Тойота с газовым двигателем

Отто, Аткинсон, Миллер и ГБО или «Газ» на гибриды на примере Тойоты.

В автомобилестроении применяются десятки термодинамических циклов. О них сегодня и расскажем. А также о том, как тот или иной термодинамический цикл влияет на подбор газобаллонного оборудования.

Главная задача инженеров – добиться максимального КПД, без существенной потери мощности и заоблачного расхода топлива. По этой причине КПД современного бензинового двигателя внутреннего сгорания = 20-25%! На это влияют: первичные и вторичные тепловые потери – до 25%; топливная потеря – до 25%; механические потери – до 20, максимальное теоретическое КПД бензинового двигателя внутреннего сгорания = 60-65%.

Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
2—3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу;
3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
p-V диаграмма цикла Отто:

Сбалансированный термодинамический цикл в котором время движения поршня вверх и вниз одинаковое. Большинство современных автомобилей работают по этому принципу. Можно установить любую (кроме откровенно «китайских») комплектацию ГБО.

Цикл Аткинсона — модифицированный цикл Отто 4-тактного двигателя внутреннего сгорания. В этом двигателе соотношение времен тактов цикла изменено. Такт сжатия механически более короткий, чем такт рабочего хода (поршень движется вверх быстрее чем вниз). В этом двигателе снижен расход топлива и уровень шума за счёт меньшего давления при выпуске. Кроме того, в цикле Аткинсона для привода газораспределительного механизма не требуется редуктор, так как коленчатый вал вращался с вдвое меньшей частотой, чем в двигателе Отто. Минусы цикла Аткинсона: усложнена конструкция кривошипно-шатунного механизма (увеличивает стоимость ремонта); малый момент на низких оборотах.

Читайте также:  Ресурс двигателя вольво s60

На Гибридах используется цикл Аткинсона. Двигатель работает в малом диапазоне частот, вращения и нагрузок. Гибридный автомобиль разгоняется электромотором, который выдаёт полную мощность в широком диапазоне оборотов. Низкий расход, высокий КПД, что еще нужно для счастья? Подсказка: ГБО)

Теперь о гибриде Toyota Prius. Тойота использует цикл Миллера. Этот цикл совмещает в себе технические характеристики и преимущества циклов Аткинсона и Отто. Вместо того, чтобы сделать такт сжатия механически более коротким, чем такт рабочего хода (как в классическом двигателе Аткинсона), цикл Миллера сокращает такт сжатия за счет такта впуска, сохраняя движение поршня вверх и вниз одинаковым по скорости (как в классическом двигателе Отто). Повышенная тепловая эффективность цикла Миллера относительно цикла Отто сопровождается потерей пиковой выходной мощности для данного размера (и массы) двигателя из-за ухудшения наполнения цилиндра. Так как для получения такой же мощности требуется двигатель Миллера огромных размеров. Преимущество в мощности большого двигателя Миллера будет частично потрачено на уменьшение КПД (чем больше двигатель тем больше КПД он теряет при увеличении размера).

Другие модели Toyota работают по принципу Аткинсона.

А теперь давайте вспомним о КПД и поговорим о ГБО. Использование циклов Аткинсона или Миллера увеличивает КПД двигателя до 90-97% (за счёт отсутствия тепловых и механических затрат КПД), при 20-25% у бензинового и 40% у дизельного. И поскольку в ближайшие 100 лет мы вряд ли уведем 100% КПД, покупка гибрида (с последующей установкой ГБО) выглядит более чем оправданной.

А можно ставить ГБО на Гибрид, ведь это такой сложный автомобиль?

Можно, но помните это не «Жигули» и не стоит рассчитывать на дешевое ГБО, оно просто не будет работать.

На не гибридных автомобилях подача газа осуществляется только на теплый редуктор, который прогревается во время работы двигателя на бензине.

На гибридных автомобилях запуск газовых форсунок (с прогретым двигателем) происходит сразу, без использования бензина, или с его минимальным потреблением.

«Моторы» гибридного автомобиля часто сменяют друг друга, процессор газобаллонного оборудования должен быть максимально быстрым и иметь функцию «стоп-старт», форсунки только: BRC, Keihin или Barracuda. Гибридная силовая установка запускает разогретый двигатель (ДВС) на пропан-бутане.

Ок, я получил экономию на заправке, есть ещё какие-то преимущества?

Есть, огромный запас хода благодаря установке дополнительного бака (газового). Не всегда есть возможность держать аккумулятор, бензобак и баллон на максимальном уровне, но когда звёзды сойдутся вы можете поддаться импульсивному желанию и рвануть в по-настоящему долгое путешествие. Только вы, автомобиль и дорога (что-то я отвлекся).

Как это отразится на ресурсе двигателя?

Запомните: Износ двигателя автомобиля «на газу» происходит в пределах «бензиновой» нормы. Любое техническое изделие имеет скверную привычку изнашиваться, установка ГБО не убьёт ваш двигатель, но и вечным он тоже не станет. Профилактика и техническое обслуживание происходит как обычно.

Источник статьи: http://avtogas.org.ua/news/127/

Лучшие двигатели Toyota за всю историю компании

Тойота известна как производитель качественных автомобилей. Не в последнею очередь такая репутация сложилась благодаря надежным и эффективным моторам. Лучшие двигатели Toyota за всю историю компании.

1UZ-FE

Если говорить о надежности, то многоцилиндровый мотор всегда будет иметь преимущество. К примеру 4-литровый 1UZ-FE, который выпускался с 1989 года и устанавливался на такие легендарные модели как Lexus LS 400, Toyota Crown и Soarer.

Этот восьмицилиндровый двигатель имел довольно интересную конструкцию с явным прицелом на автоспорт. Он получил алюминиевые блок цилиндров, поршни и ГБЦ. Причем последняя была выполнена по двухвальной схеме с четырьмя клапанами на цилиндр. Коленвал имел аж пять коренных подшипников, привод ГРМ и вспомогательного оборудования осуществлялся от зубчатого ремня.

На старте производства двигатель выдавал 256 л.с. и 353 Нм крутящего момента. В 1995 году мотор был модернизирован, и его мощность возросла до 261 л.с., а крутящий момент увеличился до 365 Нм. Еще через два года инженеры оснастили двигатель системой VVT-i, а также немного увеличили степень сжатия. В результате мощность 1UZ-FE составила 290 л.с. и 407 Нм момента.

Выпускался мотор до 2002 года, однако на его основе были созданы моторы 2UZ и 3UZ. Причем последний успешно выпускался до 2013 года. При должном уходе 1UZ-FE исправно служит 500 тыс. км, а то и более.

Двигатель 4A-GE поступил в производство в 1983 году. Этим мотором оснащалась легендарная «королева дрифта» Хачироку АЕ86, а в последствии и другие спортивные модели Toyota Corolla.

Мотор имел инновационную 16-клапанную ГБЦ, которая подарила мотору высокую мощность и заводной характер. Двигатель постоянно модернизировался и выпускался 17 лет. Изначально он развивал 120 л.с. и 149 Нм крутящего момента. Под конец выпуска в 2000 году его мощность возросла до 165 л.с. и 210 Нм момента.

4A-GE очень надежный мотор. Он без проблем выдерживает форсировку до 200 л.с. и при этом служит 250 и более тысяч километров. Это без преувеличения одно из лучших творений компании Тойота.

Type F

Этот мотор заслужил эпитет вечный. Да он устарел еще два десятилетия назад, но по надежности ему нет равных до сих пор. Двигатель Toyota Type F выпускался с 1949 по 1979 год, а если учитывать построенные на его основе моторы следующих серий 2F и 3F, то 43 года! А если покопаться в истории данного мотора, то можно обнаружить, что он является прямым родственником американских довоенных рядных шестерок Chevrolet серии 235.

Секрет успеха этого мотора в чудовищном запасе прочности. Низкофорсированный (всего 105 л.с.) 3,9-литровый мотор имел чугунный блок цилиндров, единственный распределительный вал и цепной привод ГРМ. Кроме того низкая степень сжатия 6,4:1 сделала этот мотор невосприимчивым к низкокачественному топливу.

Свою долгую жизнь Type F начал под капотом 4-тонного грузовика Toyota BM. Впоследствии он поработал на множестве моделей японской компании, в том числе и на легендарных Land Cruiser 20 и 40 серии. Везде он показал себя исключительно с хорошей стороны и «ходил» по 500 — 1000 тыс. км.

1GZ-FE

1GZ-FE — это первый и последний двигатель V12 японского производства. Его единственная задача заключалась в том, чтобы приводить в движение флагман компании — Toyota Century. Этот автомобиль был построен специально для комфортной перевозки важных персон и продавался только в Японии.

При разработке 1GZ-FE конструкторы во главу угла ставили надежность и плавность работы. Как следствие мощность мотора не поражает — всего 276 л.с. Однако «тепловозный» крутящий момент в 400 Нм доступен уже с 1200 об/мин, а пиковые 481 Нм достигаются при 4000 об/мин.

5-литровый двигатель имел алюминиевый блок цилиндров и двухвальную 48-клапанную алюминиевую ГБЦ с системой VVT-i. Для пущей надежности каждый ряд цилиндров получил собственный электронный блок управления и мог работать независимо.

В целом двигатель 1GZ-FE стал скорее имиджевой историей, демонстрацией того, что Тойота может выпускать такие моторы. В Century третьего поколения уже используется 8-цилиндровый 2UR-FSE. Тем не менее 1GZ-FE очень достойный двигатель, в чем-то даже эксклюзивный.

1JZ-GTE и 2JZ-GTE

Список из лучших двигателей Toyota не мог обойтись без этих рядных «шестерок» — 1JZ-GTE и 2JZ-GTE. «Джейзеты» стали излюбленными моторами среди тюнеров, за свой невероятный потенциал по доработке. Без особых проблем энтузиасты снимают по 500-700 л.с. с мотора при этом не особо жертвуя надежностью. Но и это далеко не предел. При должном уровне доработок с моторов удается снять по 1000 и даже более лошадиных сил.

Стандартный 2,5-литровый 1JZ-GTE выпускался с 1990 года и выдавал мощность в 280 л.с. и 363 Нм крутящего момента. Мотор имел чугунный блок цилиндров, алюминиевую 24-клапанную ГБЦ с ременным приводом и два турбокомпрессора CT12A. Конструкция крайне надежная, при должном уходе способная служить 400 тыс. км и более. 1JZ-GTE устанавливался в такие автомобили как Toyota Mark II, Soarer, Crown, Supra и другие. Производство мотора завершилось в 2006 году, после ввода новых экологических стандартов.

Двигатель 2JZ-GTE конструктивно схож с 1JZ-GTE. Однако он имел оригинальный 3-литровый блок цилиндров увеличенной на 14,5 мм высотой. В заводском варианте двигатель все также выдавал 280 л.с. но при этом крутящий момент увеличился до 432 Нм. Как и собрат 2JZ имел внушительный потенциал к увеличению характеристик и высокую надежность. Производство двигателя было прекращено в 2002 году.

3S-GTE

Двухлитровый 3S-GTE это что-то вроде JZ, только на четырех цилиндрах. Мотор устанавливался в такие культовые модели как Toyota MR2 и Celica.

Турбированный 3S-GTE поступил в производство в 1986 году. Как и атмосферный 3S-GE, он получил чугунный блок цилиндров и алюминиевую ГБЦ. Двигатель отличался очень грамотной конструкцией с высоким запасом прочности. К примеру пятиопорный коленчатый вал с противовесами имел отверстия для дополнительного подвода масла к коренным и шатунным подшипникам, что очень благоприятно сказалось на надежности кривошипно-шатунного механизма.

Как и 4A-GE ранних серий на 3S-GTE устанавливалась 16-клапанная ГБЦ и система переменного впуска T-VIS. Вкупе с турбокомпрессором CT26 это позволило без особых проблем снять с мотора 185 л.с. и 258 Нм крутящего момента. Впоследствии мотор неоднократно модернизировался и под конец выпуска в 2007 году, он имел отдачу в 256 л.с. и 324 Нм. Инженерам удалось снять 128 л.с. с одного литра объема и при этом сохранить ресурс на очень достойном уровне. При должном обслуживании 3S-GTE вполне по силам пройти 400 тыс. км без капитального ремонта.

Наравне с серией 4А, двигатели Toyota 3S входят в топ лучших двигателей Toyota за всю историю.

Лучшие двигатели Toyota

Как бы то ни было любой рейтинг это понятие субъективное. Особенно, что касается моторов. Какой двигатель считать лучшим и по каким критериям? Вопрос дискуссионный, однако несомненно приведенные выше моторы можно считать лучшими двигателями Toyota.

Источник статьи: http://autohs.ru/avtomobili/dvigateli/luchshie-dvigateli-toyota-za-vsyu-istoriyu-kompanii.html

Проблемы и надежность двигателя Toyota 2.0 (3S-FE)

Двигатели Toyota S-серии – это простые рядные «четверки» рабочим объемом от 1,8 до 2,2 литра, которые выпускались с 1980 до 2007 года. 27 лет! Производство большинства версий было свёрнуто к 2002 году, а после этого в производстве находилось только единичные турбированные и высокофорсированные 2-литровые модификации.

Двигатель 3S-FE, который мы будем разбирать, появился в 1986 году на Toyota Camry и дожил до первого поколения Avensis. У этого двигателя чугунный блок цилиндров, алюминиевая ГБЦ, в которой 16 клапанов без гидрокомпенсаторов в их приводе. В приводе ГРМ используется зубчатый ремень, который приводит только впускной распредвал, а выпускной приводится шестеренчатой передачей.

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть разборку 2-литрового двигателя 3S-FE, снятого с Toyota RAV4 2000 года выпуска.

Надежность двигателя Toyota 3S-FE

Двигатель 3S очень прост и надежен, но в эксплуатации шумноват и имеет небольшой масляный аппетит. Реально слабых мест у него нет. При нормальном обслуживании и своевременной заменой масла он легко пройдет более 500 000 км.

Однако ресурс двигателей 3S-FE, которые поступили в производство в августе 1996 года, хуже. Эти двигатели получили облегченные поршни и шатуны, а коленвал остался прежним, образца 1988 года. Подробнее об этом мы расскажем дальше.

Большой расход топлива

Большой расход топлива на двигателе 3S-FE чаще всего может быть связан с неисправностью лямбда-зонда. Реже – с неисправностью датчика впускаемого воздуха, он расположен в корпусе воздушного фильтра. Или же виновником может быть MAP-сенсор, т.е. датчик абсолютного давления.

Дроссельная заслонка и клапан холостого хода

Дроссельная заслонка двигателя 3S-FE имеет тросовый привод и, на поздних версиях, датчик положения заслонки. Для работы двигателя на холостом ходу используется электронный регулятор холостого хода. Напомним, что благодаря ему при полностью закрытой механической заслонке воздух, необходимый двигателю для работы на холостом ходу, идет в обход заслонки через канал регулятора холостого хода.

Проблемы с холостым ходом на двигателе 3S-FE обычно устраняются очисткой регулятора.

Дроссельная заслонка на этом моторе загрязняется парами масла и сажей. Пары масла во впуске появляются из-за не совсем эффективного их отсеивания системой вентиляции картера. А источником сажи является система EGR. После очистки дроссельной заслонки отклики двигателя становятся заметно живее.

Выбрать и купить дроссельную заслонку для двигателя Toyota, вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

Сдвоенные катушки зажигания

C августа 1996 года на двигателе 3S-FE была модернизирована система зажигания. Вместо трамблера были установлены две сдвоенные катушки зажигания, то есть, каждая катушка обслуживает две свечи. Таким образом, каждая свеча дает искру дважды в течение 4-х рабочих тактов. Следовательно, нагрузка на свечи и высоковольтные провода выше.

На практике, так оно и оказалось: по сравнению с системой с трамблёром катушечное зажигание на моторе 3S-FE потребовало вдвое больше внимания. Т.е., если прежде высоковольтные провода служили более 10 лет, то в паре с этим катушками их ресурс сократился до 5-6 лет. Да и сами катушки оказались не такими уж долговечными на фоне механического распределителя зажигания.

Система EGR

Система EGR используется на двигателе 3S-FE с самого начала. Система работает в трех режимах, ориентируясь на температуру и нагрузку на двигатель. Рециркуляция отработавших газов отсутствует до достижения рабочей температуры, а также при полностью открытом дросселе (максимальной нагрузке). При малых нагрузках (т.е. неторопливой езде) рециркуляция газов малая. Максимальная подача отработавших газов во впуск происходит при средней нагрузке и постоянной скорости (например, при движении по шоссе).

Для гибкого управления рециркуляцией используется электровакуумный клапан. Он управляет клапаном EGR не напрямую, а через вакуумный модулятор – это по сути корпус в мембраной. Разрежение открывает клапан EGR, а давление закрывает. Т.е. по умолчанию клапан EGR закрыт.

Чаще всего в этой системе на двигателе 3S-FE выходит из строя электровакуумный клапан. Из-за этого двигатель начинает жестко работать, т.е. детонировать при средних нагрузках в диапазоне от 1500 до 2500 об/мин. Т.е. отработавшие газы не подаются во впуск, из-за чего температура сгорания топливо-воздушной смеси сильно повышается.

Электровакуумный клапан (он расположен снизу на впускном коллекторе) можно проверить на электрическое сопротивление: значения должны быть от 33 до 39 Ом.

Для проверки нужно «продуть» модулятор. На неработающем двигателе и до 2500 об/мин он продувается «насквозь», т.е. воздух будет выходить через входы P и R. При скорости двигателя более 2500 об/мин воздух не должен проходить через модулятор.

Клапан EGR проверяется на работающем двигателе. Для этого надо отсоединить трубку на клапане, вместо нее подсоединить ручной вакуумный насос и создать разряжение. Если по мере роста разряжения на входе Q двигатель начнет нестабильно работать и даже заглохнет, то все компоненты работают исправно.

В корпусе вакуумного модулятора также есть фильтр, через проходят и который «очищаются» крохотные порции отработавших газов, попадающие к нему по трубке в момент закрытия клапана EGR. Этот фильтр нужно чистить раз в пару лет, для чистки годится просто сжатый воздух.

Форсунки

Засорившиеся топливные форсунки являются причиной неуверенного запуска двигателя 3S-FE на холодную или горячую. Их замена решает проблемы с запуском.

Вентиляция картера

Система вентиляция картера двигателя 3S-FE не слишком усердно отсеивает пары масла от газов. Поэтому пары масла оседают во впускном коллекторе и на дроссельной заслонке. Для улавливания паров масла некоторые владельцы устанавливают внешний маслоотделитель, или даже 2 маслоотделителя.

Штатный маслоотделитель в виде лабиринта находится в клапанной крышке. Картерные газы из него отправляются во впуск по двум каналам – до и после дроссельной заслонки. При обильных отложениях в лабиринте отсеивание масла практически прекращается, поэтому у двигателя появляется масляный аппетит: т.е. он «употребляет» масляные пары, попадающие во впускной коллектор. Также не лишним будет проверить обратный клапан в трубке, подающей газы позади дроссельной заслонки. Возможно, он нуждается в чистке, а лучше – в замене.

Датчики температуры охлаждающей жидкости

На двигателе 3S-FE два датчика температуры охлаждающей жидкости. Один (двухконтактный) отправляет показания в ЭБУ, а второй (одноконтактный) – на указатель на приборной панели.

Масло в свечных колодцах

Бывают случаи попадания масла в свечные колодцы. При этом возникают пропуски зажигания, т.е. двигатель нестабильно работает, едва не глохнет на холостом ходу и сильно теряет в мощности. При выкручивании свечей обнаруживается, что они залиты маслом.

Масло попадает в колодцы через их нижнюю резьбу. Колодцы свечей на двигателе 3S, как и на многих бензиновых моторах, представляют собой трубки, вкрученные в ГБЦ над свечным каналом.

Для борьбы с попаданием масла необходимо выкрутить трубки и посадить их на новый резьбовой герметик.

Ремень ГРМ

Ремень ГРМ также приводит помпу и масляный насос. Менять ремень нужно каждые 80 000 – 100 000 км. При обрыве ремня ГРМ на двигателе 3S-FE поршни и клапана не встречаются.

Регулировка клапанов

Регулировка тепловых зазоров клапанов производится подбором шайб, устанавливаемых на тарельчатые толкатели. Каждая оригинальная шайба стоит около 9 долларов. Но сегодня на рынке хватает заменителей. Кроме того, сюда подходят шайбы от многих других двигателей, в т.ч. от лицензионных агрегатов Geely. Диаметр таких шайб очень распространенный – 28 мм.

К регулировке тепловых зазоров владельцы приходят при появлении характерного цоканья клапанов при работе двигателя.

Шатунно-поршневая группа

С конца 1996 года двигатели 3S-FE выпускались с облегченными поршнями и шатунами. Шатунно-поршневая группа сбросила порядка 740 грамм. А коленвал остался прежним, т.е. балансировку кривошипно-шатунного механизма они не пересматривали.

Шатуны образца 96-го тоньше, а поршни облегчены за счет придания им Т-образного профиля. Также можем обратить внимание на запрессованные, а не плавающие, поршневые пальцы и вдвое уменьшившееся количество отверстий для слива масла из канавок маслосъемных колец.

Также была уменьшена высота колец. Компрессионные кольца уменьшились с 1,5 до 1,2 мм, а маслосъемные с 4 до 3 мм. Хотя до современного «таблеточного» профиля поршням мотора 3S-FE образца 96 года еще очень далеко.

В целом не будем сильно критиковать конструкцию этих поршней. На практике они серьезных проблем не создают. Но их маслосъемные кольца более чувствительны к закоксовыванию. Бывает, приходит заливать в цилиндры раскоксовку, и это помогает.

Шатунные болты

Номера шатунных болтов двигателя 3S-FE не менялись с 1994 года. Но с 1996 года по 2001 год на эти двигатели попали недостаточно прочные шатунные болты. Они отрывались по шляпкам. Это происходило как при повторной затяжке, так и в процессе эксплуатации. Как правило после ремонта, связанного со снятием и установкой крышек шатунов на старые болты. Сейчас уже известно, что японцы меняли шатунные болты на прочные по отзывной кампании. В общем, при снятии и установке шатунных крышек на двигателе 3S-FE крайне рекомендуется полная замена шатунных болтов.

Здесь по ссылкам вы можете посмотреть наличие на авторазборке конкретных автомобилей Toyota заказать с них автозапчасти.

Источник статьи: http://autostrong-m.by/post/problemy-i-nadezhnost-dvigatelya-toyota-2-0-3s-fe

Оцените статью
Все про машины