Двигатель 3ZR-FE: конструкция, характеристики, ремонт и обслуживание силовой установки от Toyota

Двигатель 3ZR-FE – один из представителей линейки ZR, запущенной в серию в 2007 г. Одна из модификаций получила систему Valvematic для непрерывного изменения высоты подъема клапанов. Мотор 3ZR-FE использовался на легковых автомобилях и кроссоверах марки Toyota вплоть до 2019 г.

Основные сведения о двигателе 3ZR-FE

Двигатель 3ZR-FE может работать с механическими и автоматическими коробками передач (включая вариатор). Рассчитан на поперечную установку в моторном отсеке. За счет широкого использования легких сплавов снижена масса агрегата. Номер набит на площадке слева и снизу от корпуса впускного коллектора.

Ресурс двигателя 3ZR-FE (при соблюдении регламента обслуживания) варьируется в пределах от 250 до 300 тыс. км (но известны экземпляры, выдержавшие и больший пробег).

Конструкция

Двигатель 3ZR-FE построен на базе рядного блока, изготовленного из алюминия. В отливке располагались чугунные тонкостенные гильзы с шероховатой внешней частью для улучшения связи с материалом блока. За счет снижения толщины стенок между смежными цилиндрами до 7 мм удалось уменьшить габариты и вес двигателя, но конструкция не рассчитана на расточку при капитальном ремонте.

Головка 3ZR-FE с 16 клапанами также выполнена из алюминия. Для привода ГРМ применена цепь с регулятором натяжения. Она закрыта литой крышкой с приливом для крепления опоры.

В стандартное оснащение включены регуляторы фаз для клапанов впуска и выпуска, а также использованы гидрокомпенсаторы зазоров. К нижней части блока двигателя 3ZR-FE прикреплены литой картер и штампованный поддон с пробкой для слива масла.

Масляный насос с клапаном для ограничения давления имеет привод отдельной цепью от носка коленчатого вала. При использовании системы Valvematic насос имеет перепускной клапан, необходимый для работы механизма. Цепи привода ГРМ и насоса оснащены успокоителями, которые подлежат замене вместе с цепью. Для привода навесного оборудования и водяного насоса использован единый поликлиновый ремень.

Коленчатый вал устанавливался на опорах со сменными вкладышами. Продольная ось вала имеет небольшое смещение относительно оси цилиндров, обеспечивая снижение нагрузок на стенки последних. Поршни с укороченной юбкой оснащены двумя компрессионными и одним маслосъемным кольцом.

Распределительные валы расположены в отдельном корпусе, который прикреплен к головке. На моторах с системой Valvematic вал привода выпускных клапанов вращает вакуумный насос для работы усилителя тормозов.

В системе выхлопа имелся нейтрализатор с датчиками кислорода. Дроссельная заслонка оснащалась электронным приводом. Впускной коллектор оснащен системой изменения длины каналов (фирменное название ACIS).

В конструкции двигателя 3ZR-FE отсутствует клапан EGR (имеется только на моторах серии ZR, работающих по циклу Аткинсона).

Технические характеристики

Основные параметры двигателя 3ZR-FE:

• количество цилиндров – 4;
• объем – 1986 см³;
• диаметр и ход поршня – 80,5х97,6 мм;
• степень сжатия – 10,0;
• мощность – от 142 до 152 сил
• крутящий момент – от 187 до 196 Н*м;
• вес с навеской и заправкой жидкостями – 116 кг.

Характеристики двигателя определялись рынком сбыта и версией прошивки в блоке управления. В России чаще всего встречается модификация мощностью 146 л. с. Максимальный крутящий момент достигается при 3600-4000 об/мин, а пик мощности при 5600-6200 об/мин. В зависимости от года выпуска двигатели 3ZR-FE соответствуют нормам Евро-4 или Евро-5.

Расход топлива

Двигатель 3ZR-FE рассчитан на бензин сорта А-95 с возможностью замены на А-92 со снижением характеристик и ухудшением экономичности. В таблице приведены заводские данные по расходу горючего для ряда автомобилей. В реальных условиях затраты топлива на 5-15% выше из-за ряда факторов.

Модификации силового агрегата

Основные модификации двигателя 3ZR-FE Dual VVT-i объемом 2 литра:

1. 3ZR-FAE, оснащенная системой Valvematic, развивающая мощность 156 сил при 6200 об/мин. Отличается сниженным расходом топлива. Поставлялась на внутренний рынок, в Европу и Северную Америку.
2. 3ZR-FBE, созданная специально для рынка Бразилии. Двигатель может работать на бензине или этаноле. Мощность – 142 и 153 силы соответственно. Ставился только на Toyota Corolla. Выпуск прекращен в 2019 г.

В семейство моторов ZR входит несколько вариантов двигателей, отличающихся параметрами, но имеющих общую конструкцию.

Например, 1ZE-FE, 1ZR-FAE и 1ZR-FBE построены на базе блока объемом 1,6 л и имеют мощность от 122 до 132 сил. Модификации 2ZR оснащены 1,8-литровым блоком и развивают от 132 до 148 сил. Также в семейство ZR входят двигатели 4ZR, 5ZR и 8ZR (два последних работают по циклу Аткинсона и рассчитаны на использование в гибридных силовых установках).

Достоинства и недостатки мотора 3ZR-FE

Преимущества мотора 3ZR-FE:

Недостатки двигателя 3ZR-FE, отмеченные в отзывах:

На какие автомобили ставят ДВС

Двигатель 3ZR-FE 16V использовался на автомобилях:

• Toyota RAV4 с кузовом XA40;
• Toyota Avensis поколения Т270 (только для рынка Европы);
• Toyota Voxy и Noah с кузовами ZRR70/75 (модели для внутреннего рынка);
• Toyota Corolla с кузовом Е150 для Южной Америки и Е170 для стран Ближнего Востока.

Модификация 3ZR-FAE с системой Valvematic чаще использовалась на моделях, ориентированных на рынок Японии (например, на Allion или Harrier). С 2018 г. началось постепенное вытеснение двигателей 3ZR-FE, при этом модели объемом 1,6 и 1,8 л остались на конвейере.

Моторы серии ZR никогда не поставлялись на конвейеры Nissan или других автомобильных компаний.

Регламент обслуживания двигателя 3ZR-FE

Обслуживать двигатель 3ZR-FE необходимо ежегодно или через 8-10 тыс. км. Объем масла при замене составляет 4,2 л. Для двигателя подходят масла вязкостью 0W-20, 5W-20, 5W-30 или 10W-30, соответствующие API SM или выше. В зависимости от года выпуска фильтр выполнен в виде картриджа с металлическим корпусом или в виде бумажной кассеты, устанавливаемой внутрь съемного кожуха.

Свечи с иридиевым напылением выдерживают около 100 тыс. км. Антифриз Toyota, залитый на заводе, рассчитан на 5 лет службы или 160 тыс. км. В дальнейшем замену следует проводить через каждые 80 тыс. км при использовании жидкости Toyota. Если использовался антифриз других марок, то периодичность замены указывается производителем на упаковке.

Типичные поломки и проблемы силовой установки

Распространенные неисправности двигателя DOHC 3ZR-FE:

1. Появление хорошо различимого шума после пуска холодного мотора. Причиной часто является некондиционное масло, вызывающее шелест гидрокомпенсаторов. По мере роста температуры звук исчезает. Свист может появляться в сырую погоду или после проезда лужи из-за проскальзывающего ремня привода навесного оборудования.
2. Увеличение расхода масла. На ранних выпусках проблему угара устраняли путем перехода на масла с вязкостью х-W30 вместо рекомендованных заводом x-W20. Расход масла на двигателях 3ZR-FE с пробегом свыше 150 тыс. км указывает на износ маслосъемных колпачков и поршневой группы.
3. Стук со стороны лобовой крышки, усиливающийся при выводе двигателя на средние обороты. Рекомендуется проверить состояние цепи, из-за растяжения которой возникает шум. Ездить с вытянутой цепью на 3ZR-FE не следует. При перескоке происходит удар клапанами о днища поршней. Стучать могут и муфты регуляторов фаз в момент пуска, что не является признаком поломки.
4. Течь антифриза через помпу встречается уже при пробегах 60-70 тыс. км. Причина –  небольшой ресурс агрегата. Поставляемые на рынок запасных частей детали не отличаются повышенным запасом прочности.
5. Нестабильные обороты холостого хода – типовая проблема двигателей внутреннего сгорания. Причина – загрязненный дроссель (отложения на заслонке и стенках). Иногда встречаются проблемы с датчиком положения заслонки.
6. Течь моторного масла по стыкам (например, привалочной поверхности лобовой крышки или кожуха механизма ГРМ). Дефект чаще является следствием некачественного ремонта, но иногда масло течет и на моторах, не подвергавшихся разборке.

Возможности тюнинга мотора 3ZR-FE

Базовая схема увеличения мощности 3ZR-FE с сохранением ресурса основана на удалении каталитического нейтрализатора и перепрограммировании блока управления (для отключения обратной связи по датчикам кислорода). Прирост мощности составит 5-7 сил, немного улучшится тяга на низких и средних оборотах.

Установка турбины (например, готового набора от Garrett) позволит довести мощность до 300 сил. Необходима замена поршневой группы и шатунов для снижения степени сжатия (при сохранении штатных деталей давление наддува не должно превышать 0,5 бара).

Но установка турбины сокращает срок службы двигателя и агрегатов трансмиссии, не рассчитанных на высокий момент.

Ремонт и замена силового агрегата

Наиболее трудоемкой является процедура замены цепи, которая растягивается к 150-160 тыс. км, но при спокойной эксплуатации выдерживает и больше. При обслуживании необходимо менять натяжитель, шестерни, башмаки и цепь привода масляного насоса. По заводской инструкции замену выполняют на снятом двигателе, но можно выполнить работы и без выемки двигателя.

Краткий алгоритм действий при замене цепи:

1. Отвернуть болты крепления крышки головки блока и снять крышку с прокладкой.
2. Вывернуть свечу первого цилиндра двигателя 3ZR-FE и выставить поршень в верхнюю позицию. На шкиве имеется насечка, которая должна совпасть с риской и цифрой 0, набитыми на крышке цепного привода. Установочные метки на муфтах распределительных валов должны совпасть с окрашенными звеньями. Насечка – располагаться между окрашенными звеньями для впускного вала и по центру окрашенного звена на выпускном валу.
3. Снять ремень привода навесных агрегатов и отвернуть гайку крепления шкива.
4. Стянуть шкив с носка вала, вывесить двигатель на домкрате под поддон, а затем демонтировать опору.
5. Отвернуть болты и снять лобовые крышки вместе с насосом системы охлаждения.
6. Снять успокоитель цепи, провернуть распределительный вал впуска ключом против часовой стрелки, а затем демонтировать цепь.
7. Выставить цепь насоса по меткам (имеются на звеньях и шестернях привода).
8. Заклинить шестерню насоса и отвернуть гайку.
9. Демонтировать натяжитель, а затем установить новые детали на место.
10. Провернуть коленчатый вал на 90⁰ (шпонка должна располагаться сверху).
11. Установить боковой успокоитель и планку для устранения колебаний верхней части цепи.
12. Накинуть цепь, контролируя положение по окрашенным звеньям и меткам на муфтах регуляторов фаз. Для прокручивания муфты впуска в положение «взвода» на распределительном валу имеется насечка под ключ 24 мм.
13. Надеть шестерню на носок коленчатого вала, окрашенные звенья цепи должны находиться напротив лунок.
14. Провернуть коленчатый вал вручную и убедиться в корректности фаз, а затем установить снятые детали на место. Подробнее процесс ремонта показан в ролике.

Владелец может самостоятельно прочистить дроссель, руководствуясь видеороликами.

Ремонт 3ZR-FE требует аккуратности, неправильная сборка приводит к повреждению двигателя и лишним затратам.

Двигатель 3ZR-FE, как и все представители семейства ZR, является надежным только при условии регулярного обслуживания. Концерн Toyota не предусматривал возможность капитального ремонта, но на практике возможна установка новых чугунных гильз с последующей механической обработкой под номинальный размер.

Перед покупкой автомобиля с 3ZR-FE рекомендуется потратиться и провести диагностику в сервисе с осмотром цилиндров эндоскопом, позволяющую выяснить состояние двигателя.

Сохраните материал в закладках, чтобы не потерять полезные инструкции и советы.