Лучший двигатель от тойоты. Объяснение: Почему новый двигатель Тойота стал самым термически эффективным в мире? A-FE STD тип’90 в классе «C»

Октановое число
Общие советы и рекомендации производителя - "Какой бензин льем в Тойоту?"

Моторное масло
Общие советы по выбору моторного масла - "Какое масло льем в двигатель?"

Свечи зажигания
Общие замечания и каталог рекомендуемых свечей - "Свечи зажигания"

Аккумуляторы
Некоторые рекомендации и каталог штатных АКБ - "Аккумуляторы для Toyota"

Мощность
Еще немного о характеристиках - "Номинальные ТТХ двигателей Toyota"

Заправочные емкости
Справочник с рекомендациями производителя - "Заправочные объемы и жидкости"

Наиболее архаичные OHV двигатели в массе своей остались в 1970-х, но отдельные их представители модифицировались и сохранялись на вооружении вплоть до середины 2000-х (серия K). Нижний распредвал приводился короткой цепью или шестернями и через гидротолкатели перемещал штанги. Сегодня OHV используется Тойотой только в сегменте грузовых дизелей.

Со второй половины 1960-х начали появляться SOHC и DOHC двигатели разных серий - изначально с солидными двухрядными цепями, с гидрокомпенсаторами или регулировкой клапанных зазоров шайбами между распредвалом и толкателем (реже - винтами).

Первая серия с ременным приводом ГРМ (A) родилась только в конце 1970-х, но уже к середине 1980-х такие двигатели - то, что мы называем "классикой", стали абсолютным мейнстримом. Поначалу SOHC, затем DOHC с литерой G в индексе - "широкий Twincam" с приводом обоих распредвалов от ремня, а потом и массовый DOHC с литерой F, где ремнем приводился один из валов, связанных между собой шестеренной передачей. Зазоры в DOHC регулировались шайбами над толкателем, но у некоторых моторов с головками разработки Yamaha сохранялся принцип размещения шайб под толкателем.

При обрыве ремня на большинстве массовых двигателей клапана и поршни не встречались, за исключением форсированных 4A-GE, 3S-GE, некоторых V6, движков D-4 и, естественно, дизелей. У последних, в силу особенностей конструкции, последствия особенно тяжелы - гнутся клапана, ломаются направляющие втулки, зачастую переламывается распредвал. Для бензиновых двигателей определенную роль играет случайность - в "не гнущем" моторе покрытые толстым слоем нагара поршень и клапан иногда соударяются, а в "гнущем", наоборот, клапана могут удачно зависнуть в нейтральном положении.

Во второй половине 1990-х появились принципиально новые двигатели третьей волны, на которых вернулся цепной привод ГРМ и стандартным стало наличие моно-VVT (изменяемые фазы на впуске). Как правило, цепи приводили оба распредвала на рядных двигателях, на V-образных между распредвалами одной головки стоял шестеренный привод или короткая дополнительная цепь. В отличие от старых двухрядных, новые длинные однорядные роликовые цепи уже не отличались долговечностью. Клапанные зазоры теперь почти всегда задавались подбором регулировочных толкателей разной высоты, что сделало процедуру слишком трудоемкой, растянутой во времени, затратной, а потому непопулярной - следить за зазорами владельцы в массе своей просто перестали.

Для двигателей с цепным приводом случаи обрыва традиционно не рассматриваются, однако на практике при проскакивании или неправильной установке цепи в подавляющем числе случаев клапана и поршни друг с другом встречаются.

Своеобразной деривацией среди моторов этого поколения оказался форсированный 2ZZ-GE с изменяемой высотой подъема клапанов (VVTL-i), но в таком виде концепция распространения и развития не получила.

Уже в середине 2000-х началась эпоха следующего поколения двигателей. В части ГРМ их основные отличительные черты - Dual-VVT (изменяемые фазы на впуске и выпуске) и возродившиеся гидрокомпенсаторы в приводе клапанов. Еще одним экспериментом стал второй вариант изменения высоты подъема клапанов - Valvematic на серии ZR.

Практические плюсы цепного привода по сравнению с ременным просты: прочность и долговечность - цепь, условно говоря, не рвется и требует менее частых плановых замен. Второй выигрыш, компоновочный, важен только для производителя: привод четырех клапанов на цилиндр через два вала (еще и с механизмом изменения фаз), привод ТНВД, помпы, масляного насоса - требуют достаточно большой ширины ремня. Тогда как установка вместо него тонкой однорядной цепи позволяет сэкономить пару сантиметров от продольного размера двигателя, а заодно уменьшить поперечный размер и расстояние между распредвалами, благодаря традиционно меньшему диаметру звездочек по сравнению со шкивами в ременных приводах. Еще небольшой плюс - меньше радиальная нагрузка на валы из-за меньшего предварительного натяжения.

Но нельзя забывать про стандартные минусы цепей.
- За счет неизбежного износа и появления люфта в шарнирах звеньев цепь в процессе работы вытягивается.
- Для борьбы с растяжением цепи требуется или регулярная процедура ее "подтягивания" (как на некоторых архаичных моторах), или установка автоматического натяжителя (что и делает большинство современных производителей). Традиционный гидронатяжитель работает от общей системы смазки двигателя, что негативно сказывается на его долговечности (поэтому на цепных движках новых поколений Toyota размещает его снаружи, максимально упростив замену). Но порой растяжение цепи превышает предел регулировочных возможностей натяжителя, и тогда последствия для двигателя оказываются весьма печальными. А некоторые третьеразрядные автопроизводители умудряются устанавливать гидронатяжители без храпового механизма, что позволяет даже неизношенной цепи "играть" при каждом запуске.
- Металлическая цепь в процессе работы неизбежно "пропиливает" башмаки натяжителей и успокоителей, постепенно истирает звездочки валов, а продукты износа попадают в моторное масло. Еще хуже, что многие владельцы при замене цепи не меняют звездочки и натяжители, хотя должны понимать, как быстро старая звездочка способна испортить новую цепь.
- Даже исправный цепной привод ГРМ всегда работает заметно шумнее ременного. Помимо прочего, скорость движения цепи неравномерна (особенно при небольшом количестве зубьев звездочек), а при входе звена в зацепление всегда происходит удар.
- Стоимость цепи всегда выше, чем комплекта ремня ГРМ (и у некоторых производителей просто неадекватна).
- Замена цепи более трудоемка (старый "мерседесовский" способ на тойотах не работает). И в процессе требуется изрядная аккуратность, поскольку клапана в цепных тойотовских моторах встречаются с поршнями.
- На некоторых двигателях, ведущих свое происхождение от Daihatsu, используются не роликовые, а зубчатые цепи. Они по определению тише в работе, точнее и долговечнее, однако по необъяснимым причинам могут иногда проскакивать на звездочках.

В итоге - уменьшились ли расходы на техобслуживание с переходом на цепи в ГРМ? Цепной привод требует того или иного вмешательства не реже, чем ременный - сдаются гидронатяжители, в среднем за 150 т.км растягивается сама цепь... а затраты "на круг" оказываются выше, особенно если не выкраивать по мелочам и заменять одновременно все необходимые компоненты привода.

Цепь может быть и хороша - если она двухрядная, в движке 6-8 цилиндров, а на крышке стоит трехлучевая звезда. Но на классических тойотовских двигателях ременный привод ГРМ был настолько хорош, что переход на тонкие длинные цепочки стал явным шагом назад.

На постсоветском пространстве карбюраторная система питания автомобилей местного производства по ремонтопригодности и бюджетности никогда не будет иметь конкурентов. Вся глубокая электроника - ЭПХХ, весь вакуум - автомат УОЗ и вентиляция картера, вся кинематика - дроссель, ручной подсос и привод второй камеры (солекс). Все относительно просто и понятно. Копеечная стоимость позволяет буквально возить в багажнике второй комплект систем питания и зажигания, хотя запчасти и "дохтура" всегда можно было найти где-то неподалеку.

Тойотовский карбюратор - совсем другое дело. Достаточно взглянуть на какой-нибудь 13T-U рубежа 70-80-х - настоящего монстра со множеством тентаклей вакуумных шлангов... Ну а поздние "электронные" карбюраторы вообще представляли собой верх сложности - катализатор, кислородный датчик, перепуск воздуха на выпуск, перепуск отработавших газов (EGR), электрика управления подсосом, две-три ступени управления холостым ходом по нагрузке (электропотребители и ГУР), 5-6 пневмоприводов и двухступенчатых демпферов, вентиляция бака и поплавковой камеры, 3-4 электропневмоклапана, термопневмоклапаны, ЭПХХ, вакуумный корректор, система подогрева воздуха, полный набор датчиков (температуры ОЖ, воздуха на впуске, скорости, детонации, концевик ДЗ), катализатор, электронный блок управления... Удивительно, зачем вообще нужны были такие сложности при наличии модификаций с нормальным впрыском, но так или иначе, подобные системы, завязанные на вакуум, электронику и кинематику приводов, работали в очень тонком равновесии. Нарушался баланс элементарно - от старости и грязи не застрахован ни один карбюратор. Иногда все было еще глупее и проще - не в меру импульсивный "мастер" отсоединял все подряд шланги, но места их подключения, естественно, не помнил. Кое-как оживить это чудо можно, но наладить правильную работу (чтобы одновременно поддерживались нормальный холодный пуск, нормальный прогрев, нормальный холостой ход, нормальная коррекция по нагрузке, нормальный расход топлива) чрезвычайно сложно. Как нетрудно догадаться, немногочисленные карбюраторщики со знанием японской специфики обитали только в пределах Приморья, но спустя два десятка лет о них вряд ли вспомнят даже местные жители.

В итоге, тойотовский распределенный впрыск изначально оказался проще поздних японских карбюраторов - электрики и электроники в нем было не намного больше, зато сильно выродился вакуум и не было механических приводов со сложной кинематикой - что дало нам столь ценную надежность и ремонтопригодность.

Самый неразумный аргумент в пользу D-4 звучит следующим образом - "непосредственный впрыск скоро вытеснит традиционные моторы". Даже если бы это соответствовало истине, то никоим образом не указывало на то, что двигателям с НВ нет альтернативы уже сейчас . Долгое время под D-4 понимался, как правило, вообще один конкретный двигатель - 3S-FSE, который устанавливался на относительно доступные массовые автомобили. Но им комплектовались всего лишь три модели Toyota 1996-2001 годов (для внутреннего рынка), причем в каждом случае прямой альтернативой была, как минимум, версия с классическим 3S-FE. Да и потом выбор между D-4 и нормальным впрыском обычно сохранялся. А со второй половины 2000-х тойотовцы вообще отказались от использования непосредственного впрыска на двигателях массового сегмента (см. "Toyota D4 - перспективы?" ) и начали возвращаться к этой идее только спустя десяток лет.

"Двигатель отличный, просто у нас бензин (природа, люди...) плохие" - это вновь из области схоластики. Пусть этот двигатель хорош для японцев, но какой от этого прок в рф? - стране не самого лучшего бензина, сурового климата и несовершенных людей. И где вместо мифических достоинств D-4 вылезают исключительно его недостатки.

Крайне недобросовестна апелляция к зарубежному опыту - "а вот в японии, а вот в европе"... Японцы глубоко озабочены надуманной проблемой CO2, в европейцах сочетаются зашоренность на снижении выбросов и экономичности (не зря больше половины рынка там занимают дизеля). В массе своей население рф не может сравниться с ними по доходам, а качество местного горючего уступает даже штатам, где непосредственный впрыск до определенного времени не рассматривался - в основном именно по причине неподходящего топлива (к тому же производителя откровенно плохого двигателя там могут наказать долларом).

Рассказы о том, что "двигатель D-4 расходует на три литра меньше" - просто незатейливая дезинформация. Даже по паспорту максимальная экономия нового 3S-FSE по сравнению с новым 3S-FE на одной модели составляла 1.7 л/100 км - и это в японском испытательном цикле с очень спокойными режимами (поэтому реальная экономия всегда была меньше). При динамичной городской езде D-4, работающий в мощностном режиме, снижения расхода не дает в принципе. То же происходит и при быстрой езде по трассе - зона ощутимой экономичности D-4 по оборотам и скоростям невелика. Да и вообще, некорректно рассуждать насчет "регламентируемого" расхода для отнюдь не нового автомобиля - это в гораздо большей степени зависит от техсостояния конкретной машины и манеры езды. Практика показывала, что некоторые из 3S-FSE, наоборот, расходуют существенно больше , чем 3S-FE.

Часто можно было слышать "да поменяешь скоренько насос копеечный и нет проблем". Что не говори, но обязательность регулярной замены основного узла топливной системы двигателя относительно свежей японской машины (тем более, тойоты) - это просто нонсенс. Да и при регулярности в 30-50 т.км даже "копеечные" $300 становились не самой приятной тратой (причем цена эта касалась только 3S-FSE). И мало говорилось о том, что форсунки, которые тоже нередко требовали замены, стоили сопоставимых с ТНВД денег. Разумеется, старательно замалчивались стандартные и притом уже фатальные проблемы 3S-FSE по механической части.

Возможно, не все задумывались и над тем, что если двигатель уже "поймал второй уровень в масляном поддоне", то скорее всего от работы на бензо-масляной эмульсии пострадали все трущиеся части двигателя (не стоит сравнивать граммы бензина, попадающие иногда в масло при холодном пуске и испаряющиеся с прогревом движка, с постоянно стекающими в картер литрами топлива).

Никто не предупреждал, что на этом движке нельзя пытаться "почистить дроссель" - все правильные регулировки элементов системы управления двигателем требовали использования сканеров. Не все знали про то, как система EGR отравляет двигатель и покрывает коксом элементы впуска, требуя регулярной разборки и прочистки (условно - каждые 30 т.км). Не все знали, что попытка заменить ремень ГРМ "методом подобия с 3S-FE" приводит к встрече поршней и клапанов. Далеко не все представляли, есть ли в их городе хотя бы один автосервис, успешно решающий проблемы D-4.

За что вообще в рф ценится именно тойота (если есть япономарки дешевле-быстрее-спортивнее-комфортнее-..)? За "неприхотливость", в самом широком смысле этого слова. Неприхотливость в работе, неприхотливость к топливу, к расходникам, к выбору запчастей, к ремонту... Можно, разумеется, покупать отжимки высоких технологий по цене нормальной машины. Можно тщательно выбирать бензин и лить внутрь разнообразную химию. Можно пересчитывать каждый сэкономленный на бензине цент - покроются ли затраты на предстоящий ремонт или нет (без учета нервных клеток). Можно обучать местных сервисменов основам ремонта систем непосредственного впрыска. Можно вспомнить классическое "что-то давно не ломалась, когда же наконец посыплется"... Есть только один вопрос - "Зачем?"

В конце концов, выбор покупателей - их личное дело. А чем больше людей свяжутся с НВ и прочими сомнительными технологиями - тем больше клиентов будет у сервисов. Но элементарная порядочность требует все же сказать - покупка машины с движком D-4 при наличии других альтернатив противоречит здравому смыслу .

Ретроспективный опыт позволяет утверждать - необходимый и достаточный уровень снижения эмиссии вредных веществ обеспечивался уже классическими двигателями моделей японского рынка в 1990-х годах или стандартом Euro II на европейском рынке. Все, что для этого требовалось - распределенный впрыск, один кислородный датчик и катализатор под днищем. Такие машины многие годы работали в штатной конфигурации, несмотря на отвратительное в то время качество бензина, собственный немалый возраст и пробег (порой требовали замены совсем уж измученные кислородники), а избавиться на них от катализатора было проще простого - но обычно не было такой необходимости.

Проблемы начались с этапа Euro III и коррелирующих норм для других рынков, а дальше они только расширялись - второй кислородный датчик, перемещение катализатора ближе к выпуску, переход на "катколлекторы", переход на широкополосные датчики состава смеси, электронное управление дроссельной заслонкой (точнее алгоритмы, сознательно ухудшающие отклик двигателя на акселератор), повышение температурных режимов, обломки катализаторов в цилиндрах...

Сегодня же, при нормальном качестве бензина и куда более свежих автомобилях, удаление катализаторов с перепрошивкой ЭБУ типа Euro V > II носит массовый характер. И если для более старых автомобилей в конце концов можно вместо отжившего свое использовать недорогой универсальный катализатор, то для самых свежих и "интеллектуальных" машин альтернативы пробиванию катколлектора и программному отключению контроля эмиссии просто не остается.

Несколько слов по отдельным чисто "экологическим" излишествам (бензиновых двигателей):
- Система рециркуляции отработавших газов (EGR) - абсолютное зло, при первой возможности ее следует глушить (с учетом конкретной конструкции и наличия обратной связи), прекратив отравление и загрязнение двигателя его собственными отходами жизнедеятельности.
- Система улавливания паров топлива (EVAP) - на японских и европейских машинах работает нормально, проблемы возникают только на моделях североамериканского рынка из-за ее чрезвычайного усложнения и "чувствительности".
- Система подачи воздуха на выпуск (SAI) - ненужная, но и относительно безвредная система для североамериканских моделей.

На самом деле рецепт абстрактно лучшего двигателя прост - бензин, R6 или V8, атмосферник, чугунный блок, максимальный запас прочности, максимальный рабочий объем, распределенный впрыск, минимальная форсировка... но увы, в Японии встретить подобное можно только на автомобилях явно "антинародного" класса.

В доступных массовому потребителю младших сегментах уже нельзя обойтись без компромиссов, поэтому двигатели здесь могут быть не лучшими, но хотя бы "хорошими". Следующая задача - оценивать моторы с учетом их реального применения - обеспечивают ли они приемлемую тяговооруженность и в каких комплектациях устанавливаются (идеальный для компактных моделей двигатель будет явно недостаточен в среднем классе, конструктивно более удачный движок может не агрегатироваться с полным приводом и т.п.). И, наконец, фактор времени - все наши сожаления о прекрасных моторах, которые были сняты с производства 15-20 лет назад, вовсе не означают, что и сегодня надо покупать древние изношенные машины с этими двигателями. Так что говорить имеет смысл только о лучшем двигателе в своем классе и на своем временном отрезке.

1990-е. Среди классических двигателей проще найти несколько неудачных, чем выбирать лучшие из массы хороших. Впрочем, два абсолютных лидера общеизвестны - 4A-FE STD тип"90 в малом классе и 3S-FE тип"90 в среднем. В большом классе в равной степени заслуживают одобрения 1JZ-GE и 1G-FE тип"90.

2000-е. Что касается двигателей третьей волны, то добрые слова найдутся только в адрес 1NZ-FE тип"99 для малого класса, остальные же серии могут лишь с переменным успехом соревноваться за звание аутсайдера, в среднем классе даже "хорошие" двигатели отсутствуют. В большом классе следует отдать должное 1MZ-FE, который на фоне молодых конкурентов оказался совсем не плох.

2010-е. В целом картина немного изменилась - по крайней мере, двигатели 4-й волны пока выглядят лучше предшественников. В младшем классе по-прежнему есть 1NZ-FE (к сожалению, в большинстве случаев это "модернизированный" в худшую сторону тип"03). В старшем сегменте среднего класса неплохо себя показывает 2AR-FE. Что касается большого класса, то по ряду известных экономических и политических причин для рядового потребителя его больше не существует.

Впрочем, лучше на примерах посмотреть, чем новые версии двигателей оказались хуже старых. Про 1G-FE тип"90 и тип"98 уже сказано выше, а вот в чем различие между легендарным 3S-FE тип"90 и тип"96? Все ухудшения вызваны теми же "благими намерениями", вроде снижения механических потерь, снижения расхода топлива, снижения выбросов CO2. Третий пункт относится к совершенно безумной (но выгодной для некоторых) идее мифической борьбы с мифическим глобальным потеплением, а положительный эффект от первых двух оказался непропорционально меньше падения ресурса...

Ухудшения в механической части относятся к цилиндро-поршневой группе. Казалось бы, установку новых поршней с подрезанными (Т-образными в проекции) юбками для снижения потерь на трение можно было приветствовать? Но на практике оказалось, что такие поршни начинают стучать при перекладке в ВМТ на гораздо меньших пробегах, чем в классическом тип"90. Да и стук этот означает не шум сам по себе, а повышенный износ. Стоит упомянуть и феноменальную глупость замены полностью плавающих поршневых пальцев запрессовываемыми.

Замена трамблерного зажигания на DIS-2 в теории характеризуется только положительно - нет вращающихся механических элементов, больше срок службы катушек, выше стабильность зажигания... А на практике? Понятно, что невозможно вручную подрегулировать базовый угол опережения зажигания. Ресурс новых катушек зажигания, по сравнению с классическими выносными, даже упал. Ресурс высоковольтных проводов ожидаемо снизился (теперь каждая свеча искрила вдвое чаще) - вместо 8-10 лет они служили 4-6. Хорошо, что хотя бы свечи остались простыми двухконтактными, а не платиновыми.

Катализатор переместился из-под днища прямо к выпускному коллектору, дабы быстрее прогреваться и включаться в работу. Результат - общий перегрев подкапотного пространства, снижение эффективности системы охлаждения. О пресловутых последствиях возможного попадания раскрошенных элементов катализатора в цилиндры упоминать излишне.

Впрыск топлива вместо попарного или синхронного стал на многих вариантах тип"96 чисто секвентальным (в каждый цилиндр по одному разу за цикл) - более точная дозировка, снижение потерь, "эколохия"... На деле же, бензину перед попаданием в цилиндр теперь давалось куда меньше времени на испарение, поэтому автоматически ухудшились пусковые характеристики при низких температурах.

Более-менее достоверно можно говорить лишь о "ресурсе до переборки", когда двигатель массовой серии требовал первого серьезного вмешательства в механическую часть (не считая замены ремня ГРМ). У большинства классических движков переборка приходилась на третью сотню пробега (порядка 200-250 т.км). Как правило, вмешательство заключалось в замене износившихся или залегших поршневых колец и замене маслосъемных колпачков - то есть являлось именно переборкой, а не капитальным ремонтом (геометрия цилиндров и хон на стенках обычно сохранялись).

Двигатели следующего поколения требуют внимания часто уже на второй сотне т.км пробега, и в лучшем случае дело обходится заменой поршневой группы (при этом желательно менять детали на модифицированные в соответствии с последними сервисными бюллетенями). При ощутимом угаре масла и шуме перекладки поршней на пробегах свыше 200 т.км следует готовиться к большому ремонту - сильный износ гильз не оставляет других вариантов. Toyota не предусматривает капремонта алюминиевых блоков цилиндров, но на практике, разумеется, блоки перегильзовывают и растачивают. К сожалению, солидные фирмы, действительно качественно и на высоком профессиональном уровне выполняющие капремонт современных "одноразовых" двигателей, во всей стран можно реально пересчитать по пальцам. Но бодрые отчеты об успешной перегильзовке сегодня приходят уже от передвижных колхозных мастерских и гаражных кооперативов - что можно сказать о качестве работ и о ресурсе таких двигателей - наверное, понятно.

Этот вопрос поставлен неверно, как и в случае "абсолютно лучшего двигателя". Да, современные моторы не идут в сравнение с классическими по надежности, долговечности и живучести (по крайней мере, с лидерами прошлых лет). Они куда менее ремонтопригодны по механической части, они становятся слишком продвинуты для неквалифицированного сервиса...

Но дело в том, что альтернативы им уже нет. Появление новых поколений моторов нужно воспринимать как данность и каждый раз заново учиться с ними работать.

Разумеется, автовладельцам следует всячески избегать отдельных неудачных двигателей и особо неудачных серий. Избегать моторов самых ранних выпусков, когда еще ведется традиционная "обкатка на покупателе". При наличии нескольких модификаций конкретной модели всегда следует выбирать более надежную - пусть даже поступившись или финансами, или техническими характеристиками.

P.S. В заключение - нельзя не поблагодарить Toyot"у за то, что когда-то она создавала двигатели "для людей", с простыми и надежными решениями, без присущих многим другим японцам и европейцам изысков. И пусть обладатели автомобилей от "передовых и продвинутых" производителей пренебрежительно называли их кондовыми - тем лучше!