Двигатель uz fe: характеристики, неисправности и тюнинг

Ресурс и эксплуатация

В общей сложности двигатели серии «UZ» продержались на конвейерах корпорации Toyota и ее премиального подразделения Lexus почти 20 лет. Причем оснащались этими силовыми агрегатами представительские седаны, тяжелые внедорожники и мощные спорткары, что является ярким подтверждением уникальности и точности выбранных конструкторами решений при разработке изделий. Оптимальные характеристики по динамике, плавности хода и экономичности мотор 3UZ показывал в сочетании с 6-скоростным автоматом: такая силовая установка начала использоваться на автомобилях Toyota и Lexus с 2003 года. Впечатляет и значение среднего расчетного ресурса двигателя 3UZ-FE, приближающееся к 400 тысячам км пробега.


Контрактный 3UZ-FE Такой ресурс может быть достигнут только при качественном техническом обслуживании (ТО) мотора. Особое внимание в процессе эксплуатации двигателя необходимо уделять регулярным заменам масла и ремня газораспределительного механизма с роликами. Состояние, количество и качество масла напрямую влияют на работоспособность ДВС и сохранение его ресурса. Несвоевременная замена элементов ГРМ может привести к дорогостоящему ремонту, вызванному обрывом ремня. Регламентом ТО для 3UZ-FE определены тип моторного масла (допуск SL/GF-3 по API, вязкость 5W-20 или 5W-30 по SAE), необходимое его количество (5.1 л с учетом заполнения объема масляного фильтра) и интервал замены (10 тыс. км пробега). Установленный ресурс для системы ГРМ — 100 тыс. км пробега. Среди многочисленных отзывов владельцев автомобилей, оснащаемых двигателями 3UZ-FE, а также специалистов технических центров, специализирующихся на их ремонте, практически не встречается мнений с негативной окраской. Основные достоинства 3UZ-FE заключаются в его неприхотливости, надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. Этот двигатель (как и серию «UZ» в целом), безо всяких сомнений, можно отнести к категории самых успешных образцов, разработанных специалистами компании Toyota.

Описание

Двигатель представляет собой 8-ми цилиндровый 4,3 литровый силовой агрегат c V-образным расположением цилиндров. Блок цилиндров с углом развала 90 градусов изготовлен из алюминия. Две головки блока цилиндров (ГБЦ) также алюминиевые. Каждая из них оснащена двухвальным газораспределительным механизмом (ГРМ) типа DOHC c 4-клапанами на цилиндр и системой VVT-i.

Гидрокомпенсаторы зазоров клапанов отсутствуют, поэтому мотору требуется их периодическая регулировка. ГРМ приводится в действие зубчатым ремнем, который нуждается в регулярной замене.

Впрыск топлива осуществляется под управлением электронной системы SPFI. Установлен также впускной коллектор с регулируемой геометрией (система ACIS).

Электронные системы управления узлами двигателя:

  • Система впрыска топлива SPFI

Система SPFI (Single Point Fuel Ijection) обеспечивает непосредственный впрыск топлива через одну форсунку (одноточечный инжектор) одновременно во все каналы впускного коллектора. Устанавливается форсунка в корпусе дроссельной заслонки.

  • Газораспределительный механизм VVT-i

Газораспределительный механизм разработан концерном Toyota (1996). Его конструкция отличается тем, что управляющим элементом служит специальная муфта VVT-i (Variable Valve Timing with Intellegence), отрегулированная таким образом, чтобы обеспечить хорошую тягу на низких оборотах.

При увеличении оборотов увеличивается давление масла, под действием которого открывается муфта VVT-i, поворачивая при этом распредвал на заданный угол относительно шкива. В результате время открытия впускных и закрытия выпускных клапанов изменяется таким образом, что мощность и крутящий момент силового агрегата увеличиваются. При уменьшении числа оборотов коленвала процесс происходит в обратном порядке.

  • Впускной коллектор с изменяемой геометрией (система ACIS)

ACIS – эта система также разработана концерном Toyota. Она позволяет увеличивать мощность и крутящий момент двигателя за счет уменьшения или увеличения рабочей длины впускного коллектора. Внутри коллектора установлена заслонка, которая делит коллектор на две части. Поворачиваясь по команде электронного блока управления силового агрегата, она закрывает или открывает части коллектора.

Техническая информация

Характеристики и конструктивные особенности 3-х модификаций 1UZ-FE.

ПараметрЗначение
Компания-производительToyota Motor Corporation
Годы выпуска1989-19951995-19971997-2002
Модель ДВС1UZ-FE, бензиновый1UZ-FE VVT-i, бензиновый
Конфигурация цилиндровV-образная, под углом 90°
Количество цилиндров8
Рабочий объем, см33968
Диаметр цилиндра, мм87,5
Ход поршня, мм82,5
Степень сжатия10,010,410,5
Количество клапанов на цилиндр4 (2 на впуск и 2 на выпуск)
Тип механизма газораспределенияDOHC, с верхним расположением двух валовDOHC, с верхним расположением двух валов и системой VVT-i
Последовательность срабатывания цилиндров1-8-4-3-6-5-7-2
Макс. мощность ДВС, л.с. / частота вращения вала, об/мин256 / 5400261 / 5400290 / 6000
Макс. крутящий момент, Нм / частота вращения вала, об/мин353 / 4600363 / 4600407 / 4000
Тип системы питания ДВСРаспределенный электронный впрыск
Тип системы зажигания ДВСБесконтактная, с 2 катушками и 2 трамблерамиЭлектронная, с отдельными катушками на каждый цилиндр
Тип системы смазкиКомбинированная, частично под давлением и частично – разбрызгиванием
Тип системы охлажденияЖидкостная, закрытого типа с принудительной циркуляцией
Рекомендованное октановое число бензина95
Тип агрегатируемой с ДВС трансмиссии4-ступенчатая АКПП5-ступенчатая АКПП
Вес изделия, кг225220226
Материал БЦ и ГБЦАлюминиевый сплав
Материал поршнейАлюминиево-кремниевый сплав
Соответствие экологическим нормамЕВРО 2
Ресурс двигателя по пробегу (примерный), тыс. км350-400

На автомобиле Lexus GS400 с помощью дополнительных настроек блока управления двигателя (БУД) мощность и крутящий момент 1UZ-FE VVT-i удалось довести до рекордных значений в 300 л.с. и 420 Нм.

Несмотря на внушительный объем двигателей и высокую мощность, все образцы 1UZ являются достаточно экономичными агрегатами благодаря выверенной работе дросселя и системы впрыска. Расход топлива на разных моделях автомобилей в среднем не превышает диапазона 7-9 л на 100 км при движении по трассе. В городе эта величина выше — 14-16 л.

Неисправности

По заключению специалистов все силовые агрегаты, входящие в семейство UZ вообще, а моторы 3uz fe в частности, не имеют конструктивных недостатков и в течении длительного времени не меняют своих технических характеристик.

Не имеют они и типовых неисправностей. Все поломки, с которыми приходилось иметь дело работникам СТО связаны:

  • с большим сроком службы двигателей;
  • полным отсутствием или нерегулярным проведением технического обслуживания;
  • агрессивной манерой вождения автомобиля, свойственной некоторым водителям.

Как правило, неисправности, с которыми встречались ремонтники, имели сложные причинно-следственные связи, например: «протечка в радиаторе – нарушение температурного режима мотора – разжижение моторного масла – заклинивание механизма опережения зажигания – обрыв зубчатого ремня ГРМ – гнутые клапана».

Среди неисправностей, которые приходилось устранять работникам автосервисов, встречались:

НЕИСПРАВНОСТЬПРИЧИНА
Постоянное уменьшение уровня охлаждающей жидкости в расширительном бачке.1.   Течь радиатора.
2.   Подтекание насоса системы охлаждения.
3.   Трещины в старых патрубках.
Шум в зоне головок блока цилиндров.1.   Нарушены тепловые зазоры клапанов ГРМ.
2.   Растянулся ремень ГРМ.
Нестабильная работа мотора. Двигатель «троит», обороты «плавают» и пр.Некачественное топливо. Могут выйти из строя свечи зажигания

Особенности конструкции

Изначально V-образный двигатель 3UZ FE имеет более сложную конструкцию в сравнении с рядными модификациями и большее количество деталей. Здесь две ГБЦ и четыре распредвала, усложнен привод ГРМ, увеличен объем масла и ОЖ. Основной особенностью является низкая безопасность клапанов, которые при встрече с поршнями гнутся, если произойдет обрыв ремня ГРМ.


Адаптация под автоматическую коробку передач

Комплектация движков включает в себя:

  • газораспределение системой DOHC;
  • корректировка объемов впрыска фазной системой VVTi;
  • регулируемая длина впускного коллектора по схеме ACIS;
  • точечный впрыск SPFI.


Движок имеет две ГБЦ


Конструкция модуля VVTi


Впускной коллектор


Схема точечного впрыска SPFI

Распредвалы системы газораспределения приводятся в движение ремнем. Коленвал и шатуны использованы от предыдущих версий, специально для этого мотора руководство разработало только поршни диаметра 91 мм.

Несмотря на дюралевый блок, возможен капремонт мотора, механическая модернизация впускного/выпускного тракта своими руками и форсировка за счет установки турбины. Использованы чугунные гильзы с несколькими ремонтными размерами, поэтому даже при высоком содержании серы и общем низком качестве российского бензина японские движки 3UZ FE ходят заявленные 350 – 400 тысяч км без проблем. В отличие от немецких BMW, например, серии М52 с таким же дюралевым блоком и ресурсом 50 – 100 тысяч км пробега.

Плюсы и минусы

Основной недостаток ДВС 3UZ-FE – в момент внезапного обрыва ГРМ привода поршень гарантированно гнет клапана. Требуется дорогостоящий капитальный ремонт от 50 000 рублей. В этой версии мотора нет гидрокомпенсаторов, поэтому сбиваются регулировки тепловых зазоров клапанов. Рекомендовано корректировать периодически через 10 – 15 тысяч пробега. Из-за развала блоков 90 градусов увеличиваются объемы эксплуатационных жидкостей – смазки и антифриза.

Достоинствами конструкции 3UZ FE являются:

  • продуманная схема газораспределения и впрыска;
  • ликвидация высоковольтных проводов для увеличения надежности зажигания;
  • повышенный крутящий момент и мощность.

  В устройство ДВС еще на этапе проектирования залСистема зажигания

В устройство ДВС еще на этапе проектирования заложены конструктивные решения, которых не было в предыдущих версиях. Использовано высокоресурсное навесное оборудование для снижения эксплуатационных расходов.

Тюнинг

Двигатель 3uz fe предоставляет большие возможности владельцам автомобилей в части повышения мощности. Он сравнительно легко поддается тюнингу. Существует несколько способов, с помощью которых можно поднять мощность силового агрегата:

  1. Наиболее популярный вид тюнинга мотора – установка компрессора Eaton m90. Проще всего приобрести кит-комплект на базе этого компрессора. В нем имеется также соответствующий впускной коллектор. Также необходимо установить топливный регулятор; прямоточный выхлоп; выпускной коллектор 4-2-1. Выполнив все необходимые работы и правильно настроив электронный блок управления двигателем, можно поднять величину мощности до 330 л. с.
  2. Установив кованые поршни под степень сжатия 8,5 можно вместо компрессора собрать турбоузел на базе кит-комплекта с турбиной Garrett GT40. Однако это потребует приобретения достаточно большого количества различных деталей и солидной переделки мотора. Установив турбину, можно получить прирост мощности до 450 л. с.

Список моделей авто, в которых устанавливался

Изначально мотор 3UZ FE собирался только на родине, в Японии, предназначался для легковых авто концерна – Тойота и Лексус. Им оснащались серийные модели Toyota:

  • Celsior – 2001 – 2006 гг.;
  • Aristo – 2000 – 2006 гг.;
  • Soarer – 2001 – 2005 гг.;
  • Crown Majesta – 2004 – 2009 гг.

Одновременно с этим моторами 3UZ FE комплектовалисТойота Кроун Маджеста

Одновременно с этим моторами 3UZ FE комплектовались модификации Lexus:

  • LS 430 – 2001 – 2006 гг.;
  • GS 430 – 2000 – 2006 гг.;
  • SC 430 – 2001 – 2005 гг.

  Для соревнований Super GT характеристики двигатеЛексус LS 430

Для соревнований Super GT характеристики двигателя позволили установить его на два болида – Lexus SC 430 GT500 RaceCar и Toyota Supra GT500 RaceCar.


Болид Toyota Supra GT500 RaceCar

Проблемы двигателя

Характерные проблемы двигателя 3UZ-FE:

  • повышенный расход масла, охлаждающей жидкости – следствие развала блока на 90º;
  • шум под крышкой головки блока: растянут ремень ГРМ, нарушение зазоров в клапанах – их регулируют после каждых 10-15 тыс. км пробега;
  • возможен обрыв ремня ГРМ с загибанием клапанов, необходимо регулярно следить за состоянием ремня;
  • слабое крепление заслонок, изменяющих геометрию впуска, части которого могут попадать в двигатель, создавая задиры.

Выполнение регламентных работ поможет предотвратить дорогостоящий ремонт из-за обрыва приводного ремня. Заправка двигателя маслом – 5,1 л с учётом наполнения фильтра. Менять смазку нужно через 10 тыс. км пробега, а нормативный ресурс для системы ГРМ – 100 тысяч.

Маркировка названия

Третье поколение моторов UZ, как и все другие японские моторы подчиняются общей формуле кодировки, которая имеет общий вид × ×× ×××.

UZ

Далее идут два символа, в виде заглавных латинских букв, в расшифровке которых заключено название конкретного семейства моторов. Здесь семейство моторов UZ.

Дальнейшие символы несут информацию об особенностя

Дальнейшие символы несут информацию об особенностях силового агрегата, а так же о его исполнении. Символов может быть несколько. В названии рассматриваемого мотора символов, определяющих исполнение агрегата два FE где:

F

F — это газораспределительный механизм типа DOHC, имеющий два распределительных вала, верхнего расположения и четыре клапана на один цилиндр. Причём гидравлические компенсаторы в конструкции механизма отсутствуют. А на выпускном распределительном валу установлен фазорегулятор;

E

Е — означает систему электронного впрыска горючего.

Собрав всю информацию в одно целое, можно дать подробное описание ДВС. В данном случае 3UZ FE — это силовой агрегат линейки семейства UZ, третьего поколения, с используемым ГРМ типа DOHC и электронным впрыском горючей смеси.

Техническое обслуживание


Двигатель 3uz fe отличается очень высокой надежностью и по праву входит в число силовых агрегатов, которые в народе называют «миллионниками». Но его беспроблемная эксплуатация во многом зависит от качественного и регулярного технического обслуживания.

Перечень работ, которые необходимо проводить во время планового регламентного обслуживания, включает в себя:

  • замену моторного масла через каждые 7…10 тысяч километров;
  • замену ремня ГРМ после пробега не более 100 тысяч километров;
  • контроль тепловых зазоров клапанов ГРМ и при необходимости их регулировку.

Кроме того необходимо регулярно проверять уровень моторного масла в картере силового агрегата; охлаждающей жидкости в расширительном бачке, расположенном в подкапотном пространстве. При необходимости технические жидкости необходимо долить. Рекомендуется также определить и устранить причины, вызвавшие уменьшение их количества.

Цифры

Хоть индекс мотора начинается с цифры 3, в этот раз это не обозначает объем мотора. 3UZ-FE имея объем в 4.3 литра не занял верхних позиций по этому параметру. Ведь есть еще несколько моторов, которые хоть и относятся в группе V-образников но имеют существенно больший объем. Среди серии UZ, 3-е поколение занимает 2ое место по объему. Оно превосходит первый узет с объемом 4 литра, но меньше второго, который в свою очередь достигает 4.7 литров. Но что касается продуктивности, как и полагается 3-е поколение занимает лидирующее место. Мощность данного мотора на Toyota составляла 290 лошадиных сил, а на Lexus 300л.с. По факту, этот параметр зависит от настроек блоков управления двигателем. С некоторым небольшим списком технических характеристик вы можете ознакомиться в таблице ниже.

Параметр (характеристика)Значение
Модель двигателя3UZ-FE, бензиновый
Конфигурация расположения цилиндровV-образная, под углом 90°
Количество цилиндров8
Рабочий объем цилиндров, куб. см4292
Диаметр цилиндра, мм91,0
Ход поршня в цилиндре, мм82,5
Степень сжатия10,5
Количество клапанов на один цилиндр4 (2 на впуск и 2 на выпуск)
Тип механизма газораспределенияDOHC — верхнее расположение 2-х распредвалов, система VVT-i
Последовательность срабатывания цилиндров1-8-4-3-6-5-7-2
Макс. мощность ДВС, кВт (л.с.) / частота вращения к/вала, об/мин213,3 (290) / 5600
Макс. крутящий момент, Нм / частота вращения к/вала, об/мин441 / 3400
Тип системы питания ДВСРаспределенный электронный впрыск SPFI
Тип системы зажигания ДВСЭлектронное, отдельная катушка на каждый цилиндр
Тип системы смазкиКомбинированная, частично под давлением и частично — путем разбрызгивания
Тип системы охлажденияЖидкостная, закрытого типа с принудительной циркуляцией
Рекомендованное октановое число бензина95
Вес изделия, кг225
Материал блока цилиндров и головки блокаАлюминиевый сплав
Соответствие требованиям экологических нормЕВРО 3
Ресурс двигателя по пробегу, тыс. км350-400

Применяемость на автомобилях

Кроме ранее указанных моделей седанов Celsior и LS400 мотор 1UZ-FE и другие вариации были установлены и на другие модели компании Toyota. Всего мотор устанавливался еще на 4 модели Toyota и на 2 модели Lexus. Из премиум сегмента, двигатель устанавливался в знаменитый седан Crown и лимузин Crown Majesta (до 2002 года). Также мотор устанавливался в купе Soarer и бизнес седан Aristo. Компания Lexus использовала данный силовой агрегат для купе люкс класса SC400 и -седан GS400.

Основные недостатки и проблемные места силовых агрегатов Toyota 1UZ 4.0 л.

Силовой агрегат 1UZ это крайне удачный мотор. Найти недостатки практически невозможно, большинство из них являются скорее личными прихотями, чем конструктивными недостатками. По факту каких-то инженерных просчетов или существенных недостатков нет. Большинство из случаев по которым приходится что-то делать с мотором это либо следствие времени или же манеры использования, а также пользователь, не имея проблем с поломками, часто забывает и о плановом обслуживании. Единственное на чем не получится экономить с данным мотором это свечи зажигания и топливо. Намного правильнее было бы изначально переплатить за более качественные свечи, ведь их замена – не самое простое занятие. В остальном же 1UZ-FE очень надежный силовой агрегат. Его не редко относят к «миллионникам». Без капитального ремонта мотор запросто отхаживает по 500 000 км.

Тюнинг двигателей 1UZ-FE. Механический нагнетатель (Supercharger)

Одним из первоначальных способов для увеличения отдачи 1UZ-FE будет установка механического нагнетателя. Компания Eaton предлагает готовый компрессорный кит серии М90. В него входит:

  1. Впускной коллектор.
  2. Топливный регулятор.
  3. Компрессор.

К данному киту стоит дополнительно установить:

  1. Выхлоп прямоточного типа.
  2. Выпускной коллектор 4-2-1.
  3. Топливный насос.

На наддуве в 0.4 атмосферы, двигатель 1UZ развивает около 330 лошадиных сил. Данная конфигурация доработок – самый долговечный и распространенный способ повысить мощность.

Для достижения больших показателей потребуется дополнительно установить кованые поршни, повысить компрессия до 8.5, а также заменить шатуны и шпильки на аналоги от компании АRP. Для возросшей мощности, возрастает нагрузка на систему охлаждения. Во избежание проблем стоит установить интеркулер. В топливной системе придется заменить форсунки от 2JZ-GTE, Walbro 255 lph. Выхлопную магистраль стоит расширить до 3-х дюймов. При такого рода доработках изменения коснуться и блоков управления. VEMS – станет хорошим выбором для такого кита. Наддув можно будет увеличить до 0.7 атмосферы. Итогом будет результат более 400 лошадиных сил.