Двигатель Toyota 1ZZ-FE: модификации, характеристики, конструкция

Линейка моторов Toyota под маркировкой ZZ содержит два 1,8 л агрегата. Модификация 2ZZ адаптирована под высокие обороты, поэтому в двигателе 82 мм цилиндр с ходом поршня 85 мм. Это позволило увеличить мощность до 192 л. с.

ДВС 1ZZ FE

И наоборот, вариант ДВС 1ZZ FE выдает максимальный крутящий момент на средних оборотах. Для этого уменьшен диаметр цилиндра – 79 мм, но увеличен ход поршня – 91,5 мм. В этой версии изготовителем заложен экономичный расход топлива и экологические нормы Евро-4.

Для конвейерного производства движков 1ZZ-FE руководство задействовало мощности завода TMMC в Кембрижде (штат Онтарио, Канада). Затем у производителя появились еще две версии, первая 1ZZ FED выпускалась на заводе Шимояма внутри Японии. Вторая модификация 1ZZ FBE собиралась в Бразилии, использовала биотопливо Этанол Е100, монтировалась только на Toyota Corolla для внутреннего рынка этой страны.

Основной особенностью семейства ZZ моторов Toyota является алюминиевая гильза цилиндра внутри алюминиевого же блока. Рядная схема двигателя с газораспределением DOHC V16 дополнена гидромуфтой распределения фаз на впускном распредвалу и системой двойного, а затем индивидуального зажигания DIS-2/DIS-4, соответственно.

Блок цилиндров 1ZZ FE

Для моделей Toyota Vibe, Corolla, Matrix в течение двух лет (2003 и 2004 гг.) был доступен нагнетатель TRD. Цепной привод использован для повышения ресурса ГРМ привода, отодвигает капремонт минимум на 150 тысяч пробега. В серии 1ZZ самые большие объемы камер сгорания шатрового типа.

Отсутствие в конструкции гидрокомпенсаторов с одной стороны снизило требования к качеству масла, с другой, добавило регулировку тепловых зазоров клапанов своими руками каждые 30000 км пробега.

Конструкция коленвала

В итоге разработчики получили следующие технические характеристики 1ZZ FE:

Изготовитель	ТММС
Марка ДВС	1ZZ FE
Годы производства	1998 – 2007
Объем	1794 см3 (1,8 л)
Мощность	88 – 105 кВт (120 – 143 л. с.)
Момент крутящий	165 – 171 Нм (на 4200 об/мин)
Вес	135 кг
Степень сжатия	10
Питание	инжектор
Тип мотора	рядный бензиновый
Зажигание	DIS-2/DIS-4
Число цилиндров	4
Местонахождение первого цилиндра	ТВЕ
Число клапанов на каждом цилиндре	4
Материал ГБЦ	сплав алюминиевый
Впускной коллектор	дюралевый
Выпускной коллектор	сварной стальной
Распредвал	оригинальный профиль кулачков
Материал блока цилиндров	алюминиевый сплав
Диаметр цилиндра	81,5 мм
Поршни	узкая юбка
Коленвал	чугун литье
Ход поршня	79 мм
Горючее	АИ-92
Нормативы экологии	Евро-4
Расход топлива	трасса – 6,2 л/100 км смешанный цикл 7,7 л/100 км город – 10,3 л/100 км
Расход масла	0,6 – 1 л/1000 км
Какое масло лить в двигатель по вязкости	5W30, 10W30
Какое масло лучше для двигателя по производителю	Liqui Moly, ЛукОйл, Роснефть
Масло для 1ZZ FE по составу	зимой синтетика, летом полусинтетика
Объем масла моторного	3,7 л
Температура рабочая	95°
Ресурс ДВС	заявленный 150000 км реальный 250000 км
Регулировка клапанов	механические толкатели без шайб
Система охлаждения	принудительная, антифриз
Объем ОЖ	6,5 л
Помпа	GWT98A
Свечи на 1ZZ FE	IFR6T-11 от NGK или SK16R11
Зазор свечи	1,1 мм
Цепь ГРМ	SAT TK-TY124-8 Toyota 13506-22030 (комплект)
Порядок работы цилиндров	1-3-4-2
Воздушный фильтр	Filtron AP142/3
Масляный фильтр	VIC C-110, C-113, DC-01 90915-YZZC7
Маховик	3,6 – 3,85 кг (облегченный), тело стальное, для всех типов сцепления (керамика, органика, кевлар), 00-05 GT
Болты крепления маховика	М12х1,25 мм, длина 26 мм
Маслосъемные колпачки	производитель Goetze, впускные серые с меткой NOK выпускные черные
Компрессия	от 13 бар, разница в соседних цилиндрах максимум 1 бар
Обороты ХХ	750 – 800 мин-1
Усилие затягивания резьбовых соединений	свеча – 13 Нм маховик – 62 – 87 Нм болт сцепления – 19 – 30 Нм крышка подшипника – 68 – 84 Нм (коренной) и 43 – 53 (шатунный) головка цилиндров – три стадии 20 Нм, 69 – 85 Нм + 90° + 90°

За счет дюралевого блока производитель улучшил динамику движения автомобилей Тойота, для которых предназначен ДВС.

Характеристики

Мощность	120 — 146 л.с. (88 — 107 кВт)
Объем	1796 куб. см.
Конструкция	рядный
Тип топлива	бензин
Топливная смесь	Впрыскивание во впускной коллектор/Карбюратор
Система питания	всасывающее устройство
Тип двигателя	бензиновый
ГРМ	DOHC
Привод ГРМ	Цепь
Тип охлаждения	жидкостное
Компрессия	10 : 1
Диаметр поршня	79 мм
Ход поршня	91.5 мм
Количество цилиндров	4
Количество подшипников коленчатого вала	5
Количество клапанов	16
Крутящий момент	170 — 172 Н·м

Кривошипно-шатунный механизм

За счет увеличенного хода поршня, улучшено тяговое усилие на малых оборотах и снижены потери тепла через стенки камеры сгорания, которая имеет размер, меньший по сравнению с обычной. Но, из-за того, что поршень движется быстрее обычного, возникла проблема со снятием масла со стенок, поэтому к кольцам на двигатель серии 1ZZ FE, стали предъявляется более серьёзные требования.

Для большей компактности и уменьшения трения длину и диаметр шеек коленвала уменьшили, соответственно, возросли нагрузки и ускорился износ. На коленвале установлен шкив, приводящий в действие ремень вспомогательных механизмов.

Юбки поршней сделаны меньшей высоты, чтобы также уменьшить потери на сопротивление трению, но это отрицательно отразилось на способности к охлаждению. Поршни создали Т-образными, и они начали стучать гораздо раньше при перекладке в ВМТ, по сравнению с предшествующими моделями. С шатунами поршни соединены с помощью плавающих пальцев, а крышки садятся на болты вкручивающихся непосредственно в нижнюю часть шатуна.

Модификации

На базе мотора выпускалось несколько вариантов, отличавшихся мощностью и типом топлива:

базовый вариант FE, который выпускался моторным заводом Тойота, расположенным в Буффоло (США), имеет мощность от 125 до 140 л.с.;
143-сильная версия FED, собиравшаяся для внутреннего рынка Японии, отличается применением кованых шатунов с пониженной массой;
модификация FBE, приспособленная для работы на биотопливе (этанол), производилась исключительно для рынка Бразилии.

Моторы устанавливались на большое количество моделей автомобилей с передним и полным приводом. Встречаются варианты, предназначенные для работы с механической или автоматической трансмиссией. Кроме того, существуют модификации мотора, которые остались в производстве после 2007 года. Лицензионный выпуск ведут предприятия, расположенные в ряде государств Азии и Южной Америки.

Тюнинг двигателя Toyota 1ZZ-FE

Чип-тюнинг. Атмо

Как правильно доработать 1ZZ без турбин и прочих наддувов, вариантов не очень много, но кое-что есть… холодный забор воздуха, распредвалы Monkey Wrench Racing Stage 2 фаза 272, подъем 10мм, выхлоп прямоточный с пауком 4-2-1, это барахло даст до 30 л.с., а также более злой и приятный характер мотора. Дальше лезть нет смысла.

Турбина на 1ZZ-FE

Приобретается турбокит на базе Garrett GT28, с коллектором, мидпайпом, даунпайпом, интеркулером, блоуоффом, вместе с этим берутся форсунки 440сс, насос Walbro 255, мозги Apexi Power FC, дуем 0.5 бар, получаем 200 л.с. на стоковой поршневой. Чтоб задуть больше нужно снижать степень сжатия путем установки кованых шатунов и поршней под сж 8.5, заменить форсунки на 550сс/630сс, не лишним будет сделать портинг ГБЦ, варить выхлоп на 2.5 дюймовой трубе и дуть 300+ л.с. пока не развалится.

Особенности конструкции

Моторы 1ZZ FE во всех вариантах комплектуются унифицированным алюминиевым блоком с открытой сверху рубашкой охлаждения (схема open deck). Блок предусматривает только поперечную схему установки агрегата в моторном отсеке. В тело блока залита чугунная отливка, формирующая зеркала цилиндров. Отливка имеет тонкие стенки, из-за чего легко деформируется при перегреве. Протока охлаждающей жидкости между стенками смежных цилиндров нет. Антифриз движется одновременно с 2 сторон, равномерно охлаждая цилиндры.

Головка блока цилиндров алюминиевая, в ней установлены распределительные валы с 1-рядным цепным приводом. Натяжение цепи регулируется гидравлическим устройством, работающим от системы смазки. Механизм газораспределения имеет фазовращатель VVTi на впуске.

Седла клапанов выполнены по технологии лазерного напыления твердосплавного материала. Малая толщина слоя положительно сказывается на теплоотводе, но конструкция не приспособлена для ремонта. Тарелки клапанов получили увеличенный диаметр, одновременно снизился диаметр стержня. В приводе клапанов использованы специальные компенсаторы зазоров, имеющие различную толщину. Небольшой вес клапана позволил применить пружины с пониженной жесткостью и сузить рабочую поверхность кулачка.

Камера сгорания имеет специальную форму, способствующую завихрению рабочей смеси возле электродов свечи. На поршне имеется выступ, предназначенный для улучшения наполнения цилиндра и формирующий завихренные потоки. Конструкция обеспечивает ускоренное сгорание рабочей смеси и снижение вероятности возникновения детонации.

Коленчатый вал установлен на 5 опорах, оборудованных общей крышкой. В конструкции кривошипно-шатунного механизма применили схему с длинным ходом поршня (больше диаметра). За счет этого обеспечено смещение полки крутящего момента на низкие обороты. Система смазки работает от насоса циклоидного типа, установленного в приводе ГРМ. Масляный поддон изготовлен из алюминиевого сплава. Плоскость установки расположена на оси коренных подшипников, что позволило повысить жесткость конструкции.

Впускной коллектор расположен ближе к радиатору, выпускной — установлен со стороны моторного щита. Каталитический нейтрализатор находится под днищем автомобиля. Впускной коллектор изготовлен из алюминиевого сплава, имеет одинаковые каналы для всех цилиндров. Конструкция узла сварная. На поздних версиях мотора стал использоваться пластиковый коллектор.

В качестве топлива мотор использует неэтилированный бензин с октановым числом 95; изготовитель допускает длительную эксплуатацию агрегата на бензине сорта А92.

Система зажигания на ранних моторах имеет 2 катушки зажигания (DIS-2). Позднее стали использоваться индивидуальные катушки зажигания (система DIS-4).

Навесное оборудование имеет привод от поликлинового ремня, оснащенного гидравлическим натяжителем.

Используется распределенный впрыск топлива EFI с электронным управлением. В топливной системе отсутствует магистраль обратного стока бензина в бак. Давление подачи топлива регулируется специальным клапаном, размещенным внутри насоса. Форсунки подачи топлива установлены непосредственно в головке блока цилиндров. Для улучшения смесеобразования применены распылители с большим числом отверстий.

На некоторые автомобили, поставляемые для японского рынка, мог устанавливаться нагнетатель TRD с небольшой производительностью. Машины выпускались в 2003-04 гг. Доработка велась специализированным подразделением завода-изготовителя.

Как продлить ресурс мотора?

Как уже было отмечено выше, многое зависит от водителя. Во-первых, это качественная смазка. Моторное масло стоит покупать только то, которое рекомендовано заводом изготовителем, или аналог, имеющий соответствующие допуски. Во-вторых, масло желательно менять своевременно. Но не стоит делать это каждые 2-4 тысячи километров. В нормальных условиях эксплуатации оригинальная смазка ходит порядка 10 тысяч с небольшой потерей характеристик. Необходимо стараться не допускать масляного голодания, так как это может привести к значительному снижению ресурса ДВС.

Неполадки в системе охлаждения могут привести к перегреву двигателя «Тойоты» 1ZZ-FE. Так как головка блока выполнена из алюминия, то её может повести. Этот мотор уже лучше заменить на контрактный. Желательно подбирать щадящий режим эксплуатации. Всякого рода кик-дауны негативно сказываются на силовом агрегате, поэтому длительной езды на высоких оборотах лучше избегать.

Достоинства и недостатки

Плюсами мотора считаются:

низкий расход топлива;
хорошая тяга, достигнутая применением фазовращателя и конструкцией мотора;
долговечный цепной привод ГРМ;
распространенность, доступность запасных частей.

Недостатками ДВС серии 1ZZ являются:

низкая жесткость блока и головки — из-за небольшого перегрева детали коробятся и начинают пропускать масло и антифриз по линии стыка;
уменьшение ширины шеек коленчатого вала и кулачков распределительного вала, повлекшее рост нагрузки и ускоренный износ;
неудачная конструкция маслосъемных колец на ранних моторах, приводящая к расходу масла;
головка блока не позволяет произвести замену седел клапанов;
малая толщина гильз не допускает производить растачивание при ремонте, кроме того, оригинальных деталей поршневой группы с ремонтными размерами не существует;
стук юбок поршней на холодном двигателе — по мере прогрева детали расширяются, и стук прекращается.

Неисправности и ремонт

К распространенным поломкам моторов 1ZZ относятся:

Повышенный расход масла на двигателях первых лет выпуска, вызванный конструктивной недоработкой маслосъемных колец. Если предыдущие владельцы не проводили ремонт, то следует установить на поршни модернизированные кольца. Моторы, собранные после 2005 года, лишены подобного недостатка.
Повышенный уровень шума при работе горячего и холодного двигателя. Причиной посторонних звуков является износ подшипника ролика натяжного устройства для поликлинового ремня, используемого для привода навесного оборудования. При пробеге более 150 тыс.км рекомендуется произвести замену цепи привода ГРМ. Стук приводов клапанов встречается редко и указывает на выход из строя компенсаторов зазора.
Нестабильная работа на оборотах холостого хода является признаком загрязнения дросселя. Проблема решается очисткой узла без снятия с двигателя.
Повышенная вибрация мотора указывает на износ опоры силового агрегата. Ремонт заключается в установке новой детали.

Подведем итоги

Японский двигатель серии ZZ определенно заслуживает внимания. Очень жаль, что разработчики не предусмотрели возможность капитального ремонта, а возможно, намеренно сделали конструкцию именно таковой с целью улучшения эксплуатационных характеристик. Одно можно сказать точно: мотор этот неплохой и пользуется большой популярностью. Из его конструктивных особенностей стоит выделить лишь вибрации. Полностью от них избавиться не удастся, можно лишь только заменить заднюю подушку крепления ДВС, что не всегда помогает решить проблему.

Для своего времени данный силовой агрегат имел уникальные эксплуатационные характеристики. Двигатель 1ZZ-FE из Японии – это всегда высокий уровень надежности. Хоть разработка и считается отчасти американской, ведь тут используется система газораспределения DOCH, которую придумали в США. Но все дальнейшие модификации разрабатывались непосредственно в Японии. Чтобы мотор работал долго и исправно, его необходимо обслуживать и периодически заниматься мелким ремонтом. Понятно, что перегревы необходимо полностью исключить, ведь это может привести к капитальному ремонту. Вовремя проведенные регламентные работы – уже половина успеха.

Обслуживание

Рекомендуется производить замену масла через 5-6 тыс.км пробега (регламентная — через 10 тыс.км). Для моторов используется синтетическое масло с вязкостью 0W-20 (заменитель — 5W-20). Емкость картера двигателя — 3,7 л; еще 0,2 л заливается в корпус масляного фильтра.

Регламентный срок замены свечей — через 20 тыс.км. Длительное использование деталей нежелательно, поскольку приводит к выходу из строя катушек зажигания.

Регулировка клапанов заключается в подборе стаканов толкателей с необходимой толщиной днища. Завод производит толкатели с малым шагом размера, что позволяет подобрать необходимую деталь. Размер указывается на внутренней поверхности деталей. Периодичность регулировки — через 130-150 тыс.км пробега.

VVT-i

Разработка корпорации Тойота система регулировки фаз газораспределения — VVT-i, плавно поворачивает распредвал по отношению к приводной звездочке в зависимости от режима работы мотора. Максимальный поворот осуществляется на 60°. Сам привод представляет собой ротор с лопастями. До запуска, специальный стопор фиксирует вал в положении максимально позднего зажигания, для обеспечения оптимальных условий запуска.

Электромагнитный клапан, по команде контроллера, управляет потоком масла поступающего в полости механизма, обеспечивая задержку, либо опережения фаз. Контроллер же в свою очередь считывает информацию с датчиков, контролирующих положения распределительных валов.