Двигун Toyota 2.4 2AZ-FE: проблеми та особливості.

Двигуни серії AZ з'явилися на автомобілях Toyota з 2000 року - вони поступово замінили легендарні двигуни серії S і протягом десяти років залишалися основними "середньооб'ємниками" компанії. Встановлювалися на велику кількість вихідно-передньопривідних моделей класів "C", "D", "E", венів, середньо- та повнорозмірних паркетників.

Двигун	Робочий об'єм, див3	Діаметр циліндра x Хід поршня, мм	Ступінь стиснення	Потужність, к.с.	Мартуючий момент, Нм	RON	Маса, кг	EMS	Стандарт	Модель	Рік
1AZ-FE	1998	86.0 x 86.0	9.8	147 / 6000	192 / 4000	95	117	EFI-L	EEC	AZT250	2003
			9.8	152 / 6000	194 / 4000	95	131	EFI-L	EEC	ACA30	2006
			9.5	137 / 5600	190 / 4000	95	112	LG	EEC	AZT250	2003
1AZ-FSE	1998	86.0 x 86.0	9.8	152 / 6000	200 / 4000	91	-	D-4	JIS	AZT240	2000
			10.5	155 / 6000	192 / 4000	91	-	D-4	JIS	AZT240	2004
			11.0	147 / 5700	196 / 4000	95	124	D-4	EEC	AZT250	2003
			11.0	149 / 5700	200 / 4000	95	-	D-4	EEC	AZT220	2000
2AZ-FE	2362	88.5 x 96.0	9.6	160 / 5600	221 / 4000	91	-	EFI-L	JIS	ACM21	2002
			9.8	170 / 6000	224 / 4000	91	138	EFI-L	JIS	ANH20	2008
2AZ-FSE	2362	88.5 x 96.0	11.0	163 / 5800	230 / 3800	95	-	D-4	JIS	AZT250	2006
2AZ-FXE	2362	88.5 x 96.0	12.5	131 / 5600	190 / 4000	91	-	EFI-L	JIS	ATH10	2007
			12.5	150 / 6000	190 / 4000	91	-	EFI-L	JIS	AHR20	2009
3AZ-FXE	2362	88.5 x 96.0	12.5	150 / 6000	187 / 4400	-	-	EFI-L	CHN	AHV40	2010

 

2AZ-FE (2.4 EFI)

2AZ-FE - поперечного розташування, з розподіленим упорскуванням, для вихідно-передньопривідних легкових автомобілів, венів та паркетників. Встановлювався на моделі: Alphard 10..20, Avensis Verso 20, Blade 150, Camry 30..40, Corolla/Matrix 140, ES 40, Estima 30/40..50, Harrier 10..30, Highlander 20, Ipsum 2 , Kluger, Mark X Zio, Previa 30..50, RAV4 20..30, Rukus 150, Scion TC 10, Solara 20..30, Vanguard 30.
На початку 2010-х поступово заміщався двигунами серій ZR та AR.

Модифікації:
- 2AZ-FXE - з розподіленим упорскуванням, для вихідно-передньопривідних легкових автомобілів з гібридною силовою установкою (Alphard Hybrid 20, Camry Hybrid 40, Estima Hybrid 10..20 , HS250h, Previa Hybrid 20, SAI).
- 3AZ-FXE - для легкових автомобілів з гібридною силовою установкою (Camry Hybrid 40 CHN).

Блок циліндрів

У двигуні застосовується алюмінієвий (легкосплавний) блок циліндрів з тонкостінними чавунними гільзами та відкритою сорочкою охолодження. Гільзи вплавлені в матіріал блоку, а їх спеціальна нерівна зовнішня поверхня сприяє максимально міцному з'єднанню та покращеному тепловідводу. Капітальний ремонт двигуна виробником не передбачається за визначенням.

До блоку кріпиться масивний картер, що виконує роль верхньої частини масляного піддону і підвищує жорсткість конструкції.

Кований сталевий колінчастий вал з 5-ю шийками і 8-ма противагами утримується окремими кришками корінних. підшипників. Вісь колінчастого валу була зміщена на 10 мм щодо лінії осей циліндрів (дезаксаж), що дозволило знизити бічну складову сили, що впливає з боку поршня на циліндр, та зменшити знос.

Як прийнято на тойотівських "четвірках" робочим об'ємом більше двох літрів - безпосередньо від колінчастого валу наводиться балансирний механізм із полімерними (для зменшення шумності) шестернями. На жаль, крім покращення комфорту, він створює ще одне потенційно слабке місце механічної частини двигуна.

Поршні - легкосплавні, з помірно полегшеною спідницею, на яку нанесено антифрикційне полімерне покриття. Поршні з'єднуються з шатунами пальцями, що повністю плавають.

На тип '2006 в сорочці охолодження з'явилася проставка, завдяки якій рідина, що охолоджує, більш інтенсивно циркулює в зоні верхньої частини циліндрів, що покращує тепловідведення і сприяє більш рівномірному термонавантаженню.

 

Головка блоку циліндрів

Головка блоку традиційної конструкції, з близьким до вертикалі напрямком впускних портів (для поліпшення наповнення циліндрів) та отворами для посадки під форсунки розподіленого упорскування. Кришка головки виливається з магнієвого сплаву.

 

Привід ГРМ

Газорозподільний механізм - 16-клапанний DOHC, привід здійснюється однорядним роликовим ланцюгом (крок ланок 8 мм), для натягу ланцюга використовується гідронатягувач з храповим механізмом, мастила - окрема олійна форсунка.

На розподільчому валу впускних клапанів встановлена ​​зірочка приводу VVT (системи зміни фаз газорозподілу), межа зміни фаз - 50° (Тип '2006 - 40°). Окремий опис принципів роботи системи Toyota VVT-i наведено за посиланням< br />
Зазор у приводі клапанів регулюється за допомогою набору штовхачів, без використання шайб або гідрокомпенсаторів. Тому від процедури регулювання, що стала надмірно складною і дорогою, власники, як правило, утримуються.
.

Передбачити ресурс ланцюга досить складно - в поодиноких випадках він не вимагає замін аж до 300 тис. км пробігу, але часом критично подовжується і до 150 тис. км (що проявляється шумом у роботі, особливо після запуску, і помилками за фазами газорозподілу). При її заміні доцільно було б одночасно замінити і всі інші елементи приводу (зірочки, натягувач, напрямну), оскільки елементи, що були в експлуатації, сприяють швидкому "старінню" і нового ланцюга, але оскільки зірочка впускного розподільного валу йде в зборі з приводом VVT (~$120) , то цієї рекомендації йдуть не всі. Щодо частих замін вимагає гідронатягувач ланцюга, проте ця операція виконується зовні, без зняття кришки ланцюга.

Змащення

Масляний насос трехоїдного типу встановлений у картері і наводиться від колінчастого валу додатковим ланцюгом. З одного боку, це збільшило кількість рухомих деталей, з іншого - покращилися умови прокачування олії після запуску за низьких температур.

У блоці знаходяться масляні форсунки охолодження та змащення поршнів.

Масляний фільтр розташований вертикально під двигуном, отвором вгору.

Охолодження

Система охолодження класична для моторів "третьої хвилі": привід помпи від загального ременя приводу навісних агрегатів, "холодний" (80-84 C) механічний термостат , обігрів корпусу дросельної заслінки, ступінчасте керування ECM'ом вентиляторами радіатора через реле (без вимикача за температурою ОЖ).

 

Впуск та випуск

Розташування колекторів характерно швидше для тойотівських двигунів попереднього покоління - впуск ззаду, випуск спереду. Помітне нововведення - пластиковий впускний колектор (для зниження ваги та вартості та зменшення нагріву повітря на вході в двигун) виявилося досить безпроблемним навіть для зимових умов.

На деяких моделях у глушнику знаходиться механічний клапан, що регулює потік газів, що відпрацювали. При низькій частоті обертання закритий клапан сприяє зниженню шуму, при високих обертах він відкривається, зменшуючи протитиск на випуску.

 

Система упорскування палива (EFI)

Упорскування палива - традиційне розподілене, в нормальних умовах - секвентальне. У деяких режимах (при низьких температурах і невеликій частоті обертання) може використовуватися попорне впорскування. Крім того, може виконуватися синхронізований упорскування (один раз за цикл, при одному і тому ж положенніколінчастого валу, з корекцією тривалості впорскування) або несинхронізований (одночасно всіма форсунками).

Паливна система - без лінії повернення, з вбудованим у модуль насоса регулятором тиску та паливним фільтром, тиск подачі - близько 325 кПа. Демпфер пульсацій зовнішнього тиску, встановлений на алюмінієвому паливному колекторі. З'єднання паливних ліній виконані швидкороз'ємними.

Форсунки з багатоточковим розпилювачем оптимізовані для дрібнодисперсного розсіювання палива.

Система управління - "L-type SFI" за тойотівською класифікацією, з датчиком масової витрати повітря (MAF) типу "hot wire", який поєднаний з датчиком температури повітря на впуску. Вимоги до октанового числа для 2AZ-FE є адекватними - RON 91 / Regular.

У 2001-2003 випускалася модифікація з механічним приводом дросельної заслінки та класичним регулятором холостого ходу типу "rotary solenoid".

 

Однак на більшості моделей спочатку встановлювалася дросельна заслінка з електронним керуванням (ETCS): привод двигуном постійного струму, двоканальний потенціометричний датчик положення (до MY2003 замінений на безконтактний двоканальний датчик на ефекті Холла), плюс окремий датчик положення педалі акселератора (Спочатку потенціометричний, з тип '2006 - на ефекті Холла). ETCS виконує функції управління частотою обертання холостого ходу (ISC), круїз-контролю та контролю крутного моменту при перемиканні передач.

Варіантів встановлення кисневих датчиків та широкодіапазонних датчиків складу суміші (AFS) за час випуску існувало досить багато:

- парні кисневі датчики (89465) перед подвійним нейтралізатором,
- один кисневий датчик (89465) перед нейтралізатором та один - після,
- один датчик AFS (89467) перед нейтралізатором та кисневий датчик (89465) - після,
- парні датчики AFS (89467) перед подвійним нейтралізатором та парні кисневі датчики (89465) - після...

З тип '2006 набули поширення AFS "плоського" (planar) типу (перевага в порівнянні з традиційним ковпачковим - швидкий прогрів за рахунок ефективного нагрівача).

Датчики положення колінчастого та розподільного валів залишалися традиційними індуктивними.

До MY2003 був впроваджений плоский широкосмуговий п'єзоелектричний датчик детонації, на відміну від старих датчиків резонансного типу, він реєструє ширший діапазон частот вібрацій.

На північноамериканському ринку ECM доводилося також виконувати управління надто складною, в порівнянні з версіями для Європи або Японії, і примхливою системою уловлювання парів палива (EVAP), яка заслуговує на окрему розмову.

На тип '2006 деяких ринків з жорсткими еко-нормами на впуску з'явився привід IMRV, який при роботі непрогрітого двигуна на холостому ході перекриває впускні канали особливими заслінками, завдяки чому створюються сильні завихрення, що сприяють турбулізації заряду та покращенню ефективності процесу згоряння.

 

Електрообладнання

Система запалювання - DIS-4 (окрема котушка запалювання з вбудованим комутатором на кожен циліндр). Свічки запалювання (Denso SK20R11, NGK IFR6A11) із центральним електродом з іридієвого сплаву.

Стартер - з планетарним редуктором та сегментною обмоткою якоря, замість обмотки збудження встановлюються постійні та інтерполяційні магніти.

Генератор - після MY2003 з'явилися нові генератори з сегментним провідником. З MY2006 з'явилася обгінна муфта із пружиною між внутрішньою та зовнішньою частинами шківа, яка передає крутний момент тільки у напрямку обертання коленвала, знижуючи навантаження на приводний ремінь.

Привід навісних агрегатів - єдиним ременем, з автоматичним пружинним натягувачем. Гідність рішення - компактність (габарити силового агрегату), недоліки - більше навантаження на єдиний ремінь, бажаність міняти натягувач одночасно з ременем, неможливість при поломці скинути ремінь агрегату, що заклинив (через приводи помпи).

 

Практика

• Головний дефект всіх двигунів серії AZ виявився не відразу, але виявився більш ніж критичним та масовим. У процесі експлуатації цих моторів відбувається мимовільне руйнування різьблення в блоці циліндрів під болти кріплення головки, з порушенням герметичності газового стику, витоком охолоджувальної рідини через прокладку, можливим перегріванням, порушенням геометрії головки привалки площини і т.п. Причому власники та багато ремонтників спочатку навіть не допускали думки про конструктивний прорахунок з боку Тойоти і плутали причину зі слідством, вважаючи, що "зрив" головок і витягування різьблення відбувалися через перегріви різної природи. , тоді як у реальності все було навпаки. Офіційно проблему визнали лише у 2007-му, після деякого доопрацювання (довжину різьблення в блоці збільшили з 24 до 30 мм). "Лікувати" зірвані головки виробник рекомендував заміною блоку циліндрів у зборі (приклади дефектних деталей – 11400-28130,-28490,-28050, ціна $3-4k). Оскільки поза гарантією цей підхід був неприйнятний, то на практиці найбільш оптимальним виявився варіант ремонту з нарізкою різьблення більшого діаметру та встановленням у неї різьбових втулок під болти штатного розміру (рекомендується доопрацювати всі отвори, не ограниА в 2011-му вже самі тойотівці офіційно рекомендували спеціальний ремкомплект серії "Time Sert" для встановлення різьбових втулок при ремонті негарантійних машин (єдине, вони наказували не ставити втулки в кутові отвори).   Модифікація блоків з начебто невеликим збільшенням довжини різьблення виразно справила ефект - якщо "зрив головки" для автомобілів 2000-2006(7) мм. був лише питанням часу, то для машин наступних років цей дефект став нехарактерним.

У порівнянні з цим інші можливі несправності серії сприймаються прикрими дрібницями.

• Традиційні для тойот з VVT проблеми з тріском після холодного запуску або з появою кодів фаз газорозподілу або системі VVT. Виробник наказував заміну приводу VVT (зірочки впускного розподільного валу в зборі) на чергову, актуальну на той момент версію.

• На машинах перших років випуску на неодруженому ходу або при невеликому прискоренні міг протиприродно шуміти пластиковий впускний колектор, який наказувалося міняти на модифікований зразок.

• Зрозуміло, що проблеми з течією та шумом насоса рідини, що охолоджує, не обійшли і серію AZ. За аналогією з усіма сучасними двигунами Toyota, помпу слід вважати ще одним розхідником з нормальним ресурсом 40-60 тис.км.

• Обмежений ресурс обгінної муфти шківа генератора.

• Якщо для моторів перших випусків проблеми підвищеної витрати масла на автомобілях з невеликим пробігом не існувало, то після модифікації та появи тип '2006 спрацював якийсь закон збереження - замість проблем з різьбленням почалися проблеми з чадом (мабуть через швидке залягання кілець, яке спонтанно вражає деякі моделі сучасних тойотівських двигунів). Втім, шкода від цих дефектів все одно непорівнянна. Так чи інакше, при витраті олії понад 500 мл на 1000 км виробник наказує заміну комплекту поршнів (приклад дефектних деталей - 13211-28110, -28111) та поршневих кілець.

• Що ж до поступового збільшення витрати олії з "віком" (умовно - на другій сотні тисяч пробігу і далі), то тут серія AZ не надто відрізняється від класичних тойотівських двигунів. Не прогресуючий чад у межах 200-300 мл/1000 км при нормальній експлуатації можна вважати прийнятним (хоча при тривалій їзді з високими оборотами можливі одномоментні стрибки витрати до літра і більше). При більш помітному або зростаючому чаді питання часто може бути вирішене перебиранням двигуна із заміною поршневих кілець і маслознімних колачків (не можна тільки забувати про перевірку геометрії блоку - саме на AZ відзначалися випадки відходу не мають ознак вироблення циліндрів на еліпс).

 

 

Оригінал статті: http://toyota-club.net/files/faq/04-11-20_faq_az.htm