2008 год стал плодотворным в плане выпуска в серийное производство нового, силового агрегата семейства ZR. Касается это рассматриваемого в этой статье двигателя Toyota 3ZR FAE. Данный мотор является доработанной версией базового силового агрегата третьего поколения серии ZR. Отличие двух моторов состоит лишь в использовании на 3ZR FAE новой системы Valvematic, отвечающей за высоту и время поднятия клапанов. Благодаря чему, двигатель сразу смог выдавать 155 л., сил., вместо прежних 143 л., сил. Неудивительно, что новый мотор получил большое признание и симпатии потенциальных владельцев. Сборка данного двигателя ведётся в Японии и Америке.
Содержание страницы
Автомобили с двигателем 3ZR FAE
С 2008 года и до наших дней, 3ZR FAE используется на таких моделях японских автомобилей:
- С июня 2016 года до наших дней на Toyota Allion второго поколения, второй рестайлинг, седан.
- С апреля 2010 по май 2016 года на Toyota Allion второго поколения, рестайлинг, седан, кузов Т260.
- С июня 2007 по март 2010 года на Toyota Allion второго поколения, седан, кузов Т260.
- В Японии с октября 2015 по апрель 2018 года на Toyota Avensis третьего поколения, второй рестайлинг, универсал, кузов T270.
- С февраля 2012 по сентябрь 2015 года на Toyota Avensis третьего поколения, рестайлинг, универсал, кузов T270, страна Япония.
- В Японии с августа 2008 по март 2012 года на Toyota Avensis третьего поколения, универсал, кузов Т270.
- В Европе с октября 2008 по декабрь 2011 года на Toyota Avensis третьего поколения, универсал, кузов T270.
- С октября 2008 по декабрь 2011 года на Toyota Avensis третьего поколения, седан, кузов T270, Европа.
- В России с октября 2008 по сентябрь 2011 года на Toyota Avensis третьего поколения, универсал, кузов Т270.
- С октября 2008 по декабрь 2011 года на Toyota Avensis третьего поколения, седан, кузов Т270, страна Россия.
- С октября 2019 года до настоящего времени на Toyota CHR первого поколения, рестайлинг, пять дверей, джип, suv.
- С марта 2016 по октябрь 2019 года на Toyota CHR первого поколения, пять дверей, джип, suv.
- С июля 2017 по наши дни на Toyota Esquire первого поколения, рестайлинг, минивэн, кузов R80.
- С октября 2014 по июнь 2017 года на Toyota Esquire первого поколения, минивэн, кузов R80.
- С июня 2017 по настоящее время на Toyota Harrier третьего поколения, рестайлинг, пять дверей, джип, suv, кузов XU60.
- С декабря 2013 по май 2017 года на Toyota Harrier третьего поколения, пять дверей, джип, suv, кузов XU60.
- С сентября 2009 по декабрь 2017 года на Toyota Isis первого поколения, второй рестайлинг, минивэн, кузов XM10.
- С июля 2017 по настоящее время на Toyota Noah третьего поколения, рестайлинг, минивэн, кузов R80.
- С января 2014 по июнь 2017 года на Toyota Noah третьего поколения, минивэн, кузов R80.
- С апреля 2010 по декабрь 2013 года на Toyota Noah второго поколения, рестайлинг, минивэн, кузов R70.
- С июня 2007 по март 2010 года на Toyota Noah второго поколения, минивэн, кузов R70.
- С июня 2016 года до наших дней на Toyota Premio второго поколения, второй рестайлинг, седан.
- С апреля 2010 по май 2016 года на Toyota Premio второго поколения, рестайлинг, седан, кузов Т260.
- С июня 2007 по март 2010 года на Toyota Premio второго поколения, седан, кузов Т260.
- В Европе на Toyota RAV4 с ноября 2012 по декабрь 2015 года, четвёртое поколение, пять дверей, suv, джип, кузов ХА40.
- С мая 2010 по январь 2013 года на Toyota RAV4 третьего поколения, второй рестайлинг, пять дверей, джип, suv, кузов ХА30, страна Европа.
- В Европе с сентября 2008 по апрель 2010 года на Toyota RAV4 третьего поколения, рестайлинг, пять дверей, джип, suv, кузов ХА30.
- В России с мая 2010 по январь 2013 года на Toyota RAV4 третьего поколения, второй рестайлинг, пять дверей, джип, suv, кузов XA30.
- С июля 2017 по настоящее время на Toyota Voxy третьего поколения, рестайлинг, минивэн, кузов R80.
- С января 2014 по июнь 2017 года на Toyota Voxy третьего поколения, минивэн, кузов R80.
- С апреля 2010 по декабрь 2013 года на Toyota Voxy второго поколения, рестайлинг, минивэн, кузов R70.
- С июня 2007 по март 2010 года на Toyota Voxy второго поколения, минивэн, кузов R70.
- С апреля 2012 по октябрь 2017 года на Toyota Wish второго поколения, рестайлинг, минивэн, кузов XE20.
- С апреля 2009 по март 2012 года на Toyota Voxy второго поколения, минивэн, кузов ХЕ20.
Технические характеристики
3ZR FAE — версия основного мотора третьего поколения серии ZR. Рассматриваемый силовой агрегат имеет следующие технические данные:
- серийный выпуск начат в 2008 году, успешный выпуск мотора продолжается в наши дни;
- производство велось в Японии на заводе Shimoyama Plant и в США на предприятии MotorManufacturing West Virginia;
- точный объём цилиндров мотора равен 1986 куб., см.
- вес силового агрегата составляет 123 килограмма;
- алюминиевый БЦ создан с помощью литья под высоким давлением;
- гильзы вплавлены непосредственно БЦ, неровная поверхность способствует лучшей связки разных металлов и улучшает теплообмен;
- ГБЦ изготовлена из алюминиевого сплава, внутри расположен ГРМ типа DOHC;
- газораспределительный механизм нового мотора, имеет существенное отличие от основного, базового ДВС. В ГРМ установлена система Valvematic, она осуществляет контроль за высотой подъёма клапанов. Другие детали газораспределительного механизма полностью идентичные с базовым ДВС. Два распределительных вала устанавливаются в отдельные корпуса как на 3ZR FE. Такая технология удешевляет конструкцию и упрощает технологию обработки деталей ГРМ. Ещё, здесь установлена система Dual VVTi и гидротолкатели клапанов. Теперь нет необходимости регулировать клапана;
- привод газораспределительного механизма исполнен однорядной цепью, которая имеет шаг 8мм.
- система питания 3ZR FE— впрыск MPI, управляемый электроникой;
- система смазки классическая, масляный насос имеет отдельный цепной привод от коленчатого вала;
- система охлаждения классическая, замкнутого типа, является слабым звеном двигателя. Так как, даже незначительный перегрев опасен для алюминиевого корпуса, а основные узлы системы имеют очень маленький ресурс работы;
- система зажигания типа DIS4, четыре катушки для четырёх цилиндров, каждая катушка работает независимо от других, что гарантирует высокую надёжность системы;
- степень сжатия цилиндров силового агрегата 10.5:1;
- длинна хода поршня 3ZR FAE, такая же, как на базовом силовом агрегате 97.6 мм. Диаметр цилиндров остался неизменным, для всех моторов серии ZR, 80.5 мм. Моторы, имеющие такие параметры, народ прозвал длинноходными силовыми агрегатами. Они отличаются высоким КПД на низких оборотах;
- мощность рассматриваемого двигателя возросла по сравнению с основным мотором 3ZR FAE, при 6200 оборотов мин., составляет от 148 до 158 л., сил;
- максимальный крутящий момент, по сравнению с 3ZR FE остался прежним, при 4400 оборотов мин., равен 190 — 200 Нм.;
- впускной коллектор пластиковый, с изменяемой геометрией ACIS;
- выпускной коллектор стальной, обустроен катализаторами;
- дроссельная заслонка с электрическим приводом ETCS-i, не имеет механической связи с педалью акселератора;
- рассматриваемый силовой агрегат соответствует европейским требованиям экологической безопасности Евро 4 и Евро 5.
Расход топлива на 100 км.
Применяемый бензин АИ95, АИ92 расход горючего при езде по городу 9.4 литров на 100 км., пробега, по трассе 6.2 литров. Общий расход бензина 7.4 литров на 100 км пробега. Замеры производились на автомобиле Toyota RAV4 с механической КПП 2011 года выпуска.
По сравнению со средним расходом базового 3ZR FE в 8 литр на 100 км., пробега, экономия составляет 0.6 литров. Что является прямым доказательством высокой эффективности системы Valvematic на Toyota 3ZR FAE.
Расход масла и замена
Допустимый расход моторного масла составляет до 1 л., на 1000 километров пробега, объём масла в двигателе 4.2 литра.
Его замену производитель рекомендует проводить через 10 тыс., км., пробега.
Рекомендованные виды масла, такие же как для базового мотора 3ZR FE, по вязкости: 10w30, 5w30, 5w20, 0w20.
Лучшее масло по составу: полусинтетика, синтетика.
Ресурс работы 3ZR FAE
Заявленный производителем составляет 250 тыс., км. Реальный ресурс может превышать, заявленный производителем при условии правильного обслуживания и не агрессивной эксплуатации данного силового агрегата.
Модификации ДВС семейства ZR третьего поколения
Третье поколение ZR пришлось по душе множеству водителей в разных странах. И, чтобы удовлетворить растущие потребности потенциальных покупателей, корпорация Тойота выпустила три модификации моторов данной серии. Об их особенностях и отличиях будит рассказано ниже:
1. 3ZR FE — базовый двигатель серии ZR. Отличительными особенностями считается максимальный объём цилиндров, среди моторов данного семейства. А так же применение двойной системы изменения фаз газораспределения. Что способствует увеличению мощности, сокращению расхода топлива и снижению выбросов углекислого газа в окружающую среду. Степень сжатия в камерах сгорания данного ДВС составляет 10:1, а мощность 143 л., силы.
2. 3ZR FAE — двигатель аналогичный базовому мотору, о котором рассказывается в этой статье. Конструкция моторов, один в один идентична. Только здесь проведена дальнейшая оптимизация системы газораспределения, установлена система Valvematic, отвечающая за высоту и время поднятия клапанов. Вроде бы ничего сверхъестественного, но благодаря ей мощность сразу возросла на восемь лошадей, и стала составлять 155 л., сил.
3. 3ZR FBE — очередной аналог базового двигателя, выпущенный в 2010 году для бразильских потребителей. Создание модификации имеет интересную предысторию. Дело в том, что Бразилия, одна из стран, занимающая передовые позиции по переработки сельскохозяйственной продукции в биотопливо. Специально для Бразилии, компания Тойота доработала мотор третьего поколения серии ZR, который мог работать как на обычном бензине, так и на специальном биологическом горючим. На любом виде топлива мотор выдавал 151 л., силу.
Описание Toyota 3ZR FAE
Четырёхтактный, бензиновый силовой агрегат, объёмом 2 л., производимый с 2008 г., в Америке и Японии, является доработанной версией базового мотора 3ZR FE. Для получения нового мотора, производители модернизировали систему газораспределения. Её оснастили системой Valvetronic. Эта техническая новинка, предназначенная для регулирования высоты подъёма клапанов, в соответствии с оборотами коленчатого вала.
Valvetronic способствует снижению выбросов углекислого газа, уменьшению расхода горючего, кроме этого повышается мощность силового агрегата. Одним словом система Valvetronic, вместе с Dual VVTi максимально оптимизируют систему газораспределения данного мотора. Однако у новой системы есть и отрицательные стороны. Блок электроники Valvetronic очень часто даёт сбои. Здесь в лучшем случае понадобиться помощь специалиста в области электроники. Но встречаются совсем неприятные случаи, когда новая система Valvetronic вообще выходит из строя. Учитывая её высокую стоимость, придётся понести высокие финансовые затраты.
Во всём остальном 3ZR FAE мало чем отличается от базового мотора серии ZR третьего поколения, о чём будит рассказано далее.
Особенности конструкции блока цилиндров
На 3ZR FAE используется алюминиевый блок цилиндров. Изготовление детали выполнено по технологии литья под высоким давлением. Тонкостенные гильзы, не имеющие возможности проведения капитального ремонта вплавлены прямо в корпус БЦ. Их неровная поверхность способствует слиянию металлов, что плодотворно сказывается на теплоотдачи и тепло отводе. Рубашка охлаждения БЦ, открытого типа, это значит что внешняя поверхность гильз соприкасается с охлаждающей жидкостью.
Расстояние между соседними цилиндрами составляет 7 мм., что исключает любую возможность проведения капитального ремонта блока цилиндров. Внутри блока находятся специальные масляные форсунки, они предназначены для охлаждения поршневой группы. Так же здесь находятся пять опор коленчатого вала. Легкосплавная алюминиевая конструкция БЦ, боится даже маленького перегрева, особенно сильно ему подвержены привалочные плоскости, соприкасающиеся с головкой блока.
Особенности конструкции ГБЦ
Материалом изготовления головки БЦ, является прочный алюминиевый сплав. Головка общая для всех четырёх цилиндров, в ней находятся основные узлы и детали газораспределительного механизма. ГРМ здесь, давно используемый DOHC, а вот конструкция его установки абсолютно новая, ранее не встречалась на японских моторах других серий. Особенность конструкции состоит в том, что оба распределительные валы, впускной и выпускной, устанавливаются в индивидуальные для каждого вала корпусы. А далее, два отдельных корпуса монтируются в ГБЦ.
Благодаря такой конструкции, стало легче обрабатывать детали ГБЦ, что уменьшило себестоимость и упростило общую конструкцию силового агрегата.
Механизм газораспределения оборудован гидравлическими толкателями. Что устраняет необходимость подбора стаканчиков, для регулировки зазора в клапанах. Выпускные и впускные клапаны установлены под углом 29 градусов. На ДВС с установленной системой Valvetronic от выпускного распределительного вала осуществляется привод вакуумного насоса тормозной системы.
Данный газораспределительный механизм обеспечен системой Dual VVTi. Это значит, что и впускной, и выпускной, газораспределительные валы обустроены системой изменения фаз газораспределения. Корректировка фаз выпускного вала осуществляется на сорок градусов, а впускного на пятьдесят пять градусов.
В дополнение к этому, для лучшей оптимизации газораспределительного механизма, на впускном валу используется система, контролирующая высоту и время подъёма впускных клапанов. Новая система Valvematic, в союзе с Dual VVTi, обеспечивают 3ZR FAE лучшие мощностные, экономические и экологические показатели.
Особенности привода механизма газораспределения
Привод механизма газораспределения на 3ZR FAE осуществлён однорядной цепью с шагом восемь миллиметров. Гидронатяжитель имеет съёмную конструкцию со стопорным механизмом. Его месторасположение на внешней стороне, крышки ГРМ. Цепь привода ГРМ защищена крышкой, на которой установлен водяной насос системы охлаждения, а так же масляная форсунка для смазки цепи привода ГРМ.
Цепь привода ГРМ, имеет ресурс работы, намного меньший нежели ресурс работы самого двигателя. Примерно через 150 тыс., км, пробега звенья цепи изнашиваются и растягиваются. Из-за чего, цепь привода механизма газораспределения может перескочить зубья на звёздочке или порваться. И в первом, и во втором случае произойдёт столкновение поршней с клапанами. Чаще всего при этом клапана гнуться. Это самые «лёгкие» возможные повреждения. После установки нового привода ГРМ и замены испорченных клапанов, мотор будет работать как новый.
Однако при обрыве цепи ГРМ бывает происходить более значительные повреждения. Учитывая, что БЦ одноразовый, повреждения могут носить катастрофический характер, вплоть до полной замены ДВС. Чтобы избежать подобных неприятностей, нужно после пробега 100 тыс., км., контролировать состояние цепи привода ГРМ. А после 150 тыс., выполнить её замену.
Особенности системы смазки
Система смазки 3ZR FAE представлена трохоидным насосом, осуществляющим смазку трущихся деталей под давлением. Привод насоса выполнен отдельной короткой цепью, напрямую от коленчатого вала. На рассматриваемом двигателе и других моторах серии ZR, имеющих систему Valvematic, установлен перепускной, специальный механический клапан.
Этот клапан позволяет регулировать давление моторного масла, в зависимости от оборотов коленвала ДВС. Недостатком системы является масляный фильтр, горизонтального расположения. Такое размещение масляного фильтра, при остановке мотора, приводит к стеканию масла в поддон ДВС. При последующем запуске мотора понадобиться какое-то время, чтобы наполнить фильтр маслом. А до этого времени мотор будит работать на сухую, без смазки.
Особенности системы охлаждения
Система охлаждения 3ZR FAR является слабым местом силового агрегата по нескольким причинам. Прежде всего это связано с ненадёжностью и малым ресурсом работы основных деталей системы охлаждения. Речь идёт о помпе и термостате. Их рабочий ресурс около 50 тыс., км., пробега, но известны случаи и более раннего выхода из строя этих деталей.
А при выходе из строя, хотя бы одной из основных деталей системы охлаждения, гарантированно произойдёт перегрев силового агрегата. Учитывая тот факт, что БЦ изготовлен из алюминия, перегрев мотора, даже малейший, в лучшем случае приведёт к незначительной и восстанавливаемой деформации блока. А в худшем случае, к серьёзной деформации и полному выходу их строя блока цилиндров, а следовательно и всего силового агрегата. Для предотвращения неприятностей, связанных с перегревом ДВС, необходимо строго следить за температурном балансом мотора. И при первых признаках перегрева нужно принять профилактические меры.
На ДВС с системой Valvematic, вентилятор радиатора системы охлаждения имеет электронный блок, отвечающий за скорость электродвигателя вентилятора, которая должна соответствовать давлению и температуре антифриза, а также частоте оборотов коленвала.
Особенности впускной и выпускной системы
Конструкция системы впуска и выпуска скопирована с устаревших моторов серии ZZ. В соответствии с которой, впускной пластиковый коллектор расположен спереди двигателя, и оснащён системой изменяемой геометрии ACIS. Выпускной коллектор выполнен из стали, находится сзади мотора, обустроен катализаторами, способствующими очистке выхлопных газов. Задний катализатор имеет компактную конструкцию совмещённую с глушителем.
Система ACIS предназначена для изменения расстояния впускного тракта. Применяется система для увеличения мощности мотора и улучшения динамических характеристик силового агрегата. Особенности устройства системы очень простые. Когда обороты двигателя ниже средних, клапан ACIS закрыт и поток воздуха перемещается по длинному пути. Когда клапан открывается, поток воздуха перенаправляется по короткому направлению. Тем самым обеспечивая высокие мощностные показатели.
Возможные проблемы и пути их решения
Конструкционное исполнение 3 ZR FAE такое же, как у базового силового агрегата, за исключением использования системы Valvematic. Поэтому, среди возможных проблем, нужно рассматривать в первую очередь неполадки связанные с этой системой.
Для чёткого функционирования системы Valvematic, в её конструкцию включён электронный блок, вот он то и бывает частой проблемой неполадки. В большинстве случаев происходит сбой программы управления системой Valvematic. Здесь восстановить нормальную работу ДВС поможет перенастройка электронного блока.
Но иногда, блок управления может полностью выйти из строя. В этом случае потребуется установка нового электронного блока управления системой Valvematic. Сразу нужно сказать, что его стоимость очень высока, и может быть сопоставима со стоимостью контрактного ДВС 3ZR FE. Так что, как поступать владельцам при полном выходе из строя системы Valvematic, решать каждому самостоятельно, в частном порядке.
Остальные возможные проблемы 3ZR FAE очень похожи на неполадки базового силового агрегата:
- самая часто повторяющаяся проблема может возникнуть по вине системы охлаждения, связанная с плохим качеством и малым ресурсом помпы и термостата. Суть этой неполадки подробно описана в главе «Особенности системы охлаждения». Для её предотвращения достаточно своевременно, после 50 тыс., км., пробега, производить замену термостата и водяного насоса;
- доставляет немало хлопот владельцам 3ZR FAE повышенный расход моторной смазки, более 1 литра на 1000 км., пробега. Эта проблема возникает после эксплуатации двигателя на протяжении 100 — 150 тыс., км. В большинстве случаев, её удаётся решить заменой маслосъёмных колпачков. Если этого будет недостаточно, имеет смысл заменить моторное масло на более вязкое. Если не помогло, избавиться от повышенного расхода масла поможет только замена поршневых колец или всей поршневой группы;
- загрязнение дроссельного узла, часто становиться причиной плавающих оборотов силового агрегата. Ну здесь нет ничего сложного, очистить и промыть скопившейся нагар сможет даже начинающий водитель.
Шумы и стуки
Проблема, на которую поступает очень много жалоб владельцев, это стук силового агрегата. Стук в двигателе может возникать по разным причинам, прежде всего это могут быть гидравлические компенсаторы. Они очень требовательны к качеству моторной смазки. Недостаточно высокое качество, или несвоевременная замена масла могут привести к загрязнению гидрокомпенсаторов, в результате чего они не смогут выполнять качественно свои функции и начнут стучать. После их промывки, восстановится обычный звук работы двигателя.
Шум цепи ГРМ
Причиной повышенного шума двигателя может быть растянутая цепь привода ГРМ. Ресурс цепи составляет 150 тыс., км. Однако, стук по причине её износа может появиться и раньше. Это говорит о том, что цепь увеличила свою длину до максимальных пределов и гидравлический натяжитель уже не справляется со своими функциями. Выход здесь только один, нужно заменить цепь в комплекте со всем механизмом привода ГРМ. Причём выполнить это нужно обязательно, в кратчайшие сроки, так как при обрыве цепи ГРМ, мотор гнёт клапаны.
Проблемы с поршневой группе
Ещё, стук в моторе может быть по причине выхода из строя поршневой группы. После приличного пробега в поршнях образуется эллипс. Из-за чего во время изменения направления движения поршнями происходить стук. Стук по причине выхода поршневой группы, как правило, сопровождается большим расходом горюче-смазочных материалов. Как известно, Тойота не делает ремонтных размеров поршневой группы, поэтому придётся установить такие-же новые.
Исходя из вышеперечисленных проблем, можно сделать вывод, что их не много, да и возникает, большинство из них, уже после приличного пробега. А повышенная мощность и экономия горючего за счёт использования системы Valvematic с лихвой перевешивает все существующие недостатки.