Приоритет в создании и производстве очередной малолитражной серии принадлежал отделению Daihatsu, однако основное распространение они получили на моделях бренда Toyota. Первый из двигателей серии — 1NR-FE — был представлен в 2008 году на европейском рынке. Он сразу заменил устаревший 4ZZ-FE, а затем постепенно вытеснил 2NZ-FE и 2SZ-FE с японского рынка. В 2010-11 появились упрощенные версии 2NR и 3NR для emergency markets. В 2014-15 представлены версии -FKE, работающие по циклу Миллера (1.5 частично заменял и проверенный 1NZ-FE). С 2015 выпускается турбированный 8NR-FTS.
Двигатель
Рабочий объем, см 3
Диаметр цилиндра x Ход поршня, мм
Степень сжатия
Мощность, л.с.
Крутящий момент, Нм
RON
Система
Рынок/Стандарт
1NR-FE
1329
72.5 x 80.5
11.5
99 / 6000
132 / 3800
95
EFI
EEC
1NR-FE
1329
72.5 x 80.5
11.5
95 / 6000
119 / 4000
91
EFI
JIS
1NR-FBE
1329
72.5 x 80.5
—
88-98 / 5600
123-128 / 4000
91
EFI
Bra
1NR-FKE
1329
72.5 x 80.5
13.5
99 / 6000
121 / 4400
91
EFI
JIS
1NR-VE
1329
72.5 x 80.5
—
95 / 6000
120 / 4200
—
EFI
—
2NR-FE
1496
72.5 x 90.6
10.5
90 / 5600
132 / 3000
—
EFI
Ind
2NR-VE
1496
72.5 x 90.6
—
104 / 6000
139 / 4200
—
EFI
—
2NR-FBE
1496
72.5 x 90.6
—
102-107 / 5600
140-144 / 4000
91
EFI
Bra
2NR-FKE
1496
72.5 x 90.6
13.5
109 / 6000
136 / 4400
91
EFI
JIS
3NR-FE
1197
72.5 x 72.5
10.5
80 / 5600
104 / 3100
—
EFI
Ind
3NR-FE
1197
72.5 x 72.5
11.5
86 / 6000
108 / 4000
—
EFI
—
4NR-FE
1329
72.5 x 80.5
11.5
99 / 6000
123 / 4200
—
EFI
CHN
5NR-FE
1496
72.5 x 90.6
11.5
107 / 6000
140 / 4200
—
EFI
CHN
6NR-FE
1329
72.5 x 80.5
11.5
99 / 6000
123 / 4200
—
EFI
CHN
7NR-FE
1496
72.5 x 90.6
11.5
107 / 6000
140 / 4200
—
EFI
CHN
8NR-FTS
1197
71.5 x 74.5
10.0
115 / 5200
185 / 1500-4000
91/95
D-4T
JIS/EEC
9NR-FTS
1197
71.5 x 74.5
10.0
115 / 5200
185 / 1500-4000
—
D-4T
CHN
* масса двигателя 1NR-FE — 89 кг, 2NR-FKE — 86 кг (сухой вес).
1NR-FE (1.3 EFI DVVT) — базовый двигатель серии — поперечного расположения, с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Применение: Toyota Auris 150..180, Corolla 150..180, Corolla Axio 160, iQ 10, Passo 30, Porte/Spade 140, Probox/Succeed 160, Ractis 120, Urban Cruiser, Verso-S, Vitz 130, Yaris 130; Daihatsu Boon, Charade; Subaru Trezia; Aston Martin Cygnet.
1NR-FKE (1.3 EFI DVVT-iE) — с распределенным впрыском, с VVT-iE и режимом работы по циклу Миллера. Применение: Toyota Ractis 120, Vitz 130; Subaru Trezia.
1NR-FBE (1.3 EFI) тип’12 — с распределенным впрыском, без системы изменения фаз газораспределения, для работы на Flex-fuel (этаноловом топливе). Упрощенный вариант для бразильского рынка, без VVT и гидрокомпенсаторов. Применение: Toyota Etios.
1NR-FBE (1.3 EFI DVVT) тип’16 — с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах, для работы на Flex-fuel (этаноловом топливе). Вариант для бразильского рынка. Применение: Toyota Etios, Yaris.
1NR-VE (1.3 EFI DVVT) — с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Вариант Daihatsu для моделей собственной разработки. Применение: Toyota Avanza 650; Daihatsu Xenia, Sirion; Perodua Bezza, Myvi.
2NR-FE (1.5 EFI) тип’10 — с распределенным впрыском, без системы изменения фаз газораспределения. Упрощенный вариант для индийского рынка, без VVT и гидрокомпенсаторов. Применение: Toyota Etios/Etios Cross.
2NR-FE (1.5 EFI DVVT) тип’16 — с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Вариант для emergency market. Применение: Toyota Etios/Etios Cross, Sienta, Vios, Yaris.
2NR-FBE (1.5 EFI) тип’12 — с распределенным впрыском, без системы изменения фаз газораспределения, для работы на Flex-fuel (этаноловом топливе). Упрощенный вариант для бразильского рынка, без VVT и гидрокомпенсаторов. Применение: Toyota Etios.
2NR-FBE (1.5 EFI DVVT) тип’16 — с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах, для работы на Flex-fuel (этаноловом топливе). Вариант для бразильского рынка. Применение: Toyota Etios, Yaris.
2NR-VE (1.5 EFI DVVT) тип’13 — с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Вариант Daihatsu для моделей собственной разработки. Применение: Toyota Avanza 650; Perodua Aruz, Myvi.
2NR-FKE (1.5 EFI DVVT-iE) — с распределенным впрыском, с VVT-iE и режимом работы по циклу Миллера. Применение: Toyota Corolla Axio 160, Corolla Fielder 160, Porte/Spade 140, Sienta 170; Mitsuoka Ryugi.
3NR-FE (1.2 EFI) тип’10 — с распределенным впрыском, без системы изменения фаз газораспределения. Упрощенный вариант для индийского рынка, без VVT и гидрокомпенсаторов. Применение: Toyota Etios Liva/Cross.
3NR-FE (1.2 EFI DVVT) тип’13 — с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Применение: Toyota Yaris 150.
3NR-VE (1.2 EFI DVVT) — с распределенным впрыском и системой изменения фаз газораспределения на обоих валах. Вариант Daihatsu для моделей собственной разработки. Применение: Toyota Agya/Wigo, Calya; Daihatsu Ayla, Sigra.
4NR-FE (1.3 EFI DVVT) — аналог 1NR-FE для китайского рынка. Применение: Toyota Vios 150 CHN.
5NR-FE (1.5 EFI DVVT) — аналог 2NR-VE для китайского рынка. Применение: Toyota Vios 150 CHN.
6NR-FE (1.3 EFI DVVT) — аналог 1NR-FE для китайского рынка. Применение: Toyota Yaris 150 CHN.
7NR-FE (1.5 EFI DVVT) — аналог 2NR-VE для китайского рынка. Применение: Toyota Yaris 150 CHN.
8NR-FTS (1.2 D-4T DVVT-iW) — с непосредственным впрыском, с турбонаддувом, с VVT-iW и режимом работы по циклу Миллера. Применение: Toyota Corolla/Auris 180, Corolla 210, C-HR.
9NR-FTS (1.2 D-4T DVVT-iW) — аналог 8NR-FTS для китайского рынка. Применение: Toyota Levin 180. 210 CHN.
1NR-FE (1.3 EFI DVVT)
Механическая часть
В двигателе применяется алюминиевый (легкосплавный) гильзованный блок цилиндров с открытой рубашкой охлаждения. Гильзы вплавлены в материал блока, а их специальная неровная внешняя поверхность способствует максимально прочному соединению и улучшенному теплоотводу. Толщина стенки между цилиндрами
7 мм, капитальный ремонт двигателя производителем не предусматривается по определению.
Коленчатый вал установлен с 8-мм дезаксажем (оси цилиндров не пересекаются с продольной осью коленвала, благодаря чему снижаются нагрузки в паре поршень-гильза в момент создания в цилиндре максимального давления).
a — дезаксаж, b — ось цилиндра, c — ось коленвала
В рубашке охлаждения установлена проставка, благодаря которой охлаждающая жидкость более интенсивно циркулирует в зоне верхней части цилиндров, что улучшает теплоотвод и способствует более равномерному термонагружению.
Коленвал имеет 4 противовеса на щеках (вместо восьми на двигателях старших серий), шейки уменьшенной ширины и традиционные отдельные крышки коренных подшипников.
Поршни — легкосплавные, компактные T-образные, с рудиментарной юбкой. Канавка верхнего компрессионного кольца имеет анодированное покрытие, кромки верхнего компрессионного и маслосъемного колец — противоизносное покрытие методом конденсации паров. Существенный недостаток конструкции — пальцы не плавающие, а запрессованные в шатун. Внимание: для двигателей 1NR..2NR Toyota официально запрещает повторно использовать поршни, шатуны и поршневые пальцы, если в процессе ремонта они были рассоединены.
a — полимерное покрытие, c — PVD-покрытие
Распределительные валы устанавливаются в отдельный корпус, который затем монтируется на головку блока — это несколько упростило конструкцию и технологию обработки собственно ГБЦ. Как и на большинстве современных тойотовских моторов, на 1NR-FE используются гидрокомпенсаторы клапанных зазоров и роликовые толкатели/рокеры. На «индийских» моторах стоят старые регулировочные толкатели («стаканчики»).
1 — корпус распредвалов, 2 — головка блока цилиндров. a — 23.3°
Крышка головки изготовлена из пластика, в нее встроена магистраль подвода масла к рокерам.
1 — крышка головки блока, 2 — масляная трубка
Привод газораспределительного механизма осуществляется однорядной цепью мелкого шага (8 мм) с гидронатяжителем.
Приводы изменения фаз газораспределения устанавливаются на распределительных валах и впускных, и выпускных клапанов (DVVT — Dual Variable Valve Timing). Фазы изменяются в пределах 50° для впуска и 45° для выпуска.
Официально предписанные производителем значения вязкости масла для 1NR-FE:
Охлаждение
Система охлаждения классическая: привод помпы от внешней стороны общего ремня привода навесных агрегатов, «холодный» (80-84°C) механический термостат, корпус дроссельной заслонки обогревается жидкостью для противодействия обмерзанию.
1 — насос охлаждающей жидкости, 2 — клапан EGR, 3 — корпус дроссельной заслонки, 4 — термостат. a — к радиатору, b — от радиатора, c — от отопителя, d — к отопителю, e — от теплообменника, f — к теплообменнику
Насос охлаждающей жидкости монтируется в крышку цепи привода ГРМ.
На версиях для регионов с холодным климатом используется система подогрева охлаждающей жидкости отработавшими газами. В центральную трубу встроен клапан с приводом от термостата: после холодного пуска газы проходят через теплообменник с охлаждающей жидкостью, по мере прогрева клапан открывается и газы уже беспрепятственно поступают на выпуск.
У вентилятора радиатора имеется отдельный блок управления электродвигателем, который позволяет регулировать его скорость в зависимости от температуры охлаждающей жидкости, давления хладагента кондиционера, скорости автомобиля и частоты вращения коленвала.
Подобно старым тойотовским схемам, пластиковый впускной коллектор установлен сзади, стальной выпускной — спереди.
Впрыск топлива — традиционный распределенный, в нормальных условиях — секвентальный, при низких температурах и небольшой частоте вращения может использоваться групповой впрыск.
— Датчик массового расхода воздуха (MAF) типа «hot wire», совмещен с датчиком температуры воздуха на впуске. — Датчик абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) появился на модификациях двигателя, соответствующих стандартам Euro 5. — Дроссельная заслонка — полностью с электронным управлением (ETCS): привод двигателем постоянного тока, бесконтактный двухканальный датчик положения на эффекте Холла. ETCS выполняет функции управления частотой вращения холостого хода (ISC), противобуксовочной системы (TRC), часть функций системы стабилизации (VSC) и круиз-контроля.
— Датчик положения педали акселератора — бесконтактный двухканальный, на эффекте Холла. — Датчики положения коленвала и распредвалов — магниторезистивные, в отличие от прежних индуктивных обеспечивают на выходе цифровой сигнал и исправно работают при низкой частоте вращения. — Датчик детонации — плоский широкополосный пьезоэлектрический, в отличие от старых датчиков резонансного типа регистрирует более широкий диапазон частот вибраций. — Первый кислородный датчик — широкополосный датчик состава смеси (AFS) планарного типа (преимущество по сравнению с традиционным колпачковым — быстрый прогрев за счет эффективного нагревателя), датчик за катализатором — обычный кислородный. — Форсунки с удлиненным распылителем устанавливаются в головку блока и впрыскивают топливо максимально близко к впускным клапанам. — Топливная магистраль — без линии возврата. Кроме регулятора давления и датчика уровня, в один узел с топливным насосом в баке объединен и адсорбер системы улавливания паров топлива (EVAP).
Система зажигания — традиционная DIS-4 (отдельная катушка зажигания на каждый цилиндр). Свечи зажигания — тонкие «иридиевые» SG20HR11 с удлиненной резьбовой частью, под ключ на «14».
В системе запуска применена пара новых функций. Во-первых, полуавтоматического пуска — достаточно повернуть ключ в START и отпустить, после чего система управления сама удерживает стартер во включенном состоянии до подхвата двигателя. Во-вторых, при работе системы стоп-старт блок управления при остановке и глушении двигателя запоминает фазы рабочего цикла по цилиндрам и при повторном пуске начинает подачу топлива и искры с того цилиндра, который сразу сможет включиться в работу.
В системе зарядки используются генераторы с сегментным проводником, отдачей в 80-100 А, в т.ч. с обгонной муфтой в шкиве привода. Непрерывная зарядка аккумулятора осуществляется при замедлении автомобиля, а в установившихся режимах движения циклы зарядки и разрядки батареи чередуются для максимальной экономичности. Более сложное управление потребовало использовать в системе датчик температуры батареи и датчик силы тока.
Привод навесных агрегатов — единым ремнем, с отдельным автоматическим натяжителем.
• Система изменения фаз газораспределения VVT-iE — электрический привод на впуске и традиционный гидравлический на выпуске — подробнее см. «Toyota Variable Valve Timing. VVT-iE (gen.II)».
• Поршни и кольца с большим разнообразием покрытий.
b — DLC-покрытие (Diamond Like Carbon), c — хромирование, e — полимерное покрытие, f — нитридное покрытие, g — DLC-покрытие
• Обновленная топология системы охлаждения.
1 — насос охлаждающей жидкости, 2 — впускной патрубок и термостат, 3 — корпус дроссельной заслонки, 4 — маслоохладитель трансмиссии, 5 — охладитель EGR, 6 — клапан EGR. a — к радиатору, b — от радиатора, c — от отопителя, d — к отопителю
• Обновленная топология системы смазки, с одним клапаном VVT.
• Установлен целый модуль EGR, включающий в себя клапан, жидкостный охладитель и распределитель газов, равномерно подающий их в каналы впускного коллектора.
1 — трубка EGR, 2 — охладитель EGR, 3 — клапан EGR. a — к впускному коллектору, b — от выпускного коллектора, d — канал антифриза
• Топливный коллектор — стальной штампованный, выполняющий роль демпфера пульсаций давления топлива.
1 — топливный коллектор, 2 — форсунка
8NR-FTS (1.2 D-4T DVVT-iW)
Отметим принципиальные моменты и отличия мотора, не похожего на другие двигатели серии.
— Система изменения фаз газораспределения VVT-iW — подробнее см. здесь. — Возможность работы по циклу Миллера/Аткинсона — подробнее см. здесь. — Инверсия впуска/выпуска — впускной коллектор находится со стороны передней части автомобиля.
— Усиленный блок цилиндров.
1 — блок цилиндров, 2 — термостат (блок), 3 — цилиндр. a — канал охлаждения, b — ребро, c — камера 1 сепаратора, d — площадка под датчик детонации, f — рубашка охлаждения, g — вентиляционное окно, i — гильза, j — сетка хона.
— Коленвал с полноценными 8 противовесами.
1 — коленвал, 2 — упорная шайба, 3 — вкладыши подшипника. a — микронеровности, b — канавка.
— Нормальные поршни с полностью плавающими пальцами и стопорными кольцами.
1 — поршень, 2 — антифрикционная вставка, 3 — верхнее компрессионное кольцо, 4 — нижнее компрессионное кольцо, 5 — маслосъемное кольцо, 6 — расширитель. a — камера сгорания, b — полмерное покрытие, c — компрессионная высота, e — PVD покрытие, f — хромовое покрытие.
1 — крышка подшипника, 2 — корпус распредвалов, 3 — головка блока. c — рубашка охлаждения (2-уровневая), d — впускной канал.
— Привод ТНВД от дополнительного кулачка на впускном распредвалу. — Привод вакуумного насоса от выпускного распредвала (для обеспечения работы усилителя тормозов и привода управления турбокомпрессором).
Применение наддува означает как увеличение количества картерных газов, так и невозможность их отвода только традиционным способом с помощью разрежения в коллекторе. Поэтому в крышке головки установлен эжектор, работающий в режиме наддува, так что газы с большим содержанием углеводородов не попадают в атмосферу, а возвращаются на впуск и затем сгорают в цилиндре.
• Двигатель снабжен двумя термостатами: — традиционный термостат (температура открытия 80-84°C) во впускном патрубке системы охлаждения контролирует поток жидкости через радиатор — термостат на блоке цилиндров (температура открытия 76-80°C) управляет потоком жидкости через блок, для обеспечения максимально быстрого прогрева цилиндров
— Встроенный в головку блока выпускной коллектор также позволяет охлаждать отработавшие газы до входа в турбокомпрессор.
• В отличие от многих других двигателей, где установлены обыкновенные форсунки для смазки и охлаждения поршней, здесь ECM может управлять впрыском в зависимости от внешних условий.
Холодный двигатель / Прогретый двигатель
Редукционный и управляющий клапаны установлены в корпусе редукционного клапана масляного насоса.
1 — корпус клапана насоса, 2 — клапан управления подачей масла, 3 — редукционный клапан.
1 — клапан управления подачей масла. a — закрыт, b — открыт, c — обмотка, d — плунжер, e — шарик, f — от масляного насоса, g — к редукционному клапану.
1) Масло подводится к задней части редукционного клапана, отсекая подачу масла к форсункам.
1 — редукционный клапан, 2 — клапан управления подачей масла, 3 — ECM, 4 — форсунка. a — масло
2) Подача масла для подпора редукционного клапана прекращается, клапан открывается и масло подается к форсункам.
1 — редукционный клапан, 2 — клапан управления подачей масла, 3 — ECM, 4 — форсунка. a — масло, b — сброс
• Применен датчик уровня моторного масла.
1 — датчик уровня масла, 2 — выключатель по уровню масла. a — ON, b — OFF.
Официально предписанные производителем значения вязкости масла для 8NR-FTS:
Управление давлением наддува осуществляется через классический wastegate (клапан перепуска газов мимо турбины).
— При заглушенном двигателе клапан WGT открыт. — При запуске клапан управления разрежением отключает подачу разрежения от насоса к приводу, который в свою очередь открывает WGT. В результате горячие отработавшие газы поступают непосредственно в нейтрализатор для ускорения его прогрева. — При небольших нагрузках, когда нет необходимости в наддуве, открытый WGT уменьшает сопротивление и насосные потери на выпуске. За счет уменьшения количества остаточных газов повышается устойчивость процесса сгорания.
Клапан перепуска воздуха служит для предотвращения ситуации, когда при резком закрытии дроссельной заслонки давление между турбокомпрессором и дросселем увеличивается, вплоть до возникновения обратного потока, сопровождаемого посторонними шумами.
1 — ECM, 2 — клапан перепуска воздуха, 3 — компрессор, 4 — турбина. a — к дроссельной заслонке.
• В системе турбонаддува используется независимый контур охлаждения с электрическим насосом и собственным радиатором.
Впрыск топлива — непосредственный, в камеру сгорания, синхронизируется с фазами (положением поршня). Топливо поступает от насоса в баке к ТНВД, где его давление увеличивается, оттуда в топливный коллектор и, наконец, впрыскивается форсунками в цилиндры. Впрыск осуществляется несколько раз за цикл.
ТНВД. Одноплунжерный, с дозирующим и обратным клапаном, с клапаном сброса давления, а также с демпфером пульсаций давления на входе в контуре низкого давления. Установлен на клапанной крышке и приводится кулачком с 4 выступами, расположенным на распредвалу. Давление топлива регулируется в пределах 2.4-20 МПа в зависимости от условий движения.