Lotus Eleven/Elise/Exige. Manual - part 32

 

  Index      Lotus     Lotus Eleven/Elise/Exige (engine 1ZZ/2ZZ/1ZR) - service repair manual 2004 year

 

Search            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Content   ..  30  31  32  33   ..

 

 

Lotus Eleven/Elise/Exige. Manual - part 32

 

 

Page 3

 

 

Lotus Service Notes   

 

 

     Section EH

EH.1 - GENERAL DESCRIPTION; 2ZZ-GE

The 1.8 litre, 16 valve four cylinder engine used in the Lotus 2005 model Elise is supplied by Toyota Mo-

tor Corporation, and is designated '2ZZ-GE'.  The engine number is stamped on the rear end of the cylinder 

block, exhaust side, and is followed by '2ZZ'.  A full overhaul procedure for this engine family is contained in 

the separate Toyota publication under part number E120T0327J.

The lightweight alloy cylinder block uses no separate cylinder liners, but has the integral cylinder walls 

constructed from MMC (Metal Matrix Composite).  The forged steel crankshaft is supported in five cast iron 

main bearing caps which are integrated into a single piece alloy main bearing panel bolted to the bottom of the 

block.  A pressed steel sump is fitted below the main bearing panel.  The iron and tin coated pistons, fitted with 

three piston rings, are mounted via fully floating gudgeon pins to forged steel connecting rods which use two 

bolt big end caps around the crankpins.  The cylinder head houses four valves per cylinder, with inlets arranged 

at 43° to the exhaust valves, and incorporates laser clad alloy valve seats welded into the cylinder head.  At the 

front of the engine, a single row chain, automatically tensioned by spring and oil pressure, is used to drive the 

two overhead camshafts which incorporate VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift-intelligent) to advance and 

retard the inlet camshaft timing under electro/hydraulic control, and increase the lift of both inlet and exhaust 

valves at high engine speed (see later).

A trochoid type oil pump, driven directly by the front end of the crankshaft supplies an oil gallery along the 

left hand side of the crankcase, from which are fed the crankshaft main bearings, then the big ends, and via oil 

jets, the underside of the pistons.  The gallery also feeds a drilling up to the cylinder head for the two camshafts, 

and the VVTL-i mechanism, with the chain tensioner fed from the exhaust cam drilling.  The main gallery also 

feeds the oil filter, vertically mounted on the left hand side of the cylinder block.  The timing chain is lubricated 

via an oil jet directly from the oil pump, and by oil draining down through the timing chest.

The water pump is mounted at the left hand front of the block and is driven by a multi-rib serpentine 

auxiliary belt from the crankshaft.  Coolant is pumped into the front of the cylinder block and head, and when 

the thermostat is closed, returns to the pump via a by-pass gallery in the cylinder head and block.  When the 

thermostat opens, the by-pass route is closed off, and a greater volume of coolant flows via the heater matrix, 

and throttle body as well as through the engine cooling radiator.

The die-cast aluminium intake manifold draws air from a single throttle body with cable controlled but-

terfly valve, into a plenum chamber from which the four intake ports are fed by individual tubes.  A twelve hole 

fuel injector is mounted in the top of each of the four intake ports in the cylinder head, with fuel supplied via 

a one-way flow system with a pressure regulator contained inside the fuel tank.  The Direct Ignition System 

(DIS) uses separate high tension coils mounted directly onto each of the four spark plugs, with timing control 

by the engine management ECU.

VVTL-i (Variable Valve Timing & Lift - intelligent)

This system features two elements:

Variable Valve Timing

In order to allow the inlet valve timing to be advanced or retarded to the benefit of particular running condi-

tions, the inlet camshaft is provided with a hydraulic hub connecting the chain sprocket to the inlet camshaft.  

The hub comprises a housing fixed to the sprocket and a four vane rotor fixed to the camshaft.  The rotor is 

contained within the housing with the rotor vanes dividing each of the four chambers in the housing into two 

volumes, an advance and a retard side.  Each of the chamber volumes is supplied with pressurised engine oil 

from a spool valve under ECU control.  By varying the relative pressure of the two oil volumes, the positional 

relationship of the camshaft to the sprocket can be altered.  The ECU monitors engine speed, intake air vol-

ume, throttle position and water temperature to determine the optimum cam phasing for the particular running 

conditions, and modulates the duty cycle to the oil control (spool) valve until the desired timing is achieved, 

as determined by reference to the crankshaft and camshaft sensors.  Duty cycles greater than 50% cause the 

timing to be advanced, and duty cycles less than 50% retard the timing.  When the target timing is achieved, a 

50% 'holding' duty cycle is applied.  The oil control valve is mounted at the left hand front of the cylinder head 

and feeds oilways within the head connecting with the inlet camshaft immediately behind the hydraulic hub.

When the engine is stopped, the inlet cam timing is set at full retard, to allow easy starting.  To allow time 

for oil pressure to build after engine start up, a spring loaded lock pin engages at full retard to mechanically 

lock the hub, until normal oil pressure releases the pin automatically.

The table shows the basic timing strategy for different operating conditions:  

 

 

 

Lotus Service Notes   

 

 

     Section EH

Page 4

e223

e224

e222

Page 5

 

 

Lotus Service Notes   

 

 

     Section EH

Note that compromises are involved in the programming of inlet cam timing, since advancing the valve 

opening point also advances the valve closing point, when the ideal might be to advance the opening and retard 

the closing points.  For any particular engine running conditions, the timing is adjusted to optimise either the 

valve opening point and overlap period, or the valve closing point, whichever provides the most benefit.

The range of inlet cam timing available is from:

Opening 33° BTDC, Closing 15° ABDC  )

    to;                      ) with standard (low speed) valve lift

Opening 10° ATDC, Closing 58° ABDC  )

or; 

Opening 58° BTDC, Closing 54° ABDC  }

    to;                      } with high speed valve lift (see below)

Opening 15° BTDC, Closing 97° ABDC  }

Variable Valve Lift

Both inlet and exhaust camshafts are machined with two cams for each cylinder, a low lift cam and a high 

lift cam.  Each low lift cam actuates, via a low friction roller, a rocker arm which connects with a pair of inlet or 

exhaust valves.  The corresponding high lift cam actuates a spring loaded tappet housed within the rocker arm, 

and under low speed conditions, has no effect on valve operation due to the clearance between the bottom of 

the tappet and the rocker arm.

When engine speed reaches 6,000 rpm at normal running temperature, the ECU operates a spool valve 

on the back of the cylinder head to close an oil return line, and raise oil pressure within the rocker pivot shaft 

and passages within each rocker.  This increased oil pressure is sufficient to overcome the spring loading of a 

packer pin contained within each rocker arm, which is then forced between the bottom of the high speed cam 

tappet and the rocker arm.  Each high lift cam then controls valve operation, with the rocker being lifted clear 

of the low speed cam.  The higher valve lift for both inlet and exhaust valves in conjunction with the variable 

valve timing, provides greater efficiency and power output at high engine speeds.

Standard (low speed) valve lift:  - inlet; 7.25 mm

                      - exhaust; 7.25 mm

High speed valve lift:        - inlet; 11.4 mm

                      - exhaust; 10.0 mm

Note that engine speed is limited to 6,000 rpm until normal running temperature has been attained.

                                          Illustrations overleaf...............................

 

 

Lotus Service Notes   

 

 

     Section EH

Page 6

e225

 

 

 

 

 

 

 

Content   ..  30  31  32  33   ..