Двигатель Тойота Королла, 1NR-FE, 4ZZ-FE, 1ZR-FE, Особенности конструкции

На автомобили Toyota Corolla Toyota Auris устанавливают поперечно расположенные четырехтактные четырехцилиндровые бензиновые 16-клапанные двигатели рабочим объемом

1,33 л (1NR-FE); 1,4 л (4ZZ-FE) и 1,6 л (1ZR-FE). Все двигатели оснащены системой зажигания с индивидуальными катушками зажигания (DIS), интеллектуальными электронными системами изменения фаз газораспределения (WT-i) и управления дроссельной заслонкой (ETCS-i). Указанные системы улучшают мощ-ностные и динамические характеристики двигателя, его топливную экономичность и уменьшают токсичность отработавших газов.

Все двигатели с верхним расположением двух пятиопорных распределительных валов, с четырьмя клапана на каждый цилиндр. Распределительные валы приводятся во вращение роликовой цепью, натяжение которой осуществляется гидронатяжителем

Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширения нагретых газов во время движения поршня от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). Нагревание газов в положении ВМТ достигается в результате сгорания в цилиндре топлива, перемешанного с воздухом. При этом повышается температура газов и давление. Поскольку давление под поршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного больше, поршень под действием перепада давления будет перемещаться вниз, а газы — расширяться, совершая полезную работу. Чтобы двигатель постоянно вырабатывал механическую энергию, в цилиндр необходимо периодически подавать через впускной клапан смесь воздуха с топливом. Продукты сгорания топлива после их расширения удаляются из цилиндра через выпускной клапан. Эти задачи выполняют газораспределительный механизм, управляющий открытием и закрытием клапанов, и система подачи топлива. Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расшире ния (рабочего хода) и выпуска. головка блока цилиндров двигателей изготовлена из алюминиевого сплава по поперечной схеме продувки цилиндров (впускные и выпускные каналы расположены на противоположных сторонах головки). В головку запрессованы седла и направляющие втулки клапанов. На каждом впускном и выпускном клапане установлено по одной пружине, заоиксиро-ванной через тарелку двумя сухарями.

Плоскость разъема головки и блока цилиндров уплотнена прокладкой, представляющей собой отформованную из тонколистового металла пластину.

Степень сжатия — отношение объема надпор-шневого пространства цилиндра при положении поршня в НМТ к объему надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в ВМТ, т.е. к объему камеры сгорания. Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя, т.е. способствует снижению расхода топлива.

Двигатель 4ZZ-FE (поперечный разрез): 1 — катушка зажигания; 2,10 — распределительные валы; 3, 11 — толкатели; 4 — выпускной коллектор; 5 — поршень; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — масляный насос; 9 — крышка головки блока цилиндров; 12 — форсунка; 13 — впускная труба; 14 — термостат; 15 — масляный фильтр

Двигатель 1NR-FE (поперечный разрез): 1 — катушка зажигания; 2,10 — распределительные валы; 3,11 — нажимные рычаги клапанов; 4 — впускная труба; 5 — поршень; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — масляный насос; 9 — указатель (щуп) уровня масла; 12 — выпускной коллектор; 13 — каталитический нейтрализатор

Блок цилиндров представляет собой единую отливку, образующую рубашку охлаждения, верхнюю часть картера и пять опор коленчатого вала, выполненных в виде перегородок картера. Блок цилиндров изготовлен из специального алюминиевого сплава, а гильзы цилиндров изготовлены таким образом, чтобы их литые стороны образовывали большую неровную поверхность. Улучшенное сцепление облегчает теплопередачу и ослабляет тепловую деформацию отверстий цилиндров Крышки коренных подшипников обработаны в сборе с блоком и невзаимозаменяемы. На блоке ц/линдров выполнены специальные приливы, фланцы и отверстия для крепления деталей, узлов и агрегатов, каналы главной масляной магистрали.

Коленчатый вал вращается в коренных подшипниках, имеющих тонкостенные стальные вкладыши с антифрикционным слоем.

Маховик, изготовленьй из чугуна, установлен на заднем конце коленчатого вала и закреплен восемью болтами. На маховик напрессован зубчатый обод для пуска двигателя стартером.

Поршни изготовлены из алюминиевого сплава, с короткой юбкой. На цилиндрической поверхности головки поршня выполнены кольцевые канавки для маслосъемного и двух компрессионных колец.

Поршневые пальцы установлены в бобышках поршней с зазором и запрессованы с натягом в верхние головки шатунов.

Шатуны стальные кованые со стержнем двутаврового сечения. Шатуны обрабатывают в сборе с крышками. Чтобы не перепутать их при сборке, на боковые поверхности шатунов и крышек нанесен порядковый номер цилиндра. Своими нижними головками шатуны соединены с шатунными шейками коленчатого вала через тонкостенные вкладыши, по конструкции аналогичные коренным.

Система смазки двигателя комбинированная: разбрызгиванием и под давлением. Под дазлением смазываются коренные и шатунные подшипники, опоры распределительных валов. Система состоит из масляного картера, шестеренчатого масляного насоса с маслоприемником, полнопоточного масляного фильтра, датчика давления масла и масляных каналов.

Система охлаждения двигателей герметичная, с расширительным бачком, состоит из рубашки охлаждения, выполненной в литье и окружающей цилиндры в блоке, камеры сгорания и газовые каналы в головке блока цилиндров. Принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости обеспечивает центробежный водяной насос с приводом от коленчатого вала ремнем привода вспомогательных агрегатов. Лия поддержания нормальной рабочей температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения установлен термостат, пеоекрывающий большой круг системы при непрогретом двигателе и низкой температуре охлаждающей жидкости.

Система питания двигателя состоит из электрического топливного насоса, установленного в топливном баке, дроссельного узла, фильтра тонкой очистки топлива и регулятора давления топлива, установленных в модуле топливного насоса, компенсатора пульсаций давления топлива, форсунок и топливных трубопроводов, а также включает в себя воздушный фильтр.

Система зажигания двигателей с индивидуальными катушками зажигания, которыми непосредственно управляет электронный блок управления (ЭБУ) двигателем. Причем высоковольтные провода отсутствуют, а катушки зажигания крепятся непосредственно на свечах зажигания. Система зажигания при эксплуатации не требует обслуживания и регулировки.

Силовой агрегат Тойота Королла (двигатель с коробкой передач, сцеплением и главной передачей) установлен на четырех опорах с эластичными резиновыми элементами: двух верхних боковых (правой и левой), воспринимающих основную массу силового агрегата, передней и задней, компенсирующих крутящий момент от трансмиссии и нагрузки, возникающие при трогании автомобиля с места, разгоне и торможении.

1ZR — двигатель Тойота 1.6 бензин

Двигатель Тойота 1ZR-FE изготавливается с 2006 года по настоящее время. Производство мотора осуществляется в США и Китае. Силовые агрегаты предназначены для автомобилей C-класса.

Характеристики 1ZR

Двигатель 1ZR Toyota 1.6 (точный объем 1598 куб.см) имел две модификации. Основным вариантом является модель 1ZR-FE (мощность 126 л.с.), а аналоговой версией стал мотор 1ZR-FAE с мощностью в 134 лошадиные силы. Далее представим технические характеристики силового агрегата 1ZR-FE:

• степень сжатия – 10.2;
• крутящий момент – 157 Н*м при 5200 об/мин;
• цепной привод ГРМ;
• Dual VVT-i.

Блок мотора 1ZR-FE выплавлен из алюминия, с тонкими чугунными гильзами. Рядный четырех цилиндровый ДВС предусматривает использование четырех клапанов на каждый цилиндр.В качестве топлива требуется использовать тип бензина АИ-95. Заводом производителем устанавливается допустимое потребление масла в пределах до одного литра на тысячу километров пробега. При этом полная замена смазки в моторе должна производиться каждые 10000 км пробега. Судя по отзывам владельцев автомобилей, укомплектованных ДВС 1ZR Toyota, ресурс двигателя составляет порядка 300000 км.

Потребление топлива

Расход бензина на сто километров пробега для отдельных моделей Тойота с двигателем 1ZR-FE составляет:

• Королла Е180 с МКПП-6 – 6.6 л;
• Королла Е210 с вариатором – 6.3 л;
• Королла Е150 с АКПП-4 – 7.2 л.

На какие авто устанавливался

Модификация двигателя 1ZR-FE использовалась на моделях Toyota Auris и Toyota Corolla для российского и европейского рынка. В России мотор устанавливался в следующие периоды времени:

• с 2006 по 2010 год на Toyota Auris и Corolla E150;
• с 2010 по 2012 год на рестайлинговую версию Toyota Auris E150;
• с 2012 по 2016 год на Toyota Auris и Corolla E180;
• с 2010 по 2013 год на рестайлинговую версию Toyota Corolla E150;
• с 2016 по 2019 год на рестайлинговую версию Toyota Corolla E180;
• с 2018 по настоящее время на Toyota Corolla E210.

В Европе силовой агрегат 1ZR-FE устанавливался с 2006 по 2010 год на автомобили Toyota Auris и Corolla E150.

Коротко о механической части двигателя

Конструкция силового агрегата 1ZR-FE Toyota представляет собой стандартное рядное расположение четырех цилиндров. Блок и головка блока цилиндров изготовлена из алюминия. Мотор оснащен цепным приводом газораспределительного механизма и муфтой системы VVT-i для каждого распределительного вала. На двигателе используются поршня с укороченным ходом, равным 78.5 мм. При этом значение диаметра цилиндра составляет 80.5 мм.

Из особенностей силового агрегата можно выделить следующие моменты:

• наличие гидрокомпенсаторов;
• для привода маслонасоса используется отдельная цепь;
• использование независимых корпусов для распредвалов;
• коренные подшипники с отдельными крышками.

Слабые места 1ZR

Проблемы силового агрегата 1ZR-FE остались идентичными, в сравнении со своим предшественником мотором серии ZZ. Также наблюдается повышенное потребление масла, течь насоса охлаждающей жидкости, проявление постороннего шума, низкий ресурс и нестабильная работа на холостом ходу. Продлить срок эксплуатации ДВС и снизить излишний расход масла можно за счет смазки с повышенной вязкостью и исключения повышенных нагрузок.

Далее представлены наиболее распространенные поломки и слабые места мотора 1ZR-FE:

• заводом изготовителем не предусмотрена возможность проведения капитального ремонта;
• продолжительность работы гидрокомпенсаторов зависит от качества используемого масла;
• повышенная вибрация на холостых оборотах, обусловленная конструктивной недоработкой;
• ограниченный срок службы маслоотражательных колпачков;
• формирование постороннего шума из-за постепенного растягивания цепи газораспределительного механизма;

• прихотливые к качеству используемого бензина топливные фильтры, что сопровождается понижением давления в топливной системе, в случае их засорения. Также начинает троить двигатель;
• просадка оборотов силового агрегата при старте с места, обусловлена проблемами с электронным блоком управления.

Обслуживание двигателя

Основным мероприятием по техническому обслуживанию силового агрегата 1ZR-FE Toyota явзяется своевременная замене масла. Для этого потребуется лить масло класса SL или SM, объемом в четыре литра. Замена осуществляется через каждые 10000 км пробега. Также потребуется произвести следующие мероприятия:

• проверка натяжения ремней навесного оборудования с периодичностью в 30000 км пробега;
• замена свечей зажигания раз в 50000 км пробега, с проверкой состояния зазоров через каждые десять тысяч километров пробега. В противном случае могут выйти из строя катушки зажигания;
• контроль состояния форсунок, а при необходимости осуществление их чистки, через каждые 50 тыс. км пробега;
• топливный и воздушный фильтр необходимо заменять после очередного набега в 20000 км, а фильтр грубой очистки топлива – 50000 км;
• цепной привод газораспределительного механизма требуется менять через каждые 200-250 тыс. км пробега. Надо иметь в виду, что в случае обрыва цепи произойдет повреждение клапанов.

Модификации мотора

Японскими разработчиками были сконструированы две модификации двигателя серии 1ZR Toyota:

1. Основной является 1ZR-FE. В ней применяется система изменения газораспределения фаз Dual-VVT-i. Для данной модели требуется использование бензина АИ-95. Это обусловлено показателем степени сжатия 10.2. При этом мощность силового агрегата составляет 124 лошадиных сил;
2. Аналоговой версией является мотор 1ZR-FAE. Он отличается более высокими показателями степени сжатия и мощности, 10.7 и 132 л.с. соответственно. Также была внедрена система Valvematic, отвечающая за регулировку подъема клапанов, в зависимости от манеры вождения каждого отдельного водителя.

Тюнинг 1ZR-FE

Все, что можно сделать при атмосферном тюнинге – это обновить прошивку электронного блока управления и доработать впускные и выпускные клапаны. Это позволит увеличить мощность примерно на двадцать лошадиных сил.

Для осуществления более серьезного тюнинга потребуется использовать один из следующих вариантов:

Предварительно потребуется заменить ЭБУ, установить более производительные форсунки, а также снизить показатель степени сжатия. В качестве компрессора, как правило, используется модель SC 14, а форсунки заимствуются с модификации силового агрегата 2ZZ-GE. Это способствует достижению давления 0.7 Бар и повышению мощности до 180 л.с.;

Для использования указанного варианта понадобится использовать турбокит с мотора 2ZR. Главным узлом которого является турбина Garret GT28. Также в комплект будут входить следующие элементы:

• форсунки с высокой производительностью;
• интеркулер;
• перепускной клапан Blow off;
• пайпы;
• выхлопная система;
• электронный блок управления двигателем;
• ТНВД (производительность – 255 л/ч).

Такой вариант тюнинга способствует увеличению мощности силового агрегата до трехсот лошадиных сил. При этом потребуется перебрать шатунно-поршневую группу, для выдерживания повышенных нагрузок.

При осуществлении тюнинга посредством применения нагнетателей, будет значительно снижена надежность мотора, а также сократится общий ресурс.

Заключение

При соблюдении правил эксплуатации и проведении своевременного технического обслуживания, двигатель 1ZR-FE прослужит более 200000 км пробега. Но при наличии серьезной поломки, потребуется использовать контрактный двигатель, так как капитальный ремонт не предусмотрен изготовителем.