Двигатель Toyota 3ZR-FAE 2.0 16v ValveMatic (Рав 4/Авенсис): ресурс, характеристики, надежность, отзывы, расход и сервис

• Двигатели
• Toyota
• 3ZR-FAE

2.0-литровый двигатель Тойота 3ZR-FAE собирают с 2008 года на предприятиях в Японии и США и ставят на переднеприводные модели типа Avensis и полноприводные кроссоверы типа RAV4. Мотор оснащается двумя системами изменения фаз газораспределения Valvematic и Dual VVT-i.

• Характеристики
• Расход
• Применение
• Поломки

Технические характеристики мотора Toyota 3ZR-FAE 2.0 литра

Расход топлива

Силовой агрегат японского производства выделяется умеренным расходом топлива.

Если учитывать показатели Toyota RAV4 с полноприводной платформой и вариативной трансмиссией, то потребление бензина в разных режимах езды выглядит следующим образом:

1. Эксплуатация в городском цикле – 9,4 л/100 км.
2. Езда по шоссе – 6,4 л/100 км.
3. Смешанный режим передвижения – 7,5 л/100 км.

Мотор 3ZR-FA, который используется на Тойоте Авенсис, с идентичным объемом и вариативной коробкой передач, выдает такие показатели:

1. Городской режим – 9,2 л/100 км.
2. Трасса – 5,7 л/100 км.
3. Смешанный цикл – 7,7 л/100 км.

Среди достоинств двигателя выделяют его экономичность. При этом точный расход топлива напрямую зависит от массы автомобиля и стиля вождения.

Toyota RAV4 использует 6,4 л топлива на 100 км.

Недостатки, поломки и проблемы Тойота 3ZR-FAE

Чаще всего на форумах водители жалуются на посторонние шумы и стуки в работе

На втором месте рассказы о том сколько этот мотор ест масла на 1000 км пробега

Водяная помпа нередко сдается на 50 000 км, а после 150 000 км вытягивается цепь

Впускной коллектор быстро зарастает коксом, что приводит к плавающим оборотам

Много проблем доставляет система Valvematic, блок управления регулярно глючит

Связаться с администратором сайта Вы можете по электронной почте: [email protected]

Все тексты написаны мной, имеют авторство Google, занесены в оригинальные тексты Yandex и заверены нотариально. При любом заимствовании мы сразу же пишем официальное письмо на фирменном бланке в поддержку поисковых сетей, вашего хостинга и доменного регистратора.

Далее подаем в суд. Не испытывайте удачу, у нас более тридцати успешных интернет проектов и уже дюжина выигранных судебных разбирательств.

Двигатели 3ZR представляют собой четырехцилиндровый моторы с 16-ти клапанным газораспределительным механизмом. Выпуск двигателей внутреннего сгорания (ДВС) этой серии начался в 2007 году и продолжается на предприятиях Тойота до сих пор. Ниже пойдет речь о технических характеристиках, недостатках и проблемных узлах, модификациях и вариантах усовершенствования агрегата 3ZR-FE.

Характеристики 3ZR

Технические характеристики двигателя 3ZR во многом определяются двумя системами:

1) газораспределения Dual VVT-i, представленной двумя распредвалами (один для впускных клапанов, другой для выпускных);

2) управления составом топливно-воздушной смеси (ТВС) Valvematic (на модификации 3ZR — FAE).

Двигатель 3ZR оснащен цельнолитым блоком с четырьмя цилиндрами, на каждый из которых приходится по четыре клапана (два впускных и два выпускных). Используется схема DOHC. Материалом блока служит алюминий. Гильзы выполнены из чугуна.

Дополнительные доработки

Toyota – это первая автомобильная компания, которая использовала Valvematic систему на своих автомобилях. 3ZR-FAE Valvematic – это система плавного изменения высоты подъёма клапанов. Одним из автомобилей, который был оснащён данной системой, стал Toyota Avensis выпущенный в 2009 году. Помимо этого, на новой серии двигателей ZR были улучшены некоторые детали, что позволило улучшить общие ходовые характеристики. Усовершенствованиям поддались: гидрокомпенсаторы и дезаксаж коленвала. Обладатели машин семейства Corolla, могли на себе ощутить эти доработки, потому что именно эта модификация мотора устанавливалась на эти машины. Позже их стали устанавливать на модели классов «B», «C» и «D», а также на минивэны и паркетники на их базе, например на Toyota Isis и RAV4.

Недостатки и слабые места 3ZR

Недостатки двигателей 3ZR перешли по наследству от силовых агрегатов серии ZZ. К таковым относятся: повышенный расход масла, шумность, подтекание помпы, вибрации на холостом ходу, относительно невысокий ресурс.

Проблемы, чаще всего дающие о себе знать автовладельцам, представлены ниже:

1) отсутствие возможности провести капитальный ремонт ДВС;

2) растяжение цепи ГРМ, приводящее к повышенному шуму (устраняется путем замены детали);

3) сильная вибрация на холостом ходу, не устраняемая заменой подушек (конструктивная особенность двигателей 3зр);

4) плохая заводка на холодную и стук в ГРМ (необходимо следить за качеством топлива, вовремя менять фильтры);

5) провалы в работе во время старта (проблему помогает исправить обнуление блока управления);

6) быстрое забивание топливных фильтров при использовании топлива низкого качества;

7) поломка гидрокомпенсаторов при использовании масла плохого качества;

быстрый выход из строя уплотнительных манжет клапана (помогает только регулярная замена).

Увеличить ресурс силового агрегата можно только за счет использования качественного масла, регулярной его смены и умеренных нагрузок.

Конструкция двигателя

В двигателях серии 3ZR-FE установлен легкосплавный блок, который оснащен открытым охладительным контуром. Гильзы интегрированы в алюминиевую поверхность, а их наружная часть обладает характерной неровностью. Это обеспечивает надежную фиксацию элементов и положительно влияет на отвод тепла. Между цилиндрами находится стенка толщиной 7 мм.

Коленвал оборудован 8 противовесами с шейками уменьшенной ширины, что уменьшает потери. На блоке зафиксирован крупный литой картер, который используется в качестве поддона для масла.

Поршни изготовлены из легких сплавов и обладают Т-образной конфигурацией.

Двигатель имеет вертикальное расположение в подкапотном пространстве, что упрощает его обслуживание или ремонт в случае выхода из строя.

Двигатель 3ZR-FE в подкапотном пространстве.

Варианты 3ZR

Двигатель 3ZR имеет три модификации – 3ZR-FE, 3ZR-FAE и 3ZR-FBE. Основная модификация – первая в списке. ДВС автомобилей Тойота, оснащенный двумя распределительными валами для впускных и выпускных клапанов, выдает 143 л.с. Мотор FAE улучшен за счет системы Valvematic. Ее особенность состоит в том, что блок управления в зависимости от режима езды дает сигнал об изменении длины хода впускных клапанов. Система также подбирает оптимальный состав ТВС. Мощность здесь выше и составляет уже 155 л.с. В остальном расхождения по техническим характеристикам незначительные. Двигатели FBE рассчитаны на работу на биотопливе и способны выдавать 151 л.с. Данная модификация встречается на бразильских автомобилях Тойота Королла.

Пришло время рассмотреть конструктивные особенности очередного поколения тойотовских двигателей, начиная с самой распространенной серии ZR.

Применение

Двигатели серии ZR дебютировали осенью 2006-го на внутреннем рынке, в рамках масштабного обновления семейств Corolla и Premio, летом 2007-го начался серийный выпуск первых двигателей с Valvematic. Новые моторы оперативно заняли в линейке место предшественников: 3ZZ-FE ⇒ 1ZR-FE/FAE, 1ZZ-FE ⇒ 2ZR-FE/FAE, 1AZ-FE/FSE ⇒ 3ZR-FE/FAE. В начале 2010-х они устанавливались на самые разнообразные модели классов B (Yaris), C (семейство Corolla), D (семейство Premio), среднеразмерные паркетники (RAV4) и вэны (Noah).

Характеристики

* — внутреннее обозначение двигателя 1ZR-FE китайского производства для китайского рынка.
В сравнении с современными аналогами от других производителей неплохо выглядят показатели двигателей 1.6 и 1.8 vm, но 2.0 и 2.0 vm из общей массы ничем не выделяются. Что касается экономичности автомобилей с такими моторами, то ее можно оценивать от приемлемой до хорошей (в условной категории «10 литров»); характерны низкий расход при крейсерских скоростях на трассе и ощутимая зависимость от температуры за бортом. Хотя заметную роль играет агрегатирование новых двигателей с более эффективными в этом отношении вариаторами, поскольку в паре с классическими гидромеханическими автоматами ZR показывают в лучшем случае «среднюю» экономичность.

Блок цилиндров

— 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 всего 7 мм, капитальный ремонт двигателя производителем не предусматривается по определению. И хотя обстоятельства порой заставляют энтузиастов выполнять расточку или перегильзовку одноразовых тойотовских блоков, но итоговый результат такого «колхозинга» уже сложно называть «тойотой».

— 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). Это решение уже применялось на двигателях AZ и NZ, однако отсутствовало на ZZ.

— Коленвал имеет 8 противовесов на щеках, шейки уменьшенной ширины (ради снижения потерь, хотя бы и ценой долговечности) и традиционные отдельные крышки коренных подшипников (тойотовцы отказались от единой опоры коленвала, использовавшейся на серии ZZ). — К блоку крепится массивный литой картер, выполняющий роль верхней части масляного поддона. — Компактный стальной нижний масляный поддон может быть демонтирован без снятия других элементов конструкции.

— 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. Поршни соединяются с шатунами полностью плавающими пальцами. — Двигатель помещается под капотом вертикально (без завала в сторону моторного щита), не затрудняя обслуживание. — Силовой агрегат крепится на четырех опорах, правая верхняя из которых — «маслонаполненная». — Все двигатели имеют одинаковый диаметр цилиндра и отличаются ходами поршня. И если двигатель 1.8 получился просто длинноходным, то 2.0 близок к рекорду. В результате, средняя скорость поршня в режиме номинальной мощности составляет у него около 22 м/с, что когда-то считалось за верхним пределом и для спортивных моторов. Даже несмотря на облегченные поршни и пресловутые новые технологии, это не есть хорошо в плане долговечности для сугубо гражданского двигателя. Да и часть проблем с угаром масла также напрямую связана с вышеуказанной цифрой. — В отличие от двигателей предыдущих серий, распределительные валы теперь устанавливаются в отдельный корпус, который затем монтируется на головку блока — это несколько упростило конструкцию и технологию обработки собственно ГБЦ.

Головка блока цилиндров

— Вместо регулировочных толкателей («стаканчиков») повсеместно используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры.

— Угол развала впускных и выпускных клапанов составляет 29°, что по тойотовским меркам не так уж мало. — Легкосплавная крышка головки получила магистраль подвода масла к рокерам. — На двигателях Valvematic от задней части распредвала выпускных клапанов приводится лопастной вакуумный насос, необходимый для работы усилителя тормозов.

Привод ГРМ

— Привод газораспределительного механизма осуществляется однорядной цепью мелкого шага (8 мм). Гидронатяжитель цепи имеет стопорный механизм, выполнен легкосъемным и установлен с внешней стороны крышки.

— Усложнилась конструкция литой алюминиевой крышки цепи привода ГРМ — в нее устанавливается помпа системы охлаждения и масляная магистраль для форсунки смазки цепи.

— Приводы изменения фаз газораспределения устанавливаются на распределительных валах и впускных, и выпускных клапанов (DVVT — Dual Variable Valve Timing). Фазы изменяются в пределах 55° для впуска и 40° для выпуска. — Каждый из двигателей ZR получил модификацию с системой бесступенчатого изменения высоты подъема впускных клапанов (Valvematic), описание возможностей и функционирования которой следует дать отдельной статьей — см. «Система Valvematic».

— Опыт показывает, что для тойотовских двигателей критичное вытягивание цепи и, соответственно, необходимость ее замены наступает при пробеге порядка 150 т.км. Хотя здесь имеется нюанс — при замене цепи следовало бы менять и прочие элементы привода ГРМ (звездочки, башмак натяжителя, направляющую), поскольку уже затронутые износом звездочки быстро «съедают» новую цепь. К сожалению, звездочки тойотовских распредвалов объединены с небюджетными приводами VVT и отдельно не меняются, поэтому реальный эффект от простой установки новой цепи оказывается недостаточным. — Шестеренный масляный насос трохоидного типа установлен в картере и приводится от коленчатого вала отдельной короткой цепью (аналогично двигателям AZ). Это существенно улучшает работу системы при запуске в зимних условиях, но усложняет конструкцию. — На более новых двигателях с Valvematic устанавливается маслонасос с механическим перепускным клапаном, который позволяет нелинейно регулировать расход/давление масла в зависимости от частоты вращения коленчатого вала.

— В блоке установлены масляные форсунки охлаждения и смазки поршней.

— Масляный фильтр установлен неудобно, с задней стороны двигателя и горизонтально — в отличие от предыдущих серий, где фильтр располагался вертикально отверстиями вверх, что само по себе не позволяло маслу стекать из фильтра в поддон при стоянке и способствовало быстрому созданию давления после запуска. С 2008 года начали использоваться «экономичные» разборные фильтры со сменными картриджами.

Охлаждение

— Система охлаждения реализована без новомодных решений, вроде электропривода насоса или подогрева термостата — помпа вращается от внешней стороны общего ремня привода навесных агрегатов, термостат механический, корпус дроссельной заслонки по-прежнему обогревается жидкостью для противодействия обмерзанию.

— Зато у вентилятора радиатора моторов Valvematic появился отдельный блок управления электродвигателем, который позволяет бесступенчато регулировать его скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления хладагента кондиционера, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала.

Впуск и выпуск

— Как и на серии ZZ, пластиковый впускной коллектор установлен спереди, стальной выпускной — со стороны моторного щита. За коллектором в выпускном тракте стоит предварительный катализатор, несколько дальше — второй катализатор, объединенный с основным глушителем. — Двигатели с Valvematic получили впускной коллектор с системой ACIS, изменяющей эффективную длину впускного тракта для повышения мощности. При низкой и средней частоте вращения и высокой нагрузке клапан ACIS закрыт и воздух поступает по длинному каналу, в других диапазонах клапан открыт и воздух идет по более короткому пути.

Система управления

— Впрыск топлива — традиционный распределенный, в нормальных условиях — секвентальный, при низких температурах и небольшой частоте вращения может использоваться групповой и попарный впрыск. — Датчик массового расхода воздуха (MAF) типа «hot wire», совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске. — 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 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. — На двигателе 1ZR-FE может использоваться обычный кислородный датчик (89465-) планарного типа (преимущество по сравнению с традиционным колпачковым — быстрый прогрев за счет эффективного нагревателя), на остальных моторах устанавливается датчик состава смеси (AFS) (89467-). Датчик за катализатором — на всех моделях обычный кислородный, колпачкового типа. — Форсунки с удлиненным распылителем устанавливаются в головку блока и впрыскивают топливо максимально близко к впускным клапанам. Это дает мизерный вклад в «экологичность», однако при существенных отрицательных температурах бензин порой просто не успевает в достаточной степени испариться. — Топливная магистраль — без линии возврата, в топливный коллектор встроен демпфер пульсаций давления. Кроме регулятора давления и датчика уровня, в один узел с топливным насосом в баке объединен и адсорбер системы улавливания паров топлива (EVAP). — Система зажигания — традиционная DIS-4 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания — тонкие «иридиевые» SC20HR11 с удлиненной резьбовой частью, под ключ на «14» — позволили дополнительно увеличить размеры тарелок клапанов.

— В системе зарядки используются два типа генераторов — обычные и с сегментным проводником, с отдачей в 90-100 А и обгонной муфтой в шкиве привода. — На двигателях с Valvematic 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. — Система запуска традиционная, стартеры — с планетарным редуктором, мощностью 0,8-1,1 кВт. — Привод навесных агрегатов — единым ремнем, без отдельного натяжителя (регулировка натяжения — перемещением генератора). После известных проблем ZZ с расходом масла, к новому поколению подход с самого начала был настороженным, и не напрасно — феномен угара масла на практически новых моторах (2..3-й год эксплуатации) проявился вновь. Тойотовцы еще не догнали германских коллег с их допустимым расходом «литр на тысячу», однако 200-300 мл на 1000 км уже не считаются критичными. Хотя если в случае ZZ угар масла однозначно говорил о механических проблемах (как минимум — о залегании колец), то у ZR причина часто оказывается в использовании рекомендованного японцами экстремально жидкого энергосберегающего масла класса 0W-20, так что переход на более адекватные вязкости может решить проблему. Сам производитель упоминал расход масла еще в сервисных бюллетенях 2008 года (хотя решение там предлагалось неожиданное — перекалибровка блока управления двигателем). По бюллетеням прослеживаются и еще несколько возможных проблем серии ZR — затрудненный пуск и пропуски воспламенения из-за повышенного нагарообразования в камерах сгорания (2009), традиционные ошибки EVAP (2009-2011), замена звездочек распредвалов из-за стуков в механизме VVT (2009), замена насоса охлаждающей жидкости из-за протечек и шума (2009-2010), проблемы с принудительным холостым ходом (2011), проблемы горячего пуска (2011), замена генератора из-за брака шкива (2009-2010)… Для современных двигателей отсутствие разрушительных поломок в гарантийный период, нормальный зимний запуск и разумный аппетит уже можно считать достижением. По этим критериям серия ZR пока считается приемлемой — по крайней мере, не хуже ZZ и AZ (тем более, ZR с Valvematic как раз заменили версии AZ с сомнительным непосредственным впрыском D-4). Впрочем, статистически значимые выводы можно будет сделать только через несколько лет, когда пробег более ощутимой части автомобилей с этими двигателями подберется к знаковым для нынешних тойот полутора сотням тысяч.

Евгений

Москва [email protected]
© Легион-Автодата

Тюнинг

Увеличение насосной мощности, снижение сопротивления и улучшение продувки цилиндров (в совокупности атмосферный тюнинг) не дают существенных изменений в работе двигателя серии 3ZR.

Заметных изменений показателей можно добиться путем прошивки электронного блока управления (ЭБУ), доработки головки блока (расширение каналов благодаря расточке), замены форсунок на более производительные. Называется такая процедура портированием или портингом. Результатом станет повышение мощности двигателя на 15-20 л.с.

Установка компрессора SC 14 в сочетании с форсунками от мотора 2ZZ-GE позволяет повысить мощность до 180 л.с. Любители модернизации двигателя 3зр отдают предпочтение именно этому варианту.

Использование турбины Garret GT28 в сочетании с заменой форсунок, ЭБУ, топливного насоса и системы выхлопа поможет извлечь из ДВС до 300 л.с. Но такие высокие показатели мощности непременно пагубным образом скажутся на ресурсе агрегата, который и без того не блещет долголетием.