Двигатели toyota s-serie — энциклопедия японских машин

Описание

Силовая установка, семейства 3S снабжена четырьмя цилиндрами, имеющими рядное расположение и объём камер 1,99 литра. Остов мотора выполнен из чугуна, головка блока цилиндров алюминиевая. Первый мотор серии выпускался с карбюратором, маркировался, как 3S-FC. Последующие модификации с инжектором, или непосредственным впрыском.

Двигатель Тойота 3S, характерные конструктивные особенности:

• Насос на остове крепится болтами, механизм приводится в действие посредством ременной передачи;
• Чугунный коленчатый вал с осевым люфтом, который регулируется шайбами, выполненными в форме полукруга;
• Масляный насос приводит в действие носовая часть коленчатого вала, задняя часть изделия отвечает за трамблёр;

• Двигатель рассчитан, в том числе и на бензин марки А-92, однако лучше использовать АИ-95, АИ-98, иначе мотор троит и не держит обороты холостого хода;
• Двигатели, выпущенные до 96 года, рассчитаны на работу с применением смазки 5W50, поздние модели использовали смазку 5W30;
• Применение синтетики приводит к «запотеванию» чугунного блока, по этой причине лучше использовать полусинтетические материалы;
• На третьем поколении двигателей (выпуск после 96 года) невозможно технически выполнить капитальный ремонт, поскольку нет ремонтных комплектов поршней и сопутствующих деталей;
• Нельзя выполнить демонтаж впускного коллектора двигателя, не разобрав головку блока цилиндров;
• Опыт эксплуатации показывает неудобства при выполнении регулировок зазоров клапанов. Демонтируются валы, поэтому сбиваются настройки фаз;
• Выпускной коллектор защищён термическим экраном.

Модификации двигателя Toyota 3S

1. 3S-FC — карбюраторная вариация двигателя, ставилась на дешевых версиях автомобилей Camry V20 и Holden Apollo. Степень сжатия 9.8, мощность 111 л. с. Двигатель производился с 1986 по 1991 годы, встречается редко.

2. 3S-FE — инжекторная версия и основной двигатель серии 3S. Использовались две катушки зажигания, есть возможность заливать 92-й бензин, но лучше 95. Степень сжатия 9.8, мощность от 115 л. с. до 130 л. с. в зависимости от модели и прошивки. Мотор устанавливался с 1986 по 2000 год, на все, что ездит.

3. 3S-FSE (D4) — первый тойотовский двигатель с непосредственным впрыском топлива. Имеется система изменения фаз газораспределения VVTi на впускном валу, впускной коллектор с регулируемым поперечным сечением каналов, поршни с выемкой для направления смеси, изменённые форсунки и свечи, электронная дроссельная заслонка, клапан EGR для повторного дожига отработанных газов. Степень сжатия 9.8, мощность 150 л. с. Несмотря на общую технологичность, данный мотор заслужил репутацию постоянно ломающегося и вечно проблемного движка, поломки ТНВД, EGR, проблемы с изменяемым впускным коллектором, который, время от времени, требует чистки, проблемы с катализатором, постоянно нужно следить и чистить форсунки, следить за состоянием свечей и т. д. Двигатель 3S-FSE устанавливался с 1997 года по 2003 год, когда был вытеснен новым 1AZ-FSE.

4. 3S-GE — усовершенствованная версия 3S-FE. Использовалась изменённая ГБЦ (разработана при участии специалистов из Yamaha), на поршнях GE имеются цековки и в отличие от большинства моторов, здесь обрыв ремня ГРМ не ведет ко встрече поршней и клапанов, отсутствовал клапан EGR. За все время выпуска, мотор 5 раз подвергался изменениям:

4.1 3S-GE Gen 1 — первая генерация, выпускалась до 89 года, степень сжатия 9.2, слабая версия развивала 135 л. с., более мощная, оснащенная регулируемым впускным коллектором T-VIS, до 160 л. с.

4.2 3S-GE Gen 2 — вторая версия GE мотора, выпускалась до 93 года, в ней регулируемый впускной коллектор T-VIS был заменен на ACIS. Валы фаза 244, подъём 8.5, степень сжатия 10, мощность подросла до 165 л. с.

4.3 3S-GE Gen 3 — третий вариант мотора, находился в производстве до 99 года, изменились распредвалы: для АКПП фаза 240/240 подъём 8.7/8.2, для МКПП фаза 254/240, подъём 9.8/8.2. Степень сжатия выросла до 10.3, мощность японской версии 180 л. с., экспортной 170 л. с.

4.4 3S-GE Gen 4 BEAMS/Red Top — четвёртое поколение, производившееся в 1997 году. Добавилась система изменения фаз газораспределения VVTi, увеличились впускные (с 33.5 до 34.5 мм) и выпускные каналы (с 29 до 29.5 мм), изменились распредвалы, теперь это 248/248 с подъёмом 8.56/8.31, степень сжатия 11.1, мощность достигла 200 л. с., на АКПП 190 л. с.

4.5 3S-GE Gen 5 — пятое, последнее поколение GE. Система изменения фаз газораспределения Dual VVT-i теперь на обоих валах, впускные и выпускные каналы как на Gen 1-3. Мощность 200 л. с.

Версия для МКПП имела широкие распредвалы, титановые клапаны, степень сжатия 11.5, увеличенные впускные (с 33.5 до 35 мм) и выпускные клапаны (с 29 до 29.5 мм). Мощность 210 л. с.

5. 3S-GTE. Параллельно с серией GE, производилась их турбо модификация — GTE.

5.1 3S-GTE Gen 1 — первая версия, выпускалась до 89 года. Представляет собой разжатый 3S-GE Gen1 до СЖ 8.5, с регулируемым впускным коллектором T-VIS, и установленной на него турбиной CT26. Мощность 185 л. с.

5.2 3S-GTE Gen 2 — вторая версия, валы фаза 236, подъём 8.2, турбина CT26 с двойным корпусом, степень сжатия 8.8, мощность 220 л.с и производился мотор до 93 года.

5.3 3S-GTE Gen 3 -третья версия, поменяли турбину на CT20b, выбросили коллектор T-VIS, распредвалы 240/236, подъём 8.7/8.2, СЖ 8.5, мощность 245 л. с. Производился до 99 года.

5.4 3S-GTE Gen 4 — предпоследняя версия GTE движка. Изменён принцип забора выхлопных газов, заменены распредвалы на 248/246 с подъёмом 8.75/8.65, повышена степень сжатия до 9, мощность 260 л. с.

Ремонт 3S-FE

Какие неисправности могут появляться в этом двигателе, рассмотрим в таблице ниже.

Описание

Модификация 3S FE стала одной из первых у Toyota с непосредственной системой впрыска топлива. Использование инжектора позволило значительно улучшить мощностные характеристики нового мотора, улучшилась его работа на холостых оборотах, также в сравнении с карбюраторной версией этого двигателя существенно сократился расход топлива.

Сам мотор Toyota 3S FE является фактически усовершенствованной версией 3S, поэтому он сохранил легендарную надежность и относительную простоту конструкции.

• Рядная чугунная четверка отличалась повышенной устойчивостью к перегреву, а простота ее конструкции позволяла выполнять сервисные работы самому автовладельцу. Ремонт также не представлял сложности, поэтому его можно было провести в большинстве автомастерских.
• Ресурс двигателя 3S установлен на 300 тысяч километров пробега, но не редкость экземпляры автомобилей, которые смогли пройти более миллиона километров без проведенного капитального ремонта мотора.
• Особенностью этого силового агрегата является наличие двух катушек зажигания, что повышает качество воспламеняемости топливно-воздушной смеси. Двигатель 3S уверенно работает на 92 и 95 бензине. В зависимости от своей версии показатель мощности может колебаться от 115 до 130 лошадиных сил. Максимальный крутящий момент мотор показывает уже с самых низов, поэтому недостатка тяги автовладельцы не испытывали.
• Необходимо отметить и великолепные показатели экономичности этого мотора. При установке его на седан Toyota Camry автомобиль потреблял около 10 литров топлива в смешанном цикле, что является отличным показателем для тяжелого полноразмерного седана и двухлитрового двигателя. Необходимо сказать, что оптимальные топливно-экономичные и динамические показатели этот мотор показывает именно на 95 бензине.

• Одной из особенностей 16 клапанного двигателя 3S является использование специального механизма газораспределения, который состоит из двух небольших распредвалов, приводимых в действие ремнем, а не цепью, как на большинстве моделей двигателей Тойота.
• Комбинированная система смазки одновременно разбрызгивает масло и смазывает движущиеся элементы под большим давлением, что и позволяет обеспечить надежную и долговечную работу подвижных элементов мотора.
• Двигатель 3S использует полностью электронную систему зажигания, которая обеспечивает оптимальную тягу в максимально широком диапазоне оборотов.
• Двигатель 3S отличается топливной экономичностью, вне зависимости от октанового числа используемого топлива. Также отметим использование принудительной жидкостной системы охлаждения, которая отличается надежностью и позволяет избежать перегрева силового агрегата даже в условиях повышенных нагрузок на мотор.

НЕДОСТАТКИ

• Несмотря на все свои преимущества, в том числе непревзойденную надежность и долговечность, этот мотор имел один существенный недостаток – повышенную шумность. Такой повышенный шум был обусловлен конструктивными особенностями базового силового агрегата. В 1996 году была проведена модернизация мотора, которая позволила существенно снизить показатели шумности этого двигателя.
• В то же время появились проблемы с перегруженным ремнем ГРМ, который менять специалисты рекомендовали каждые 40-50 тысяч километров пробега.

Особенности конструкции

ДВС 3S-FE сконструирован просто и продуманно. Блоки цилиндров выполнены из чугуна, головки блока из алюминия. Распределительных вала два. Гидрокомпенсаторов нет. Головки блока продуваются слабо, поэтому двигатель не подходит для форсированных нагрузок. Система подачи топлива инжекторная с электронным многоточечным впрыском.

Из недостатков мотора 3S-FE можно отметить шумную работу выхлопной системы, ощутимые шуршания шкивов и роликов. После 200 000 км проявляется хороший масляный аппетит и большой расход топлива. Двигатель завален к моторному щиту, что усложняет доступ для обслуживания.

Серьёзная проблема обнаружилась после модернизации 1996 года. Конструкторы снизили массу поршневой группы на 0,7 кг, оставив неизменным коленвал. В целях экономии балансировку обновлённого кривошипно-шатунного механизма не производили, что привело к появлению вибрации. Под её действием головки болтов одного из шатунов отрывает. Деталь срывается с места и пробивает блок цилиндров. Для предотвращения аварии во время ремонта поршневой группы необходимо менять шатунные болты и закручивать строго с номинальным моментом.

Доработки агрегата в 1996 году затронули систему зажигания. Механические трамблёры заменили на сдвоенные катушки, которые работают на 2 свечи. Это увеличило нагрузку на свечи и проводку в 2 раза.

В некоторых моделях 3S-FE установлена система рециркуляции газов EGR. Для управления использован электровакуумный клапан и вакуумный модулятор-мембрана. При разрежении газа клапан EGR открывается. После закрытия клапана EGR отработанные газы проходят через фильтр модулятора. Каждые 2 года фильтр желательно продувать с помощью сжатого воздуха.

Неисправности и их причины

1. Известен попаданием бензина в картер и сильным износом ШПГ. Признаки: повышается уровень масла (масло пахнет бензином), автомобиль дергается, работает неравномерно, глохнет, обороты плавают. Решение: меняйте ТНВД.(обоснование?!)

2. Клапан EGR, это вечная проблема на всех двигателях с системой рециркуляции отработанных газов. С течением времени, при использовании некачественного бензина, клапан EGR закоксовывается, начинает клинить и со временем полностью перестает действовать, вместе с тем, плавают обороты, двигатель тупит, не едет и т. д. Проблема решается систематическими чистками клапана, либо его глушением.

3. Падают обороты, глохнет, не едет. Все проблемы с холостым ходом, в большинстве случаев, решаются чисткой блока дроссельной заслонки, если же не помогло, то чистим впускной коллектор. Кроме того, причиной может стать бензонасос и загрязненный воздушный фильтр.

4. Высокий расход топлива на 3S, иногда даже абсурный. Регулируйте зажигание, чистите форсунки, БДЗ, клапан холостого хода.

5. Вибрации. Устраняются заменой подушки двигателя, либо не работает цилиндр.

6. Греется 3S. Проблема кроется в крышке радиатора, меняйте.

В общем и целом, двигатель Toyota 3S хороший, при адекватном обслуживании ездит долго и достаточно резво. Ресурс, в нормальных условиях, легко переваливает за 300 тыс. км. Если не усложнять себе жизнь и не брать 3S-FSE, то проблем с движком не будет.

На базе 3S производились модификации с различными рабочими объёмами, младший брат 4S — 1.8 л., расточенная версия 5S — 2.2 л.

В 2000 году появился новый мотор 1AZ-FE, который и заменил ветерана 3S.

Технические характеристики — Двигателя Toyota 3S

За время выпуска серия 3S получила много модификаций, отличающихся степенью сжатия, мощностью, моментом и другими характеристиками. Базовый агрегат, взятый за основу, имеет следующие характеристики:

Toyota 3S-FE, 3S-FSE, 3S-GE, 3S-GTE двигатель характеристики:

Надежность двигателя 3S-FE

Корпорация установила ожидаемый ресурс силовой установки, его значение составило 300 тыс. км пробега.  Эксплуатация в обычных условиях, при учете нагрузочных факторов и временных факторов проведения ТО, а также допущении ошибок при вождении транспортного средства,  приведет к появлению проблем в функционировании силовой установки при пробеге в 200 тыс. км.

Поскольку параметры мощности не столь высоки, несмотря на большой объем рабочих камер цилиндров двигателя, надежность их держится на высоком уровне. Использование качественных смазочных и топливных  материалов, а также установка дорогих запасных частей, обеспечили некоторым автомобилям с мотором 3С-ФЕ прохождение пробега свыше миллиона километров.

Степень надежности данных двигателей существенно отличается до 1996 года и после. Этот факт наблюдается по причине того, что до четвертого поколения, моторные установки практически полностью имели механический тип.

Основные неисправности:

1. Вибрация на низкой частоте вращения коленвала.
2. Потребления смазочных материалов до 10 л на 10 тыс. км пробега.
3. Состояние подшипников на помпе и масляном насосе определяли срок службы ремённого элемента ГРМ.
4. Нарушение работы системы, контролирующей впрыск топлива.

На двигателе возможен промежуточный капитальный ремонт, представляющий собой расточку блока и замену поршневого механизма, а также колец на размеры, соответствующие ремонтным. Поэтапное проведение процесса ремонту силовой установки 3S описано в инструкции по ремонту с помощью собственных сил.

Однако работы по расточке, можно было осуществить не на всех поколениях. ГБЦ в двигателе 3S-FE является одноразовой и не подлежит расточке. Также шатунные болты могли оборваться, в связи с использованием дешевых материалов исполнения, для получения экономии производства.

Обратите внимание! Ремонт силовых установок, выпущенных после 1996 года, невозможен. Срок службы таких двигателей зависит от условий эксплуатации и качество использование смазочных и  топливных материалов

Технические характеристики 3S-FE

Рядный 4-цилиндровый 16-клапанный ДВС 3S-FE с рабочим объёмом 2 л (1998 см3) построен на базе 2S-FE. Конструкторы уравняли ход поршня и диаметр цилиндра, сделав их по 86 мм. Показатели мотора выросли до 115 л.с. и 162 Нм. Силовая установка стала оснащаться не только МКПП, но и АКПП.

После обновления 1996 года агрегат получил новые характеристики:

Степень сжатия 3S-FE до 1996 года равна 9.5, после 1996 — 9.8. В мотор допустимо заливать бензин АИ-92 и АИ-95. Расход топлива при работе с МКПП:

• в смешанном цикле — 8,5 — 9,5 л;
• на трассе — 7 — 8 л;
• в городе — 11,5 — 13 л.

Расход масла в исправном двигателе 3S-FE составляет от 0,2 до 1 л на 10 000 км. Производитель рекомендует менять масло и фильтр каждые 10 000 км или раз в год. Заправочная ёмкость — 3,9 л. Для заливки подходят моторные масла с вязкостью 5W-30 и 10W-30.

Ресурс двигателя — 300 тыс. км по данным завода. Однако при регулярном обслуживании и правильной эксплуатации 3S-FE может пройти свыше 500 тысяч до капремонта. С хорошим сервисом агрегат проработает и более 700 тыс. км.

Четвертое поколение

Название данного поколения Beams 3S-GE. Его появление на свет состоялось в 1997 году. Первая версия, под название «Black top», оснащалась системой VVT-I и механической коробкой передач, благодаря которым мощность составила 200 л.с.. Модель с автоматической КПП выдавала мощность 190 л.с. Установка данного агрегата в Японии производилась на автомобили: MR2 G и G-Limited, Celica ST202 SS-II и SS-III и Caldina. Аббревиатура Bems расшифровывается как Breakthrough Engine with Advanced Mechanism System.

Топовые версии RAV4 и Caldina GT реализовывались только на японском рынке с силовой установкой «Grey TOP» Beams 3S-GE.  Минимальный параметр мощности составил 180 л.с в RAV4, а в Caldina GT 190 л.с.

Расшифровка маркировки ДВС

В России для создания шифра двигателя используется ГОСТ Р53638. Все производители таких агрегатов обязаны обозначать свою продукцию в соответствии с Государственным регламентом.

В каждой стране есть своя система маркировки моторов. Японская система маркировки, на примере двигателя 3S-FE, выглядит так: 3S FE DOHC16V 2,0.

Обозначение расшифровывается так:

• 3 — конструктивное изменение в линейке моторов S;
• S — серия ДВС с рядным расположением цилиндров и множественным впрыском горючего;
• F — означает, что для каждого цилиндра 4 клапана;
• E — электронная система впрыска EFI;
• DOHC — в агрегате 2 распредвала, привод 1-го распредвала является ремень, привод 2-го распредвала является шестерня 1-го распредвала;
• 16V — гидравлическая компенсация зазора;
• 2,0 — объем двигателя в литрах.

Если в шифре двигателя после первой цифры указан одна буква, то это значит, что мотор был выпущен до 1991 года.

Особенности конструкции 3S-FE:

• Помпа (насос для циркуляции охлаждающей жидкости) устанавливается блок цилиндров и крепится болтами. Привод помпы является ремень.
• Коленчатый вал из чугуна. Его осевой люфт выставляется специальными упорными полукруглыми шайбами внутри коренного среднего подшипника. Регулировка люфта делается в соответствии с официальным мануалом (инструкцией).
• Благодаря тому, что изобретен двигатель 3C-ФЕ был в 1980 годах, он не требует очень высокого качества топлива. Обычно используют АИ-92.
• Для моторов до 1996 года выпуска рекомендуемое масло было с шифром 5w-40. Для движков после 1996 года — 5w-30.
• Схема клапанного узла придумали не удобно. Для регулировки клапанов, придется снимать валы, что собьет настройки фаз и, подбирая шайбы по толщине выставить нужные зазоры.
• Невозможно снять своими руками впускной коллектор отдельно, не снимая ГБЦ.
• Коллектор впуска имеет защитный термоэкран.

Характеристики двигателя 1JZ

Первая турбоверсия 1JZ — двигатель 1JZ-GTE

Главные качества двигателя 1JZ — надежность, ресурс, потенциал для тюнинга. Поэтому он заслужил доверие и любовь автолюбителей.

Технические характеристики:

• выпускался в период с 1990 по 2007 годы
• точный рабочий объем: 2492 см³
• мощность зависит от модификации 1JZ: 6000 оборотов — 170 лошадей, 6000 оборотов — 200 лошадей, 6200 оборотов — 280 лошадей
• крутящий момент силы: 4800 оборотов — 235 Нм, 4000 оборотов — 251 Нм, 4800 оборотов — 363 Нм, 2400 оборотов — 379 Нм
• каждая модель отличается степенью сжатия: 1JZ-GE — 10:1, -GE VVT-i — 10,5:1, 1JZ-GTE — 8,5:1, -GTE VVT-i — 9:1, 1JZ-FSE D4 — 11:1
• имеет среднестатистические показатели в периодичности замены смазки: каждые 10000 км, лучше каждые 5000 км
• отличается относительно высоким допустимым расходом масла: до 1000 гр на 1000 км
• автомобили с этим двигателем, его модификациями отличаются необходимым объемом масла. 1JZ-GE: 1995-1998 годы (Crown 2WD) — 5,1 литра;
• 1998-2001 годы (Crown 2WD) — 5,4 литра;
• 1995-1998 годы (Crown 4WD) — 4,2 литра;
• 1998-2001 годы (Crown 4WD) — 4,5 литра;
• 1991-1992 годы (Crown, Crown Majesta) — 3,9 литра;
• 1992-1993 годы (Crown, Crown Majesta) — 4,4 литра;
• 1993-1995 годы (Crown, Crown Majesta) — 5,3 литра

1JZ-GTE/GE:

• Mark 2, Cresta, Chaser 2WD — 5,4 литра;

Mark 2, Cresta, Chaser 4WD — 4,5 литра;
с октября 1993 Mark II — 5,9 литра

1JZ-FSE:

• 2WD — 5,4 литра;

4WD — 4,5 литра.
считается, что модели GE и GTE относятся к экологическому классу Евро-2, модели FSE к экологическому классу Евро-3

в качестве топлива рекомендуется бензин АИ-95

системой питания двигателя является инжекторный впрыск
построен на базе литого чугунного блока
шесть цилиндров расположены в ряд

все модификации имеют по 4 клапана на цилиндр

стандартным ходом поршня является 71,5 мм

заводским диаметром цилиндра будет показатель в 86 мм

эксплуатируется при рабочей температуре охлаждающей жидкости в 90°C

имеет ременной привод ГРМ

Расход топлива

Двигатель показывает приемлемый расход топлива, учитывая его мощность. В городе требуется 15 литров на 100 км, по трассе расход снижается до 9-10 литров на сотню, а в смешанном цикле показатели расхода будут 12,5 литров.

Модификации мотора

Двигатель выпускался в трех версиях, имеющих свои особенности.

Мотор 1JZ-GE

1. Мотор 1JZ-GE — родоначальник, главный вариант атмосферного типа. Выпускался в период 1990—1996 гг., выдавал 180 лошадей, сжатие 10:1. Но уже после первых доработок 1996 года, в результате которых он получил систему VVT-i, катушечное зажигание, улучшенную ГБЦ и шатуны, мощность поднялась до 200 л.с., а степень сжатия увеличилась до 10,5. Вторая версия подарила возросшую динамику при одновременном уменьшении расхода топлива по сравнению с первой версией.

   Двигатель 1JZ-FSE D4 на Toyota Mark II 110

2. Двигатель 1JZ-FSE D4 — версия, оснащенная технологией непосредственного впрыска D4, где топливная смесь подается под высоким давлением. Модификация выпускалась с 2000 до 2007 года, имела ту же мощность в 200 л.с., момент сжатия 11. Двигателя стал меньше расходовать бензин, повысился крутящий момент на низких оборотах. При этом возросла стоимость обслуживания впуска и топливной системы.

   Двигатель 1JZ-GTE

3. Двигатель 1JZ-GTE — первая турбоверсия на основе классического мотора вышла в том же 1990 году, получила двойной турбонаддув с давлением 0,7 бар за счет установки двух турбин CT12A, замены поршневой группы, усовершенствования ГБЦ совместно с компанией Yamaha. Данный двигатель развивал 280 л.с. при 6200 об/мин, степень сжатия 8,5. В 1996 году вышла рестайлинговая версия, в которой вместо двух турбин была установлена одна большего размера СТ-15B, а также новая на тот момент система VVT-i. Несмотря на то, что мощность осталась на том же уровне в 280 лошадей, увеличилась степень сжатия до 9, возрос крутящий момент с 363 Нм до 378 Нм.