Eugenio,77 [email protected]
С окончанием прошлого века завершилась и двадцатилетняя история развития двигателей серии S - веяния времени заставили тойотовцев создать замену легендарному ветерану.
Примененные на серии AZ конструктивные решения стандартны для двигателей "третьей волны", их мы уже рассматривали в статье "1ZZ-FE. Без права на ошибку", поэтому здесь кратко отметим общие черты и подробнее остановимся на различиях.
| Двигатель | 3S-FE | 3S-FSE | 5S-FE | 1AZ-FE | 1AZ-FSE | 2AZ-FE | 2AZ-FSE |
| Рабочий объем, см 3 | 1998 | 1998 | 2163 | 1998 | 1998 | 2362 | 2362 |
| Мощность, л.с. | 140/6000 | 145/6000 | 140/6000 | 150/6000 | 152/6000 | 156/5600 | 163/5800 |
| Крутящий момент, Нм | 186/4400 | 196/4400 | 191/4400 | 192/4000 | 200/4000 | 220/4000 | 230/3800 |
| Степень сжатия | 9,5 | 10,0 | 9,5 | 9,6 | 9,8 | 9,6 | 11,0 |
| Диаметр цилиндра, мм | 86 | 86 | 87 | 86 | 86 | 88,5 | 88,5 |
| Ход поршня, мм | 86 | 86 | 91 | 86 | 86 | 96 | 96 |
Конструкция механической части здесь та же самая - легкосплавный блок с "сухими" чугунными гильзами и открытой рубашкой охлаждения, монолитный картер с интегрированными в него опорами коленвала, штампованный поддон.
Из необычных решений стоит отметить новую компоновку блока - теперь ось цилиндра не перескается с продольной осью двигателя (коленчатого вала) - т.н. дезаксаж, ради того, чтобы немного снизить интенсивный износ пары поршень-гильза. По сравнению с ZZ относительная высота юбки поршня заметно больше, что должно положительно отразиться на износостойкости и шумности.
Привод ГРМ осуществляет такой же длинной однорядной цепью мелкого шага. На впускном распредвале установлен шкив системы VVT-i, обязательной для моторов третьей волны. Угол развала клапанов получился 27,5°, что очень неплохо для "твинкама" с приводом обоих валов цепью. Зазор в клапанах изменяется "регулировочными толкателями". Седла клапанов, в отличие от ZZ, классические запрессовываемые - это явный плюс.
Масляный насос на AZ установлен не на передней части блока, а в картере (так легче всасывать масло из поддона и можно быстрее создать давление при запуске). Приводится он не напрямую от коленвала, а через еще одну цепь - это стандартный подход, но увы, не повышающий надежность.
Оригинальное решение - пластмассовый впускной коллектор, интересно, как он будет показывать себя зимой через несколько лет. Кстати, расположение коллекторов здесь традиционное - впуск сзади, выпуск спереди. Но, вместе с новомодными "экологическими" приблудами вроде выпускного "паука" и сдвоенного катализатора, это способствует чрезмерному перегреву подкапотного пространства.
В традициях японского автомобилестроения 4-х цилиндровому двигателю объемом более двух литров полагается иметь балансирные валы, и 2AZ-FE не стал исключением. Конструктивное исполнение аналогично предыдущему двигателю 5S-FE, то есть компактный механизм установлен в картере под блоком цилиндров и приводится шестерней на коленчатом валу. Любой балансирный механизм снижает общую надежность мотора, но, по крайней мере, здесь нет ременного привода. Вот только для уменьшения шума тойотовцы "догадались" применить в приводе пластиковые шестерни.
Наверное, лишним будет говорить о том, что ремонтопригодность двигателя практически нулевая. Ремонтных размеров ни для поршней, ни для вкладышей не предусмотрено, перегильзовать блок тоже не представляется возможным, максимум - "освежить" поршневые кольца. На сегодняшний день можно сказать, что проблема двигателей серии ZZ с угаром масла на малых пробегах, в целом не характерна для AZ.
Система впрыска традиционная, разве что новые форсунки с мелкодисперным распылителем устанавливаются непосредственно в головку блока цилиндров. Неплохо, что для всех двигателей серии номинальным является 92-й бензин. Зажигание - тоже в духе времени, типа DIS-4 с отдельными катушками.
Увы, обычный двигатель 1AZ-FE поставляется только на внешний рынок, а все японские, да и большинство европейских двухлитровых версий оснащены D-4. Глобальные проблемы непосредственного впрыска описывались уже неоднократно, наш материал на эту тему - "Эссе о D-4". Принцип работы и возникающие неприятности здесь аналогичны двигателю 3S-FSE, остается лишь сказать по ценам на основные узлы: оригинальный новый ТНВД ~800$, каждая из форсунок ~500$, узел ETCS (блок дроссельной заслонки) ~600$. Для информации - новый движок в сборе без навесного оборудования - более 6000$.
В свою очередь, пока только на внешний рынок поставляется еще один двигатель D-4 - 2AZ-FSE, по счастью, не слишком распространенный.
И должно быть обидно, что в данном случае применение непосредственного впрыска вообще не дало преимуществ по характеристикам, разве что немного снизились в японском лабораторном тесте выбросы "страшного CO2". Хотя надо отметить, что AZ в варианте D-4 оказался гораздо более пригодным к эксплуатации, чем кошмарный 3S-FSE.
Примечание . Специально для "отсталых" стран выпускается упрощенная модификация двигателя - без VVT-i, дефорсированная и рассчитанная под этилированный бензин. Однако для нас она практического интереса не представляет.
Обладатели модификаций с продвинутой системой снижения токсичности - два датчика состава смеси (а не простых и дешевых лямбда-зонда) перед сдвоенным катализатором и два кислородных датчика за ним, непременно увидят некстати загоревшийся "CHECK ENGINE" (коды неисправности будут указывать на лямбда-зонды или "недостаточную эффективность катализатора"). Проблема эта целиком лежит на совести "эколохов", вынудивших внедрить чрезмерно чувствительную систему, которая не предназначена для сколь-нибудь длительной реальной эксплуатции ни в штатах, ни, тем более, у нас. Увы, наиболее экономичным и разумным выходом будет смириться с горящим индикатором.
Резюме
Придется повторить, что у японцев получился технологичный двигатель нового поколения, вполне перспективный (для Тойоты). Относительно легкий, с приличной мощностью при умеренной форсировке, с неплохим расходом бензина, притом низкооктанового - это уже на пользу владельцу. Жаль что "одноразовый", да еще с ущербным вариантом D-4. Эх, вот если бы некоторыми его решениями, да улучшить старый добрый 3S-FE - цены бы тому не было...
Предсказать ресурс цепи довольно сложно - в редких случаях она не требует замен вплоть до 300 тыс. км пробега, но порой критически удлиняется и к 150 тыс. км (что проявляется шумом в работе, особенно после запуска, и ошибками по фазам газораспределения). При ее замене целесообразно было бы одновременно заменить и все прочие элементы привода (звездочки, натяжитель, направляющую), поскольку бывшие в эксплуатации элементы способствуют быстрому "старению" и новой цепи, но поскольку звездочка впускного распредвала идет в сборе с приводом VVT (~$120), то этой рекомендации следуют не все. Относительно частых замен требует гидронатяжитель цепи, однако эта операция выполняется снаружи, без снятия крышки цепи.
Смазка
В блоке находятся масляные форсунки охлаждения и смазки поршней.
Впуск и выпуск
Расположение коллекторов характерно скорее для тойотовских двигателей предыдущего поколения - впуск сзади, выпуск спереди. Заметное нововведение - пластиковый впускной коллектор (для снижения веса и стоимости, и уменьшения нагрева воздуха на входе в двигатель), оказалось достаточно беспроблемным даже для зимних условий.
Система впрыска топлива (EFI)
Впрыск топлива - традиционный распределенный, в нормальных условиях - секвентальный. В некоторых режимах (при низких температурах и небольшой частоте вращения) может использоваться попарный впрыск. Кроме того, может выполняться впрыск синхронизированный (один раз за цикл, при одном и том же положении коленчатого вала, с коррекцией продолжительности впрыска) или несинхронизированный (одновременно всеми форсунками).
Форсунки с многоточечным распылителем оптимизированы для мелкодисперсного рассеивания топлива.
В 2001-2003 выпускалась модификация с механическим приводом дроссельной заслонки и классическим регулятором холостого хода типа "rotary solenoid".
Однако на большинстве моделей изначально устанавливалась дроссельная заслонка с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, двухканальный потенциометрический датчик положения (к MY2003 заменен на бесконтактный двухканальный датчик на эффекте Холла), плюс отдельный датчик положения педали акселератора (изначально потенциометрический, с тип "2006 - на эффекте Холла). ETCS выполняет функции управления частотой вращения холостого хода (ISC), круиз-контроля и контроля крутящего момента при переключении передач.
Парные кислородные датчики (89465) перед двойным нейтрализатором,
- один кислородный датчик (89465) перед нейтрализатором и один - после,
- один датчик AFS (89467) перед нейтрализатором и кислородный датчик (89465) - после,
- парные датчики AFS (89467) перед двойным нейтрализатором и парные кислородные датчики (89465)
- после...
Датчики положения коленчатого и распределительного валов оставались традиционными индуктивными.
К MY2003 был внедрен плоский широкополосный пьезоэлектрический датчик детонации, в отличие от старых датчиков резонансного типа он регистрирует более широкий диапазон частот вибраций.
На североамериканском рынке ECM приходилось также выполнять управление запредельно сложной, по сравнению с версиями для Европы или Японии, и капризной системой улавливания паров топлива (EVAP), которая заслуживает отдельного разговора.
На тип "2006 некоторых рынков с жесткими эко-нормами на впуске появился привод IMRV, который при работе непрогретого двигателя на холостом ходу перекрывает впускные каналы особыми заслонками, благодаря чему создаются сильные завихрения, способствующие турбулизации заряда и улучшению эффективности процесса сгорания.
Стартер - с планетарным редуктором и сегментной обмоткой якоря, вместо обмотки возбуждения устанавливаются постоянные и интерполяционные магниты.
Генератор - после MY2003 появились новые генераторы с сегментным проводником. С MY2006 появилась обгонная муфта с пружиной между внутренней и внешней частями шкива, которая передает крутящий момент только в направлении вращения коленвала, снижая нагрузку на приводной ремень.
Привод навесных агрегатов - единым ремнем, с автоматическим пружинным натяжителем. Достоинство решения - компактность (габариты силового агрегата), недостатки - больше нагрузка на единый ремень, желательность менять натяжитель одновременно с ремнем, невозможность при поломке сбросить ремень заклинившего агрегата (из-за приводы помпы).
 |
Практика
| . Главный дефект всех двигателей серии AZ проявился не сразу, но оказался более чем критичным и массовым. В процессе эксплуатации этих моторов происходит самопроизвольное разрушение резьбы в блоке цилиндров под болты крепления головки, с нарушением герметичности газового стыка, утечкой охлаждающей жидкости через прокладку, возможным перегревом, нарушением геометрии привалочной плоскости головки и т.п. печальными последствиями. Причем владельцы и многие ремонтники изначально даже не допускали мысли о конструктивном просчете со стороны Тойоты и путали причину со следствием, полагая, что "срыв" головок и вытягивание резьбы происходили из-за перегревов различной природы, тогда как в реальности все было наоборот. Официально проблему признали только в 2007-м, после некоторой доработки (длину резьбы в блоке увеличили с 24 до 30 мм). "Лечить" сорванные головки производитель рекомендовал заменой блока цилиндров в сборе (примеры дефектных деталей - 11400-28130,-28490,-28050, цена $3-4k). Поскольку вне гарантии этот подход был неприемлем, то на практике наиболее оптимальным оказался вариант ремонта с нарезкой резьбы большего диаметра и установкой в нее резьбовых втулок под болты штатного размера (рекомендуется доработать все отверстия, не ограничиваясь только уже вырванной резьбой, и заменить болты крепления новыми). А в 2011-м уже сами тойотовцы официально рекомендовали специальный ремкомплект серии "Time Sert" для установки резьбовых втулок при ремонте негарантийных машин (единственное, они предписывали не ставить втулки в угловые отверстия). В сравнении с этим другие возможные неисправности серии воспринимаются досадными мелочами. Традиционные для тойот с VVT проблемы с треском после холодного запуска или с появлением кодов по фазам газораспределения или системе VVT. Производитель предписывал замену привода VVT (звездочки впускного распредвала в сборе) на очередную, актуальную на тот момент версию. На машинах первых лет выпуска на холостом ходу или при небольшом ускорении мог противоестественно шуметь пластиковый впускной коллектор, который предписывалось менять на модифицированный образец. Разумеется, что проблемы с течью и шумом насоса охлаждающей жидкости не обошли и серию AZ. По аналогии со всеми современными двигателями Toyota, помпу следует просто считать еще одним расходником с нормальным ресурсом 40-60 тыс.км. Ограниченный ресурс обгонной муфты шкива генератора. Если для моторов первых выпусков проблемы повышенного расхода масла на автомобилях с небольшим пробегом не существовало, то после модификации и появления тип "2006 сработал некий закон сохранения - вместо проблем с резьбой начались проблемы с угаром (видимо по причине быстрого залегания колец, которое спонтанно поражает некоторые модели современных тойотовских двигателей). Впрочем, вред от этих дефектов все равно несопоставим. Так или иначе, при расходе масла свыше 500 мл на 1000 км производитель предписывает замену комплекта поршней (пример дефектных деталей - 13211-28110, -28111) и поршневых колец.
Похожая процедура предлагается на североамериканском рынке - для 2007-2009 Camry, 2007-2008 Camry Solara, 2009 Corolla, 2009 Corolla Matrix, 2006-2008 RAV4, 2007-2009 Scion tC, 2008-2009 Scion xB с 2AZ (всего ~1.715.200 автомобилей) действует расширенная гарантия (Warranty Enhancement Program ZE7) на 10 лет или 150 т.миль, по которой в случае высокого расхода масла предусматривается бесплатная замена поршней.
|
. Что же касается постепенного увеличения расхода масла с "возрастом" (условно - на второй сотне тысяч пробега и далее)... Не прогрессирующий угар в пределах 200-300 мл / 1000 км при нормальной эксплуатации можно считать приемлемым (хотя при длительной езде с высокими оборотами возможны одномоментные скачки расхода), при более существенном или растущем угаре необходимо вскрытие. В самом лучшем случае вопрос может быть решен только переборкой с заменой поршневых колец и маслосъемных колпачков. Но если помимо угара масла работа двигателя сопровождается повышенным шумом (стук при перекладке поршней), то стоит заранее приготовится к большому капремонту - на серии AZ отмечаются случаи ухода на эллипс цилиндров без признаков выработки, но гораздо чаще на относительно пожилых моторах происходит сильный износ гильз.
- Для некоторых регионов выпускались специфичные модификации под этилированный бензин, лишенные системы VVT-i, без нейтрализатора и сопутствующих элементов системы управления.
| 1AZ-FSE (2.0 D-4) / 2AZ-FSE (2.4 D-4) |
 |
1AZ-FSE, 2AZ-FSE - поперечного расположения, с непосредственным впрыском, для исходно-переднеприводных легковых автомобилей, вэнов и паркетников. Устанавливались на модели: Allion/Premio 240, Avensis 220..250, Caldina 240, Gaia, Isis, Nadia, Noah/Voxy 60, Opa, RAV4 20, Vista 50, Wish 10.
К 2009-му сняты с производства, а их место в линейке заняли двигатели серии ZR с традиционным впрыском (и системой Valvematic).
В механической части двигатели с непосредственным впрыском имеют ряд отличий от традиционных.
- Более высокая степень сжатия.
- В головке блока располагается форсунка непосредственного впрыска.
Применяются поршни с характерной формой днища, которая способствует направлению топливного факела в район свечи зажигания. Канавка верхнего кольца имеет противоизносное алюмитовое покрытие.
Модификация внутреннего рынка (тип "2004) получила несколько отличий от базовой версии: степень сжатия 10.5 вместо 9.8, трехслойная прокладка ГБЦ вместо двухслойной, изменилась форма камеры сгорания, в перемычках между цилиндрами появились наклонные каналы для циркуляции жидкости, изменились фазы газораспределения, ход впускного клапана увеличился с 8.2 до 9.4 мм, ход выпускного - уменьшился с 8.6 до 8.0 мм, на 1.1 мм уменьшилась высота поршня и несколько изменилась форма его днища.
Система впрыска топлива (D-4)
 |
Двигатели 1AZ-FSE первых выпусков имели систему управления типа D-type (с датчиком абсолютного давления), однако на Avensis 250 и ряде модификаций внутреннего рынка после 2004 внедрена система L-type с датчиком расхода воздуха.
Для традиционного двигателя с распределенным впрыском оптимальный стехиометрический состав смеси (массовое соотношение воздуха и топлива λ) составляет 14,7:1, а при значениях λ свыше 20-24 обедненная смесь уже не воспламеняется от свечи зажигания.
Двигатель же с непосредственным впрыском может работать на сверхобедненной смеси (λ до 30-40) - распыленное топливо формирует облако, сосредоточенное около свечи зажигания, и, хотя в целом по камере сгорания смесь сильно обеднена, но у свечи ее состав близок к стехиометрическому составу, что значительно облегчает воспламенение. При этом обедненная смесь в остальном объеме имеет меньшую склонность к детонации, что позволяет повысить степень сжатия и увеличить отдачу двигателя. За счет того, что при впрыскивании и испарении топлива воздушный заряд в цилиндре охлаждается, дополнительно снижается вероятность детонации и улучшается наполнение.
2. Режим двухстадийного смесеобразования. Реализуется при средних нагрузках для плавного перехода между режимами послойного и однородного смесеобразования. Впрыск топлива происходит дважды, на тактах впуска и сжатия, λ в этом режиме составляет 15-25.
Топливная система
Топливо поступает от насоса в баке (давление за регулятором ~400 кПа) к ТНВД, под высоким давлением нагнетается в топливный коллектор и, наконец, впрыскивается форсунками в цилиндры.
ТНВД . Одноплунжерный, с дозирующим и обратным клапаном, и с демпфером пульсаций давления на входе.
На ходе впуска плунжер опускается и всасывает топливо в нагнетательную камеру.
- В начале хода сжатия часть топлива возвращается обратно, пока дозирующий клапан открыт (таким образом устанавливается необходимое давление топлива в пределах 8..13 МПа).
- В конце хода сжатия дозирующий клапан закрывается и топливо под высоким давлением через открывающийся обратный клапан (50-60 кПа) нагнетается в топливный коллектор.
Усилитель форсунок (EDU)
. Форсунки управляются через отдельный усилитель, который преобразует сигнал от блока управления (12 В) в высоковольтный сигнал на форсунки, обеспечивая максимальную точность и быстродействие.
ETCS (дроссельная заслонка с электронным управлением). Привод электродвигателем по командам электронного блока управления. При запуске дроссельная заслонка приоткрывается, чтобы обеспечить подачу дополнительного воздуха, затем степень открытия определяется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. В режиме однородного смесеобразования частота вращения холостого хода регулируется перемещением дроссельной заслонки, в режиме LeanBurn управление холостым ходом осуществляется коррекцией подачи топлива при постоянном открытии дроссельной заслонки. Кроме того, ETCS выполняет функции противобуксовочной системы (TRC) и часть функций системы стабилизации (VSC).
При низких оборотах и низкой нагрузке, низкой температуре охлаждающей жидкости SCV закрыт, воздух поступает через один порт, скорость потока увеличивается, на входе в цилиндр формируется вихрь, что способствует турбулизации смеси.
- При высоких нагрузках SCV открывается и воздух поступает через оба порта.
Система EGR (модели внутреннего рынка). Система рециркуляции отработавших газов на двигателях D-4 обеспечивает подачу на впуск в режиме LeanBurn значительной доли ОГ (существенно больше объема перепуска на традиционных двигателях). При этом понижается температура сгорания смеси и уменьшается содержание оксидов азота в выхлопе, дополнительно уменьшаются насосные потери на впуске.
На выходе из клапана отработавшие газы поступают в алюминиевый коллектор EGR, который служит для равномерной подачи газов в каждый цилиндр. И привод, и коллектор EGR имеют жидкостное охлаждение.
 |
NO-нейтрализатор (модели внутреннего рынка). В выпускном тракте японских моделей устанавливался нейтрализатор NOx. При работе в режиме LeanBurn, который сопровождается повышенным выделением NOx, оксид азота взаимодействует с кислородом отработавших газов (O2) и продукты реакции накапливаются на адсорбирующем материале нейтрализатора в форме нитратов (NO2). В режиме однородного смесеобразования, при достаточно обогащенной смеси, в отработавших газах повышается содержание CO и CH и при их участии в присутствии платины диоксид азота восстанавливается до N2. Параллельно с накоплением оксидов азота, нейтрализатор также активно улавливает серу, которая занимает полезный объем адсорбирующего слоя, поэтому нормально функционировать эта схема могла только при использовании низкосернистого бензина.
Система зажигания - DIS-4, применяются свечи зажигания с центральным электродом из иридиевого сплава (изначально на внешнем рынке - Denso SK20R11 / NGK IFR6A11, с MY2003 - Denso SK20BR11 с двумя дополнительными боковыми электродами, свечи для моделей внутреннего рынка - SK20BGR11 сильнее выступают в камеру сгорания за счет shroud-части).
 |
Отличия тип "2004 от базовой версии: система управления типа L-type с датчиком расхода воздуха, привод ETCS с датчиком положения дроссельной заслонки на эффекте Холла, отказ от отдельного NO-нейтрализатора.
Практика
Кроме того, добавляется несколько специфических моментов:
Уже просто как "особенность" воспринимается склонность к появлению заметных вибраций из-за просадки и без того заниженных оборотов холостого хода при минимальных отклонениях от нормы в любом из компонентов системы управления двигателем. Порой ситуация усугубляется до провалов тяги на средних оборотах и общего падения динамики. Зачастую причину не удается установить даже методом последовательных замен, хотя в некоторых случаях помогает очистка датчика расхода воздуха, дроссельной заслонки, привода SCV, замена клапана VVT, замена наконечников катушек зажигания, иногда - глушение линии EGR. Сгладить неприятные ощущения от просадки оборотов частично помогает замена опор двигателя (в первую очередь - гидронаполненных).
Непосредственный впрыск и система управления на моторах AZ уже не имеют таких критических недостатков, как в D-4 первого поколения, и требуют куда меньшего внимания. При работах с топливной системой рекомендуется крайне осторожно обращаться с хрупкими пластиковыми элементами форсунок (~$300 за штуку), замена форсунок может потребоваться и при изменении характеристик их обмоток в процессе работы. Нередко замены требует электронасос низкого давления и, конечно, топливный фильтр в баке. Из официальных отзывных кампаний стоит отметить замену топливной трубки и обратного клапана ТНВД для Avensis 250 первого года выпуска.
Применение системы EGR неизбежно приводит к сильному (но все же меньшему, чем в случае 3S-FSE) нагарообразованию по всему впускному тракту - от дроссельной заслонки до SCV и клапанов, и, соответственно, требует регулярной механической и химической очистки (обрабатывать же дроссельную заслонку желательно при каждом плановом ТО). В противном случае для начала стоит ожидать просадки оборотов и проблем с холодным запуском. На двигателях #AZ-FSE для внешнего рынка система EGR отсутствует, однако это не отменяет полностью необходимость очистки впускного тракта от маслянистого шлама.
Итоги
Спустя более чем десяток лет с момента появления на рынке первых двигателей AZ можно подвести некоторую черту под опытом эксплуатации этой серии.
Характеристики. По удельной мощности и крутящему моменту AZ для своего времени вполне соответствовали среднему уровню массовых азиатских аналогов, и в большинстве случаев обеспечивали достаточную тяговооруженность (за исключением разве что полноразмерных паркетников и вэнов).
Непосредственный впрыск. Применение D-4 на AZ не давало значимого прироста характеристик или радикального улучшения экономичности в сравнении с обычными моторами серии, а служило главным образом "экологическим" целям. Зато увеличение материальных и физических затрат на техническое обслуживание и ремонт "лишних" компонентов прослеживается достаточно четко, чтобы в очередной раз убедиться в никчемности и вредности использования непосредственного впрыска на нефорсированных атмосферных двигателях. И хотя #AZ-FSE оказались гораздо более пригодными к эксплуатации, чем поистине ужасные во всех отношениях 3S-FSE, обыкновенные #AZ-FE с распределенным впрыском доставляют явно меньше проблем. Не говоря уже о том, что из-за неизлечимой и массовой болезни заниженных оборотов холостого хода (с сопутствующими вибрациями) эксплуатация автомобилей с такими моторами попросту дискомфортна. И небольшая ремарка - в 2008-м известный дальневосточный диагност писал: "но прогресс не стоит на месте и обычный впрыск постепенно вытесняется", однако на деле судьба тойотовского D-4 сложилась несколько иначе .
Ремонтопригодность. С точки зрения производителя AZ считаются "одноразовыми", как и все современные тойотовские моторы, и понятие "ремонтный размер" к ним не применимо. Разумеется, что от безысходности эти двигатели подвергаются более или менее тщательному капремонту, с перегильзовкой блоков, с использованием неоригинальных запчастей или подобранных аналогов от других марок. Минимальная стоимость таких работ, как обычно, сопоставима с ценой контрактного двигателя - $1.5-2.0k, тогда как в известных топ-сервисах полный капремонт оценивается в $4-5k. Что касается других аспектов ремонтопригодности, то здесь дела обстоят неплохо - двигатели 2AZ-FE и 1AZ-FSE поставлялись и на европейский, и на внутренний рынки, что сняло массу проблем с запасными частями, дубликатом, информацией и предложением контрактных моторов.
Надежность. По совокупности, двигатели серии AZ можно было бы считать не самыми плохими представителями моторов "третьей волны", но всего один критический дефект с ГБЦ навсегда перечеркнул их репутацию, став врожденным пороком целых поколений популярнейших моделей (Camry 30, RAV4 20, Highlander 20...), и подорвал доверие даже к модифицированным версиям на моделях поздних выпусков.
В начале 2000-х годов корпорация Toyota представила новую линейку моторов AZ, которые стали адекватной заменой одной из самых массовых серий моторов серии S. В частности, 1AZ-FE стал заменой одному из наиболее популярных двигателей для среднего класса автомобилей – . Впрочем, Тойота не достигла на новом агрегате такого размаха комплектаций и модификацией, как у предшественника.
Как и многие линейки обычных бензиновых моторов, данная серия получила модификацию 1AZ-FSE – модель с непосредственным впрыском топлива. Этот ДВС менее распространен в России, но также достоин внимания покупателей. Сегодня такие моторы продолжают устанавливаться на ряд классических моделей, но в России продаются уже более современные агрегаты.
Основные технические характеристики двигателя
ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год!
Силовые агрегаты серии универсальные, поэтому их характеристики не отличаются чрезмерным нагнетанием мощности или удивительным крутящим моментом. Японцы постарались сделать агрегат, который выносит большой пробег без ремонта, имеет практичные цепи ГРМ, а также обладает минимальным количеством серьезных проблем.
Вот основные характеристики двигателя 1AZ-FE:
| Производство | Япония (Камиго, Шимояма) |
| Серия | 1AZ |
| Старт производства | 2000 г. |
| Объем агрегата | 1998 куб. см. |
| Номинальная мощность | 145-150 л.с. |
| Пик мощности, обороты | 5700-6000 об/мин |
| Крутящий момент | 190-200 Н*м при 4000 об/мин |
| Блок цилиндров | алюминиевый |
| Вес мотора | 131 кг |
| Подача топлива | инжектор (для модификации FE) |
| Расположение цилиндров | рядное |
| Цилиндры | 4 |
| Клапана | 16 |
| Ход поршня | 86 мм |
| Диаметр цилиндра | 86 мм |
| Степень сжатия | 9.6 – 9.8 |
| Топливо | бензин, не ниже 95 |
| Экологический допуск | Евро 5 |
| Расход топлива на 100 км: | |
| - город | 11.4 л |
| - смешанный | 9.8 л |
| - трасса | 7.3 л |
| Расход масла на 1000 км | не более 1000 гр |
| Тип масла | 0W-20, 5W20 |
| Объем масла в картере | 4.2 л |
Конструкция силового агрегата Тойота
Легкий алюминиевый блок цилиндров и отличная система газораспределения VVT-i стали важными достижениями агрегата. Электронная дроссельная заслонка облегчила работу мотора, сделала ее более стабильной и сняла ряд потенциальных поломок. Ось цилиндров имеет конструктивную особенность – смещение относительно оси коленвала. Сделано это для повышения срока службы гильз.
Ресурс двигателя завод не определял, но отзывы позволяют составить мнение о сроке службы агрегата. Пробег в 300 000 км считается нормальным. При большем пробеге возникают неполадки, которые свидетельствуют о серьезном износе основных механизмов и деталей.
Навесное оборудование ходит долго, не вызывает проблем. Генератор на некоторых авто требует замены после 200 000 км. В системе охлаждения проблемы может вызывать только термостат, который не любит российскую зиму. Непосредственно клапанный механизм, а также вся система ГБЦ проблем не вызывают. Важно следить за условиями эксплуатации и обеспечивать хорошее обслуживание.
Коробки передач для двигателя 1AZ
Коробки устанавливались традиционные механические и автоматические. Механика на 6 ступеней служит вполне качественно, не вызывает никаких проблем. Автоматы отличаются нетрадиционным поведением в режимах D4 и некоторых вариантах принудительного зацепления передачи. Но это вопрос не к мотору, а к самой АКПП. Устройство коробки достаточно сложное, и одной из больших проблем для владельцев таких авто с автоматом станет высокая стоимость ремонта.
На какие автомобили устанавливался двигатель 1AZ-FE
Список моделей для данного агрегата небольшой. Модифицированная ставилась на больший спектр моделей. Описываемый сегодня агрегат служит под капотом таких авто:
- (в некоторых странах Aurion) 2006-2009 годы выпуска;
- (также ставили на РАВ4 Евро) с 2001 по 2006 годы;
- Toyota Avensis Verso (в некоторых странах Picnic) c 2001 по 2009 годы.
Несмотря на то, что агрегаты уже не ставят на новые авто концерна для РФ, они до сих пор выпускаются и продаются в качестве запчастей для ремонта авто. Основная масса на российском рынке представлена в Камри и RAV4, а вот Авенсис Версо у нас практически не продавался, есть только авто, привезенные б/у из Японии.
Основные неполадки в двигателях серии 1AZ
Несмотря на довольно высокую надежность данных агрегатов, детские болезни были и у них. Важно отметить, что даже новые двигатели не избавились от большей части проблем. Много неприятных мелочей, такие как поломка и необходимость замены толкателей, часто приводят к масштабным работам – гильзовка, замена стандартных деталей на поршни ремонтного размера, к примеру. Но это единичные проблемы. Стоит помнить о более массовых неприятностях:
- Срыв резьбы крепления головки блока цилиндров. Прокладка не спасает, антифриз скапливается на задней стенке блока. Сбивается геометрия конструкции, блок отправляется на помойку, нужен дорогостоящий ремонт.
- Вибрация на холостых оборотах. Это также выливается в проблему холостого хода. Обычно помогает чистка системы подачи топлива, EGR, клапана холостого хода. Также частично снимает вибрацию замена подушек установки агрегата.
- Мотор дергается. 1AZ-FE подвержен образованию нагара, необходимо чистить впускной коллектор. Если и это не сработало, придется посмотреть клапан VVT-i или даже менять лямбда-зонд.
- Плавают обороты. Также часто при этом симптоме мотор тупит, начинается жор топлива. Виновником становится система EGR, которую не устанавливали для европейского рынка, только в японских модификациях. Ее рекомендуется отключить на хорошем сервисе.
- Повышение расхода после 200 000 км пробега. Скорее всего, придется менять форсунки, а также смотреть на систему ТНВД. Вполне возможно, потребуется серьезная капиталка двигателя с хорошими вложениями.
Гнет ли клапана в моторе при проблемах с ГРМ?
Эта модель агрегата оснащается цепью, и многие автомобилисты считают данную систему неубиваемой. Но проблема в том, что перескок цепи станет серьезной неприятностью. При снятии клапанной крышки после такой проблемы вы удивитесь, насколько разрушена система ГБЦ. На высоких оборотах не просто загибает клапана, а разрушает всю головку без шанса восстановления.
Еще одна проблема – такие моторы не слишком долго ходят после ремонта. Само восстановление непростое, так как специфические размеры под ключ и необычные заводские требования зажатия деталей создают проблемы. Чего стоит только момент затяжки шатунов, который должен точно соответствовать заводскому мануалу. Также непрост подбор поршней, особенно, если нужны ремонтные размеры. Если речь идет о капиталке, часто проще найти контрактный мотор.
Эксплуатационные особенности мотора 1AZ-FE
Многие путают данную серию с моторами . Двигатели с обозначением ZZ имеют меньший объем, построены специально для американского рынка и имеют намного меньше детских болезней. Рассматривая плюсы и минусы покупки нового силового агрегата AZ, вы найдете больше преимуществ. Но при выборе авто с хорошим пробегом, такой мотор может принести много неприятностей. Среди эксплуатационных особенностей стоит отметить такие черты:
- продавцы нередко ремонтируют авто некачественно перед продажей, маскируют трещины на картере и другие проблемы;
- среди минусов стоит отметить малый ресурс, как для силовых установок Toyota, это также большая неприятность;
- дорогие комплектующие – еще один недостаток, при обслуживании даже оригинальный ремень генератора купить будет непросто;
- высокие требования к сервису – масляный фильтр, масла, антифризы и другие расходники должны быть очень качественными.
1az-fe под капотом rav4
Но есть и значительные плюсы агрегата. В числе преимуществ – хорошая служба топливной системы, надежность системы ГРМ на малых пробегах. Многие владельцы авто в Восточной Европе устанавливают ГБО, и мотор не теряет свой ресурс. Достаточно поменять свечи и контролировать уровень масла. Вам не придется проводить более тщательную и дорогую диагностику для поддержания работоспособности силовой установки. Даже на плохом топливе обычно не возникает серьезных проблем.
Тюнинг и доработка двигателя 1AZ-FE
Вопрос доработки и увеличения мощности практически не возникает до 150 тысяч километров. Но после этого рубежа двигатель несколько теряет в мощности. Учитывая надежную конструкцию, силовой агрегат можно легко улучшить как с помощью программных методов, так и с применением аппаратного тюнинга.
Основные возможности увеличения мощности следующие:
- Чип-тюнинг с помощью программных методов (Stage 1). Можно без вреда для мотора увеличить мощность установки до 165-170 л.с.
- Расточка. Растачивать блок цилиндров можно, на выходе получится мотор 2AZ с 2.4-литровым объемом и значительно увеличенной тягой. Но стоимость нереально высокая.
- Наддув. Турбонаддув в комплекте от компании TRD, к примеру, подойдет на данный мотор. Конечно, понадобится интеркулер, новые форсунки, утолщенная прокладка ГБЦ и другие мелкие доработки. Потенциал двигателя – 200 л.с. без изменения поршневой группы.
Также во время тюнинга снимают катализатор, устанавливают прямоточную выхлопную систему, убирают EGR, снимают заводские ограничения и программные блоки (тюнинг Stage 2). Все это поможет добиться более свободного дыхания мотора, что даст больше свободы в передвижении. Но при неверном тюнинге износ двигателя будет чрезмерно высоким.
Выводы – надежность и практичность агрегата 1AZ
Этот мотор не является самым надежным из линейки Toyota. Но мотор без проблем может доходить до 300 000 км пробега без значительных изменений мощности и основных характеристик. Стоит помнить о том, что Тойота нуждается в хорошем масле, оптимальных расходных материалах. Если эксплуатация не соответствует заводским характеристикам, топливная система и головка блока начнут создавать проблемы уже на второй сотне тысяч пробега.
Мастера на сервисе утверждают, что 1AZ-FE вполне ремонтопригоден, но его восстановление стоит довольно дорого. Поэтому при серьезных поломках часто выгоднее найти хороший контрактный мотор из Японии. Перед установкой таких двигателей лучше отключить и снять блок EGR.
Двигатель Toyota 1AZ-FE/FSE 2.0 л.
Характеристики двигателя Тойота 1AZ
| Производство | Kamigo Plant
Shimoyama Plant |
| Марка двигателя | 1AZ |
| Годы выпуска | 2000-наши дни |
| Материал блока цилиндров | алюминий |
| Система питания | инжектор |
| Тип | рядный |
| Количество цилиндров | 4 |
| Клапанов на цилиндр | 4 |
| Ход поршня, мм | 86 |
| Диаметр цилиндра, мм | 86 |
| Степень сжатия | 9.6 9.8 10.5 11 |
| Объем двигателя, куб.см | 1998 |
| Мощность двигателя, л.с./об.мин | 145/6000
150/5700 150/6000 152/6000 |
| Крутящий момент, Нм/об.мин | 190/4000
193/4000 193/4000 200/4000 |
| Топливо | 95 |
| Экологические нормы | Евро 5 |
| Вес двигателя, кг | 131 |
| Расход топлива, л/100 км (для RAV4 XA20)
- город - трасса - смешан. |
11.4 7.3 9.8 |
| Расход масла, гр./1000 км | до 1000 |
| Масло в двигатель | 0W-20
5W-20 |
| Сколько масла в двигателе | 4.2 |
| Замена масла проводится, км | 10000
(лучше 5000) |
| Рабочая температура двигателя, град. | - |
| Ресурс двигателя, тыс. км
- по данным завода - на практике |
н.д. 300+ |
| Тюнинг
- потенциал - без потери ресурса |
200+ н.д. |
| Двигатель устанавливался | Toyota Avensis Verso Toyota Noah/Voxy Toyota Gaia Toyota Isis Toyota Wish Toyota Allion Toyota Opa |
Неисправности и ремонт двигателя 1AZ-FE/FSE
Появившеяся в 2000-м году AZ серия двигателей Тойота, сменила на посту, популярное и хорошо себя зарекомендовавшееся, семейство S моторов. В новых двигателях блок цилиндров стал легким алюминиевым, применена система изменения фаз газораспределения VVTi на впускном валу, используется непосредственный впрыск топлива (модификация FSE), для снижения нагрузок на гильзы, ось цилиндра смещена относительно оси коленвала, применена электронная дроссельная заслонка и прочее. Непосредственно двигатель 1AZ-FE/FSE является заменой всем известного , но в отличие от предшественника, на новом двигателе выпуск модификаций не достиг такого размаха…
Модификации двигателя Toyota 1AZ
1. 1AZ-FE - базовый мотор серии, степень сжатия 9.6 и 9.8. Мощность 145 и 150 л.с. Выпускается движок с 2000 по настоящее время.
2. 1AZ-FSE (D4) - аналог 1AZ-FE, но с непосредственным впрыском топлива. Степень сжатия, в зависимости от модификации, 9.8, 10.5 и 11. Мощность двигателя соответственно от 150 до 155 л.с.
Неисправности, проблемы 1AZ и их причины
1. Срыв резьбы в блоке для крепления ГБЦ. Основная проблема всех AZ двигателей, симптомы: антифриз на задней стенке блока цилиндров, перегрев, потеря геометрии, блок на помойку… Решается восстановлением резьбы, либо заменой блока цилиндров на обновленный 2007-го года выпуска и младше, именно тогда проблема была устранена.
2. Вибрация двигателя на холостом ходу. Проявляется, как правило, при падении оборотов до 500-600 об/мин и не дает спокойной жизни владельцам. Это особенность мотора с которой бороться бесполезно, можно почистить клапан холостого хода, дроссельную заслонку, форсунки, систему EGR (если имеется), дмрв, проверить подушки, в конце концов, это частично поможет.
3
. Дергается 1AZ двигатель.
Чистите блок дроссельной заслонки и нагар во впускном коллекторе с его заслонками, мотор подвержен нагарообразованию, это поможет. Если же неисправность осталась, смотрите VVTi и лямбда-зонд.
Кроме этого, на моделях для японского рынка оснащенных системой EGR, существует традиционная проблема с образованием нагара и последующим плаванием оборотов, потерей мощности и общего тупизма автомобиля. Решается проблема чисткой либо заглушкой чудо клапана. Перегрев двигателя 1AZ чреват потерей геометрии и заменой мотора на контрактный. Версии FSE (D4) очень чувствительны к топливу, заправляя мотор шлаком, есть шанс попасть на замену ТНВД и форсунок, стоимость их достаточно высока. Цепь ГРМ нормальная, в среднем ходит более 200 тыс. км, не тянется и замены не просит. Несмотря на одноразовость блока, ресурс двигателя высок, пробег за 300 тыс. км совсем не редкость. В общем и целом, мотор хороший, если следить за состоянием и лить хорошее масло, то 1AZ вас не подведет.
На базе данного движка выпускался и большеобъемный собрат, 2.4 литровый 2AZ, о нем отдельное . В 2007 году была представлена новая ZR серия моторов Тойота и модель стала постепенно вытеснять 1AZ.
Тюнинг двигателя Toyota 1AZ-FE/FSE
Чип-тюнинг. Атмо
Существуют варианты по переделке двигателя в 2.4 литровый 2AZ, но стоимость подобных вещей находится далеко за гранью разумного. Поэтому рассмотрим наиболее актуальный вариант повышения мощности - наддув.
Компрессор на 1AZ-FE/FSE
На двигатели AZ, компаниями Blitz и TRD, выпускались готовые компрессор киты, от вас требуется только купить, установить, дополнить это интеркулером, блоуоффом, толстой прокладкой ГБЦ, форсунками производительностью 440сс, насос Walbro 255 lph, убрать катализатор, либо заменить выхлоп на прямоточный диаметр 63 мм, настроить на Greddy E-manage Ultimate и получить свои 200 л.с. на стандартной поршневой. Можно мозги оставить стандарт, но ехать будет однозначно хуже.
Следующая линейка японских тойотовских моторов — серия AZ. Она сменила популярные силовые агрегаты серии 3S, производимых также концерном Toyota Motor Corporation. Из линейки 3S, модель стала первой бензиновой моделью с непосредственным впрыском топлива (НВП) или, в международном обозначении GDI — gasoline derect injection. Эту, тогда новую модификацию моторов 3S, японцы рекламировали, как «Технология D4», что обозначало: D-прямая подача топлива, а 4-четрые цилиндра. Далее, была разработан новый двигатель 1AZ-FSE.
1AZ-FSE (1АЗ-ФСЕ)
Из-за того, что в двигателях FSE осуществляется впрыск топлива непосредственно в рабочие камеры сгорания цилиндров, мотор работает на обедненной горюче-воздушной смеси и выделяется много выбросов. Поэтом борцы за экологию не приветствуют такие моторы.
Обозначение
По регламенту компании производителя — Toyota, обозначение силового агрегата 1AZ-FSE расшифровывается как:
- 1 — стартовый номер в новой линейке моторов (на смену серии S пришла серия AZ);
- А — обозначение линейки (серии) моторного ряда;
- Z — бензиновый тип ДВС;
- F — развиваемая мощность мотора — стандартная;
- S — впрыск топлива подается напрямую;
- E — электронный многоточечный распылитель топлива.
Модели ДВС 1AZ
Такие моторы изготавливались в двух модификациях:
Первый вариант серии AZ был двигатель 1AZ-FE. Затем сконструировали модель 1AZ-FSE. Отличия между ними в том, что у FSE прямой впрыск топлива, а у FE — распределенный.
Принцип работы
Двигатель 1АЗ-ФСЕ способен работать на сильно обедненной топливно-воздушной смеси (ТВС). Масса топлива в такой смеси меньше массы воздуха, в 30-40 раз, то есть соотношение (30-40):1.
В то время как стехиометрическая система (система правил и норм) выглядит следующим образом:
В двигателе с распределенным впрыском топливо распыляется неравномерно, поэтому и соотношение для них 20-24:1.
В 1аз-фсе в основании поршней есть специальные отражающие выемки, которые создают завихрени, концентрация в них в максимальном значении находится под свечой зажигания. В других местах рабочей камеры цилиндра остается бедной.
Процесс создания и запуска циклов работы двигателя происходило с учетом новейших разработок: топливно-воздушная смесь создается послойно, форсунки работают в трех режимах, система VVTi регулировала газораспределение, выхлопные газы подвергались дожигу. 
Электронный блок управления (ЭБУ) в зависимости от скорости движения и нагрузки, регулирует создание смеси. ЭБУ меняет время впрыска, число впрысков, конфигурацию топливного факела, положение регулирующих заслонок во впускном канале.
Режимы работы ДВС D-4 (технология Д4):
Технические характеристики
| Компания-производитель | Kamigo Plant
Shimoyama Plant |
| Марка ДВС | 1AZ |
| Годы выпуска | с 2000 года по настоящее время |
| Материал блока цилиндров | алюминий (Al) |
| Система подачи топлива | инжектор |
| Тип мотора | рядный |
| Число цилиндров | 4 |
| Число клапанов на цилиндр | 4 |
| Длина хода поршня, мм | 86 |
| Диаметр цилиндра, мм | 86 |
| Степень сжатия | 9.6 9.8 10.5 11 |
| Объем двигателя, см 3 | 1998 |
| Мощность агрегата, л.с./об.мин | 145/6000 150/5700 150/6000 152/6000 |
| Крутящий момент, Нм/об.мин | 190/4000 193/4000 193/4000 200/4000 |
| Марка топлива | бензин АИ-95 |
| Нормы по экологичности | Евро 5 |
| Вес двигателя, кг | 131 |
Расход топлива, л/100 км (для RAV4 XA20)
|
|
| Расход масла, гр./1000 км | до 1000 |
| Характеристики моторного масла | 0W-20 5W-20 |
| Сколько масла в двигателе 1AZ-FSE | 4,2 литра |
| Через сколько менять масло в движке | 10000 км пробега (лучше 5000) |
| Рабочая температура двигателя, град. | - |
Ресурс двигателя, тыс. км
|
|
Тюнинг
|
больше 200 тыс. км. пробега н.д. |
На какие автомобили устанавливаются 1AZ-FSE |
|
Отличия 1аз-фсе от 3с
Отличия серии AZ от S есть в конструкциях этих агрегатов, а также в материалах. Рубашка охлаждения в моторах серии AZ открытая — «Open Desk». Открытая означает, что цилиндры охлаждаются тосолом или антифризом со всех сторон.
Все каналы сделаны в движках AZ сквозными. Это значительно упростило изготовление. Если в серии S некоторые каналы охлаждения сделаны глухими и использовали песчаные стержни, когда их отливали, то теперь этого всего не нужно. Новые двигатели начали отливать под давлением. 
Центр двигателя тоже был сильно изменен. Коленвал от вертикальной оси сместили на 1 см. Такое смещение называют дезаксажем.
Для чего смещают коленвал?
Цель такого конструктивного изменения в том, чтобы уменьшить боковое трение поршней о стенки цилиндров.
Почему двигатель считается одноразовым?
Некоторые двигатели, в том числе и серии AZ имеют тонкие стенки блока цилиндров. Это не позволяет делать капитальный ремонт путем расточки и установки гильз. 
Так как БЦ не рассчитан на ремонтные размеры, то он является одноразовым.
ГРМ или Цепь
В двигателям серии S приводом газораспределительного механизма являлась цепь. А в новых, для того времени, автомобильных силовых агрегатов начали делать ременный привод ГРМ.
Другие конструктивные незначительные изменения конструкции ДВС предыдущей линейки:
Неисправности FSE
Хоть модель 1AZ-FSE была значительна доработана и усовершенствована, это модификация ДВС не производили массово, потому что на в скором времени уже придумали модель 2AZ-FSE.
Какие неисправности возникают в двигателях AZ:
- ТНВД часто выходит из строя. В дизельных двигателях AZ этот топливный насос высокого давления отлично работает. А в бензиновых вариантах быстро ломается из-за разных свойств топлива. Солярка она сама по себе жирная и является одновременно смазывающим веществом. А бензин, наоборот, сушит детали, является обезжиривателем. А, если еще добавлять присадки, для соответствия нормативам Евро-4, в бензин, то износ деталей происходит быстрее.
- В двигателе разработали возможность сжигания вторичных газов. Но, такое усовершенствование способствует тому, что на стенках впускного коллектора, заслонок и дросселя EGR оседает, и накапливается сажа. Из-за отложения сажи автомобиль дергается при разгонах, бывают провалы (нажимаешь на газ, а ускорения нет), на холостых оборотах бывает повышенная вибрация.
- Своими руками отрегулировать клапана трудно, потому что для этого нужен специальный станок.
- На болтах крепления головки блока цилиндров (ГБЦ) часто срывают резьбу из-за того, что они не достаточно длинные. Поэтому бывает утечка охлаждающей жидкости (ОЖ) и уменьшается компрессия. В 2007 году производители устранили эту проблему. Первая модель, то есть 1AZ-FE в этом плане проще в обслуживании, чем 1AZ-FSE, потому что в нем нет ТНВД.