Главная
Статьи
Форум
Двигатели Toyota серии ZZ. Без права на ошибкуv.3.1

Read in English

Eugenio,77
mail@toyota-club.net
© Toyota-Club.Net
Dec 2003 - Dec 2013


Двигатель Рабочий объем, см3 Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм Степень сжатия Мощность, л.с. Крутящий момент, Нм RON EMS Стандарт Модель Год
1ZZ-FE 179479.0 x 91.5 10.0130 / 6000171 / 400091 EFI-L JISZZV501998
10.0136 / 6000171 / 420091 EFI-L JISZZV502000
10.0125 / 6000161 / 420091 EFI-L JISZNE142003
10.0132 / 6000170 / 420091 EFI-L JISZNM102007
10.0140 / 6400171 / 440091 EFI-L JISMR-S2004
10.0129 / 6000170 / 420095 EFI-L EECZZT2202000
2ZZ-GE179682.0 x 85.0 11.5200 / 7800180 / 680095 EFI-L EECZZE1202001
3ZZ-FE 159879.0 x 81.5 10.5110 / 6000150 / 380095 EFI-L EECZZE1202004
10.5110 / 6000150 / 480095 EFI-L EECZZT2202000
4ZZ-FE 139879.0 x 71.3 10.596 / 6000130 / 440095 EFI-L EECZZE1202001

1ZZ-FE (1.8 EFI)


1ZZ-FE - поперечного расположения, с распределенным впрыском, для исходно-переднеприводных легковых автомобилей. Запущен в серию с 1997 г, снят с производства во второй половине 2000-х. Устанавливался на модели: Allion/Premio 240, Celica 230, Corolla 110U..130..140, Corolla/Fielder/Runx/Allex/Spacio 120, Isis, Lotus Elise, Matrix 130, MR2 30, MR-S, Opa, Pontiac Vibe, RAV4 20, Vista 50, Voltz, Will VS, Wish 10.

Модификации:
- 1ZZ-FBE - версия для некоторых рынков, работающая на CNG.


Условные "копии", используемые компаниями Geely и Lifan, не имеют отношения даже к китайским заводам тойоты. В них используются иные материалы и комплектующие, система управления (впрыска и зажигания) не является аналогом тойотовской.

Механическая часть

В двигателе применяется алюминиевый (легкосплавный) блок цилиндров, изготовленный методом литья под давлением, с тонкостенными чугунными гильзами. Это стало вторым, после серии MZ, опытом Toyota по внедрению массовых "легкосплавных двигателей". Гильзы вплавлены в материал блока, а их специальная неровная внешняя поверхность способствует максимально прочному соединению и улучшенному теплоотводу. Безусловным преимуществом стало снижение массы двигателя (~100 кг вместо ~130 кг у предшественников того же рабочего объема).


Отличительная особенность моторов нового поколения - открытая сверху рубашка охлаждения, негативным образом сказывается на жесткости блока, но дает технологическую возможность изготавливать блок в пресс-формах. Традиционные блоки с закрытыми рубашками охлаждения прочнее и надежнее, но более трудоемки на стадии подготовки разовых форм, имеют бóльшие допуски и требуют, соответственно, бóльшего объема последующей механической обработки прилегающих поверхностей и постелей подшипников.

Другая особенность блока цилиндров - массивный картер, объединяющий опоры коленчатого вала. Линия разъема блока и картера проходит по оси коленвала. Алюминиевый (точнее, легкосплавный) картер выполнен как одно целое с залитыми в него стальными крышками коренных подшипников и сам по себе дополнительно увеличивает жесткость блока цилиндров.


Двигатель 1ZZ-FE относится к "длинноходным" моторам - диаметр цилиндра 79 мм, ход поршня 91,5 мм. Это способствует лучшей тяге на низах, уменьшает тепловые потери через стенки более компактной камеры сгорания. С другой стороны, высокая средняя скорость движения поршня ухудшает условия маслосъема и повышает требования к кольцам - на практике это проявилось особенно ярко.

При проектировании двигателя идея снижения трения и максимальной компактности стала преобладающей, что выразилось и в уменьшении диаметра и длины шеек коленчатого вала - соответственно, выросли удельные нагрузки и износ.


Для снижения потерь при значительном рабочем ходе была уменьшена юбка поршня, что не лучшим образом сказалось на его охлаждении. Кроме того, Т-образные в проекции поршни на свежих тойотах начинали стучать при перекладке значительно раньше, чем их классические предшественники родом из 90-х.


Поршни соединяются с шатунами полностью плавающими пальцами. Крышки шатунов крепятся болтами без использования гаек.

Огромным недостатком всех новых тойотовских моторов стала их "одноразовость". Капитальный ремонт двигателя производителем не предусматривается, перегильзовать блок "по-заводскому" невозможно в принципе (хотя от безысходности и эти моторы кустарно гильзуются, с использованием неоригинальных запчастей или подходящих аналогов от других марок). Даже с ремонтным размером вкладышей коленвала возникают серьезные проблемы.

Головка блока цилиндров легкосплавная. Камеры сгорания - конического типа (при подходе поршня к верхней мертвой точке, рабочая смесь направляется к центру камеры и формирует в районе свечи зажигания вихрь, способствуя наиболее быстрому и полному сгоранию топлива). Компактный размер камеры и кольцевой выступ днища поршня (улучшающий наполнение и по-своему формирующий потоки смеси в пристеночной области - на ранней стадии сгорания давление нарастает равномернее, а на поздней - увеличивается скорость горения) способствовали снижению вероятности детонации.


Интересна конструкция седел клапанов. Вместо традиционных стальных запрессовываемых, на 1ZZ-FE применены т.н. "лазерно-напыляемые" седла. Они в несколько раз тоньше обычных и способствуют лучшему охлаждению клапанов, позволяя отдавать тепло в тело головки блока не только через стержень, но и в значительной степени через тарелку клапана. Также их применение позволило, несмотря на небольшой диаметр камеры сгорания, увеличить диаметр впускных и выпускных портов, что вместе с уменьшением диаметра стержня клапана (до 5,5 мм) улучшило течение воздуха через порт. Естественно, что эта конструкция также получилась абсолютно неремонтопригодной.


Газораспределительный механизм - 16-клапанный DOHC. Снижение массы клапана позволило уменьшить усилие клапанных пружин, небольшая ширина кулачков распределительного вала (менее 15 мм) означала снижение потерь на трение. Кроме того, Toyota отказалась от регулировки зазора в клапанах с помощью шайб в пользу, если можно так сказать, "регулировочных толкателей" различной толщины, стаканчики которых совмещают функции прежнего толкателя и шайбы (это имело бы смысл только для высокооборотистого форсированного движка, но в данном случае просто сделало регулировку зазора максимально сложной и дорогой процедурой, которой владельцы стали просто пренебрегать).


Очередным радикальным для массовых тойотовских двигателей новшеством стал привод ГРМ с помощью однорядной роликовой цепи малого шага (8 мм) с выносным гидронатяжителем (снабженным храповым механизмом и пружиной преднатяга) и форсункой для смазки. В теории это означает более высокую надежность по сравнению с ременным приводом и отсутствие необходимости относительно частых замен. Но на практике... О повышенной шумности работы двигателя говорить даже излишне. У цепи обязательно появляется гидронатяжитель, который даже на тойотах не отличается большим ресурсом. Появляются подверженные износу успокоитель и башмак натяжителя (пусть и не производства ЗМЗ, но принципы работы и износа у них общие). А главная проблема - "удлинение", тем большее, чем длиннее сама цепь. У нижневального мотора с короткой цепью это не доставило бы проблем, но в обычном DOHC приходится использовать длинные цепи. Часть производителей борется с этим, вводя промежуточную звездочку и делая две относительно короткие цепи, заодно этим удается уменьшить диаметр ведомых звездочек - при приводе обоих валов единой цепью расстояние между ними и ширина головки могут получиться довольно большими - хотя возникают и свои проблемы с повышенной шумностью, увеличением количества элементов, надежностью крепления дополнительной звездочки... Впрочем, у ZZ цепь простая и откровенно длинная.


Хотя применение цепи и подразумевало уменьшение затрат на техобслуживание, но на деле произошло скорее обратное... Иногда цепь не требует замен и после 200 т.км пробега, но куда чаще критически удлиняется уже к 150 т. км (что проявляется шумом в работе, а то и ошибками по фазам газораспределения из-за рассинхронизации коленчатого и распределительного валов). При ее замене целесообразно было бы одновременно заменить и все прочие элементы привода (звездочки, натяжитель, направляющую), поскольку бывшие в эксплуатации элементы способствуют быстрому "старению" и новой цепи, но поскольку звездочка впускного распредвала идет в сборе с приводом VVT, то ее обычно оставляют без внимания.

Самый первый вариант 1ZZ-FE внешнего рынка (тип '97, для ZZE110 до 08.1999) имел фиксированные фазы, но уже тип '98 получил систему VVT-i (изменения фаз газораспределения). Звездочка с приводом VVT установлена на распределительном валу впускных клапанов, предел изменения фаз - 40°. Отдельное описание принципов работы Toyota VVT-i приведено по ссылке. Как средство достижения баланса между тягой на низах и мощностью на верхах, наличие VVT можно только привествовать, не забывая про состояние масла и проходимость масляных каналов на пожилых машинах.

Смазка

Масляный насос циклоидного типа установлен на крышке цепи привода ГРМ и приводится непосредственно от коленчатого вала. Масляный фильтр расположен вертикально под двигателем, отверстием вверх (что отчасти решает традиционные проблемы с давлением масла сразу после запуска).


Охлаждение

Поток охлаждающей жидкости проходит через блок по U-образному маршруту, охватывая цилиндры с обеих сторон и улучшая охлаждение. Привод помпы осуществляется от общего ремня привода навесных агрегатов, термостат - механический "холодный" (80-84°C), для предотвращения обмерзания к корпусу дроссельной заслонки подведена линия обогрева.

1 - расширительный бачок, 2 - термостат, 3 - насос ОЖ, 4 - радиатор, 5 - нагреватель ATF, 6 - корпус дроссельной заслонки, 7 - нагреватель.

Впуск и выпуск

В сравнении с классическими моторами сразу заметно новое расположение коллекторов - впуск спереди, выпуск сзади. В значительной степени это диктовалось "экологическими" пожеланиями - максимально ускорить прогрев нейтрализатора после запуска, разместив его максимально близко к двигателю. Но для компактного подкапотного пространства машин младших классов такое раскаленное соседство было не лучшим, поэтому катализатор ушел за двигатель и под днище.

Длинный впускной тракт способствует увеличению отдачи на низких и средних оборотах, однако при переднем расположении впускного коллектора сделать его достаточно протяженным затруднительно. Поэтому вместо традиционного цельнолитого коллектора с "параллельными" патрубками, на первых 1ZZ-FE (тип '97 и '98) появился "паук", похожий на выпускной, с четырьмя алюминиевыми трубчатыми воздуховодами равной длины, ввареными в общий литой фланец. Плюс - изготовливемые прокатом воздуховоды имеют намного более гладкую поверхность, чем литые, минус - не всегда безупречная сварка фланца и труб.


Впрочем, начиная с тип '00 японцы упростили конструкцию, заменив сложный металлический коллектор обыкновенным пластиковым. Во-первых - для экономии цветного металла и упрощение технологии, во-вторых - ради снижения нагрева воздуха на впуске из-за меньшей теплопроводности пластмассы.


Система впрыска топлива

Система управления - "L-type SFI", с датчиком массового расхода воздуха (MAF) типа "hot wire", который совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске.

1 - ECM, 2 - электропневмоклапан EVAP, 3 - адсорбер, 4 - датчик положения дроссельной заслонки, 5 - регулятор холостого хода (ISCV), 6 - датчик расхода воздуха / температуры воздуха на впуске, 7 - форсунка, 8 - клапан VVT, 9 - датчик положения распределительного вала, 10 - катушка зажигания, 11 - датчик детонации, 12 - датчик положения коленчатого вала, 13 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 14 - кислородный датчик.

Впрыск топлива - традиционный распределенный, в нормальных условиях - секвентальный. Впрыск может быть синхронизированным (один раз за цикл, при одном и том же положении коленчатого вала, с коррекцией продолжительности впрыска) или несинхронизированным (одновременно всеми форсунками).


В топливной системе тоже произошли заметные изменения. Чтобы уменьшить нагрев и испарение топлива, Toyota отказалась от схемы с линией возврата топлива и вакуумным регулятором. Теперь регулятор давления устанавливается в узел погружного топливного насоса, объединенного с топливным фильтром. Соединения линий стали "быстроразъемными".


Демпфер пульсаций давления установлен на топливном коллекторе.


Форсунки с многоточечным распылителем оптимизированы для мелкодисперсного рассеивания топлива. Они устанавливаются уже не в коллектор, а в саму головку блока цилиндров.


Привод дроссельной заслонки на тип '98/00 - механический, управление холостым ходом - классическим регулятором типа "rotary solenoid".



На моноприводных моделях, запускавшихся в производство после 2004-го, появилась дроссельная заслонка с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, бесконтактный двухканальный датчик на эффекте Холла, плюс отдельный датчик положения педали акселератора. ETCS выполняет и функции управления частотой вращения холостого хода (ISC) и, на более поздних моделях, VSC.

1 - датчик положения педали акселератора, 2 - реле топливного насоса, 3 - ECM, 4 - электропневмоклапан EVAP, 5 - адсорбер, 6 - топливный насос, 7 - датчик положения дроссельной заслонки, 8 - привод ETCS, 9 - датчик расхода воздуха / температуры воздуха на впуске, 10 - форсунка, 11 - клапан VVT, 12 - датчик положения распределительного вала, 13 - катушка зажигания, 14 - датчик детонации, 15 - датчик положения коленчатого вала, 16 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 17 - кислородный датчик (B1S1), 18 - кислородный датчик (B1S2).


В первой половине 2000-х был внедрен плоский широкополосный пьезоэлектрический датчик детонации, в отличие от старых датчиков резонансного типа, регистрирующий более широкий диапазон частот вибраций.

1 - пьезоэлемент, 2 - изолятор, 3 - стальной грузик, 4 - контрольный резистор, 5 - виброплстина. A - плоский тип, B - резонансный тип.

Варианты установки кислородных датчиков (89465) - или перед нейтрализатором (внутренний рынок), или до и после нейтрализатора (внешний рынок). На версиях с ETCS внутреннего и североамериканского рынка в определенный момент передний кислородник заменили датчиком AFS (89467).


1 - расширитель, 2 - атмосферный воздуха, 3 - нагреватель.

В системе зажигания на тип '97 и '98 использовалась бестрамблерная схема DIS-2 (одна катушка на две свечи), однако c '00 все двигатели получили схему DIS-4 - отдельные катушки зажигания для каждого цилиндра, выполненные в виде свечных наконечников. Плюсы - точность определения момента подачи искры, отсутствие высоковольтных линий и механических вращающихся деталей (не считая роторов датчиков), меньшее количество циклов работы каждой отдельной катушки. Минусы - катушки (да еще и совмещенные с коммутаторами) в колодцах головки блока заметно нагреваются, момент зажигания невозможно подрегулировать, выше чувствительность к состоянию свечей. На практике, при традиционной трамблерной системе катушка (особенно выносная) практически не фигурировала среди выходящих из строя деталей, но в DIS любого производителя их замена (не говоря уж об особых случаях, вроде "модулей зажигания") стала обычным делом.

Свечи зажигания - стандартные, на ранних типах с DIS-2 - с двумя боковыми электродами (Denso K16TR11), с DIS-4 - самые обычные Denso K16R-U11/NGK BKR5EYA11.

Привод навесных агрегатов (генератор, компрессор кондиционера, насос охлаждающей жидкости, насос ГУР) осуществляется единым ремнем. Плюс - компактность (один шкив на коленвалу), минус - надежность (больше нагрузка на ремень, невысокий ресурс натяжителя, из-за насоса системы охлаждения нельзя в крайнем случае сбросить ремень заклинившего устройства).

1 - коленчатый вал, 2 - насос ГУР, 3 - натяжитель, 4 - насос ОЖ, 5 - генератор, 6 - компрессор кондиционера.


3ZZ-FE (1.6 EFI) / 4ZZ-FE (1.4 EFI)
3ZZ-FE. Устанавливался на модели: Avensis 220..250, Corolla 110..120..140, Corolla Verso 120..10.
4ZZ-FE. Устанавливался на модели: Corolla 110..120, Corolla/Auris 150.

По сравнению с 1ZZ-FE заметны конструктивные упрощения:
- Стандартные запрессовываемые седла клапанов.
- Коленвал с 4-я противовесами вместо 8-и.
- Форсунки с 4-я отверстиями в распылителе вместо 12-и.

С 2004-го 3ZZ-FE получил электронную дроссельную заслонку (ETCS).
4ZZ-FE оставался с механическим приводом до самого конца. Кроме того, он несколько выпадал из общего ряда со своими штатными свечами FR8KCU, не говоря уж про "бошевский" блок управления двигателем.



Практика (1ZZ/3ZZ/4ZZ)

• Основная проблема серии ZZ настолько общеизвестна и тотальна, что вошла в народный фольклор - речь о повышенном расходе масла на угар, который часто проявлялся даже на новых машинах еще во время действия гарантии. Основная причина - конструктивные ошибки, приводящие к залеганию колец.

"Проблемы были с движками до 2001 года, потом их исправили и теперь все в порядке" - к такой нехитрой дезинформации часто прибегают те, кто лично заинтересован в поправке безнадежно испорченной репутации серии. На самом деле, неоднократные попытки тойотовцев решить вопрос только переборкой и установкой новой модификации колец были абсолютно бесполезны.

Сколь-нибудь заметный результат дала только серьезная модернизация в середине 2005-го, когда появились новые поршни, очередное поколение поршневых колец, на пол-литра увеличился номинальный заправочный объем системы смазки. В рамках расширенной 7-летней гарантии более удачливым владельцам меняли short-block в сборе (~$4800), но устраняющим дефект за свой счет придется ограничиться комплектом поршней (~$660), колец (~$200) и обязательной заменой маслосъемных колпачков (а в идеале - не забыть о цепи привода ГРМ и сальниках коленвала).

Отличия новых поршней - вместо четырех небольших дренажных отверстий были сделаны восемь крупных, в нижней части канавок маслосъемных колец появились выточки. Откровенно "колхозную" практику самостоятельного рассверливания отверстий для стока масла вряд ли можно приветствовать, да и проходят "народные" дырки не совсем так, как на новых оригинальных поршнях.


По состоянию на начало 2010-х для большинства моделей актуальной модификацией поршней считается 13101-0D062 (внешний рынок) и 13101-22180 (внутренний рынок). Первые "правильные" поршни (13101-22032) тоже имеют право на существование, хотя и отличаются от -22180 отсутствием специального антифрикционного покрытия на юбке. Разумеется, комплект поршневых колец также должен относиться к последним модификациям (13011-22220/22221, 13011-0D111). Новый щуп с пресловутой зеленой меткой на ручке (15301-0D011, 15301-22050) отличается от старого только смещенными вверх точками уровня масла.


• Но нередко при вскрытии двигателя (даже с пробегом 150-200 т.км) выявляется крайне мрачная картина - или на гильзах отсутствует регулярная сетка хона, или они вообще отполированы до зеркального блеска.


В цивилизованных условиях для "одноразовых" моторов с залитыми в алюминиевый блок тонкостенными гильзами это должно быть однозначным приговором. Но "здесь вам не тут" - и по рф колесит немало "откапиталенных" ZZ. Причем, не затрудняя себя поисками качественных деталей и лишними тратами, чаще всего в них ставят сомнительного происхождения гильзы для моторов ваз-классики, кто-то растачивает штатные гильзы под неоригинальные ремонтные поршни... Поскольку результаты таких ремонтов уже сложно называть "тойотами", более целесообразной выглядит установка "контрактного" двигателя из поздних выпусков, благо что моторы 1ZZ-FE были широко распространены на всех рынках (включая Японию). А вот владельцам 3ZZ-FE и 4ZZ-FE не позавидуешь - эти двигатели устанавливались только на европейские версии (в Японии вместо них использовали куда более удачные 1NZ-FE).

По иронии, классические тойотовские моторы можно было спокойно "капиталить", но в большинстве случаев для устранения возрастного масляного аппетита им хватало простой "переборки". Когда при тех же пробегах просятся в ремонт ZZ, это с куда большей вероятностью означает необходимость "капиталки" - но, увы, уже непредусмотренной.

Все остальные моменты относятся скорее к обще-тойотовским эксплуатационным особенностям.

• Традиционная болезнь "треска" привода VVT после холодного запуска на ZZ выражена не так ярко, как на других сериях и носит скорее возрастной характер. Впрочем, "неудачные" приводы были и здесь, поэтому при борьбе с шумом в ГРМ или с натяжением цепи стоит заменить привод на наиболее свежий вариант (13050-22012, еще лучше -0D010). Настоятельно рекомендуется менять звездочку с приводом VVT и при больших переборках движка.

• Еще раз стоит напомнить про ограниченный ресурс цепи привода ГРМ и еще более ограниченный ресурс ее гидронатяжителя.

• Неустойчивые или заниженные обороты холостого хода и "утренний трабл тойоты" - имеют место быть, но не имеют универсального решения. Обязательна регулярная очистка корпуса дроссельной заслонки и клапана ISCV от нагара и шлама, не возбраняется очистка MAF-сенсора. Впрочем, не стоит забывать, что регулятор холостого хода, датчик расхода воздуха, катушки зажигания... - не являются "вечными". Ну а если после всех возможных замен проблема остается, то не мешает обратиться к мировому опыту и фирменным бюллетеням - оказывается, сами тойотовцы боролись с подобными симптомами, меняя топливные насосы из-за недостаточного давления, меняя или перепрошивая блоки управления двигателем..



Резюме (1ZZ)

Так что же в итоге? Тойотовцы создали современный для своих лет, мощный и достаточно экономичный двигатель... Но история с маслом получилась настолько громкой, что заслуженно подпортила репутацию всех тойотовских двигателей нового поколения. Хорошо еще, что "плановый" угар масла хотя бы не обездвиживает автомобиль в самый неподходящий момент, поэтому в канонической тройке тойотовских моторов третьей волны ZZ занимают некое промежуточное положение - между удачными NZ и срывающими головки AZ.

Борьба между технологичностью и надежностью, в которой Toyota раньше практически всегда стояла на стороне потребителя, все же закончилась не в пользу долговечности. И жаль, что альтернативы двигателям новых поколений больше нет...



2ZZ-GE (1.8 EFI)


С переходом к двигателям нового поколения перед тойотовцами встал вопрос о новом заряженном моторе для переднеприводных моделей, на замену 4A-GE и 3S-GE. Во-первых, он должен был иметь такие же габариты, что и 1ZZ-FE, во-вторых - литровую отдачу "на уровне лучших мировых аналогов", в-третьих - максимально облегченную конструкцию. Само собой, форсировать нужно было по оборотам, а не при помощи наддува, и при этом совместить высокую мощность на максимальных оборотах с нормальной тягой на низах.

Первый 2ZZ-GE, созданный при традиционном участии мотористов Yamaha, появился на внешнем рынке вместе с новой Celica 230 в конце 1999 года.

2ZZ-GE имеет ряд радикальных отличий от остальных двигателей серии.

Главной гордостью мотористов стал новый алюминиевый блок на основе MMC (это не "мицубиси моторс", а "композит" с алюмо-силикатными волокнами и включениями).


Дело в том, что 1ZZ представляет собой весьма длинноходный движок, поэтому и дальше форсировать его по оборотам при неизменном соотношении диаметра цилиндра и хода поршня было невозможно. В результате диаметр вырос до предела, а толщина перемычки между цилиндрами уменьшилась до 5,5 мм. Тоньше уже нельзя - иначе прокладка вообще не будет уплотнять газовый стык. Даже если в это расстояние и можно было бы вставить стальную гильзу, то все равно температура на перемычке превысила все допустимые пределы - поэтому тойотовцам пришлось применить своеобразную композитную гильзу.

Основные проблемы такой конструкции возникают при литье и, ввиду отсутствия традиционной чугунной гильзы, никак не выводятся:
- равномерность застывания (образуются раковины) и "непролитости"
- пористость (процесс отвердевания замедляется около включений с более низкой теплопроводностью)
- трещины (из-за разной скорости застывания в области включений MMC и в основной массе алюминия, на поверхности формы и внутри нее)


С литьевыми дефектами тойотовцы борются сильным предварительным нагревом формы, ламинарным заполнением ее жидким металлом, вакуумированием форм и т.п.

Невелика у MMC и стойкость к задирам - как известно, стальная гильза или чугунный блок сохраняют следы хона очень долго, а вот в случае алюминиевой гильзы происходит даже не "срезание", а "смятие" сетки хона (поверхность пластически деформируется). Победить этот момент невозможно, поэтому стойкость максимально сбалансировали составом композита - и объявили ее просто "достаточной".

Поршень для этого двигателя изготавливается по той же технологии MMC с алюмо-силиктными волокнами, а снаружи на юбку дополнительно наносится железо- и фосфорсодержащее покрытие для увеличения твердости.

Довольно долго пришлось подгонять друг у другу т.н. "гильзы" и поршневые кольца, чтобы износ все-таки шел в основном за счет колец, а не заведомо слабого в этом отношении цилиндра.

Вторым революционным для тойоты нововведением стала система VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift - изменяемые фазы газораспределения и высота подъема клапанов).

Традиционная VVT-i, аналогичная 1ZZ, отвечает за улучшение тяги на низких оборотах, а дополнительная часть - за максимальную мощность и максимальный момент, "подбрасывая угля" при частоте вращения более 6000 об/мин (высота подъема клапанов увеличивается с 7,6 мм до 10,0/11,2 мм).

Сам по себе механизм VVTL-i устроен достаточно просто. Для каждой пары клапанов на распредвале имеется два кулачка с разным профилем ("спокойным" и "агрессивным"), а на рокере - два разных толкателя (соответственно, роликовый и скользящий). В нормальном режиме рокер (и клапан) приводится от кулачка со спокойным профилем через роликовый толкатель, а подпружиненный скользящий толкатель работает вхолостую, перемещаясь в рокере. При переходе в форсированный режим давлением масла перемещается стопорный штифт, который подпирает шток скользящего толкателя, жестко соединяя его с рокером. Когда давление жидкости снимается, пружина отжимает штифт и скользящий толкатель вновь освобождается.

Изощренная схема с разными толкателями объясняется тем, что роликовый (на игольчатом подшипнике) дает меньшие потери на трение, но, при равной высоте профиля кулачка, обеспечивает меньшее наполнение (мм*град), а на высоких оборотах потери на трение почти выравниваются, так что с точки зрения получения максимальной отдачи становится выгоднее скользящий. Роликовый толкатель изготовлен из закаленной стали, а скользящий, хоть и использует ферросплав с повышенными противозадирными свойствами, все равно потребовал применения особой схемы орошения маслом, установленной в головке блока.

Работа на низких и средних оборотах

Работа на высоких оборотах

Самой ненадежной частью схемы стал стопорный штифт. Он не может за один оборот распредвала встать в рабочее положение, поэтому неизбежно происходит соударение штока со штифтом при их частичном перекрытии, от чего износ обоих деталей только прогрессирует. В конце концов он достигает такой величины, что штифт постоянно будет отжиматься штоком в исходное положение и не сможет зафиксировать его, поэтому постоянно будет работать только кулачок низких оборотов. С этой особенностью боролись тщательной обработкой поверхностей, уменьшением веса штифта, увеличением давления в магистрали, но до конца победить ее не смогли. А на практике по-прежнему случаются поломки оси и штифтов этого хитроумного рокера.

Второй распространенный дефект - срезается болт крепления оси коромысел, после чего та начинает свободно вращаться, подвод масла к рокерам прекращается, и VVTL-i в принципе не выходит в форсированный режим, не говоря уж о нарушении смазки всего узла.


Остальные доработки можно считать только сопутствующими. Потрудились инженеры над масляным поддоном, чтобы при перегрузках насос не захватывал воздух. Установили впускной коллектор с крупным резонатором, а на выпуске вставили перегородку, призванную снижать потери тепла и быстрее разогревать катализатор.


С нормальной звукоизоляцией моторного отсека при плотной компоновке возникли проблемы, поэтому борьба с шумом начинается уже в самом движке, с резиновых проставок между впускным коллектором и головкой.


Итоги (2ZZ)

В активе у Toyot'ы появился новый, технологичный, довольно компактный, легкий и мощный двигатель. Причем, в отличие от предыдущих форсированных моторов, он в достаточной степени эластичен и может нормально тянуть на низких и средних оборотах, а на максимале - и поддать копоти.

В пассиве, кроме особенностей обычного 1ZZ:
- Сильно выросла степень сжатия (до 11,5), поэтому номинальным стал бензин с высоким ОЧ (95-й).
- Недоведенная конструкция рокеров VVTL-i.
- Одноразовость конструкции, характерная для всего нового поколения движков, усугубляется повышенными нагрузками и своеобразностью материалов - это самый не-живучий из заряженных тойотовских двигателей. Как показывает опыт, по надежности он даже рядом не стоял с 4A-GE и 3S-GE.


Большой обзор двигателей Toyota













Рейтинг@Mail.ru