Czas porozmawiać mniej więcej szczegółowo o silnikach Toyoty nowej generacji, a przede wszystkim o 1ZZ-FE, najpopularniejszym z nich. Każdego dnia do kraju przybywa coraz więcej samochodów z takimi jednostkami, a wciąż jest o nich przygnębiająco mało informacji. Uzupełnijmy dane zagranicznych kolegów o nasze lokalne doświadczenia.

Tak więc wprowadzono silnik Toyota 1ZZ-FE, pierwszego przedstawiciela zupełnie nowej rodziny produkcja masowa w 1998. Niemal jednocześnie zadebiutował na modele Corolli na rynek zewnętrzny i Vista 50 na rynek krajowy i od tego czasu został zainstalowany w wielu modelach klasy C i D.

Formalnie miał on zastąpić jednostkę 7A-FE STD Poprzednia generacja, znacznie przewyższając go mocą i nie gorszą pod względem zużycia paliwa. Jednak instalowany na topowych wersjach modeli faktycznie zajął miejsce uhonorowanego weterana 3S-FE, nieco ustępującego mu pod względem wydajności.

Silnik 7A-FE 3S-FE 1ZZ-FE
Przemieszczenie, cm3 1762 1998 1794
Moc, KM 110-115/5800 SAE
115-120/6000 JIS 128-132/5400DIN
135-140/6000 JIS 120-140/5600 SAE
130-140/6000JIS
Moment obrotowy, Nm 154/4400 SAE
157/4400 JIS 178/4400 DIN
186/4400 JIS 172/4400 SAE
171/4000 JIS
Współczynnik kompresji 9,5 9,5 10,0
Średnica cylindra, mm 81 86 79
Skok tłoka, mm 85,5 86 91,5

A teraz przyjrzyjmy się bliżej konstrukcji tego silnika, zwracając uwagę na jego cechy, główne zalety i wady.

Grupa cylinder-tłok

Blok cylindrów - wykonany jest ze stopu aluminium metodą formowania pod ciśnieniem, w cylindrach są zamontowane żeliwne rękawy. Stał się drugim, po serii MZ, Doświadczenie Toyoty w sprawie wprowadzenia masowych „silników ze stopów lekkich”. Osobliwość silniki nowej generacji - płaszcz chłodzący otwierany od góry, co negatywnie wpływa na sztywność bloku i całej konstrukcji. Niewątpliwą zaletą schematu było zmniejszenie masy (ogólnie silnik zaczął ważyć ~100 kg w porównaniu do 130 kg u poprzednika), a co najważniejsze technologiczna możliwość wykonania bloku w formach. Tradycyjne bloki z zamkniętymi płaszczami chłodzącymi są mocniejsze i bardziej niezawodne, ale te wykonane metodą odlewania w formach jednorazowych są bardziej pracochłonne na etapie przygotowania formy (w której zresztą masa ma tendencję do rozpadania się podczas przygotowania do zalewania), mają większe tolerancje i wymagać w związku z tym dalszych działań następczych obróbka skrawaniem sąsiednie powierzchnie i łoża łożysk.

Kolejną cechą bloku cylindrów jest skrzynia korbowa, która łączy podpory wał korbowy. Linia separacji bloku i skrzyni korbowej przebiega wzdłuż osi wału korbowego. Skrzynia korbowa z aluminium (dokładniej ze stopu lekkiego) jest wykonana jako jeden zespół z wlanymi do niej stalowymi pokrywami łożysk głównych i sama w sobie dodatkowo zwiększa sztywność bloku cylindrów.

Silnik 1ZZ-FE należy do silników „długiego skoku” - średnica cylindra wynosi 79 mm, skok tłoka wynosi 91,5 mm. Oznacza to lepszą przyczepność na dnie, co jest o wiele ważniejsze w przypadku modeli masowych niż zwiększona moc przy dużych prędkościach. Jednocześnie poprawia się również efektywność paliwowa (fizyka - mniejsze straty ciepła przez ścianki bardziej zwartej komory spalania). Ponadto przy projektowaniu silnika dominowała idea zmniejszenia tarcia i maksymalnej zwartości, co zaowocowało między innymi zmniejszeniem średnicy i długości czopów wału korbowego, co oznacza, że ​​ich obciążenie i zużycie nieuchronnie wzrosła.

Godny uwagi tłok Nowa forma, przypominający nieco część diesla („z komorą w tłoku”). Aby zmniejszyć straty tarcia przy znacznym skoku, płaszcz tłoka został zmniejszony - nie dla jego chłodzenia najlepszym rozwiązaniem. Dodatkowo tłoki w kształcie litery T w rzucie na świeże Toyoty zaczynają pukać podczas zmiany biegów znacznie wcześniej niż ich klasyczni poprzednicy.

Ale najbardziej znaczącą wadą nowych silników Toyoty była ich „jednorazowość”. W rzeczywistości okazało się, że zapewniono tylko jeden rozmiar naprawy wału korbowego dla 1ZZ-FE (i że - Wykonane w Japonii), ale generalny remont cylindra-tłoka okazał się w zasadzie niemożliwy (nie da się też przełożyć bloku).

I na próżno, bo podczas eksploatacji ujawniła się bardzo nieprzyjemna cecha silników z pierwszych lat produkcji (a takie mieliśmy i będziemy mieć większość w następnych latach) - zwiększone zużycie oleju na odpady spowodowane zużyciem eksploatacyjnym pierścienie tłokowe(Wymagania co do ich stanu w ZZ są tym większe, im większy jest skok tłoka, a co za tym idzie jego prędkość). Kwestia ta została szerzej omówiona w tym artykule. Jest tylko jeden zabieg - przegroda z montażem nowych pierścieni, aw przypadku silnego zużycia tulei - kontraktowy silnik.

„Były problemy z silnikami do 2001 roku, potem zostały naprawione i teraz wszystko jest w porządku”
Niestety, sprawy nie mają się tak dobrze. Po listopadzie 2001 roku silniki serii ZZ i NZ zaczęto wyposażać w „zmodyfikowane” pierścienie, w tym samym roku nieznacznie zmieniono blok cylindrów ZZ. Ale po pierwsze, nie wpłynęło to w żaden sposób na wcześniej wydane silniki - poza tym, że stało się możliwe zainstalowanie „właściwych” pierścieni podczas grodzi. A drugą i najważniejszą rzeczą jest to, że problem nie zniknął: jest więcej niż wystarczająco przypadków, gdy wymagane były grodzie lub wymiana silnika, w tym maszyny gwarancyjne wydanie 2002-2005 z przebiegami od 40 do 110 tys. Km.

głowica cylindra

Sama głowica bloku jest oczywiście wykonana ze stopu lekkiego. komory spalania - typ stożkowy, gdy tłok się zbliża góra martwy punkt, mieszanka robocza trafia do środka komory i tworzy wir w okolicy świecy zapłonowej, przyczyniając się do najszybszego i całkowite spalanie paliwo. Kompaktowe rozmiary komory i pierścieniowe wysunięcie dna tłoka (poprawiające napełnienie i na swój sposób tworzące mieszankę przepływa w rejonie przyściennym - na wczesnym etapie spalania ciśnienie rośnie bardziej równomiernie, a na późnym etapie , szybkość spalania wzrasta) przyczyniły się do zmniejszenia prawdopodobieństwa detonacji.

Stopień sprężania 1ZZ-FE wynosi około 10:1, ale silnik pozwala na użycie konwencjonalna benzyna(87. w SAE, regularny w Japonii, 92. w naszym kraju). Według producenta wzrost liczby oktanowej nie prowadzi do wzrostu wskaźników mocy, a jedynie zmniejsza prawdopodobieństwo detonacji. Jeśli chodzi o innych członków rodziny (3ZZ-FE, 4ZZ-FE), mają one wyższy stopień sprężania, więc wszystkożerność paliwa należy traktować ostrożniej.

ciekawy nowy styl gniazda zaworowe. Zamiast tradycyjnych stalowych wtłaczanych, w silnikach ZZ stosuje się tak zwane silniki ZZ. aluminiowe siedzenia „natryskiwane laserowo”. Są cztery razy cieńsze niż zwykle i przyczyniają się do lepsze chłodzenie zawory, umożliwiające przekazywanie ciepła do korpusu głowicy bloku nie tylko przez trzpień, ale także w dużej mierze przez grzybek zaworu. Jednocześnie, pomimo małej średnicy komory spalania, zwiększono średnicę króćców dolotowych i wylotowych, a także zmniejszyła się średnica tłoczyska (z 6 do 5,5 mm) - poprawiło to przepływ powietrza przez króciec. Ale oczywiście projekt okazał się również absolutnie nie do naprawienia.

Mechanizm dystrybucji gazu to tradycyjny 16-zaworowy DOHC. Wczesna wersja na rynek zewnętrzny miała ustalone fazy, ale większość silników otrzymywała wtedy system VVT-i(Zmienne fazy rozrządu) to świetna rzecz, aby osiągnąć równowagę między dolnym ciągiem a górną mocą, ale wymaga szczególnej uwagi na jakość i stan oleju.

Zmniejszona waga zaworu zmniejszyła siłę sprężyny zaworowe, jednocześnie zmniejszono szerokość krzywek wał rozrządczy(mniej niż 15 mm) - ponownie zmniejszając straty tarcia z jednej strony i zwiększając zużycie z drugiej. Ponadto Toyota zrezygnowała z regulacji luzu zaworowego za pomocą podkładek na rzecz niejako „popychaczy regulacyjnych” o różnej grubości, których miseczki łączą w sobie funkcje poprzedniego popychacza i podkładki (w przypadku szybkoobrotowego silnika wymuszonego byłoby to ma sens, ale w ta sprawa- maksymalnie utrudnić i kosztować dostosowanie luki; Dobrze, że ta procedura musi być wykonywana niezwykle rzadko).

Kolejna radykalna innowacja - napęd rozrządu wykorzystuje teraz jednorzędowy łańcuch o małej podziałce (8 mm). Z jednej strony jest to plus za niezawodność (nie zepsuje się), w teorii nie ma potrzeby relatywnie częsta wymiana, tylko od czasu do czasu trzeba sprawdzać napięcie. Ale… Znowu, ale – łańcuszek ma swoje istotne braki. O hałasie chyba nie warto mówić - poza tym, że z tego powodu łańcuch jest wykonany jednorzędowo (minus trwałość). Ale w przypadku łańcucha koniecznie pojawia się napinacz hydrauliczny - po pierwsze to Dodatkowe wymagania na jakość i czystość oleju, a po drugie nawet napinacze Toyoty nie są do końca niezawodne, prędzej czy później zaczynają przeciekać i słabnąć (pies dostarczony przez Japończyków nie zawsze spełnia swoje funkcje). Co to jest swobodnie pływający łańcuch - nie trzeba wyjaśniać. Drugim elementem ulegającym zużyciu jest amortyzator, choć nie jest to „cud” produkcji ZMZ, mają wspólne zasady zużycia.

Otóż ​​głównym problemem jest rozciąganie, tym większe, im dłuższy jest sam łańcuch. Najlepiej zrobić to w dolnym silniku, gdzie łańcuch jest krótki, ale w zwykłym układzie wałki rozrządu w głowie bloku jest znacznie wydłużony. Niektórzy producenci borykają się z tym, wprowadzając zębatkę pośrednią i robiąc już dwa łańcuchy. Jednocześnie umożliwia to zmniejszenie średnicy napędzanych kół zębatych - gdy oba wały napędzane są jednym łańcuchem, odległość między nimi i szerokość głowicy są zbyt duże. Ale w obecności łańcuchów pośrednich zwiększa się hałas przekładni, liczba elementów (co najmniej dwa napinacze) i pojawiają się pewne problemy z niezawodnym mocowaniem dodatkowej zębatki. Spójrzmy na taktowanie 1ZZ-FE - łańcuch tutaj jest wyzywająco długi.

Choć użytkowanie łańcucha wiązało się z redukcją kosztów utrzymania, w rzeczywistości stało się odwrotnie, tak że średnia żywotność łańcucha wynosi ~150 tys.

Wlot i wylot

Uwagę zwraca położenie kolektora dolotowego - teraz znajduje się on z przodu (wcześniej w silnikach umieszczonych poprzecznie prawie zawsze znajdował się z boku osłony silnika). Kolektor wydechowy również się przesunął Przeciwna strona. W dużej mierze było to spowodowane tradycyjnym szaleństwem środowiskowym – konieczne jest, aby katalizator rozgrzał się jak najszybciej po uruchomieniu, co oznacza, że ​​musi być umieszczony jak najbliżej silnika. Ale jeśli zainstalujesz go tuż za kolektorem wydechowym, komora silnika mocno się przegrzewa (i całkowicie na próżno), chłodnica dodatkowo się nagrzewa itp. Dlatego na ZZ cofnął się wylot, a katalizator poszedł pod dno, podczas gdy druga opcja walki o certyfikaty (mały pre-katalizator za kolektorem) nie była wymagana.

Długi przewód pokarmowy przyczynia się do wzrostu zwrotów przy niskich i średnich prędkościach, jednak przy kolektorze dolotowym montowanym z przodu trudno jest zrobić go wystarczająco długim. Dlatego zamiast tradycyjnego jednoczęściowego kolektora z 4 „równoległymi” rurami, pierwszy 1ZZ-FE ma nowy „pająk”, podobny do wydechu, z czterema aluminiowymi rurowymi kanałami powietrznymi równa długość przyspawany do wspólnego odlewanego kołnierza. Plus - kanały powietrzne produkowane przez walcowanie mają znacznie więcej gładka powierzchnia niż odlew, minus - nie zawsze idealne spawanie kołnierza i rur.

Ale później Japończycy nadal wymieniali metalowy kolektor na plastikowy. Po pierwsze oszczędność metali nieżelaznych i uproszczenie technologii, a po drugie zmniejszenie nagrzewania powietrza na wlocie ze względu na niższą przewodność cieplną tworzywa sztucznego. W pasywnym - wątpliwa trwałość i wrażliwość na ekstremalne temperatury.

Jednostka napędowa zamontowane jednostki. Tutaj Toyota zrobiła mniej więcej to samo, co z łańcuchem. Generator, pompa wspomagania kierownicy, klimatyzator i pompa są napędzane jednym paskiem. Plus zwartość (jedno koło pasowe na wał korbowy), ale minus niezawodność - obciążenie paska jest znacznie większe, napinacz hydrauliczny nie jest szczególnie niezawodny, aw takim przypadku - ze względu na pompę układu chłodzenia nie będzie można zresetować pasek zaciętego urządzenia i kuśtykać dalej… Zamontowany do serii ZZ, nawiasem mówiąc, okazał się również endemiczny - dzięki mocno ulepszonym mocowaniom.

Filtry. Wreszcie inżynierowie Toyoty byli w stanie kompetentnie (choć mniej wygodnie w przypadku konserwacji) zorganizować Filtr oleju- dziura, dzięki czemu tradycyjne problemy z ciśnieniem oleju po uruchomieniu są częściowo rozwiązane. Ale zmienić Filtr paliwa teraz to po prostu nie zadziała w ten sposób - jest umieszczony w zbiorniku, umieszczonym na tym samym wsporniku z pompą.

System chłodzenia. Chłodziwo przepływa teraz przez blok w kształcie litery U, owijając cylindry po obu stronach, znacznie poprawiając chłodzenie.

System paliwowy. Tutaj również nastąpiły istotne zmiany. Aby zmniejszyć parowanie paliwa w przewodach i zbiorniku, Toyota zrezygnowała ze schematu z przewodem powrotnym paliwa i regulatorem podciśnienia (w tym przypadku benzyna stale krąży między zbiornikiem a silnikiem, nagrzewając się w komora silnika). Silnik 1ZZ-FE wykorzystuje regulator ciśnienia wbudowany w łódź podwodną pompa paliwowa. Zastosowano nowe wtryskiwacze z rozpylaczem „wielootworowym”, montowanym nie na kolektorze, ale w głowicy cylindrów.

Schemat układu wtrysku (1ZZ-FE dla USA). 1 - zawór elektropneumatyczny układu odzyskiwania oparów paliwa, 2 - adsorber, 3 - akumulator, 4 - czujnik temperatury powietrza dolotowego, 5 - filtr powietrza, 6 - elektrozawór odsysania pochłaniacza, 7 - czujnik ciśnienia oparów paliwa, 8 - regulator ciśnienia paliwa, 9 - przekaźnik pompy paliwa, 10 - czujnik położenia przepustnicy, 11 - zawór ISCV, 12 - jednostka elektroniczna 13 - kontrolka "CHECK ENGINE", 14 - włącznik blokady startu, 15 - wzmacniacz klimatyzacji, 16 - czujnik prędkości, 17 - włącznik rozrusznika, 18 - złącze DLC3, 19 - czujnik ciśnienie absolutne w kolektorze dolotowym, 20 - dysza, 21 - cewka zapłonowa, 22 - czujnik położenia wałka rozrządu, 23 - czujnik spalania stukowego, 24 - czujnik temperatury płynu chłodzącego, 25 - czujnik położenia wału korbowego, 26 - czujnik tlenu B1S1, 27 - czujnik tlenu B1S2 (tylko zagraniczny rynek), 28 - katalizator.

Sytem zapłonu. We wczesnej wersji zastosowano obwód bezrozdzielaczowy DIS-2 (jedna cewka na dwie świece), a następnie wszystkie silniki otrzymały układ DIS-4 - osobne cewki umieszczone w końcówce świecy (nawiasem mówiąc, najzwyklejsze świece są używane na 1ZZ- Wf). Plusy - dokładność określenia momentu podania iskry, brak przewodów wysokiego napięcia i mechanicznych części wirujących (nie licząc wirników czujników), mniejsza ilość cykli pracy każdej pojedynczej cewki, a to jest w końcu moda. Wady - cewki (a nawet połączone z wyłącznikami) w studzienkach głowicy bloku mocno się przegrzewają, zapłonu nie da się wyregulować ręcznie, większa wrażliwość na świece zarośnięte "czerwoną śmiercią" od miejscowej benzyny i co najważniejsze statystyki i praktyka - jeśli z tradycyjnym układem dystrybutora Ponieważ cewka (zwłaszcza ta zdalna) praktycznie nie pojawiała się wśród wadliwych części, to w DIS dowolnego producenta ich wymiana (m.in. w postaci „jednostek zapłonowych”, „modułów zapłonowych „…) stało się powszechne.

Więc jaki jest wniosek? Toyota stworzyła nowoczesny, mocny i cichy oszczędny silnik z dobrymi perspektywami na modernizację i rozbudowę - chyba idealny na nowy samochód. Ale bardziej martwi nas to, jak zachowują się silniki w drugiej lub trzeciej setce tysięcy, jak wytrzymują nie najłagodniejsze warunki pracy, jak podatne na lokalne naprawy. I tu trzeba przyznać, że walka między wykonalnością a niezawodnością, w której Toyota niemal zawsze stawała po stronie konsumenta, zakończyła się zwycięstwem hi-tech nad trwałością.A szkoda, że ​​nie ma alternatywy dla silniki nowej generacji...