Что представляет собой система D4-TOYOTA?

Что такое система "D4" или по простому "система непосредственного впрыска топлива"?

Впервые о бензиновом двигателе Toyota 3S-FSE заговорили в далеком 1996 году, поскольку он появился в производственной программе концерна. Этот агрегат сконструирован на основе блока 3S-FE, выпускавшегося еще в начале 80-х.  Новый мотор характеризовался инновационной технологией непосредственного впрыска – D4.

Двигатель D-4 является результатом усилий Toyota по разработке двигательных технологий прямого впрыска топлива, сгорания, точного управления двигателем, катализаторов и повышения производительности. Это первый в мире двигатель, способный работать с предельно низкой степенью сгорания топлива (соотношение воздух-топливо: 50: 1) на обычном неэтилированном бензине, и предназначен для достижения значительно более низкого расхода топлива, более высокой мощности и более чистых выбросов, чем это было возможно ранее.

Сравнение двигателей D-4 с экономичным потреблением топлива и обычных

Механическая часть данного силового агрегата функционирует без особых перебоев. В случае если водитель своевременно меняет расходники, внутренние узлы двигателя будут работать в течение долгого времени. Иногда может потребоваться чистка дросселя и впускного коллектора от появившихся загрязнений, но, как правило, такую процедуру нужно проводить через каждые 50 000 км пробега на любом автомобиле.

На современных автомобилях с системой D4 у топливного насоса механического типа есть некоторые недоработки. В процессе эксплуатации транспортного средства частенько требуется его калибровка. Вдобавок, низкокачественное топливо может спровоцировать понижение давления. Что касается самого механического насоса, он успешно функционирует лишь во время подачи эталонного давления непосредственно из бака. Другими словами, не получится добиться нужного давления в рампе топлива даже при условии его небольшого понижения.

Характеристики

Toyota D-4 впрыскивает топливо непосредственно в цилиндры, обеспечивая сверхнизкое сгорание при сверхнизком расходе топлива, высокой мощности и высокой отзывчивости. Двигатель оснащен следующими инновациями:

1. СВЕРХНИЗКИЙ РАСХОД ТОПЛИВА ЗА СЧЕТ СТРАТИФИКАЦИИ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИПри использовании вихревой топливной форсунки высокого давления топливо, впрыскиваемое непосредственно перед зажиганием в конце такта сжатия, испаряется, а диффузия контролируется завихрением воздуха из спирального впускного отверстия и камеры сгорания с выступами в верхней части поршня. Таким образом, воздушно-топливная смесь расслаивается, испаряющееся топливо концентрируется вокруг свечи зажигания и окружает ее гораздо более жидкой смесью.Эти слои топливовоздушной смеси обеспечивают стабильное сгорание и обеспечивают сверхнизкое сгорание при соотношении воздух-топливо (массовом соотношении воздуха к топливу) более 50: 1 во всех цилиндрах. Расход топлива этого двигателя на 30% ниже, чем у обычных двигателей.
2. ВЫСОКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, ВЫСОКАЯ ОТЗЫВЧИВОСТЬЗа счет испарения топлива, впрыскиваемого непосредственно, создается эффект охлаждения воздухозаборника. В сочетании с VVT-i, который подает воздух в оптимальный момент, более холодный воздух обеспечивает повышение объемной эффективности. В результате, хотя двигатель работает на обычном бензине, степень сжатия у него составляет 10: 1, что обеспечивает повышение крутящего момента в диапазоне низких и средних оборотов на 10% по сравнению с обычными двигателями. Кроме того, поскольку непосредственный впрыск топлива обеспечивает быструю подачу топлива, D-4 обеспечивает лучшую чувствительность к ускорению.
3. ЧИСТЫЙ ВЫХЛОПДвигатели с непосредственным впрыском топлива, как правило, выделяют большое количество NOx. D-4 контролирует образование NOx с помощью системы рециркуляции отработавших газов (EGR) для обеспечения большого объема и точного регулирования. Технология VVT-i с внутренним эффектом рециркуляции отработавших газов способствует еще большему снижению выбросов Nox. Двигатель обеспечивает чистые выбросы с использованием трехстороннего катализатора накопления / восстановления NOx, который нейтрализует NOx, образующийся при сверхнизком сгорании, а также очищает HC и CO.

Конфигурация системы

1. Вихревая форсунка высокого давления. Быстрый впрыск топлива и сверхтонкое распыление топлива

2. Камера сгорания с выступами в головке поршня. Контролирует образование топливовоздушной смеси и распространение горения.

3. Спиральный впускной патрубок и E-SCV. E-SCV определяет, сколько воздуха проходит через спиральное впускное отверстие, тем самым контролируя силу горизонтального завихрения воздуха.

4. Компьютер управления двигателем. Точно контролирует время и объем впрыска топлива в соответствии с нагрузкой двигателя и оборотами в минуту.

5. Электронный дроссельный клапан. Автоматически открывается и закрывается точно в зависимости от условий движения, обеспечивая плавное ускорение при всех типах сгорания.

6. VVT-i. Постоянно контролирует момент газораспределения впускного клапана, чтобы соответствовать частоте вращения двигателя и использовать эффект инерционного наддува, тем самым повышая эффективность впуска. Улучшает крутящий момент, мощность и расход топлива, а также снижает содержание NOx и HC.

7. Трехфазный катализатор накопления / уменьшения выбросов NOx. Очищает окклюзированный NOx при стехиометрическом соотношении воздух-топливо после временного накопления NOx при бережливом сжигании.

Преимущества двигателя D4 Toyota

Многие водители ТС с агрегатом D4 отмечают большое количество плюсов этого мотора. Среди наиболее ярко выраженных достоинств выделяются следующие аспекты:

1. Катушка зажигания мотора взята у донора FE. Она работает стабильно долго, не вызывает проблем.
2. Сбалансированный расход топлива.
3. Большинство основных сервисных узлов удобно располагаются, что существенно снижает срок обслуживания, а также стоимость при проведении плановых ТО.
4. Замена ГРМ производится примерно 1 раз в 100 000 км пробега, что считается довольно стандартным показателем. Дело в том, что в данном случае стоит практичный и надежный ремень, не вызывающий нежелательных проблем.

Недостатки двигателя D4 Toyota

Как и многие моторы, система двигателя D4 Toyota не лишена недостатков. Наиболее очевидная проблема, с которой может столкнуться водитель транспортного средства с этим силовым агрегатом – это явление «бензин в масле». На первых порах автомобилист может и не заметить ярких проявлений этой неполадки. Двигатель может неожиданно и самопроизвольно «поднять и опустить» обороты. Мотор также может при работе на XX дернуться и пытаться заглохнуть. В конечном счете, работа агрегата восстанавливается и не проявляется в течение долгого времени.

Важно понимать, что поломка ТНВД, который перепускает топливо в картер мотора, не только провоцирует неполадки в работе системе питания, но и вызывает сильнейший износ практически всех трущихся деталей агрегата, которые смазаны бензо-масляной эмульсией.

Часто встречаются проблемы в обслуживании зажигания и системы впрыска. Многие модификации Toyota D4 характеризуются весьма сложной технологической процедурой замены свечей зажигания, поскольку она подразумевает демонтаж части впускного коллектора. Точно также дело обстоит и с топливными форсунками. Бывает, что они очень крепко заклинивают в гнездах, и мастеру приходится проводить очистку без разбора.

Вдобавок, машина с таким «движком» стоит не малых денег, соответственно, ремонт ее деталей, а особенно двигателя, влетит в копеечку, а искать автосервис «подешевле» и проходить диагностику постоянно у разных специалистов – тоже довольно накладно.

Нюансы ремонта

При проведении ремонтных работ необходимо учитывать сложность экологических систем агрегата. Как правило, выгоднее удалить или отключить эти системы, чем регулярно проводить их чистку и ремонт.

Перед капитальным ремонтом лучше приобрести все необходимые уплотнители. Оптимальным выбором будут более дорогие, но оригинальные решения.

В любом случае, лучше доверить ремонт специалистам. Неправильный момент затяжки головки блока цилиндров может привести к повреждению клапанной системы, повышенному износу деталей и быстрому выходу из строя поршневой группы.

В завершение хотелось бы подчеркнуть, что японским инженерам пока не удалось полностью устранить все недоработки в конструкции двигателя. В Японии проблемы с двигателем решаются путём его замены на новый. В России же такая практика не наблюдается.