мощности и сокращению расхода горючего. А VVTi на выпускном распредвалу значительно сокращает выбросы углекислого газа в окружающую среду. Что в союзе с дроссельной заслонкой, имеющей электронное управление способствует соответствию европейских требований экологической безопасности Евро 5.

Двигатель Toyota 2ZR FE характеристики и описание

Особенности конструкции привода ГРМ

Привод газораспределительного механизма выполнен однорядной металлической цепью с мелким восьми миллиметровым шагом. Гидронатяжитель смонтирован с обратной стороны крышки, конструкция легкосъёмная, со стопорным механизмом.

Конструкция алюминиевой крышки привода ГРМ имеет сложную конструкцию, в неё встроена масляная магистраль, подающая масло для форсунки, которая обеспечивает смазку цепи привода ГРМ. Так же сюда встроен водяной насос системы охлаждения.

Ресурс цепи привода механизма ГРМ заслуживает отдельного внимания. Дело в том, что со временем цепь изнашивается, может перескочить зубцы на звёздочках или вообще разорваться. В обоих случаях произойдёт столкновение клапанов с поршнями. Другими словами, при обрыве цепи привода ГРМ двигатель деформирует клапана. Кроме этого, может произойти повреждение других деталей двигателя. А учитывая отсутствие возможности проведения капитального ремонта данного ДВС, выход из строя цепи привода ГРМ, может привести к полному выходу данного ДВС из строя.

Особенности системы смазки

В систему смазки включён шестерённый насос, для подачи в систему смазки моторного масла. Трохоидный насос находиться в картере двигателя. Привод насоса осуществляется короткой, отдельной цепью напрямую от коленвала. Такой привод усложняет конструкцию, но способствует улучшению системы смазки, особенно при пуске мотора в морозное время года.

Фильтр для очистки масла установлен в неудобном месте, сзади мотора в горизонтальной плоскости. При таком расположении, масло во время стоянки стекает обратно в картер двигателя. А при запуске нужно дополнительное время для наполнения фильтра маслом и создания необходимого давления. Получается, что двигатель при запуске, какой-то небольшой период времени испытывает масляное голодание.

Особенности системы охлаждения

Система охлаждения выполнена в классическом стиле, не имеет новых прогрессивных изменений типа подогрева термостата или электрического привода водяного насоса. Помпа, по старинке приводиться в действие при помощи ремня навесного оборудования. Привод осуществляется от общего ремня с внешней его стороны. Термостат обычный механический, его открытие происходит при температуре охлаждающей жидкости 90C. Дроссельная заслонка, точнее сказать её корпус, обогревается охлаждающей жидкостью, чтобы противодействовать обмерзанию.

Особенности системы питания

Система питания на 2ZR FE инжекторного типа. Впрыск горючего применяется распределённый. При отрицательных температурах и малой частоте вращения возможно использование попарного и группового впрыска. Датчик, указывающий массовый расход воздуха находится на впуске, и совмещён с температурным датчиком воздушной смеси.

Дроссельная заслонка, полностью имеет электронное управление, приводится в действие благодаря двигателю постоянного тока. В электронном узле дроссельной заслонки находиться несколько электронных устройств отвечающих за: холостой ход, круиз-контроль, систему стабилизации, положение заслонки. Все эти электронные устройства, включая датчик положения акселератора, обеспечивают чёткую работу двигателя и исключают ошибку человека при управлении режимами работы силового агрегата.

Форсунки имеют удлинённый распылитель. Они монтируются непосредственно в головку БЦ, что способствует возможности впрыскивать горючее по возможности, как можно ближе к впускным клапанами. Такая конструкция впрыска не сильно улучшает экологические показатели, зато при минусовых температурах бензин не успевает испаряться.

Топливная магистраль не имеет линии возврата. Топливный коллектор выполнен со встроенным демпфером пульсаций давления. Топливный насос, установленный в баке, имеет датчик уровня и регулятор давления. Кроме этого имеется система EVAP, отвечающая за улавливания паров бензина.

Двигатель Toyota 2ZR FE характеристики и описание

Особенности устройства системы зажигания

Система зажигания используется на рассматриваемом двигателе типа DIS4. В ней для каждого отдельного цилиндра, предусмотрена индивидуальная катушка зажигания. Свечи зажигания здесь используются тонкие иридиевые, (SC20HR11). Такие свечи имеют длинную резьбу под 14 ключ. Данная конструкция позволила сделать больше размер диаметра тарелок клапанов.

Основные проблемы Toyota 2ZR FE

Как известно, технических механизмов без проблем и недостатков не встречается. Хватает их и на рассматриваемом здесь двигателе. Вот самые распространённые неполадки данного мотора:

Жор масла

Прежде всего владельцы 2ZR FE жалуются на повышенный расход моторной смазки. После пробега в 100 тыс., км., угар масла может составлять около 1 литра на 1000 км., пробега. Такой расход явный признак серьёзной неполадки. Очень часто виновником проблемы бывают маслосъёмные колпачки. Установка новых колпачков, способствует восстановлению нормального расхода масла более чем в половине случаев. Однако не всегда это помогает. Есть смысл заменить моторное масло на более вязкое, другого производителя. Если и это не решит проблему, то избавиться от неё поможет только серьёзный ремонт поршневой группы.

Стуки в двигателе

На второе место по возможным проблемам мотора нужно отнести стук двигателя. Стук в моторе может возникнуть по нескольким причинам:

  1. самой серьёзной проблемой может оказаться растянутая цепь привода ГРМ. Дело в том, что при её перескоке или обрыве, в цилиндрах встретятся поршня с клапанами. В лучшем случае может произойти деформация клапанов, а в худшем случае могут произойти повреждения других деталей ДВС, в том числе блока цилиндров. А если вспомнить, что блок здесь не ремонтопригодный, то изношенная цепь привода ГРМ, может стать причиной смерти двигателя. Чтобы предотвратить неприятность, нужно при первых признаках постороннего шума двигателя, выяснить его причину. Если причиной стука является цепь ГРМ, то её нужно срочно заменить на новую деталь;
  2. причиной постороннего стука двигателя могут быть гидрокомпенсаторы, вышедшие из строя. Их нужно почистить, промыть и работа двигателя придёт в норму;
  3. при появлении эллипса в поршнях может появиться стук в цилиндро-поршневой группе. Данная проблема будит сопровождаться повышенным расходом моторного масла и горючего. Исправить проблему поможет только замена изношенных деталей;
  4. стук в моторе может быть причиной изношенного демпферного шкива коленчатого вала, замена вышедшей из строя детали восстановит нормальную работу силового агрегата.

Плавают обороты

Многим владельцам моторов 2ZR FE доводилось встречаться с нестабильной работой силового агрегата, плавающими оборотами или работой мотора с перебоями. Если пропали стабильные обороты холостого хода, то скорее всего виновницей неполадки может быть засорённая дроссельная заслонка. Если заслонка в хорошем состоянии, то причина только в электронике отвечающей за холостой ход двигателя. Плавающие обороты могут быть так же по этим причинам. Если ни что из вышеперечисленного не помогает, то пришло время чистить форсунки.

Потеря мощности при обгонах и на высоких оборотах

Если рассматриваемый двигатель тупит, при разгоне потерял мощность, то это явный признак того, что фазорегуляторы не справляются со своей задачей. Промывка клапанов VVTi поможет восстановить нормальную работу и мощность силового агрегата.

Система охлаждения

Серьёзные проблемы с мотором могут возникнуть при неправильной работе системы охлаждения. Дело в том, что алюминиевые детали блока и головки, особенно их привалочные плоскости при перегреве могут деформироваться. В результате чего может нарушиться герметичность системы охлаждения, с вытекающими из этого последствиями. Причиной перегрева часто становиться малый ресурс основных деталей системы охлаждения. Так помпа начинает скрипеть и подтекать уже после 50 тыс., км. Подобный ресурс работы имеет термостат. Часто перегрев происходит по тому, что термостат заедает и не открывается. Охлаждающая жидкость продолжает циркулировать по малому кругу, минуя радиатор охлаждения. Из-за этого мотор быстро перегреется. Избавиться от перегрева поможет только строгий контроль за температурным режимом работы данного ДВС.

Заключение

При всех возможных неполадках, 2ZR FE — современный, надёжный и экономичный силовой агрегат. А так же, соответствует возросшим требованиям по содержанию загрязняющих веществ в отработанных газах. Выполнение выше изложенных рекомендаций по обслуживанию во время эксплуатации, поможет не только сохранить заявленный ресурс работы данного ДВС, но и значительно его увеличить.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *