Топливная система тойота надия схема

Обновлено: 17.05.2024

"Непосредственный впрыск TOYOTA, система D-4"
История
Система непосредственного впрыска на Toyota (D-4) была анонсирована в начале 1996 года, в ответ на GDI от конкурентов. В серию такой двигатель (3S-FSE) был запущен с 1997 года на модели Corona (Premio T210), а в 1998 - начал устанавливаться на модели Vista и Vista Ardeo (V50).

В то время двигатель был настолько революционным, что многие ремонтники просто отказывались от ремонтов. Применив ТНВД, высокое давление, два катализатора, электронный дроссель, шаговый мотор управления EGR, отслеживание положения дополнительных заслонок во впускном коллекторе, систему VVTi , и индивидуальную систему зажигания разработчики показали, что наступила новая эра экономичных и экологичных двигателей.

Проблемы
Следует отметить следующие важные системы и их элементы, которые наиболее часто имеют дефекты (см. рис. Расположение компонентов системы электронногоуправления):

Конструктивное исполнение.

Топливная рейка, форсунки, ТНВД.
На первом двигателе с НВ (Непосредственным Впрыском) конструкторы применили разборные инжекторы.

Топливная рейка имеет 2х этажную конструкцию разных диаметров. Это необходимо для выравнивания давления. На топливной рейке расположенны датчик давления топлива, клапан аварийного сброса давления, инжекторы, магистральные трубки к топливному насосу высокого давления.

В двигателях с НВ работа первого насоса не ограничена 3,0 килограммами. Здесь давление несколько выше порядка 4,0-4,5кг для обеспечения полноценного питания ТНВД на всех режимах работы. Замер давления при диагностике, можно производить манометром через входной порт прямо на ТНВД.
Так как двигатели выпускались для внутреннего рынка Японии, то степень очистки топлива не отличается от обычных двигателей. Первый заслон - сетка перед насосом, затем второй заслон - фильтр тонкой очистки (кстати сказать воду он не задерживает).
И последний заслон фильтрации топлива - сетка на входе ТНВД.
От первого насоса топливо с давлением примерно 4 Атм поступает в ТНВД, затем давление поднимается до 120 Атм и поступает в топливную рейку к инжекторам. Блок управления оценивает давление по сигналу датчика давления. ЕСМ корректирует давление при помощи клапана регулятора на ТНВД. При аварийном повышении давления срабатывает редукционный клапан аварийного давления в рейке (он механический). Так вкратце организована топливная система на двигателе.

Теперь подробнее о составляющих системы и о способах диагностирования и проверки.

ТНВД. Топливный насос высокого давления имеет достаточно простую конструкцию. Надежность и долговечность насоса зависят от различных мелких факторов, в частности от прочности резинового сальника и механической прочности напорных клапанов и плунжера. Структура насоса обычная и очень простая. Основа - плунжерная пара, сальник разделяющий бензин и масло, напорные клапана и электромагнитный регулятор давления. Основным звеном в насосе является 7мм плунжер. Как правило, в рабочей части
плунжер не сильно изнашивается (если конечно не применяется абразивный бензин). Основная проблема в насосе - износ резинового сальника (срок жизни которого определяется не более 100тыс. км. пробега). Этот пробег, конечно же занижает надежность двигателя. Сам насос стоит относительно дорого. При эксплуатации на низкокачественном топливе происходит коррозия деталей насоса, что приводит к ускоренному износу и потере давления.

Способ диагностирования насоса по давлению.
Для контроля давления приходится использовать показания, снятые с электронного датчика давления. Датчик установлен на торце раздаточной топливной рейки. Доступ к нему ограничен и, следовательно, замеры легче производить на блоке управления. Для Тойоты Виста и Нади это вывод Б12 – ЭБУ двигателя (цвет провода коричневый с жёлтой полосой, у Надии провод ядовито-зелёный).

Датчик питается напряжением 5В. При нормальном давлении, показания датчика изменяются в диапазоне 3,7-2,0 В. Минимальные показания, при которых двигатель еще способен работать на х\х -1,4В. Если показания от датчика будут ниже 1,3В в течение 8 секунд - блок управления зарегистрирует код неисправности 49 (Р0191) и заглушит двигатель. Правильные показания датчика на х\х -2,5В. При обедненке - 2,11В.

Регистрировать протечку бензина в масло нужно при помощи газоанализа.

Следует также учитывать и нагар на свечах. По нагару можно определить увеличенную или забеднённую подачу топлива. Светлый железный (феррозный) нагар говорит о плохом качестве топлива и об уменьшенной подаче. Напротив, чрезмерный угольный нагар говорит о повышенной подаче. Свеча с таким нагаром не способна правильно работать, и при проверке на стенде показывает пробои по нагару, либо отсутствие искрообразования из-за пониженного сопротивления изолятора.
При монтаже инжекторов следует приклеивать солидолом отражательную и упорную шайбы.
Так как давление, подводимое к инжекторам, в несколько раз больше, чем на простых двигателях, и для управления форсунок применили специальный усилитель. Управление осуществляется стовольтовыми импульсами. Это очень надежный электронный блок.
При диагностировании топливной системы следует обращать внимание (как уже упоминалось выше) на долговременную топливную коррекцию. Если показания выше 30-40 %, следует проверить напорные клапана в насосе и на линии обратки. Нередки случаи, когда заменен насос, промыты форсунки, заменены фильтры, а перехода в обеднёнку не происходит. Давление топлива в норме (по показаниям датчика давления). В таких случаях следует заменить клапан аварийного сброса давления, установленного в топливной рейке. Клапан не является разборным и при подозрениях на утечку его просто меняют. Внутри клапана находится напорный клапан с мощной пружиной, рассчитанный на аварийный сброс давления.
Если вы сами производите замену насоса, то обязательно диагностируйте состояние напорных клапанов и проверяйте наличие мусора на выходе насоса (грязь, ржа, топливный осадок).

Следует отметить еще один важный момент необходимый для успешного запуска мотора 3S-FSE. Стартовая форсунка (ФХП) осуществляет 2-3 секундную подачу топлива при холодном пуске во впускной коллектор.

Начальное обогащение смеси задает именно она, пока происходит накачка давления в основной магистрали. Форсунка также очень хорошо моется в ультразвуке, а после промывки успешно работает (см: Не заводится в холода. Чистим ФХП. ).

Впускной коллектор и очистка от сажи.
Практически любой диагност или механик, менявший свечи в двигателе 3S-FSE, сталкивался проблемой очистки впускного коллектора от сажи. Инженеры Тойоты организовали структуру впускного коллектора таким образом, чтобы большая часть продуктов полного сгорания не выбрасывалась в выпуск, а наоборот оставалась на стенках впускного коллектора. Происходит чрезмерное накопление сажи во впускном коллекторе, что сильно душит двигатель и нарушает правильную работу систем. При смене свечей обязательно необходимо чистить верхнюю часть впускного коллектора, иначе при установке кокс оторвется и попадет в нижнюю часть коллектора.
Очистка сажи в верхней части не решает практически проблему. Основная чистка необходима нижней части коллектора и впускных клапанов. Засаженность может достигать 70% от всего объёма прохода воздуха. При этом перестает работать правильно система изменяемой геометрии впускного коллектора. Сгорают щетки в моторе заслонок, отрываются магниты от чрезмерных нагрузок, пропадает переход в обеднёнку. (см: Дергается при движении 50-70 км\ч. объединённая тема Дополнительную проблему составляет съём нижней части коллектора. Очищенные заслонки должны возвращаться под действием пружины без закусываний. В верхней части важно очистить каналы EGR. Чистить также необходимо и надклапанное пространство вместе с клапанами.

Газораспределение
На двигателе3S-FSE установлен ремень ГРМ. При обрыве ремня происходит неминуемая поломка головки блока и клапанов . Клапана встречаются с поршнем при обрыве. Состояние ремня следует проверять при каждой диагностике. Замена не составляет проблем за исключением маленькой детали. Натяжитель должен быть либо новый, либо взведенный перед снятием и установленный под чеку. Иначе снятый ролик будет очень трудно взвести. При снятии нижней шестерни важно не поломать зубья (обязательно открутить стопорный болт), иначе будет срыв запуска и неминуемая замена шестерни. При смене ремня натяжитель лучше ставить новый, без компромиссов. Старый натяжитель, после ослабления и повторного взвода, легко входит в резонанс в промежутке 1,5 - 2,0 тысяч оборотов, и повергает в панику владельца. Двигатель при этом издает рычащий неприятный звук.

Электронный дроссель.
На двигателе впервые применили электронный дроссель. Есть несколько проблем связанных с неисправностью этого узла. Во-первых, при загрязнении проходного канала уменьшаются обороты х\х и возможны остановки двигателя после перегазовок. (см. профильную тему: Обороты хх падают до 500 и двигатель глохнет на светофорах) Лечится очисткой карбклинером. После очистки необходимо сбросить накопленные блоком управления данные о состоянии заслонки, отключением АКБ. Во-вторых, отказ датчиков АПС и ТПС. При замене АПС не нужны регулировки, а вот при замене ТРС придется повозиться (см: Методика регулировки положения дросельной заслонки 3S-FSE D4).

Датчики.
Основным проблемным датчиком, конечно же, является датчик кислорода (лямбда зонд) со своей извечной проблемой обрыва подогревателя. При нарушении проводимости подогревателя блок управления фиксирует ошибку, и перестает воспринимать показания датчика. Коррекции в этом случае равны нулю и перехода в обеднёнку нет.
Другим проблемным датчиком является датчик положения заслонок регулируемой геометрии впуска (SCV).
Очень редко приходится приговаривать датчик давления (только если при профилактике) обнаружено большое количество мусора в рейке и следы наличия воды.
При замене маслосъёмных колпачков иногда ломают датчик распредвала. Запуск становится сильно затянутым 5-6 проворотов стартером. Контрольный разъём датчика распредвала находится в районе тосольных трубопроводов около блока заслонки. На разъёме можно легко проверить работоспособность датчика, применив осциллограф.

Несколько слов о катализаторе.
Их установлено два на двигателе. Один - непосредственно в выпускном коллекторе, второй под днищем автомобиля. При неправильной работе системы питания либо системы зажигания происходит оплавление, либо засаживание сот катализаторов. Пропадает мощность, происходят остановки двигателя при прогреве. Проверить проходимость можно датчиком давления через отверстие датчика кислорода. При повышенном давлении следует детально проверять оба катализатора.

Конструктивное исполнение. Топливная рейка, инжекторы, ТНВД.

Топливная рейка

На первом двигателе с непосредственным впрыском конструкторы применили разборные низкоомные инжекторы, управляемые высоковольтным драйвером. Топливная рейка имеет 2х этажную конструкцию разных диаметров. Это необходимо для выравнивания давления. На следующем фото топливные элементы высокого давления двигателя 3S-FSE. Топливная рейка, датчик давления топлива на ней, клапан аварийного сброса давления, инжекторы, топливный насос высокого давления и магистральные трубки. В двигателях с непосредственным впрыском работа первого насоса не ограничена 3,0 килограммами. Здесь давление несколько выше порядка 4,0-4,5кг для обеспечения полноценного питания ТНВД на всех режимах работы. Замер давления при диагностике, можно производить манометром через входной порт прямо на ТНВД

После очистки сетки или ремонта клапана обратки давление становится правильным. Так как двигатели выпускались для внутреннего рынка Японии, то степень очистки топлива не отличается от обычных двигателей. Первый заслон сетка перед насосом в топливном баке.

Затем второй заслон-фильтр тонкой очистки двигатель (3S-FSE) (кстати сказать, воду он не задерживает).При замене фильтра нередки случаи неправильной сборки топливной кассеты. При этом происходит потеря давления и незапуск. Так выглядит топливный фильтр в разрезе после 15 тысяч пробега. Очень приличный заслон бензиновому мусору. При грязном фильтре переход в обеднённый режим либо очень долгий, либо его нет вообще. И последний заслон фильтрации топлива сетка на входе ТНВД. От первого насоса топливо с давлением примерно 4 кг поступает в ТНВД, затем давление поднимается до 120 кг и поступает в топливную рейку к инжекторам. Блок управления оценивает давление по сигналу датчика давления. ЕСМ корректирует давление, при помощи клапана регулятора на ТНВД. При аварийном повышении давления срабатывает редукционный клапан в рейке. Так вкратце организована топливная система на двигателе. Теперь подробнее о составляющих системы и о способах диагностирования и проверки.

Топливный насос высокого давления (ТНВД)

Насос в разборе двигатель 3S-FSE, напорные клапана, регулятор давления, сальник и плунжер, посадочное место сальника. При эксплуатации на низкокачественном топливе происходит коррозия деталей насоса, что приводит к ускоренному износу и потере давления. На фото видны следы износа в сердечнике клапана давления и упорной шайбе плунжера.

Компьютерная диагностика двигателя 3S-FSE

Далее видим включение сигнала стартера (важно при запуске) включение кондиционера, электрической нагрузки, гидроусилителя руля, педали тормоза, положение АКПП. Затем включение муфты кондиционера, клапана системы улавливания паров топлива, клапана VVTi, овердрайва, соленоидов в АКПП.Много параметров представлено для оценки работы блока заслонки (электронного дросселя)

Как видно по дате можно легко оценить работу и проверить функционирование практически всех основных датчиков и систем двигателя и АКПП. Если выстроить в ряд показания даты, то можно быстро оценить состояние двигателя и решить проблему неправильной работы. В следующем фрагменте показано увеличенное время впрыска топлива. Дата получена сканером DCN-PRO. А на следующем фрагменте, обрыв датчика температуры входящего воздуха (-40 градусов), и ненормально высокое время впрыска (1,4мс при стандарте 0,5-0,6мс) на прогретом моторе.

Если двигатель работает правильно, то при соблюдении определенных условий, блок управления двигателя программно переводит мотор в обеднённый режим работы. Переход происходит при полном прогреве двигателя и только после перегазовки. Много факторов определяют процесс перехода двигателя в обеднённый режим. При диагностировании следует учитывать и равномерность давления топлива, и давление в цилиндрах, и засаженность впускного коллектора, и правильную работу системы зажигания.

Электронный дроссель.

На двигателе 3S-FSE впервые применили электронную дроссельную заслонку.

Привод датчика положения дросселя, установочная матрица .

Бензиновый агрегат Toyota 3S-FSE появился в производственной программе концерна в 1996 г. Мотор построен на базе блока 3S-FE, который начал выпускаться в середине 80-х гг. На новом двигателе была внедрена инновационная система непосредственного впрыска, получившая обозначение D4. Первое время силовые агрегаты поставлялись только на внутренний рынок Японии, где конкурировали с моторами Mitsubishi, оснащенными похожей системой GDI.

Характеристики

Тип двигателя	бензиновый
Мощность	137 - 155 л.с. (101 - 114 кВт)
Объем	1998 куб. см.
Конструкция	рядный
Тип топлива	бензин
Топливная смесь	Впрыскивание во впускной коллектор/Карбюратор
Система питания	всасывающее устройство
ГРМ	DOHC
Привод ГРМ	Зубчатый ремень
Тип охлаждения	жидкостное
Компрессия	9.8 : 1
Диаметр цилиндра	86 мм
Ход поршня	86 мм
Количество цилиндров	4
Количество подшипников коленчатого вала	5
Количество клапанов	16

Применяемость

Toyota Camry XV10

Toyota Carina ED, второе поколение (ST180)

Toyota Corona, десятое поколение (T210)

Toyota Vista, пятое поколение (V50)

Конструкция

Рядный 4-цилиндровый двигатель 3S-FSE оснащен поршневой группой с усиленной конструкцией, которая обеспечила безотказную работу при повышенной степени сжатия. В системе подачи топлива применен механический ТНВД, обеспечивающий подачу топлива под высоким давлением (по нормативам завода до 120 бар). Часть выхлопных газов (до 40% объема) отводилась через систему рециркуляции обратно в цилиндры. Такая схема работы позволила сократить количество вредных выбросов в атмосферу.

Блок цилиндров изготовлен из высокопрочного чугуна. Конструкция детали позволила выполнить зеркала цилиндров непосредственно в теле блока. Головка блока литая из алюминиевого сплава, включает в себя 2 распределительных вала. В конструкции ГРМ применена фирменная система VVTi, изменяющая фазы газораспределения вала впускных клапанов. Настройка зазоров в клапанном механизме выполняется при помощи шайб, которые устанавливаются между кулачком и толкателем.

Коленчатый вал имеет 5 опор. Спереди и сзади установлены сальники, предотвращающие течь масла. Система смазки принудительная, запас жидкости объемом 4,5 л находится в поддоне. При нормальных условиях температура масла составляет 80°С. Охлаждение принудительное, циркуляция жидкости выполняется насосом. Объем антифриза зависит от типа коробки передач, находится в пределах 5,7-5,8 л.

Впускной коллектор на двигателе 3S-FSE оснащен механизмом изменения поперечного сечения каналов, на входе установлен электронный дроссель. Регулировка каналов выполняется шаговым электродвигателем. Особенностью конструкции двигателя является корректировка соотношения количества топлива и воздуха для разных условий эксплуатации. На холостом ходу топливная смесь бедная, что способствует снижению расхода топлива и сокращению выбросов. По мере увеличения нагрузки состав смеси корректируется в сторону обогащения.

Инжектор мотора оборудован топливной рейкой и модернизированными форсунками, приспособленными для работы под высоким давлением. Система зажигания оснащена индивидуальными катушками, установленными в свечных колодцах.

Разгон 0-100 км/ч
Холодный запуск
Работа мотора

Неисправности: диагностика и ремонт

Конструкция мотора рассчитана на пробег не менее 300 тыс. км. Однако существуют образцы с пробегом более 600 тыс. км без капитального ремонта. При этом двигатель не относится к категории надежных силовых агрегатов.

Распространенные поломки двигателей:

Для проверки топливной системы необходимо выполнить действия:

Давление первого насоса при диагностике проверяется манометром. Для проведения замера давления требуется подключить прибор на рейку. После включения зажигания давление должно войти в норму (4,0-4,5 кг/см²) за 2-3 секунды.
Повышенное давление в рампе указывает на неисправность клапана аварийного сброса давления. В этом случае будут наблюдаться проблемы с пуском горячего двигателя. Поврежденную деталь необходимо промыть в ультразвуковой ванне или заменить.
Пониженное давление создает проблемы при запуске двигателя с любой температурой. При низких значениях давления топливо просто не пройдет через распылители форсунок.
Большое влияние на давление топлива оказывает состояние топливных фильтров, установленных в баке. При проведении замены элементов требуется провести разборку и сборку топливной кассеты, расположенной в баке. Ошибки при установке деталей приводят к прекращению подачи топлива.

Проведение компьютерной диагностики позволяет определить поврежденные компоненты электроники, наиболее часто выходящие из строя:

датчики положения коленчатого и распределительного вала;
измеритель массы подаваемого в цилиндры воздуха;
лямбда-зонды;
датчики положения педали газа и заслонки в дроссельном узле;
клапаны управления заслонками и фазовращателем.

Регламентные работы включают в себя:

Снятие впускного коллектора
Промывка печки

Тюнинг

Доработка моторов заключается в следующем:

шлифовка каналов системы газораспределения и камер сгорания;
установка распределительных валов с измененным профилем кулачков;
монтаж модернизированного впускного коллектора и прямоточного выпуска;
прошивка блоков управления доработанным программным обеспечением.

Подобные действия позволяют получить прибавку мощности до 15-20% при сохранении ресурса агрегата. Дальнейшие доработки включают в себя установку разрезных шестерен ГРМ, удаление фазовращателя. Ряд владельцев устанавливают турбокомпрессоры. В результате получается хорошая прибавка мощности, но ресурс моторов снижается.

Читайте также: