Главная
Статьи
Форум
Двигатели Toyota серии AZv.2.2

Read in English

Eugenio,77
mail@toyota-club.net

© Toyota-Club.Net
Nov 2004 - Nov 2013




Двигатели серии AZ появились на автомобилях Toyota с 2000 года - они постепенно заменили легендарные моторы серии S и в течение десяти лет оставались основными "среднеобъемниками" компании. Устанавливались на большое количество исходно-переднеприводных моделей классов "C", "D", "E", вэнов, средне- и полноразмерных паркетников.

Двигатель Рабочий объем, см3 Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм Степень сжатия Мощность, л.с. Крутящий момент, Нм RON Масса, кг EMS Стандарт Модель Год
1AZ-FE 199886.0 x 86.0 9.8147 / 6000192 / 400095 117EFI-LEECAZT2502003
9.8152 / 6000194 / 400095 131EFI-LEECACA302006
9.5137 / 5600190 / 400095 112LGEECAZT2502003
1AZ-FSE 199886.0 x 86.0 9.8152 / 6000200 / 400091 -D-4 JISAZT2402000
10.5155 / 6000192 / 400091 -D-4 JISAZT2402004
11.0147 / 5700196 / 400095 124D-4 EECAZT2502003
11.0149 / 5700200 / 400095 -D-4 EECAZT2202000
2AZ-FE 236288.5 x 96.0 9.6160 / 5600221 / 400091 -EFI-LJISACM212002
9.8170 / 6000224 / 400091 138EFI-L JISANH202008
2AZ-FSE 236288.5 x 96.0 11.0163 / 5800230 / 380095 -D-4JISAZT2502006
2AZ-FXE 236288.5 x 96.0 12.5131 / 5600190 / 400091 -EFI-LJISATH102007
12.5150 / 6000190 / 400091 -EFI-L JISAHR202009
3AZ-FXE 236288.5 x 96.0 12.5150 / 6000187 / 4400- -EFI-LCHNAHV402010

2AZ-FE (2.4 EFI)


2AZ-FE - поперечного расположения, с распределенным впрыском, для исходно-переднеприводных легковых автомобилей, вэнов и паркетников. Устанавливался на модели: Alphard 10..20, Avensis Verso 20, Blade 150, Camry 30..40, Corolla/Matrix 140, ES 40, Estima 30/40..50, Harrier 10..30, Highlander 20, Ipsum 20, Kluger, Mark X Zio, Previa 30..50, RAV4 20..30, Rukus 150, Scion TC 10, Solara 20..30, Vanguard 30.
В начале 2010-х постепенно замещался двигателями серий ZR и AR.

Модификации:
- 2AZ-FXE - с распределенным впрыском, для исходно-переднеприводных легковых автомобилей с гибридной силовой установкой (Alphard Hybrid 20, Camry Hybrid 40, Estima Hybrid 10..20, HS250h, Previa Hybrid 20, SAI).
- 3AZ-FXE - для легковых автомобилей с гибридной силовой установкой (Camry Hybrid 40 CHN).

Блок цилиндров

В двигателе применяется алюминиевый (легкосплавный) блок цилиндров с тонкостенными чугунными гильзами и 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.


К блоку крепится массивный картер, выполняющий роль верхней части масляного поддона и повышающий жесткость конструкции.

Кованый стальной коленчатый вал с 5-ю шейками и 8-ю противовесами удерживается отдельными крышками коренных подшипников. Ось коленчатого вала была смещена на 10 мм относительно линии осей цилиндров (дезаксаж), что позволило снизить боковую составляющую силы, воздействующей со стороны поршня на цилиндр, и уменьшить износ.



Как принято на тойотовских "четверках" рабочим объемом более двух литров - непосредственно от коленчатого вала приводится балансирный механизм с полимерными (для уменьшения шумности) шестернями. К сожалению, кроме улучшения комфорта, он создает еще одно потенциально слабое место механической части двигателя.

A - пластиковые шестерни

Поршни - легкосплавные, с умеренно облегченной юбкой, на которую нанесено антифрикционное полимерное покрытие. Поршни соединяются с шатунами полностью плавающими пальцами.


На тип '2006 в рубашке охлаждения появилась проставка, благодаря которой охлаждающая жидкость более интенсивно циркулирует в зоне верхней части цилиндров, что улучшает теплоотвод и способствует более равномерному термонагружению.


Головка блока цилиндров

Головка блока традиционной конструкции, с близким к вертикали направлением впускных портов (для улучшения наполнения цилиндров) и посадочными отверстиями под форсунки распределенного впрыска. Крышка головки отливается из магниевого сплава.


Привод ГРМ

Газораспределительный механизм - 16-клапанный DOHC, привод осуществляется однорядной роликовой цепью (шаг звеньев 8 мм), для натяжения цепи используется гидронатяжитель с храповым механизмом, для смазки - отдельная масляная форсунка.


На распределительном валу впускных клапанов установлена звездочка привода VVT (системы изменения фаз газораспределения), предел изменения фаз - 50° (тип '2006 - 40°). Отдельное описание принципов работы Toyota VVT-i приведено по ссылке.

Зазор в приводе клапанов регулируется при помощи набора толкателей, без использования шайб или гидрокомпенсаторов. Поэтому от ставшей чрезмерно сложной и дорогой процедуры регулировки владельцы, как правило, воздерживаются.
.

Предсказать ресурс цепи довольно сложно - в редких случаях она не требует замен вплоть до 300 тыс. км пробега, но порой критически удлиняется и к 150 тыс. км (что проявляется шумом в работе, особенно после запуска, и ошибками по фазам газораспределения). 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 (~$120), то этой рекомендации следуют не все. Относительно частых замен требует гидронатяжитель цепи, однако эта операция выполняется снаружи, без снятия крышки цепи.

Смазка


Масляный насос трохоидного типа установлен в картере и приводится от коленчатого вала дополнительной цепью. С одной стороны, это увеличило количество подвижных деталей, с другой - улучшились условия прокачивания масла после запуска при низких температурах.


В блоке находятся масляные форсунки охлаждения и смазки поршней.


Масляный фильтр расположен вертикально под двигателем, отверстием вверх.

Охлаждение

Система охлаждения классическая для моторов "третьей волны": привод помпы от общего ремня привода навесных агрегатов, "холодный" (80-84°C) механический термостат, обогрев корпуса дроссельной заслонки, ступенчатое управление ECM'ом вентиляторами радиатора через реле (без выключателя по температуре ОЖ).

1 - термостат, 2 - насос ОЖ, 3 - блок, 4 - ГБЦ, 5 - радиатор, 6 - отопитель, 7 - корпус ДЗ.

Впуск и выпуск

Расположение коллекторов характерно скорее для тойотовских двигателей предыдущего поколения - впуск сзади, выпуск спереди. Заметное нововведение - пластиковый впускной коллектор (для снижения веса и стоимости, и уменьшения нагрева воздуха на входе в двигатель), оказалось достаточно беспроблемным даже для зимних условий.

На некоторых моделях в глушителе находится механический клапан, регулирующий поток отработавших газов. При низкой частоте вращения закрытый клапан способствует снижению шума, при высоких оборотах он открывается, уменьшая противодавление на выпуске.


Система впрыска топлива (EFI)

Впрыск топлива - традиционный распределенный, в нормальных условиях - секвентальный. В некоторых режимах (при низких температурах и небольшой частоте вращения) может использоваться попарный впрыск. Кроме того, может выполняться впрыск синхронизированный (один раз за цикл, при одном и том же положении коленчатого вала, с коррекцией продолжительности впрыска) или несинхронизированный (одновременно всеми форсунками).


Топливная система - без линии возврата, с встроенным в модуль насоса регулятором давления и топливным фильтром, давление подачи - около 325 кПа. Демпфер пульсаций давления внешний, установлен на алюминиевом топливном коллекторе. Соединения топливных линий выполнены быстроразъемными.


Форсунки с многоточечным распылителем оптимизированы для мелкодисперсного рассеивания топлива.


Система управления - "L-type SFI" по тойотовской классификации, с датчиком массового расхода воздуха (MAF) типа "hot wire", который совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске. Требования к октановому числу для 2AZ-FE адекватные - RON 91 / Regular.

1 - датчик расхода воздуха / температуры воздуха на впуске, 2 - адсорбер, 3 - электропневмоклапан EVAP, 4 - ETCS, 5 - катушка зажигания, 6 - привод VVT, 7 - клапан VVT, 8 - форсунки, 9 - датчик детонации, 10 - датчик положения коленчатого вала, 11 - датчик положения распределительного вала, 12 - датчик температуры ОЖ, 13 - кислородный датчик, 14 - ECM, 15 - датчик положения дроссельной заслонки, 16 - датчик AFS, 17 - датчик положения педали акселератора.

В 2001-2003 выпускалась модификация с механическим приводом дроссельной заслонки и классическим регулятором холостого хода типа "rotary solenoid".

1 - датчик расхода воздуха / температуры воздуха на впуске, 2 - адсорбер, 3 - электропневмоклапан EVAP, 4 - регулятор холостого хода, 5 - катушка зажигания, 6 - привод VVT, 7 - клапан VVT, 8 - форсунки, 9 - датчик детонации, 10 - датчик положения коленчатого вала, 11 - датчик положения распределительного вала, 12 - датчик температуры ОЖ, 13 - кислородный датчик, 14 - ECM, 15 - датчик положения дроссельной заслонки, 16 - нейтрализатор, 17 - резонатор.


1 - сектор дроссельной заслонки, 2 - регулятор холостого хода (ISCV), 3 - датчик положения дроссельной заслонки, 4 - патрубок антифриза, 5 - патрубок продувки.

Однако на большинстве моделей изначально устанавливалась дроссельная заслонка с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, двухканальный потенциометрический датчик положения (к MY2003 заменен на бесконтактный двухканальный датчик на эффекте Холла), плюс отдельный датчик положения педали акселератора (изначально потенциометрический, с тип '2006 - на эффекте Холла). ETCS выполняет функции управления частотой вращения холостого хода (ISC), круиз-контроля и контроля крутящего момента при переключении передач.


Вариантов установки кислородных датчиков и широкодиапазонных датчиков состава смеси (AFS) за время выпуска существовало довольно много:


- парные кислородные датчики (89465) перед двойным нейтрализатором,
- один кислородный датчик (89465) перед нейтрализатором и один - после,
- один датчик AFS (89467) перед нейтрализатором и кислородный датчик (89465) - после,
- парные датчики AFS (89467) перед двойным нейтрализатором и парные кислородные датчики (89465) - после...



С тип '2006 получили распространение AFS "плоского" (planar) типа (преимущество по сравнению с традиционным колпачковым - быстрый прогрев за счет эффективного нагревателя).

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

Датчики положения коленчатого и распределительного валов оставались традиционными индуктивными.

К MY2003 был внедрен плоский широкополосный пьезоэлектрический датчик детонации, в отличие от старых датчиков резонансного типа он регистрирует более широкий диапазон частот вибраций.

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

На североамериканском рынке ECM приходилось также выполнять управление запредельно сложной, по сравнению с версиями для Европы или Японии, и капризной системой улавливания паров топлива (EVAP), которая заслуживает отдельного разговора.

На тип '2006 некоторых рынков с жесткими эко-нормами на впуске появился привод IMRV, который при работе непрогретого двигателя на холостом ходу перекрывает впускные каналы особыми заслонками, благодаря чему создаются сильные завихрения, способствующие турбулизации заряда и улучшению эффективности процесса сгорания.


Электрооборудование

Система зажигания - DIS-4 (отдельная катушка зажигания со встроенным коммутатором на каждый цилиндр). Свечи зажигания (Denso SK20R11, NGK IFR6A11) с центральным электродом из иридиевого сплава.

1 - первичная обмотка, 2 - вторичная обмотка, 3 - схема защиты по напряжению, 4 - схема защиты по току, 5 - схема формирования импульсов, 6 - схема блокировки, 7 - усилитель, 8 - контрольная схема.A - коммутатор, B - катушка зажигания.

Стартер - с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря, вместо обмотки возбуждения устанавливаются постоянные и интерполяционные магниты.

Генератор - после MY2003 появились новые генераторы с сегментным проводником. С MY2006 появилась обгонная муфта с пружиной между внутренней и внешней частями шкива, которая передает крутящий момент только в направлении вращения коленвала, снижая нагрузку на приводной ремень.

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

Привод навесных агрегатов - единым ремнем, с автоматическим пружинным натяжителем. Достоинство решения - компактность (габариты силового агрегата), недостатки - больше нагрузка на единый ремень, желательность менять натяжитель одновременно с ремнем, невозможность при поломке сбросить ремень заклинившего агрегата (из-за приводы помпы).


Практика

• Главный дефект всех двигателей серии AZ проявился не сразу, но оказался более чем критичным и массовым. В процессе эксплуатации этих моторов происходит самопроизвольное разрушение резьбы в блоке цилиндров под болты крепления головки, с нарушением герметичности газового стыка, утечкой охлаждающей жидкости через прокладку, возможным перегревом, нарушением геометрии привалочной плоскости головки и т.п. печальными последствиями.

Причем владельцы и многие ремонтники изначально даже не допускали мысли о конструктивном просчете со стороны Тойоты и путали причину со следствием, полагая, что "срыв" головок и вытягивание резьбы происходили из-за перегревов различной природы, тогда как в реальности все было наоборот.

Официально проблему признали только в 2007-м, после некоторой доработки (длину резьбы в блоке увеличили с 24 до 30 мм). "Лечить" сорванные головки производитель рекомендовал заменой блока цилиндров в сборе (примеры дефектных деталей - 11400-28130,-28490,-28050, цена $3-4k). Поскольку вне гарантии этот подход был неприемлем, то на практике наиболее оптимальным оказался вариант ремонта с нарезкой резьбы большего диаметра и установкой в нее резьбовых втулок под болты штатного размера (рекомендуется доработать все отверстия, не ограничиваясь только уже вырванной резьбой, и заменить болты крепления новыми).

А в 2011-м уже сами тойотовцы официально рекомендовали специальный ремкомплект серии "Time Sert" для установки резьбовых втулок при ремонте негарантийных машин (единственное, они предписывали не ставить втулки в угловые отверстия).


Модификация блоков с вроде бы небольшим увеличением длины резьбы определенно произвела эффект - если "срыв головки" для автомобилей 2000-2006(7) гг. был только вопросом времени, то для машин последующих лет этот дефект стал уже нехарактерным.

В сравнении с этим другие возможные неисправности серии воспринимаются досадными мелочами.

• Традиционные для тойот с VVT проблемы с треском после холодного запуска или с появлением кодов по фазам газораспределения или системе VVT. Производитель предписывал замену привода VVT (звездочки впускного распредвала в сборе) на очередную, актуальную на тот момент версию.

• На машинах первых лет выпуска на холостом ходу или при небольшом ускорении мог противоестественно шуметь пластиковый впускной коллектор, который предписывалось менять на модифицированный образец.

• Разумеется, что проблемы с течью и шумом насоса охлаждающей жидкости не обошли и серию AZ. По аналогии со всеми современными двигателями Toyota, помпу следует просто считать еще одним расходником с нормальным ресурсом 40-60 тыс.км.

• Ограниченный ресурс обгонной муфты шкива генератора.

• Если для моторов первых выпусков проблемы повышенного расхода масла на автомобилях с небольшим пробегом не существовало, то после модификации и появления тип '2006 сработал некий закон сохранения - вместо проблем с резьбой начались проблемы с угаром (видимо по причине быстрого залегания колец, которое спонтанно поражает некоторые модели современных тойотовских двигателей). Впрочем, вред от этих дефектов все равно несопоставим. Так или иначе, при расходе масла свыше 500 мл на 1000 км производитель предписывает замену комплекта поршней (пример дефектных деталей - 13211-28110, -28111) и поршневых колец.

• Что же касается постепенного увеличения расхода масла с "возрастом" (условно - на второй сотне тысяч пробега и далее), то здесь серия AZ не слишком отличается от классических тойотовских двигателей. Не прогрессирующий угар в пределах 200-300 мл / 1000 км при нормальной эксплуатации можно считать приемлемым (хотя при длительной езде с высокими оборотами возможны одномоментные скачки расхода до литра и более). При более заметном или растущем угаре вопрос зачастую может быть решен переборкой двигателя с заменой поршневых колец и маслосъемных колачков (нельзя только забывать о проверке геометрии блока - именно на AZ отмечались случаи ухода не имеющих признаков выработки цилиндров на эллипс).

1AZ-FE (2.0 EFI)

1AZ-FE - поперечного расположения, с распределенным впрыском, для исходно-переднеприводных легковых автомобилей и паркетников. Устанавливался на модели: Avensis 250..270, Avensis Verso 20, Camry 30..40..50, RAV4 20..30, Wish 10. К концу 2000-х замещен моторами серии ZR.

Двигатели 1AZ-FE можно рассматривать как упрощенный вариант 2AZ-FE.

- Отсутствует балансирный механизм.
- Отсутствуют масляные форсунки в блоке.
- Поршни имеют менее редуцированную юбку.


- Для некоторых регионов выпускались специфичные модификации под этилированный бензин, лишенные системы VVT-i, без нейтрализатора и сопутствующих элементов системы управления.

1AZ-FSE (2.0 D-4) / 2AZ-FSE (2.4 D-4)

1AZ-FSE, 2AZ-FSE - поперечного расположения, с непосредственным впрыском, для исходно-переднеприводных легковых автомобилей, вэнов и паркетников. Устанавливались на модели: Allion/Premio 240, Avensis 220..250, Caldina 240, Gaia, Isis, Nadia, Noah/Voxy 60, Opa, RAV4 20, Vista 50, Wish 10.
К 2009-му сняты с производства, а их место в линейке заняли двигатели серии ZR с традиционным впрыском (и системой Valvematic).

В механической части двигатели с непосредственным впрыском имеют ряд отличий от традиционных.
- Более высокая степень сжатия.
- В головке блока располагается форсунка непосредственного впрыска.


- От дополнительного кулачка на распредвале впускных клапанов приводится ТНВД.
- Пределы изменения фаз газораспределения на впуске - 43°.


- Применяются поршни с характерной формой днища, которая способствует направлению топливного факела в район свечи зажигания. Канавка верхнего кольца имеет противоизносное алюмитовое покрытие.


- На некоторых моделях установлен жидкостный маслоохладитель.




1 - насос ОЖ, 2 - перепускной канал, 3 - к отопителю, 4 - к радиатору, 5 - от нагревателя ATF, 6 - к нагревателю ATF, 7 - термостат, 8 - сливной кран, 9 - маслоохладитель, 10 - от радиатора.

- Модификация внутреннего рынка (тип '2004) получила несколько отличий от базовой версии: степень сжатия 10.5 вместо 9.8, трехслойная прокладка ГБЦ вместо двухслойной, изменилась форма камеры сгорания, в перемычках между цилиндрами появились наклонные каналы для циркуляции жидкости, изменились фазы газораспределения, ход впускного клапана увеличился с 8.2 до 9.4 мм, ход выпускного - уменьшился с 8.6 до 8.0 мм, на 1.1 мм уменьшилась высота поршня и несколько изменилась форма его днища.

Система впрыска топлива (D-4)


1 - датчик температуры воздуха на впуске, 2 - адсорбер, 3 - привод ETCS, 4 - электропневмоклапан EVAP, 5 - топливный насос низкого давления, 6 - электропневмоклапан SCV, 7 - датчик давления в коллекторе, 8 - ТНВД, 9 - датчик положения распределительного вала, 10 - катушка зажигания, 11 - привод VVT, 12 - датчик положения педали акселератора, 13 - клапан VVT, 14 - клапан SCV, 15 - усилитель форсунок, 16 - форсунки, 17 - датчик детонации, 18 - датчик положения коленчатого вала, 19 - датчик температуры ОЖ, 20 - кислородный датчик, 21 - ECM, 22 - клапан EGR, 23 - датчик давления топлива, 24 - датчик положения дроссельной заслонки, 25 - нейтрализатор, 26 - NO-нейтрализатор.

Двигатели 1AZ-FSE первых выпусков имели систему управления типа D-type (с датчиком абсолютного давления), однако на Avensis 250 и ряде модификаций внутреннего рынка после 2004 внедрена система L-type с датчиком расхода воздуха.


1 - датчик температуры воздуха на впуске, 2 - адсорбер, 3 - привод ETCS, 4 - электропневмоклапан EVAP, 5 - реле топливного насоса, 6 - топливный насос низкого давления, 7 - датчик давления в коллекторе, 8 - ТНВД, 9 - датчик положения распределительного вала, 10 - катушка зажигания, 11 - привод VVT, 12 - датчик положения педали акселератора, 13 - клапан VVT, 14 - клапан SCV, 15 - усилитель форсунок, 16 - форсунки, 17 - датчик детонации, 18 - датчик положения коленчатого вала, 19 - датчик температуры ОЖ, 20 - кислородный датчик, 21 - электропневмоклапан SCV, 22 - ECM.

Для традиционного двигателя с распределенным впрыском оптимальный стехиометрический состав смеси (массовое соотношение воздуха и топлива λ) составляет 14,7:1, а при значениях λ свыше 20-24 обедненная смесь уже не воспламеняется от свечи зажигания.

Двигатель же с непосредственным впрыском может работать на сверхобедненной смеси (λ до 30-40) - распыленное топливо формирует облако, сосредоточенное около свечи зажигания, и, хотя в целом по камере сгорания смесь сильно обеднена, но у свечи ее состав близок к стехиометрическому составу, что значительно облегчает воспламенение. При этом обедненная смесь в остальном объеме имеет меньшую склонность к детонации, что позволяет повысить степень сжатия и увеличить отдачу двигателя. За счет того, что при впрыскивании и испарении топлива воздушный заряд в цилиндре охлаждается, дополнительно снижается вероятность детонации и улучшается наполнение.



Режимы работы двигателей D-4 (внутреннего рынка)

1. Режим послойного смесеобразования и сгорания (LeanBurn). Реализуется при движении с постоянной скоростью и при малых нагрузках. Впрыск происходит в конце такта сжатия, топливо отражается от выемки поршня, активно диспергируется и испаряется, направляясь в зону свечи зажигания. Хотя в основном объеме смесь обеднена (λ 17-40), но заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь.


2. Режим двухстадийного смесеобразования. Реализуется при средних нагрузках для плавного перехода между режимами послойного и однородного смесеобразования. Впрыск топлива происходит дважды, на тактах впуска и сжатия, λ в этом режиме составляет 15-25.


3. Режим однородного (гомогенного) смесеобразования. Реализуется при движении с нагрузкой, при прогреве, при запуске, при работе тормозной системы, в режиме регенерации. Топливо впрыскивается на такте впуска, перемешивается с воздухом и образует однородную смесь, с близким к стехиометрическому составом (λ - 12-15).


Топливная система

Топливо поступает от насоса в баке (давление за регулятором ~400 кПа) к ТНВД, под высоким давлением нагнетается в топливный коллектор и, наконец, впрыскивается форсунками в цилиндры.

1 - топливный насос низкого давления, 2 - регулятор давления топлива, 3 - распределительный вал, 4 - демпфер пульсаций давления топлива, 5 - датчик давления топлива, 6 - топливный коллектор, 7 - форсунки, 9 - ТНВД, 10 - дозирующий клапан, 11 - обратный клапан, 12 - ECM.

ТНВД. Одноплунжерный, с дозирующим и обратным клапаном, и с демпфером пульсаций давления на входе.

1 - ТНВД, 2 - демпфер пульсаций давления топлива, 3 - из бака, 4 - редукционный клапан, 5 - топливный коллектор.

- На ходе впуска плунжер опускается и всасывает топливо в нагнетательную камеру.
- В начале хода сжатия часть топлива возвращается обратно, пока дозирующий клапан открыт (таким образом устанавливается необходимое давление топлива в пределах 8..13 МПа).
- В конце хода сжатия дозирующий клапан закрывается и топливо под высоким давлением через открывающийся обратный клапан (50-60 кПа) нагнетается в топливный коллектор.


Топливный коллектор. Изготовлен из алюминиевого сплава, в нем установлены датчик давления, обеспечивающий обратную связь с блоком управления двигателем, и механический редукционный клапан (сбрасывает часть топлива в бак, если его давление превышает 14 МПа).

1 - от ТНВД, 2 - к баку, 3 - топливный коллектор, 4 - датчик давления топлива, 5 - форсунка.



Форсунки. Щелевые распылители создают топливный факел различной формы (конический при однородном смесеобразовании или узкий в режиме послойного смесеобразования).



1 - стопорное кольцо, 2 - кольцевое уплотнение, 3 - прокладка.

Усилитель форсунок (EDU). Форсунки управляются через отдельный усилитель, который преобразует сигнал от блока управления (12 В) в высоковольтный сигнал на форсунки, обеспечивая максимальную точность и быстродействие.


Система подачи воздуха

1 - привод SCV, 2 - впускной коллектор, 3 - клапан EGR, 4 - коллектор EGR, 5 - привод ETCS.

ETCS (дроссельная заслонка с электронным управлением). Привод электродвигателем по командам электронного блока управления. При запуске дроссельная заслонка приоткрывается, чтобы обеспечить подачу дополнительного воздуха, затем степень открытия определяется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. В режиме однородного смесеобразования частота вращения холостого хода регулируется перемещением дроссельной заслонки, в режиме LeanBurn управление холостым ходом осуществляется коррекцией подачи топлива при постоянном открытии дроссельной заслонки. Кроме того, ETCS выполняет функции противобуксовочной системы (TRC) и часть функций системы стабилизации (VSC).


Привод SCV. Между головкой блока и впускным коллектором находится блок заслонок SCV, которые перекрывают один из двух впускных каналов, подходящих к каждому цилиндру, в зависимости от условий работы. Перемещение заслонок осуществляется при помощи вакуумного привода.

1 - привод SCV, 2 - клапан SCV, 3 - датчик давления в коллекторе.

- При низких оборотах и низкой нагрузке, низкой температуре охлаждающей жидкости SCV закрыт, воздух поступает через один порт, скорость потока увеличивается, на входе в цилиндр формируется вихрь, что способствует турбулизации смеси.
- При высоких нагрузках SCV открывается и воздух поступает через оба порта.


Учитывая особенности работы системы подачи воздуха, потребовалась установка дополнительного датчика давления в контуре вакуумного усилителя тормозов, чтобы при необходимости перейти на режим, обеспечивающий необходимый уровень разрежения.


Система EGR (модели внутреннего рынка). Система рециркуляции отработавших газов на двигателях D-4 обеспечивает подачу на впуск в режиме LeanBurn значительной доли ОГ (существенно больше объема перепуска на традиционных двигателях). При этом понижается температура сгорания смеси и уменьшается содержание оксидов азота в выхлопе, дополнительно уменьшаются насосные потери на впуске.


Клапан EGR приводится в действие шаговым электродвигателем, степень открытия клапана зависит от оборотов, температуры охлаждающей жидкости, нагрузки и скорости автомобиля.


На выходе из клапана отработавшие газы поступают в алюминиевый коллектор EGR, который служит для равномерной подачи газов в каждый цилиндр. И привод, и коллектор EGR имеют жидкостное охлаждение.


NO-нейтрализатор (модели внутреннего рынка). В выпускном тракте японских моделей устанавливался нейтрализатор NOx. При работе в режиме LeanBurn, который сопровождается повышенным выделением NOx, оксид азота взаимодействует с кислородом отработавших газов (O2) и продукты реакции накапливаются на адсорбирующем материале нейтрализатора в форме нитратов (NO2). В режиме однородного смесеобразования, при достаточно обогащенной смеси, в отработавших газах повышается содержание CO и CH и при их участии в присутствии платины диоксид азота восстанавливается до N2. Параллельно с накоплением оксидов азота, нейтрализатор также активно улавливает серу, которая занимает полезный объем адсорбирующего слоя, поэтому нормально функционировать эта схема могла только при использовании низкосернистого бензина.

Система зажигания - DIS-4, применяются свечи зажигания с центральным электродом из иридиевого сплава (изначально на внешнем рынке - Denso SK20R11 / NGK IFR6A11, с MY2003 - Denso SK20BR11 с двумя дополнительными боковыми электродами, свечи для моделей внутреннего рынка - SK20BGR11 сильнее выступают в камеру сгорания за счет shroud-части).



Отличия тип '2004 от базовой версии: система управления типа L-type с датчиком расхода воздуха, привод ETCS с датчиком положения дроссельной заслонки на эффекте Холла, отказ от отдельного NO-нейтрализатора.

Практика

• Приведенные выше характерные дефекты двигателя 2AZ-FE актуальны и для моторов #AZ-FSE, включая проблему со "срывом" головок блока цилиндров (примеры дефектных блоков - 11400-28120,-28160, цена ~$5-6k).

Кроме того, добавляется несколько специфических моментов:

• Уже просто как "особенность" воспринимается склонность к появлению заметных вибраций из-за просадки и без того заниженных оборотов холостого хода при минимальных отклонениях от нормы в любом из компонентов системы управления двигателем. Порой ситуация усугубляется до провалов тяги на средних оборотах и общего падения динамики. Зачастую причину не удается установить даже методом последовательных замен, хотя в некоторых случаях помогает очистка датчика расхода воздуха, дроссельной заслонки, привода SCV, замена клапана VVT, замена наконечников катушек зажигания, иногда - глушение линии EGR. Сгладить неприятные ощущения от просадки оборотов частично помогает замена опор двигателя (в первую очередь - гидронаполненных).

• Непосредственный впрыск и система управления на моторах AZ уже не имеют таких критических недостатков, как в D-4 первого поколения, и требуют куда меньшего внимания. При работах с топливной системой рекомендуется крайне осторожно обращаться с хрупкими пластиковыми элементами форсунок (~$300 за штуку), замена форсунок может потребоваться и при изменении характеристик их обмоток в процессе работы. Нередко замены требует электронасос низкого давления и, конечно, топливный фильтр в баке. Из официальных отзывных кампаний стоит отметить замену топливной трубки и обратного клапана ТНВД для Avensis 250 первого года выпуска.

• Применение системы EGR неизбежно приводит к сильному (но все же меньшему, чем в случае 3S-FSE) нагарообразованию по всему впускному тракту - от дроссельной заслонки до SCV и клапанов, и, соответственно, требует регулярной механической и химической очистки (обрабатывать же дроссельную заслонку желательно при каждом плановом ТО). В противном случае для начала стоит ожидать просадки оборотов и проблем с холодным запуском. На двигателях #AZ-FSE для внешнего рынка система EGR отсутствует, однако это не отменяет полностью необходимость очистки впускного тракта от маслянистого шлама.


Итоги

Спустя более чем десяток лет с момента появления на рынке первых двигателей AZ можно подвести некоторую черту под опытом эксплуатации этой серии.

Характеристики. По удельной мощности и крутящему моменту AZ для своего времени вполне соответствовали среднему уровню массовых азиатских аналогов, и в большинстве случаев обеспечивали достаточную тяговооруженность (за исключением разве что полноразмерных паркетников и вэнов).

Непосредственный впрыск. Применение D-4 на AZ не давало значимого прироста характеристик или радикального улучшения экономичности в сравнении с обычными моторами серии, а служило главным образом "экологическим" целям. Зато увеличение материальных и физических затрат на техническое обслуживание и ремонт "лишних" компонентов прослеживается достаточно четко, чтобы в очередной раз убедиться в никчемности и вредности использования непосредственного впрыска на нефорсированных атмосферных двигателях. И хотя #AZ-FSE оказались гораздо более пригодными к эксплуатации, чем поистине ужасные во всех отношениях 3S-FSE, обыкновенные #AZ-FE с распределенным впрыском доставляют явно меньше проблем. Не говоря уже о том, что из-за неизлечимой и массовой болезни заниженных оборотов холостого хода (с сопутствующими вибрациями) эксплуатация автомобилей с такими моторами попросту дискомфортна. И небольшая ремарка - в 2008-м известный дальневосточный диагност писал: "но прогресс не стоит на месте и обычный впрыск постепенно вытесняется", однако на деле судьба тойотовского D-4 сложилась несколько иначе.

Ремонтопригодность. С точки зрения производителя AZ считаются "одноразовыми", как и все современные тойотовские моторы, и понятие "ремонтный размер" к ним не применимо. Разумеется, что от безысходности эти двигатели подвергаются более или менее тщательному капремонту, с перегильзовкой блоков, с использованием неоригинальных запчастей или подобранных аналогов от других марок. Минимальная стоимость таких работ, как обычно, сопоставима с ценой контрактного двигателя - $1.5-2.0k, тогда как в известных топ-сервисах полный капремонт оценивается в $4-5k. Что касается других аспектов ремонтопригодности, то здесь дела обстоят неплохо - двигатели 2AZ-FE и 1AZ-FSE поставлялись и на европейский, и на внутренний рынки, что сняло массу проблем с запасными частями, дубликатом, информацией и предложением контрактных моторов.

Надежность. По совокупности большинства характерных неисправностей двигатели серии AZ можно было бы считать достойными представителями моторов "третьей волны", но всего один критический дефект с ГБЦ навсегда перечеркнул их репутацию, став врожденным пороком целых поколений популярнейших моделей (Camry 30, RAV4 20, Highlander 20...), и подорвал доверие даже к модифицированным версиям на моделях поздних выпусков.



Большой обзор двигателей Toyota














Рейтинг@Mail.ru