Главная
Статьи
Форум
Двигатели Toyota серии NR

Read in English

Eugenio,77
mail@toyota-club.net
© Toyota-Club.Net
Jan 2013 - Feb 2016



Приоритет в создании и производстве очередной малолитражной серии принадлежал отделению Daihatsu, однако основное распространение они получили на моделях бренда Toyota. Первый из двигателей серии - 1NR-FE - был представлен в 2008 году на европейском рынке. Он сразу заменил устаревший 4ZZ-FE на моделях внешнего рынка, а затем постепенно вытеснил 2NZ-FE и 2SZ-FE с рынка внутреннего. Со временем другие модификации серии начали вытеснять и проверенный 1NZ-FE. К середине 2010-х они устанавливались на модели классов "A", "B" и "C".

Двигатель Рабочий объем, см3 Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм Степень сжатия Мощность, л.с. Крутящий момент, Нм RON Система Рынок/Стандарт
1NR-FE132972.5 x 80.511.599 / 6000132 / 380095EFIEEC
1NR-FE132972.5 x 80.511.595 / 6000119 / 400091EFIJIS
1NR-FKE132972.5 x 80.513.599 / 6000121 / 440091EFIJIS
1NR-VE132972.5 x 80.5-95 / 6000120 / 4200-EFI-
2NR-FE149672.5 x 90.610.590 / 5600132 / 3000-EFIInd
2NR-VE149672.5 x 90.6-104 / 6000139 / 4200-EFI-
2NR-FKE149672.5 x 90.613.5109 / 6000136 / 440091EFIJIS
3NR-FE119772.5 x 72.510.580 / 5600104 / 3100-EFIInd
3NR-FE119772.5 x 72.511.586 / 6000108 / 4000-EFI-
4NR-FE132972.5 x 80.511.599 / 6000123 / 4200-EFICHN
5NR-FE149672.5 x 90.611.5107 / 6000140 / 4200-EFICHN
6NR-FE132972.5 x 80.511.599 / 6000123 / 4200-EFICHN
7NR-FE149672.5 x 90.611.5107 / 6000140 / 4200-EFICHN
8NR-FTS119771.5 x 74.510.0115 / 5200185 / 1500-400095D-4TEEC

1NR-FE (1.3 EFI DVVT) - базовый двигатель серии - поперечного расположения, с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Устанавливался на модели: Auris 150..180, Corolla 150..180, Corolla Axio 160, iQ 10, Passo 30, Porte/Spade 140, Probox/Succeed 160, Ractis 120, Urban Cruiser, Verso-S, Vitz 130, Yaris 130, Daihatsu Boon, Charade, Subaru Trezia, Aston Martin Cygnet.

1NR-FKE (1.3 EFI DVVT-iE) - с распределенным впрыском, с VVT-iE и режимом работы по циклу Миллера. Устанавливался на модели: Ractis 120, Vitz 130, Subaru Trezia.

1NR-VE (1.3 EFI DVVT) - с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Вариант Daihatsu для моделей собственной разработки. Устанавливался на модели: Avanza 650, Daihatsu Xenia.

2NR-FE (1.5 EFI) тип'10 - с распределенным впрыском, без системы изменения фаз газораспределения. Упрощенный вариант для индийского рынка, без VVT и гидрокомпенсаторов. Устанавливался на модели: Etios/Etios Cross.

2NR-VE (1.5 EFI DVVT) тип'13 - с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Вариант Daihatsu для моделей собственной разработки. Устанавливался на модели: Avanza 650.

2NR-FKE (1.5 EFI DVVT-iE) - с распределенным впрыском, с VVT-iE и режимом работы по циклу Миллера. Устанавливался на модели: Corolla Axio 160, Corolla Fielder 160, Porte/Spade 140, Sienta 170, Mitsuoka Ryugi.

3NR-FE (1.2 EFI) тип'10 - с распределенным впрыском, без системы изменения фаз газораспределения. Упрощенный вариант для индийского рынка, без VVT и гидрокомпенсаторов. Устанавливался на модели: Etios Liva/Cross.

3NR-FE (1.2 EFI DVVT) тип'13 - с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Устанавливался на модели: Yaris 150.

4NR-FE (1.3 EFI DVVT) - аналог 1NR-FE для китайского рынка. Устанавливался на модели: Vios 150 CHN.

5NR-FE (1.5 EFI DVVT) - аналог 2NR-VE для китайского рынка. Устанавливался на модели: Vios 150 CHN.

6NR-FE (1.3 EFI DVVT) - аналог 1NR-FE для китайского рынка. Устанавливался на модели: Yaris 150 CHN.

7NR-FE (1.5 EFI DVVT) - аналог 2NR-VE для китайского рынка. Устанавливался на модели: Yaris 150 CHN.

8NR-FTS (1.2 D-4T DVVT-iW) - с непосредственным впрыском, с турбонаддувом, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера. Устанавливался на модели: Auris 180.



1NR-FE (1.3 EFI)

Механическая часть

В двигателе применяется алюминиевый (легкосплавный) гильзованный блок цилиндров с открытой рубашкой охлаждения. Гильзы вплавлены в материал блока, а их специальная неровная внешняя поверхность способствует максимально прочному соединению и улучшенному теплоотводу. Толщина стенки между цилиндрами ~7 мм, капитальный ремонт двигателя производителем не предусматривается по определению.


Коленчатый вал установлен с 8-мм дезаксажем (оси цилиндров не пересекаются с продольной осью коленвала, благодаря чему снижаются нагрузки в паре поршень-гильза в момент создания в цилиндре максимального давления).


В рубашке охлаждения установлена проставка, благодаря которой охлаждающая жидкость более интенсивно циркулирует в зоне верхней части цилиндров, что улучшает теплоотвод и способствует более равномерному термонагружению.


Коленвал имеет 4 противовеса на щеках (вместо восьми на двигателях старших серий), шейки уменьшенной ширины и традиционные отдельные крышки коренных подшипников.

Поршни - легкосплавные, компактные T-образные, с рудиментарной юбкой. Канавка верхнего компрессионного кольца имеет анодированное покрытие, кромки верхнего компрессионного и маслосъемного колец - противоизносное покрытие методом конденсации паров. Существенный недостаток конструкции - пальцы не плавающие, а запрессованные в шатун (за исключением серии A, такое решение в тойотовской практике стабильно приводило к ускоренному износу и стукам).

Распределительные валы устанавливаются в отдельный корпус, который затем монтируется на головку блока - это несколько упростило конструкцию и технологию обработки собственно ГБЦ.
Как и на большинстве современных тойотовских моторов, на 1NR-FE используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры. На "индийских" моторах стоят старые регулировочные толкатели ("стаканчики").
Крышка головки изготовлена из пластика, в нее встроена магистраль подвода масла к рокерам.

Привод газораспределительного механизма осуществляется однорядной цепью мелкого шага (8 мм) с гидронатяжителем.

Приводы изменения фаз газораспределения устанавливаются на распределительных валах и впускных, и выпускных клапанов (DVVT - Dual Variable Valve Timing). Фазы изменяются в пределах 50° для впуска и 45° для выпуска.


В литую крышку цепи привода ГРМ устанавливается помпа системы охлаждения.


Смазка

Шестеренный масляный насос трохоидного типа приводится непосредственно от коленчатого вала.
В блоке установлены масляные форсунки охлаждения и смазки поршней.


Масляный фильтр установлен вертикально под двигателем. Используются "экономичные" разборные фильтры со сменными картриджами.

Охлаждение

Система охлаждения классическая: привод помпы от внешней стороны общего ремня привода навесных агрегатов, "холодный" (80-84°C) механический термостат, корпус дроссельной заслонки обогревается жидкостью для противодействия обмерзанию.

1 - термостат, 2 - корпус термостата (пластик), 3 - клапан EGR, 4 - к отопителю, 5 - к радиатору, 6 - от отопителя, 7 - от радиатора, 8 - насос охлаждающей жидкости.

На версиях для регионов с холодным климатом используется система подогрева охлаждающей жидкости отработавшими газами. В центральную трубу встроен клапан с приводом от термостата: после холодного пуска газы проходят через теплообменник с охлаждающей жидкостью, по мере прогрева клапан открывается и газы уже беспрепятственно поступают на выпуск.


У вентилятора радиатора имеется отдельный блок управления электродвигателем, который позволяет регулировать его скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления хладагента кондиционера, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала.

Впуск и выпуск

Подобно старым тойотовским схемам, пластиковый впускной коллектор установлен сзади, стальной выпускной - спереди.
Существенный недостаток конструкции - двигатель получил систему рециркуляции отработавших газов (EGR), привод клапана EGR - шаговым электродвигателем.


Система управления

Впрыск топлива - традиционный распределенный, в нормальных условиях - секвентальный, при низких температурах и небольшой частоте вращения может использоваться групповой впрыск.

- Датчик массового расхода воздуха (MAF) типа "hot wire", совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске.
- Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) появился на модификациях двигателя, соответствующих стандартам Euro 5.
- Дроссельная заслонка - полностью с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, бесконтактный двухканальный датчик положения на эффекте Холла. ETCS выполняет функции управления частотой вращения холостого хода (ISC), противобуксовочной системы (TRC), часть функций системы стабилизации (VSC) и круиз-контроля.


- Датчик положения педали акселератора - бесконтактный двухканальный, на эффекте Холла.
- Датчики положения коленвала и распредвалов - магниторезистивные, в отличие от прежних индуктивных обеспечивают на выходе цифровой сигнал и исправно работают при низкой частоте вращения.
- Датчик детонации - плоский широкополосный пьезоэлектрический, в отличие от старых датчиков резонансного типа регистрирует более широкий диапазон частот вибраций.
- Первый кислородный датчик - широкополосный датчик состава смеси (AFS) планарного типа (преимущество по сравнению с традиционным колпачковым - быстрый прогрев за счет эффективного нагревателя), датчик за катализатором - обычный кислородный.
- Форсунки с удлиненным распылителем устанавливаются в головку блока и впрыскивают топливо максимально близко к впускным клапанам.
- Топливная магистраль - без линии возврата. Кроме регулятора давления и датчика уровня, в один узел с топливным насосом в баке объединен и адсорбер системы улавливания паров топлива (EVAP).

1 - адсорбер, 2 - топливный насос, 3 - топливный фильтр, 4 - регулятор давления, 5 - датчик уровня топлива.

Электрооборудование

Система зажигания - традиционная DIS-4 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания - тонкие "иридиевые" SG20HR11 с удлиненной резьбовой частью, под ключ на "14".

В системе запуска применена пара новых функций. Во-первых, полуавтоматического пуска - достаточно повернуть ключ в START и отпустить, после чего система управления сама удерживает стартер во включенном состоянии до подхвата двигателя. Во-вторых, при работе системы стоп-старт блок управления при остановке и глушении двигателя запоминает фазы рабочего цикла по цилиндрам и при повторном пуске начинает подачу топлива и искры с того цилиндра, который сразу сможет включиться в работу.

В системе зарядки используются генераторы с сегментным проводником, отдачей в 80-100 А, в т.ч. с обгонной муфтой в шкиве привода.
Непрерывная зарядка аккумулятора осуществляется при замедлении автомобиля, а в установившихся режимах движения циклы зарядки и разрядки батареи чередуются для максимальной экономичности. Более сложное управление потребовало использовать в системе датчик температуры батареи и датчик силы тока.

Привод навесных агрегатов - единым ремнем, с отдельным автоматическим натяжителем.

Практика

У двигателя 1NR-FE имеются два недостатка, не связанных с конструкцией: во-первых, он не обеспечивает должной тяговооруженности даже потяжелевшим со временем моделям B-класса и уж тем более не подходит современному C-классу; во-вторых, за пределами внутреннего японского рынка его предпочитают агрегатировать с механическими коробками передач.

Что касается недостатков конструктивных, то за относительно недолгий срок выпуска реакции производителя потребовали повышенный расход масла и затрудненный пуск. Хотя нетрудно провести аналогию с другими тойотовскими сериями - неизбежны проблемы со стуком приводов VVT при холодном пуске, течью насоса охлаждающей жидкости, повышенным отложением нагара во впускном тракте из-за работы EGR.



1NR-FKE (1.3 EFI) / 2NR-FKE (1.5 EFI)

Среди отличий от базового двигателя стоит отметить:
- Система изменения фаз газораспределения VVT-iE - пример использования см. здесь.
- Предусмотрена возможность работы двигателя по циклу Миллера/Аткинсона - подробнее см. здесь.
- Высокая геометрическая степень сжатия.
- Развитый выпуск типа 4-2-1.



8NR-FTS (1.2 D-4T)
Отметим принципиальные моменты и отличия мотора, не похожего на другие двигатели серии.

Механическая часть

- Система изменения фаз газораспределения VVT-iW - подробнее см. здесь.
- Возможность работы по циклу Миллера/Аткинсона - подробнее см. здесь.

- Усиленный блок цилиндров.

1 - блок цилиндров, 2 - термостат (блок), 3 - цилиндр. a - канал охлаждения, b - ребро, c - камера 1 сепаратора, d - площадка под датчик детонации, f - рубашка охлаждения, g - вентиляционное окно, i - гильза, j - сетка хона.

- Коленвал с полноценными 8 противовесами.

1 - коленвал, 2 - упорная шайба, 3 - вкладыши подшипника. a - микронеровности, b - канавка.

1 - поршень, 2 - антифрикционная вставка, 3 - верхнее компрессионное кольцо, 4 - нижнее компрессионное кольцо, 5 - маслосъемное кольцо, 6 - расширитель. a - камера сгорания, b - полмерное покрытие, c - компрессионная высота, e - PVD покрытие, f - хромовое покрытие.

1 - крышка подшипника, 2 - корпус распредвалов, 3 - головка блока. c - рубашка охлаждения (2-уровневая), d - впускной канал.

- Привод ТНВД от дополнительного кулачка на впускном распредвалу.
- Привод вакуумного насоса от выпускного распредвала (для обеспечения работы усилителя тормозов и привода управления турбокомпрессором).

1 - крышка цепи привода ГРМ, 2 - э/м клапан VVT-i, 3 - э/м клапан VVT-iW.

1 - звездочка впускного распредвала, 2 - звездочка выпускного распредвала, 3 - э/м клапан VVT-i, 4 - э/м клапан VVT-iW, 5 - выпускной распредвал, 6 - вакуумный насос, 7 - впускной распредвал, 8 - кулачок привода ТНВД, 9 - ТНВД, 10 - рокер, 11 - наконечник клапана, 12 - сухарь, 13 - тарелка пружины, 14 - пружина клапана, 15 - седло пружины, 16 - клапан, 17 - гидрокомпенсатор.

- Алюминиевая крышка головки блока.

1 - крышка головки, 2 - масляная магистраль, 3 - маслоотражатель.

- Применено натриевое охлаждение клапанов.
- Выпускной коллектор встроен в головку блока.


Система вентиляции картера.

Применение наддува означает как увеличение количества картерных газов, так и невозможность их отвода только традиционным способом с помощью разрежения в коллекторе. Поэтому в крышке головки установлен эжектор, работающий в режиме наддува, так что газы с большим содержанием углеводородов не попадают в атмосферу, а возвращаются на впуск и затем сгорают в цилиндре.

На блоке находится еще одна камера сепаратора для улавливания масла из картерных газов.

1 - эжектор, 2 - клапан PCV, 3 - камера сепаратора.

В режиме наддува картерные газы принудительно отводятся с помощью эжектора на впуск.

1 - воздушный фильтр, 2 - крышка головки блока, 3 - головка блока цилиндров, 4 - блок цилиндров, 5 - картер, 6 - масляный поддон, 7 - камера сепаратора, 8 - клапан PCV, 9 - впускной коллектор, 10 - корпус дроссельной заслонки, 11 - интеркулер, 12 - турбокомпрессор, 13 - эжектор. a - воздух, b - воздух + картерные газы, c - газы отводимые эжектором.

Эжектор действует по принципу Вентури - картерные газы отсасываются в поток проходящего сжатого воздуха.

1 - форсунка. a - сжатый воздуха от турбокомпрессора, b - ко входу турбокомпрессора.

При работе двигателя без существенного наддува, картерные газы всасываются через обычный клапан PCV под действием разрежения на впуске.

1 - воздушный фильтр, 2 - крышка головки блока, 3 - головка блока цилиндров, 4 - блок цилиндров, 5 - картер, 6 - масляный поддон, 7 - камера сепаратора, 8 - клапан PCV, 9 - впускной коллектор, 10 - корпус дроссельной заслонки, 11 - интеркулер, 12 - турбокомпрессор, 13 - эжектор. a - воздух, b - воздух + картерные газы.


Охлаждение

• Двигатель снабжен двумя термостатами:
- традиционный термостат (температура открытия 80-84°C) во впускном патрубке системы охлаждения контролирует поток жидкости через радиатор
- термостат на блоке цилиндров (температура открытия 76-80°C) управляет потоком жидкости через блок, для обеспечения максимально быстрого прогрева цилиндров

1 - головка блока цилиндров, 2 - впускной патрубок, 3 - термостат (блок), 4 - блок цилиндров, 5 - насос охлаждающей жидкости, 6 - корпус дроссельной заслонки, 7 - термостат, 8 - бачок интеркулера, 9 - радиатор, 10 - клапан прокачки, 11 - радиатор отопителя, 12 - нагреватель жидкости CVT.

- Встроенный в головку блока выпускной коллектор также позволяет охлаждать отработавшие газы до входа в турбокомпрессор.


Смазка

• В отличие от многих других двигателей, где установлены обыкновенные форсунки для смазки и охлаждения поршней, здесь ECM может управлять впрыском в зависимости от внешних условий.

Холодный двигатель / Прогретый двигатель

Редукционный и управляющий клапаны установлены в корпусе редукционного клапана масляного насоса.

1 - корпус клапана насоса, 2 - клапан управления подачей масла, 3 - редукционный клапан.

1 - клапан управления подачей масла. a - закрыт, b - открыт, c - обмотка, d - плунжер, e - шарик, f - от масляного насоса, g - к редукционному клапану.

1) Масло подводится к задней части редукционного клапана, отсекая подачу масла к форсункам.

1 - редукционный клапан, 2 - клапан управления подачей масла, 3 - ECM, 4 - форсунка. a - масло

2) Подача масла для подпора редукционного клапана прекращается, клапан открывается и масло подается к форсункам.

1 - редукционный клапан, 2 - клапан управления подачей масла, 3 - ECM, 4 - форсунка. a - масло, b - сброс

• Применен датчик уровня моторного масла.


1 - датчик уровня масла, 2 - выключатель по уровню масла. a - ON, b - OFF.


Впуск и выпуск

1 - турбокомпрессор, 2 - клапан перепуска воздуха, 3 - привод, 4 - клапан WGT (перепуска газов мимо турбины), 5 - обмотка, 6 - вал, 7 - клапан, 8 - компрессор, 9 - турбина. c - газы, d - воздух.

Управление давлением наддува осуществляется через классический wastegate (клапан перепуска газов мимо турбины).

- При заглушенном двигателе клапан WGT открыт.
- При запуске клапан управления разрежением отключает подачу разрежения от насоса к приводу, который в свою очередь открывает WGT. В результате горячие отработавшие газы поступают непосредственно в нейтрализатор для ускорения его прогрева.
- При небольших нагрузках, когда нет необходимости в наддуве, открытый WGT уменьшает сопротивление и насосные потери на выпуске. За счет уменьшения количества остаточных газов повышается устойчивость процесса сгорания.

1 - компрессор, 2 - турбина, 3 - клапан WGT, 4 - привод, 5 - ECM, 6 - клапан управления разрежением, 7 - обратный клапан, 8 - вакуумный насос.

- При высокой нагрузке WGT закрывается и турбина включается в работу.

1 - компрессор, 2 - турбина, 3 - клапан WGT, 4 - привод, 5 - ECM, 6 - клапан управления разрежением, 7 - обратный клапан, 8 - вакуумный насос.

Клапан перепуска воздуха служит для предотвращения ситуации, когда при резком закрытии дроссельной заслонки давление между турбокомпрессором и дросселем увеличивается, вплоть до возникновения обратного потока, сопровождаемого посторонними шумами.

1 - ECM, 2 - клапан перепуска воздуха, 3 - компрессор, 4 - турбина. a - к дроссельной заслонке.

• В системе турбонаддува используется независимый контур охлаждения с электрическим насосом и собственным радиатором.

1 - электронасос, 2 - интеркулер, 3 - турбокомпрессор, 4 - бачок интеркулера, 5 - радиатор интеркулера.

- Интеркулер (промежуточный охладитель наддувочного воздуха) - водо-воздушного типа.

1 - интеркулер, 2 - впускной коллектор, 3 - внутреннее ребро.

- С помощью управляемого электронасоса ECM изменяет интенсивность потока жидкости и степень охлаждения.

Электронасос. a - впуск, b - выпуск, c - ротор, d - вал.

Система впрыска топлива (D-4T)

1 - ECM, 2 - блок управления насосом, 3 - топливный бак, 4 - регулятор давления топлива, 5 - топливный насос (низкого давления), 6 - фильтр насоса, 7 - адсорбер, 8 - модуль насоса, 9 - ТНВД, 10 - демпфер пульсаций давления топлива, 11 - распредвал, 12 - клапан сброса давления, 13 - обратный клапан, 14 - дозирующий клапан, 15 - топливный коллектор, 16 - форсунка, 17 - датчик давления топлива.

Впрыск топлива - непосредственный, в камеру сгорания, синхронизируется с фазами (положением поршня). Топливо поступает от насоса в баке к ТНВД, где его давление увеличивается, оттуда в топливный коллектор и, наконец, впрыскивается форсунками в цилиндры. Впрыск осуществляется несколько раз за цикл.

ТНВД. Одноплунжерный, с дозирующим и обратным клапаном, с клапаном сброса давления, а также с демпфером пульсаций давления на входе в контуре низкого давления. Установлен на клапанной крышке и приводится кулачком с 4 выступами, расположенным на распредвалу. Давление топлива регулируется в пределах 2.4-20 МПа в зависимости от условий движения.

1 - дозирующий клапан, 2 - роликовый толкатель, 3 - топливный бак, 4 - регулятор давления топлива, 5 - топливный насос (низкого давления), 6 - топливный фильтр, 7 - модуль насоса, 8 - адсорбер, 9 - ТНВД, 10 - демпфер пульсаций давления топлива, 11 - распредвал, 12 - клапан сброса давления, 13 - плунжер, 14 - обратный клапан, 15 - датчик давления топлива, 16 - форсунка, 17 - топливный коллектор. a - от топливного насоса (низкого давления), b - к топливному коллектору (высокого давления), c - топливная трубка.

- На ходе впуска (A) плунжер 2 опускается и всасывает топливо в нагнетательную камеру.
- В начале хода сжатия (B) часть топлива возвращается обратно, пока дозирующий клапан 1 открыт (таким образом устанавливается необходимое давление топлива).
- В конце хода сжатия (C) дозирующий клапан закрывается и топливо под высоким давлением через открывающийся обратный клапан 3 нагнетается в топливный коллектор.


Топливный коллектор (высокого давления). Изготовлен ковкой, в коллекторе установлен датчик давления, обеспечивающий обратную связь с блоком управления двигателем.

1 - топливная трубка высокого давления, 2 - топливный коллектор, 3 - датчик давления топлива, 4 - держатель форсунки, 5 - форсунка.

Форсунки. Щелевая форсунка впрыскивает топливо в цилиндр в виде веерного факела, который увлекает за собой значительное количество воздуха и увеличивает массовое наполнение. Уплотняющие тефлоновые/фторопластовые кольца дополнительно снижают вибрации распылителя.

1 - кольцевое уплотнение, 2 - кольцо, 3 - изолятор, 4 - тефлоновое уплотнение.

Свечи зажигания - NGK DILKAR8J9G, зазор 0.8-0.9 мм.



Большой обзор двигателей Toyota


Более 2000 руководств
по ремонту и техническому обслуживанию
автомобилей различных марок
 









Рейтинг@Mail.ru