Главная
Статьи
Форум
Двигатели Toyota серии NZv.2.0

Read in English

Eugenio,77
mail@toyota-club.net

© Toyota-Club.Net
Jul 2005 - Nov 2013


Двигатели серии NZ можно считать самыми "долгоиграющими" моторами третьей волны. Впервые появившись в 1997-м, они неплохо себя чувствуют и на новых моделях начала 2010-х. Обзор их, по сравнению с сериями AZ и ZZ, получится скучным - но это скорее можно отнести к достоинствам моторов.

Двигатель Рабочий объем, см3 Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм Степень сжатия Мощность, л.с. Крутящий момент, Нм RON Стандарт Модель Год
1NZ-FE149675.0 x 84.7 10.5105 / 6000138 / 420091JISNZE1242000
10.5110 / 6000140 / 440091JISNZT2602007
10.5109 / 6000141 / 420091SAENCP902005
11.0109 / 6000136 / 480091JISNZT2602013
2NZ-FE129875.0 x 73.5 10.588 / 6000121 / 440091JISNCP151999
10.587 / 6000120 / 440091JISNCP952009
10.582 / 6000119 / 440091SAENCP902005
10.586 / 6000121 / 440091SAENCP902005
1NZ-FXE149675.0 x 84.7 13.558 / 4000102 / 400091JISNHW101997
13.072 / 4500115 / 420091JISNHW112000
13.070 / 4500111 / 420091SAENHW112001
13.474 / 4800111 / 360091JISNHP102012

1NZ-FXE (1.5 EFI HYB)
Для легковых автомобилей с гибридной силовой установкой. Устанавливался на модели: Aqua 10, Prius 10..20, Prius C, Yaris Hybrid 130.

Как ни странно, но первой в серии NZ стала именно специфическая "гибридная" модификация, имевшая немало отличий от последовавших за ней первых традиционных версий - от пресловутого "цикла Аткинсона" и степени сжатия до изначально имевшегося ETCS. 1NZ-FXE можно назвать первым тойотовским мотором "третьей волны", первым после долгого перерыва массовым цепным мотором, первым мотором с VVT современного образца... Впрочем, не будем изменять принципу в отношении гибридов - aut nihil.

1NZ-FE (1.5 EFI) тип '99 / 2NZ-FE (1.3 EFI)


1NZ-FE - поперечного расположения, с распределенным впрыском, для исходно-переднеприводных легковых автомобилей. Устанавливался на модели: Allion/Premio 240, Bb 30, Corolla/Fielder/Runx/Allex 120, Corolla Spacio 120, Funcargo, Ist 60, Platz, Porte 10, Probox/Succeed, Ractis 100 (4WD), Raum 20, Scion xA 60, Scion xB 30, Sienta (4WD), Vios 150, Vitz 10, Will Cypha, Will VS, Yaris/Echo 10, Yaris 90..130..150, Yaris Verso 20. Отметим, что модели, изначально получившие мотор тип '99, выпускались с ним вплоть до снятия с производства, даже после появления тип '03 (исключение - Corolla NZE121).

2NZ-FE. Устанавливался на модели: Bb 30, Belta, Corolla 120, Funcargo, Ist 60, Probox/Succeed, Vios 90..150, Vitz 10..90, Will Cypha, Yaris 10..90..130..150.

Механическая часть

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. К блоку крепится массивный литой картер, выполняющий роль верхней части масляного поддона.


Кованый стальной коленчатый вал с 5-ю шейками и 4-я противовесами удерживается отдельными крышками коренных подшипников. Ось коленчатого вала смещена на 12 мм относительно линии осей цилиндров (дезаксаж), что позволяет снизить боковую составляющую силы, воздействующей со стороны поршня на цилиндр, и уменьшить износ.


Поршни - легкосплавные, с умеренно облегченной юбкой, на которую обычно наносится антифрикционное полимерное покрытие (LFA - Low Friction Resin with Alumina). Недостаток - поршневые пальцы запрессовываемого, а не плавающего типа, хотя на практике это все же не обернулось реальными проблемами.


Легкосплавная головка блока традиционной конструкции, с обыкновенными седлами клапанов и с посадочными отверстиями под форсунки распределенного впрыска.


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. Зазор в приводе клапанов регулируется при помощи набора толкателей, без использования шайб или гидрокомпенсаторов.


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

Для некоторых регионов выпускались специфичные модификации 2NZ-FE под этилированный бензин, лишенные системы VVT-i, без нейтрализатора и сопутствующих элементов системы управления.

Смазка

Масляный насос трохоидного типа установлен на крышке цепи привода ГРМ и приводится непосредственно от коленчатого вала. 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.

1 - насос охлаждающей жидкости, 2 - головка блока цилиндров, 3 - блок цилиндров, 4 - термостат, 5 - радиатор, 6 - отопитель, 7 - корпус дроссельной заслонки. A - от радиатора, B - к радиатору, C - от отопителя, D - к отопителю, E - к корпусу дроссельной заслонки.

Впуск и выпуск

Расположение коллекторов нового типа: пластиковый (для снижения веса и уменьшения нагрева воздуха на входе в двигатель) впускной - спереди, выпускной - сзади.


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 - датчик расхода воздуха / темпертатуры воздуха на впуске, 3 - датчик положения дроссельной заслонки, 4 - клапан ISCV, 5 - клапан EVAP, 6 - адсорбер, 7 - форсунка, 8 - клапан VVT, 9 - привод VVT, 10 - датчик положения распределительного вала, 11 - катушка зажигания, 12 - кислородный датчик, 13 - нейтрализатор, 14 - датчик положения коленчатого вала, 15 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 16 - датчик детонации.

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 установлен на топливном коллекторе.


Форсунки с многоточечным распылителем оптимизированы для мелкодисперсного рассеивания топлива.


Привод дроссельной заслонки - механический, управление холостым ходом - классическим регулятором типа "rotary solenoid".


Варианты установки кислородных датчиков (89465) - или перед нейтрализатором (внутренний рынок), или до и после нейтрализатора (внешний рынок).

Система зажигания - DIS-4 (отдельная катушка со встроенным коммутатором на каждый цилиндр). Свечи зажигания - обыкновенные (Denso K16R-U11, NGK BKR5EYA11).

Привод навесных агрегатов (генератор, компрессор кондиционера, насос охлаждающей жидкости) - единым ремнем (на моделях с ГУР его насос приводился отдельным ремешком), регулировка без автоматического натяжителя - перемещением генератора.

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


Тип '99/05

На моделях внешнего рынка, запускаемых в производство после начала 2005-го, появилась модификация, имевшая ряд отличий (главным образом, по системе управления).

- 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.


- Датчик AFS (89467) перед нейтрализатором и кислородный датчик (89465) за ним (европейский и североамериканский рынки).


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

- 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.

- Свечи с центральным электродом из иридиевого сплава (Denso SK16R11).


Тип '99/10

В 2010-м, с переходом на эко-нормативы JC08, была немного доработана и версия внутреннего рынка - она получила датчик AFS, плоский датчик детонации, иридиевые свечи, однако еще сохранила классический привод дроссельной заслонки.

1NZ-FE (1.5 EFI) тип '03
Устанавливался на модели: Allion/Premio 260, Auris 150..180 Jap, Corolla 120..140..160, Corolla Rumion 150, Ist 110, Porte 140, Ractis 100(2WD)..120, Sienta (2WD), Vitz 90..130.

На новых моделях внутреннего рынка, запускаемых со второй половины 2003-го (исключения - Porte 10, полноприводные Sienta и Ractis 100), устанавливается серьезно модифицированная версия двигателя.

- В приводе клапанов используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры. Существенно (с 33 до 21°) уменьшился угол развала клапанов.


- В системе смазки появились новые магистрали - подвода масла к гидрокомпенсаторам и к рокерам.


- Система охлаждения пополнилась нагревателем рабочей жидкости (для вариаторов) и охладителем EGR. Стал применяться более "горячий" (88°C) термостат.

1 - насос ОЖ, 2 - ГБЦ, 3 - термостат, 4 - радиатор, 5 - бачок ОЖ, 6 - отопитель, 7 - нагреватель жидкости CVT, 8 - корпус ДЗ, 9 - клапан EGR, 10 - охладитель EGR.

- Все двигатели изначально получили ETCS, добавилось управление EGR и электронное управление вентилятором, на появившихся после 2005-го моделях использовался датчик AFS, плоский датчик детонации. Топливный коллектор выполняет функции демпфера пульсаций давления топлива. Свечи зажигания - "иридиевые", с удлиненной резьбовой частью (Denso FK20HR11, NGK ILFR6D11).

1 - ECM, 2 - датчик расхода воздуха / температуры воздуха на впуске, 3 - датчик положения дроссельной заслонки, 4 - привод ETCS, 5 - 5 - клапан EVAP, 6 - адсорбер, 7 - топливный насос, 8 - форсунка, 9 - клапан VVT, 10 - привод VVT, 11 - датчик положения распределительного вала, 12 - катушка зажигания, 13 - датчик AFS, 14 - кислородный датчик, 15 - нейтрализатор, 16 - охладитель EGR, 17 - датчик положения коленчатого вала, 18 - датчик температуры охлаждающей жидкости, 19 - датчик детонации, 20 - клапан EGR, 21 - датчик температуры EGR.

Система EGR. Система подачи отработавших газов на впуск служит для понижения температуры сгорания смеси и уменьшения содержания оксидов азота в выхлопе, а также для снижения насосных потерь на впуске.

1 - клапан EGR, 2 - охладитель EGR, 3 - впуск ОЖ, 4 - выпуск ОЖ, 5 - ОЖ, 6 - газы.

Отбираемые из выпускного коллектора газы проходят через жидкостный охладитель и по сквозному каналу в головке блока направляются к клапану. Клапан EGR приводится в действие шаговым электродвигателем.

1 - клапан EGR, 2 - датчик температуры EGR, 3 - привода, 4 - ОЖ, 5 - пружина, 6 - клапан, 7 - газы.

На выходе из клапана отработавшие газы поступают в коллектор EGR, который служит для равномерной подачи газов в каждый цилиндр.

1 - коллектор EGR, 2 - от клапана EGR, 3 - впускной порт EGR, 4 - впуск газов.1 - клапан EGR, 2 - датчик температуры EGR, 3 - привода, 4 - ОЖ, 5 - пружина, 6 - клапан, 7 - газы.

Это "хорошо забытое старое" внедрение стало наиболее серьезным ухудшением конструкции 1NZ-FE. Технология отравления двигателя собственным выхлопом и покрытия впускного тракта нагаром - это однозначное зло, тем более, когда речь идет о малолитражном бензиновом моторе. При первой возможности практически на любом автомобиле линию EGR следует глушить, однако в данном случае совсем простого решения не получится - тойотовцы предусмотрели контроль исправности работы системы по датчику температуры EGR.



Практика

В целом, серию NZ на фоне большинства тойотовских двигателей нового поколения можно признать успешной и лишенной индивидуальных критических недостатков (вроде сорванных ГБЦ или хронического угара масла).

• Довольно распространена проблема неустойчивых или заниженных оборотов холостого хода, иногда дополняемая заметными провалами на средних оборотах. Однозначной причины и универсального решения не существует, но данные двигатели любят чистоту - промывка корпуса дроссельной заслонки и клапана ISCV, очистка MAF-сенсора, очистка клапана вентиляции картера, оказывают разительное воздействие. Однако порой владельцы излишне зацикливаются на идее промывки, забывая, что иногда регулятор холостого хода, датчик расхода воздуха, неисправную катушку или состарившийся привод VVT приходится просто менять.

• Повышенный расход масла для NZ - явление чисто возрастное. Как и на классических тойотовских моторах, он обычно развивается после 150 т.км и носит умеренный характер (200-300 мл / 1000 км), увеличиваясь при длительной езде с высокими оборотами. Переборка с заменой залегающих колец и задубевших маслосъемных колпачков имеет смысл при совсем уже неприличном угаре (более 500 мл).

• Чаще происходят внешние утечки масла или "потение", которое даже не сказывается на уровне - из-под крышки цепи, из-под гидронатяжителя, по сальникам (субъективно - слишком часто начинает пропускать задний сальник коленвала). Из интересных связанных дефектов можно вспомнить протекание масла в датчик положения коленвала (выпуск начала 2000-х), чему посвящалась общеяпонская отзывная компания.

• Опять-таки с возрастом может развиваться обычная тойотовская болезнь "треска" привода VVT после холодного запуска. Стоит напомнить, что приводы раннего образца (13050-21040) в конечном итоге были признаны производителем не слишком удачными и подлежащими замене на модифицированные (-21041).

• Определенное внимание желательно уделять чистоте системы смазки и, в частности, линии VVT (включая пресловутый дополнительный фильтрик). Причем вероятность столкнуться с обильными отложениями шлама больше как раз на "беспробежных" машинах.

• Наконец, не стоит забывать про ограниченный ресурс цепи привода ГРМ - формализовать это сложно, но за критичную величину можно взять все те же 150 т.км. И не забывать при замене цепи обновлять прочие элементы привода (звездочки (в идеале - и звездочку VVT), натяжитель, направляющую).

Еще одно замечание уже не относится напрямую к конструктивным особенностям этих моторов. С годами постепенно увеличивается масса автомобилей (под влиянием требований пассивной безопасности и за счет расширения списка стандартного оборудования), все сильнее давят на отдачу двигателей задранные эко-нормативы, но главное - ощутимо меняются негласные стандарты тяговооруженности. И условно терпимые когда-то характеристики 2NZ-FE не соответствуют современным понятиям о безопасном запасе по мощности и моменту, а у 1NZ-FE могут считаться нормой разве что для машин на базе B-класса (семейство Vitz, Corolla 160). Однако на полноценном C- или внутрияпонском D-классе (Auris, Allion/Premio) эти двигатели уже не могут обеспечить адекватной по сегодняшним меркам динамики.

Ну а все те, кому достаточно компактного автомобиля с 1NZ-FE, могут быть довольны - под капотом у них стоит один из столь редких удачных тойотовских двигателей нового времени.


Большой обзор двигателей Toyota













Рейтинг@Mail.ru