Принцип работы муфты VVTI
Муфта VVTI позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя. Это стало возможно благодаря повороту впускного распределительного вала относительно ведущей звездочки в диапазоне 40 ° (угол поворота коленчатого вала). Для регулировки поворота распредвала используется электродвигатель, который меняет угол положения распределительного вала в зависимости от температуры, оборотов и давления масла в двигателе. Угол поворота распредвала выпускных клапанов относительно ведущей звездочки достигает диапазона 35 °. Привод начинает работать с момента запуска двигателя и устанавливает распредвал в оптимальное положение для лёгкого запуска.
Сроки привода (серия UR). 1 — двигатель VVT-iE, 2 — соленоид управления VVT-i, 3 — датчик положения коленчатого вала, 4 — датчик положения распределительного вала (впуск), 5 — датчик положения распределительного вала (выпускной), 6 — датчик температуры воды, 7 — датчик положения распределительного вала
Привод VVTI. 1 — двигатель, 2 — крышка (статорная шестерня), 3 — ротор, 4 — ведомая шестерня, 5 — спиральная пластина, 6 — рычаги, 7 — опора, 8 — корпус (звездочка), 9 — впускной распределительный вал.
Главная цепь привода ГРМ приводит в движение впускной распределительный вал, а затем по короткой соединительной цепи приводной распредвал тоже приходит в движение.
Привод VVTI состоит из рычажного механизма и циклоидального редуктора. Рычажный механизм состоит из корпуса (соединен со звездочкой ГРМ), держателя (соединен с распределительным валом) и соединяющих их спиральной пластины и рычагов.
Циклоидный редуктор муфты VVTI состоит из крышки (с редуктором статора), ротора (соединенного с электродвигателем) и ведомой шестерни (которая имеет на 1 зубец больше, чем шестерня статора), соединенной с ротором. Когда вращения коленвала двигателя увеличивается на 1000 оборотов, ведомая шестерня смещается на 1 зуб.
Спиральная пластина, соединенная с ведомой шестерней, приводится в действие через редуктор. Рычаги передают вращение спиральной пластины на держатель, распределительный вал и муфту VVTI.
Система VVTI состоит из электродвигателя постоянного тока, который не имеет щёток, блока управления EDU и датчика Холла. Блок управления EDU служит посредником между ECM и электродвигателем, контролируя скорость и направление вращения.
VVTI мотор. 1 — ЭДУ, 2 — электродвигатель, 3 — датчик Холла.
Регулировка фаз газораспределения основана на разнице скоростей между двигателем и распределительным валом. В режиме удержания скорость двигателя и распредвала равна. В режиме опережения двигатель вращается быстрее, чем распределительный вал. В режиме замедления наоборот медленнее или в обратную сторону.
Режимы работы двигателя.
По сигналу ECM двигатель муфты VVTI начинает вращаться быстрее, чем распределительный вал. Спиральная пластина поворачивается по часовой стрелке через редуктор. Рычаги, вставленные в спиральные канавки, перемещаются к центральной оси распределительного вала и вращают его с ускорением по отношению к коленчатому валу.
По сигналу ECM двигатель вращается ниже, чем распределительный вал. Спиральная пластина поворачивается против часовой стрелки через редуктор. Рычаги, вставленные в спиральные канавки, сдвигаются от центральной оси распределительного вала и вращают распределительный вал по отношению к коленчатому валу с замедлением.
После достижения заданного момента коленчатый вал двигателя вращается с той же скоростью, что и распределительный вал. Рычажный механизм фиксируется и удерживает фазы газораспределения.
Муфта VVTI с лопастным ротором устанавливается на распредвал выпускных клапанов. Когда двигатель заглушен, стопорный штифт удерживает ротор, сдвинутым до упора вперёд для нормального запуска.
Вспомогательный пружинный механизм служит для возврата ротора и надежной работы замка после выключения двигателя.
Привод VVTI. 1 — корпус, 2 — ротор, 3 — стопорный штифт, 4 — звездочка, 5 — распределительный вал, 6 — вспомогательная пружина. а — останов, б — работа, в — давление масла.
Контроллер ЭСУД управляет потоком масла в камерах муфты VVTI с помощью соленоида, основываясь на сигналах датчиков положения распределительного вала. На заглушенном двигателе золотник клапана перемещается пружиной на максимальный угол наклона.
a — пружина, b — втулка, c — золотник клапана, d — к приводу (передняя камера), e — к приводу (обратная камера), f — слив, g — давление масла, h — катушка, j — поршень.
ЭСУД переключает соленоид в положение опережения и перемещает золотник регулирующего клапана. Моторное масло под давлением подается в ротор в камеру опережения, поворачивая его вместе с распределительным валом в направлении опережения.
ЭСУД так же переключает соленоид в положение запаздывания и перемещает золотник регулирующего клапана в противоположную сторону. Моторное масло под давлением подается к ротору в камеру замедления, поворачивая его вместе с распределительным валом в направлении замедления.
Контроллер ЭСУД рассчитывает целевой угол в соответствии с параметрами работы двигателя и после достижения заданного положения переключает регулирующий клапан в нейтральное положение до следующего изменения внешних условий, удерживая масло в контуре.
Достаточно часто проблемы и неисправности муфты VVTI связаны с загрязнением её компонентов. Эффективный средством, помогающем решить эту проблему является промывка масляной системы BG 109. В 8-ми из 10 случаев она помогает устранить неисправность без разбора.
- Присадки, промывки и смазки
- Присадки в моторное масло для бензиновых и дизельных двигателей
- Присадки и промывки для топливной системы (бензин)
- Присадки и промывки для очистки дизельного двигателя
- Пенные раскоксовки
- Депрессорные присадки для дизельного топлива антигели
- Присадки для автоматических и роботизированных коробок передач
- Присадки для системы охлаждения
- Присадки для гидроусилителя руля (ГУР)
- Присадки для дифференциала 4WD и повышенного трения
- Присадки для тормозной системы
- Комплекты автохимии для обслуживания автомобилей
- Пластичные Смазки и Аэрозоли
- Промывочное и заправочное оборудование
- Установки для замены масла в АКПП
- Установки для заправки автокондиционеров
- Автомобильные эндоскопы для техцентров, СТО и автосервисов
- Съемники масляных фильтров
- Домкраты
- Подкатные домкраты
- Бутылочные домкраты
- Мультимарочные сканеры
- Наборы в чемодане
- Наборы в ящиках
VVT-i: что это за система на Toyota
Компания Toyota известна своими высокотехнологичными решениями, которые можно приводить в качестве образца инженерного искусства. Один из таких примеров — система динамического газораспределения VVT-i или Variable Valve Timing with intelligence. Благодаря её работе автомобили Toyota могут похвастать выдающимися показателями мощности, экономичности, бережного отношения к окружающей среде. Давайте посмотрим, как работает VVT-i, и почему она так эффективна.
Что такое VVT-i на Toyota
Для начала вспомним, как работает газораспределение на обычных двигателях. На фазе впуска цилиндр через открывшийся впускной клапан наполняется воздушно-топливной смесью, после чего наступает фаза её сжатия поршнем. В фазе рабочего хода смесь воспламеняется, в фазе выпуска — удаляется из цилиндра через открывшийся выпускной клапан. В теории — довольно просто, но на практике возникает ряд проблем.
Так, автомобилисты хотят больше мощности, экономичности и экологичности одновременно, но эти желания противоречат друг другу. Ведь для наращивания мощности нужно дольше держать открытым впускной клапан, чтобы цилиндр получил больше топливной смеси. При этом закономерно падает экономичность и чистота выхлопа. Найти золотую середину очень трудно из-за того, что условия работы двигателя постоянно меняются.
Есть и более прозаическая проблема — фазы газораспределения отрабатывают не мгновенно, а с некоторой задержкой. Например, между открытием впускного клапана и впуском топливной смеси проходит некоторое, хоть и довольно малое, время. И задержки эти меняются в зависимости от оборотов и прочих факторов. Сделать в таких условиях фиксированную высокоэффективную настройку газораспределения практически невозможно.
Поэтому Toyota в 1996 году внедрила в свои двигатели VVT-i — интеллектуальную систему газораспределения, которая регулирует настройки фаз на ходу, в зависимости от текущих условий работы двигателя. VVT-i первого поколения позволил добиться ощутимых улучшений:
- мощность и крутящий момент выросли на 10% в среднем;
- расход топлива в городском цикле снизился на 6-8 процентов;
- концентрация оксида азота в выхлопе упала на 40%;
- улучшилось поведение автомобиля на низких оборотах;
- более эффективное использование турбонаддува.
Как работает VVT-i
Есть несколько условных поколений системы, их устройство несколько различается в деталях. Но в целом, принцип работы системы VVT-i один и тот же. Привод VVT-i размещается в шкиве распредвала. При этом корпус привода соединяется со звездочкой или зубчатым шкивом, а ротор привода соединяется с распредвалом. Масло подается в привод с одной или другой стороны каждого из лепестков ротора. В результате ротор и распредвал поворачиваются на нужный угол.
Когда двигатель работает на холостых оборотах, VVT-i удерживает распределительный вал на минимальном углу наклона. Благодаря этому впускные клапаны открываются точно в момент начала фазы впуска, при этом длина их выбега относительно мала. Так достигается стабильная работа двигателя без необходимости повышать обороты, и сводится до нуля вероятность перекрытия клапанов впуска и выпуска. Расход топлива в этом случае минимален.
При движении со средней скоростью VVT-i поворачивает распределительный вал так, чтобы добиться упреждающего открытия впускных клапанов и их перекрытия с выпускными. Вследствие этого цилиндры получают полноценное насыщение топливной смесью, а поршни в фазе выпуска — минимальное сопротивление, так как впускной клапан в этот момент тоже приоткрыт. Это приводит к уменьшению расхода топлива и более чистому выхлопу.
Наконец, в максимальном режиме, когда педаль газа нажата «в пол», вал ГРМ поворачивается на максимальный угол. При этом впускные клапаны продолжают открываться раньше начала фазы впуска, а закрываться — наоборот, с запаздыванием. Так двигатель выходит на максимальную мощность и крутящий момент, одновременно удерживая более умеренный расход топлива.
Читайте также: Что такое CRDI двигатель и как он работает.
Что такое Dual VVT-i и VVT-iE
Разумеется, Toyota не остановилась на достигнутом и совершенствовала систему динамического газораспределения. Следующим эволюционным этапом стала система Dual VVT-i, которая научилась управлять распределительным валом не только впускных, но и выпускных клапанов. Последняя же модификация — VVT-iE, её отличия куда глубже. Так, регулировка углов поворота валов ГРМ теперь производится не давлением масла, а специальным электромотором. Все эти усовершенствования дали ряд преимуществ:
- показатели расхода топлива снизились ещё больше, до 10-12 процентов;
- получен дополнительный прирост мощности и крутящего момента;
- электронное управление в VVT-iE позволило избавиться от задержек;
- по этой же причине VVT-iE научилась работать с момента запуска двигателя;
- подстройка фаз газораспределения стала более тонкой и динамичной.
Читайте также: Что такое TFSI двигатель , его устройство и принцип работы.
Видео на тему
- ЧТО ТАКОЕ VVT-i и КАК ОНО РАБОТАЕТ!
- Система VVTI на двигателе 1NZ-FE
- VVT-i — Что будет если не менять масло вовремя? + современное «качество»
- Принцип и устройство VVT
VVT-i (регулируемая система фаз распределения газа)
Двигатели Toyota VVT-i, VVT-i D4, VVTL-i, Гибридная система Toyota (THS) и D4D прошли долгий путь, совершенствуя Ваш опыт вождения, предоставляя более высокую мощность и экономичность.
- VVT-i (регулируемая система фаз распределения газа)
- VVT-i D4
- VVTL-i (регулируемая система фаз распределения газа и движения)
VVT-i (регулируемая система фаз распределения газа) Предназначена для увеличения мощности и сохранения активного состояния.
В завоевавшей награды технологии регулируемой системы фаз распределения газа (VVT-i) применяется современный компьютер для изменения времени работы впускных клапанов в зависимости от условий движения и нагрузки двигателя.
При установке времени закрытия выпускных клапанов и времени открытия впускных клапанов характеристики двигателя могут быть изменены так, чтобы был обеспечен нужный крутящий момент двигателя во время его работы. Это дает наилучшие результаты в двух областях: мощное ускорение и большую экономию. Кроме того, более полное сгорание топлива при более высокой температуре уменьшает загрязнение окружающей среды.
Начиная с того момента, когда Toyota была создана VVT-i технология, открылась возможность последовательно изменять время, обеспечивая оптимальную работу двигателя при любых условиях. Вот почему нет необходимости устанавливать время работы клапанов, стараясь заранее подготовить двигатель к заданным условиям езды. Или, иначе говоря, Ваш двигатель работает одинаково ровно как в городе, так и на горных Альпийских дорогах.
Многоклапанная технология Toyota VVT-i применяется во многих моделях Тойоты, включая Corolla, Avensis, RAV4 .
VVT-i D4 Технология двигателя с прямым впрыском, новая щелевидная форсунка Toyota увеличивают эффективность сгорания
Завоевавший награды двигатель Toyota VVT-i (регулируемая система фаз распределения газа) был усовершенствован с помощью небольшой, но очень эффективной идеи. Топливо теперь впрыскивается прямо в каждый цилиндр через новую щелевидную форсунку (см. ниже диаграмму и фотографию).
Как работает щелевидная форсунка:
Вы, наверное, помните свои детские игры с водяным шлангом на приусадебном участке: после того, как Вы сжимали конец шланга, вода выпрыскивалась из него под большим давлением. В новом VVT-i D4 двигателе Toyota применена та же идея для впрыскивания топлива и распределения его внутри.
Прямой впрыск – это небольшое, но важное усовершенствование в Вашем двигателе:
-
Увеличенная пульверизация топлива для достижения равномерного сгорания.
- Уменьшенная загрязненность означает чистые города, леса, реки и озера.
- Уменьшенный расход топлива означает больше денег в Вашем кармане.
- Увеличенная мощность означает большее удовольствие при езде!
VVTL-i (регулируемая система фаз распределения газа и движения) Еще больше мощности и способности реагировать при более высоких оборотах в минуту
Новая технология Тoyota VVTL-i (регулируемая система фаз распределения газа и движения) основана на новаторской и завоевавшей награды системе управления клапанами VVT-i. Но чем отличается от нее VVTL-i? Здесь применен кулачковый механизм, который не только изменяет время, но и величину хода впускного и выпускного клапанов. На самом деле технология VVTL-i имеет много общего с телом человека: атлеты тренируются, стараясь увеличить количество воздуха, входящего в их легкие и выходящего из них. Электронный прибор контроля Toyota (ECU) работает по тому же принципу при больших скоростях двигателя. Он приподнимает четыре клапана, находящихся над цилиндром, так, чтобы был увеличен объем воздуха, попадающего в камеру сгорания, и объем отработанных продуктов. Увеличенный объем воздуха при больших скоростях двигателя (выше 6000 об/мин), означает более высокую мощность, более хорошее сгорание и уменьшение загрязнения окружающей среды.
Аппетитные рабочие данные: Celica T Sport , оснащенная двигателем VVTL-i 1,8 л, может достичь 100 км/ч всего за 7,2 с, а максимальная скорость достигает 225 км/ч (зарегистрирована на закрытой испытательной трассе). Ее легкий двигатель, заставляющий выделяться адреналин, достигает мощности 192 л.с. при 7800 об./мин.
В двигателе VVTL-i есть также много дизайнерских новинок, предназначенных для жизни на трассе: блок цилиндров сделан из алюминиевого сплава, а стенки цилиндров выполнены по технологии MMC (Metal Matrix Composite) для увеличения износостойкости. Кроме того, инженеры Toyota создали поршни с высокими рабочими характеристиками, стараясь продлить время службы двигателя а также улучшить взаимодействие между цилиндрами и поршнями.
В результате этих усовершенствований появился легкий, но ошеломляюще мощный двигатель. Взгляните на автомобиль Celica T-Sport с новым VVTL-i двигателем.
Что такое VVT-i?
VVT-i — это фирменная система газораспределительного механизма Toyota. От английского Variable Valve Timing with intelligence, что в переводе означает интеллектуальное изменение фаз газораспределения.
Это второе поколение системы изменения фаз газораспределения Toyota. Устанавливается на автомобили начиная с 1996-го года.
Принцип работы: основным управляющим устройством является муфта VVT-i. Изначально фазы открытия клапанов спроектированы для хорошей тяги на низких оборотах. После того, как обороты значительно увеличиваются, а вместе с этим увеличивается давление масла, которое открывает клапан VVT-i. После того как клапан открыт распределительный вал поворачивается на определенный угол относительно шкива. Кулачки имеют определенную форму и при повороте коленчатого вала открывают впускные клапана немного раньше, а закрывают позже, что благоприятно сказывается на увеличении мощности и крутящего момента на высоких оборотах.
VVTL-i — это фирменная система газораспределительного механизма TMC. От английского Variable Valve Timing and Lift with intelligence, что в переводе означает интеллектуальное изменение фаз газораспределения и подъема клапанов.
Третье поколение системы VVT. Отличительная особенность от второго поколения VVT-i кроется в английском слове Lift — подъем клапанов. Теперь распределительный вал не просто поворачивается в муфте VVT относительно шкива плавно регулируя время открытия впускных клапанов, а еще при определенных условиях двигателя опускает клапана глубже в цилиндры. Причем подъем клапанов реализован на обоих распределительных валах, т.е. для впускных и выпускных клапанов.
Если посмотреть на распределительный вал, то мы увидим, что для каждого цилиндра для каждой пары клапанов имеется одно коромысло, по которому отрабатывают сразу два кулачка — один обычный, а другой увеличенный. При нормальных условиях увеличенный кулачек отрабатывает в холостую, т.к. в коромысле под ним предусмотрен так называемый тапочек, который свободно входит внутрь коромысла, тем самым не позволяет большому кулачку передавать силу нажатия на коромысло. Под тапочком находится стопорный штифт, который приводится в действие давлением масла.
Принцип работы: при повышенной нагрузке на высоких оборотах ЭБУ подает сигнал на дополнительный клапан VVT — он практически такой же как и на самой муфте, за исключением не больших отличий по форме. Как только клапан открылся в магистрали создается давление масла, которое механически воздействует на стопорный штифт и сдвигает его в сторону основания тапочка. Все, теперь тапочек заблокирован в коромысле и не имеет свободного хода. Момент от большого кулачка начинает передаваться коромыслу, тем самым опуская клапан глубже в цилиндр.
Основные преимущества системы VVTL-i заключаются в том, что двигатель не плохо тянет на низах и выстреливает на верхах, улучшается топливная экономичность.
Недостатками является пониженная экологичность, из-за чего система в таком виде долго не просуществовала.
Система Dual VVT-i
Dual VVT-i — это фирменная система газораспределительного механизма TMC. Система имеет общий принцип работы с системой VVT-i, но распространенная на распределительный вал выпускных клапанов. В головке блока цилиндров на каждом шкиве обоих распределительных валах располагаются муфты VVT-i. Фактически это обычная двойная система VVT-i.
В итоге теперь ЭБУ двигателя управляет временем открытия впускными и выпускными клапанами, позволяя достигать большую топливную экономичность как на низких оборотах так и на высоких. Двигатели получились более эластичными — крутящий момент распределен равномерно по всему диапазону оборотов двигателя. Учитывая тот факт, что Toyota решила отказаться от регулировки высоты подъема клапанов как в система VVTL-i, поэтому Dual VVT-i лишена ее недостатка заключающегося в относительно невысокой экологичности.
Впервые система была установлена на двигатель 3S-GE автомобиля RS200 Altezza в 1998-м году. В настоящее время устанавливается практически на все современные двигатели Toyota, такие как V10 серия LR, V8 серия UR, V6 серия GR, серия AR и ZR.
VVT-iE — это фирменная система газораспределительного механизма TMC. От английского Variable Valve Timing — intelligent by Electric motor, что в переводе означает интеллектуальное изменение фаз газораспределения с помощью электромотора.
На сегодняшний день это самая технологичная система Toyota предназначенная для изменения фаз газораспределения современных моторов. Ее смысл точно такой же как у системы VVTL-i. Отличие заключается в самой реализации системы. Распределительные валы отклоняются на определенный угол для опережения или запаздывания относительно звездочек с помощью электродвигателя, а те давления масла, как на предыдущих моделях VVT. Теперь работа системы не зависит от оборотов двигателя и рабочей температуры в отличие от системы VVT-i, которая не способна работать при низких оборотах двигателя и не достигнув рабочей температуры двигателя. На низких оборотах давления масла мало и не способно сдвинуть лопасть муфты VVT.
VVT-iE не имеет вышеперечисленных недостатков, т.к. не зависит от масла двигателя. А так же обладает дополнительным преимуществом — способностью точно позиционировать смещение распределительных валов в зависимости от условий работы двигателя. Система начинает свою работу начиная с начала запуска двигателя до его полной остановки. Ее работа способствует высокой экологичности современных двигателей Toyota, максимальной топливной эффективности и мощности.
Принцип работы: электромотор вращается вместе с распределительным валом на скорости равной скорости распределительного вала. При необходимости электромотор либо притормаживается либо ускоряется относительно звездочки распределительного вала смещая распределительный вал на необходимый угол опережая или запаздывая фазы газораспределения.
Система VVT-iE впервые дебютировала в 2007-м году на Lexus LS 460 установленная в двигатель 1UR-FSE.