dual vvt i что это такое
Vvti Toyota — что это за зверь?
VVTi Toyota что это и как она устроена? VVT-i – так назвали конструкторы автоконцерна Toyota систему управления фазами газораспределения, которые придумали свою систему повышения эффективности работы двигателей внутреннего сгорания.
Это не говорит о том, что такие механизмы только у Тойоты, но рассмотрим этот принцип на её примере.
Управление фазами газораспределения по-японски
Начнём с расшифровки.
Аббревиатура VVT-i звучит на языке оригинала как Variable Valve Timing intelligent, что переводим как интеллектуальное изменение фаз газораспределения.
Впервые на рынке эта технология представлена компанией Toyota десять лет назад, в 1996 году. Аналогичные системы есть у всех автоконцернов и брендов, что говорит об их пользе. Называются они, правда, все по-разному, путая рядовых автолюбителей.
Что же привнесла VVT-i в моторостроение? В первую очередь – повышение мощности, равномерной во всём диапазоне оборотов. Моторы стали экономичнее, а следовательно более эффективнее.
Управление фазами газораспределения или управление моментом поднятия и опускания клапанов, происходит при помощи поворота на нужный угол распределительного вала.
Как это реализовано технически, рассмотрим далее.
Vvti toyota что это или как работает газораспределение VVT-i?
Система VVT-i Toyota что это такое и для чего, мы поняли. Время углубиться в её внутренности.
Главные элементы этого инженерного шедевра:
Алгоритм работы всей этой конструкции прост. Муфта, представляющая собой шкив с полостями внутри и ротором, закреплённым на распредвале, заполняется маслом под давлением.
Полостей несколько, и за это наполнение отвечает VVT-i клапан (OCV), действующий по командам блока управления.
Под напором масла ротор вместе с валом может поворачиваться на определённый угол, а вал уже, в свою очередь, определяет, когда подниматься и опускаться клапанам.
В стартовом положении позиция распредвала впускных клапанов обеспечивает максимальную тягу на низких оборотах мотора.
С повышением частоты вращения коленвала, система поворачивает распредвал таким образом, чтобы клапаны открывались раньше и закрывались позже – это помогает увеличить отдачу на высоких оборотах.
Как видим, технология VVT-i, принцип работы которой рассмотрели, довольно проста, но, тем не менее, эффективна.
Развитие технологии VVT-i: что ещё придумали японцы?
Есть и другие разновидности этой технологии. Так, к примеру, Dual VVT-i управляет работой не только распредвала впускных клапанов, но и выпускных.
Это позволило достичь ещё более высоких параметров двигателей. Дальнейшее развитие идеи получило название VVT-iE.
Здесь уже инженеры Toyota полностью отказались от гидравлического способа управления положением распредвала, который имел ряд недостатков, ведь для поворота вала необходимо было, чтобы давление масла поднялось до определённого уровня.
Устранить данный недостаток удалось благодаря электромоторам – теперь они поворачивают валы. Вот так вот.
Спасибо за внимание, теперь вы сами можете ответить кому угодно на вопрос «VVT-i Toyota что это такое и как оно работает».
Не забывайте подписываться на наш блог и до новых встреч!
Vvti принцип работы
Клапан VVT-i что это и для чего нужен
Что такое VVT-i?
VVT-i — это фирменная система газораспределительного механизма Toyota. С английского Variable Valve Timing with intelligence переводится как интеллектуальное изменение фаз газораспределения.
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.
При работе системы изменяется положение впускного вала относительно звездочки и относительно ВМТ и выпускного вала.
Диаграмма работы VVT-i 1NZ-FE
Верхняя точка — TDC, она же ВМТ — верхняя мертвая точка.
Нижняя точка BDC она же НМТ — нижняя мертвая точка
Черной стрелкой обозначено открытие выпускного клапана — открывается он за 42 градуса до НМТ во время горения ТВС, закрывается на 2 градуса позже верхней мертвой точки, во время впуска.
Белая стрелка — впускной клапан. Причем стрелки две, одна соответствует максимально раннему открытию 33 градуса до ВМТ, вторая максимально позднему 7 градусов после ВМТ. В первом случае перекрытие клапанов составляет 35 градусов, во втором перекрытия совсем нет.
Режимы работы двигателя
В этом режиме нужна стабильная работа на самых низких из возможных оборотов.
2. Низкие обороты и низкая нагрузка (режим обычной спокойной езды)
При спокойной езде давление во впускном коллекторе низкое, обороты небольшие. В этом режиме открытие клапанов сдвигается в раннюю стороу. Из-за низкого давления во впуске часть газов попадает во впуской коллектор, но благодаря достаточным оборотам нестабильности в работе двигателя не возникает. Мы получаем эффект ЕГР – рециркуляции выхлопных газов, когда часть газов из выхлопа повторно идет во впуск и догорает в камере сгорания, что положительно сказывается на расходе топлива и чистоте выхлопа.
На полной нагрузке нужен максимальный момент.
Давление в коллекторе близко к атмосферному или выше, если имеет место наддув.
Во время перекрытия выхлопные газы засасывать во впуск не будет, кинетическая энергия выхлопных газов растет с повышением оборотов и улучшаются эффективность продувки и утрамбовки.
При разгоне на максимальной нагрузке на низких оборотах делаем перекрытие максимально большим, но так, чтобы не случилось перепродувки. При увеличении оборотов начинаем двигать угол в сторону более позднего закрытия впускного клапана, чтобы улучшить утрамбовку с увеличением оборотов. При этом, примерно в середине диапазона оборотов (для сток двигателя, как правило, 3500-4200) обязательно будет точка, в которой будет оптимальное по длительности время продувки и утрамбовки, и в этой точке произойдет максимальное наполнение цилиндра.
4. Полная нагрузка – большие обороты
После точки с максимальным наполнением (где максимально эффективно работает и продувка и запрессовка ТВС), наполнение начинает падать, но сдвигая впускной вал в более позднюю сторону, мы обеспечиваем увеличение времени запрессовки, тем самым обьемную эффективность и наполнение.
Где находится VVTI-клапан и как его проверить?
Устройство клапана системы VVTI автомобилей «Тойота»
Элемент состоит из корпуса. В наружной части находится управляющий соленоид, отвечающий за движение клапана. Кроме этого есть уплотнительные кольца и разъем для подключения датчика.
Общий принцип работы системы
После того как этот клапан откроется, распределительный вал повернется в определенное положение относительно шкива. Кулачки на валу имеют специальную форму, и в процессе поворота элемента впускные клапаны будут открываться немного раньше. Соответственно, позже закрываться. Это должно самым лучшим образом сказаться на мощности и крутящем моменте двигателя на высоких оборотах.
Подробное описание работы
Ротор соединяется непосредственно с распределительным валом.
Масло из системы смазки подается с одной либо с двух сторон к каждому лепестку ротора на муфте, заставляя тем распределительный вал поворачиваться.
Когда двигатель не запущен, система автоматически устанавливает максимальные углы задержки. Они соответствуют самому позднему открытию и закрытию впускных клапанов.
Когда мотор запустится, давление масла недостаточно сильное, чтобы открыть VVTI-клапан.
Чтобы избежать любых ударов в системе, ротор соединяется с корпусом муфты штифтом, который при росте давления смазки будет отжиматься самим маслом.
Управление работой системы осуществляется посредством специального клапана.
По сигналу с ЭБУ электрический магнит при помощи плунжера начнет перемещать золотник, тем самым пропуская масло в одном либо в другом направлении.
Когда мотор остановлен, этот золотник двигается за счет пружины так, чтобы выставить максимальный угол задержки.
Чтобы повернуть распределительный вал на определенный угол, масло под высоким давлением посредством золотника подводится к одной из сторон лепестков на роторе. Одновременно с этим открывается на слив специальная полость. Она расположена с другой стороны лепестка. После того как ЭБУ поймет, что распределительный вал повернут на нужный угол, каналы шкива перекрываются и он будет далее удерживаться в этом положении.
Типовые симптомы неполадок системы VVTI
Если автомобиль не удерживает холостые обороты на одном уровне, это значит, что VVTI-клапан не работает так, как нужно. Также о различных неполадках в системе скажет «торможение» двигателя.
Часто при проблемах с этим механизмом изменения фаз отсутствует возможность мотора работать на низких оборотах.
О проблемах с клапаном может говорить ошибка P1349. Если на прогретом силовом агрегате высокие холостые обороты, автомобиль совсем не едет.
Возможные причины неисправности клапана
1. Обрывы в катушке. В данном случае элемент не сможет верно реагировать на передачи напряжения. Диагностика неисправности легко осуществляется при помощи проверки измерения сопротивления обмотки катушки датчика.
2. Заедания в штоке из-за загрязнений в канале. Избавиться от этого можно путём отмачивания или вымачивания элемента в специальных жидкостях.
Как очистить клапан?
Многие неисправности можно вылечить при помощи очистки датчика. Для начала нужно найти клапан VVTI. Где находится этот элемент, можно увидеть на фото ниже. Он обведен на картинке.
Для демонтажа датчика снимают пластиковую крышку силового агрегата. Затем снимают металлическую крышку, которая фиксирует генератор. Под крышкой будет виден нужный клапан. С него необходимо отключить электрический разъем и открутить болт. Ошибку здесь допустить очень трудно – это болт здесь единственный. Затем клапан VVTI 1NZ можно снять. Но для этого не нужно тянуть за разъем. Он очень плотно прилегает к датчику. Также на нем устанавливается резиновое уплотнительное кольцо.
Очистку можно провести с помощью жидкостей для очистки карбюраторов. Чтобы полностью прочистить систему, снимают и фильтр. Этот элемент находится под клапаном – он представляет собой заглушку, в которой имеется отверстие под шестигранник. Фильтр также нужно очищать этой жидкостью. После всех операций остается только собрать все в обратном порядке, а затем установить ремень генератора, не упираясь при этом в сам клапан.
Как проверить клапан VVTI?
Проверить, работает ли клапан, очень просто. Для этого подают на контакты датчика напряжение в 12 В. Необходимо помнить, что долго держать элемент под напряжением нельзя, так как он не может работать в таких режимах столько времени. В момент подачи напряжения шток втянется внутрь. А когда цепь разомкнется, он вернется обратно.
Если шток перемещается легко, то клапан полностью исправен. Его нужно только промыть, смазать и можно эксплуатировать. Если же он работает не так, как нужно, тогда поможет ремонт либо замена клапана VVTI.
Самостоятельный ремонт клапана
Сперва демонтируют регулирующую планку генератора. Затем снимают крепеж замка капота. Это откроет доступ к осевому болту генератора. Далее откручивают болт, который удерживает сам клапан, и снимают его. После снимают фильтр. Если последний элемент и клапан загрязнены, тогда эти детали очищают. Ремонт представляет собой проверку и смазку. Также можно заменить уплотняющее кольцо. Более серьезный ремонт не представляется возможным. Если деталь не работает, проще и дешевле заменить ее на новую.
Самостоятельная замена клапана VVTI
Часто очистка и смазка не обеспечивает необходимый результат, и тогда встает вопрос полной замены детали. К тому же многие автовладельцы после замены утверждают, что машина стала работать значительно лучше и снизился расход топлива.
Для начала снимают регулирующую планку генератора. Затем снимают крепеж замка капота и получают доступ к болту генератора. Откраивают болт, которым удерживается нужный клапан. Старый элемент можно вытащить и выбросить, а на место старого ставят новый. Затем закручивают болт, и автомобиль можно эксплуатировать.
Система DVVT-i Схемы, описание, принцип работы
Продолжил свои копипасты с различных сайтов необозримого интернета. О нашем моторе 2GR-FE мы уже читали www.drive2.ru/l/541837681974313670/ Сегодня хочу поделиться статьёй о системе DVVT-i, которая присутствует в наших моторах серии GR. В статье так же авторы упоминают и другие серии тойотовских моторов, на которые устанавливали данный привод ГРМ. Сразу обращаю ваше внимание, что у нас именно DVVT-i (Dual Variable Valve Timing intelligent) и у нас нет прижимных роликов! Я это уточняю, потому как на соседнем форуме уже встречал вопросы «какой натяжной ролик у нас установлен». И у нас цепь, а не ремень. Ну, погнали!
Схема DVVT — как развитие условного 4-го поколения — цепной привод ГРМ на оба распредвала, механизм изменения фаз с лопастными роторами на звездочках впускного и выпускного распредвалов. Применялась на двигателях серий AR, ZR, NR, GR, UR, LR.
Система DVVT-i позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя. Это достигается путем поворота распределительных валов впускных и выпускных клапанов относительно звездочек привода в диапазоне 40-60° (по углу поворота коленвала).
На распредвалах установлены приводы VVT с лопастными роторами. При заглушенном двигателе фиксатор удерживает распредвал в положении максимального опережения для обеспечения нормального запуска.
В некоторых модификациях может использоваться вспомогательная пружина, которая прикладывает момент в направлении опережения для возврата ротора и надежного срабатывания фиксатора после выключения двигателя.
Блок управления посредством э/м клапана контролирует подачу масла в полости опережения и задержки привода VVT, основываясь на сигналах датчиков положения распредвалов. На заглушенном двигателе золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол задержки для впуска и максимальный угол опережения для выпуска.
Опережение. Э/м клапан по сигналу ECM переключается в позицию опережения и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости опережения, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении опережения.
Задержка. Э/м клапан по сигналу ECM переключается в позицию задержки и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости задержки, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении задержки.
Удержание. ECM рассчитывает необходимый угол опережения в соответствии с условиями движения, и после установки заданного положения переключает управляющий клапан в нейтральную позицию до следующего изменения внешних условий.
На этом статья заканчивается. Но я хочу теперь перейти к проблемам системы DVVT-i. А их у нас есть!
Среди проблемных мест мотора, о которой я не устану повторять, ибо все вроде бы читают, но по итогу тупят — стоит выделить систему смазки VVT-i. www.drive2.ru/l/532961874359091775/ Масло под высоким давлением проходит через резиновую трубку, которая изнашивается за годы эксплуатации. Разрыв трубки приводит к заливанию маслом всего моторного отсека автомобиля.
Некоторые агрегаты 2GR-FE имеют свойство неприятных шумов при холодном пуске. Зачастую это гремит цепь ГРМ. И обычная замена цепи 2GR-FE не помогает решить проблему. Необходимо перебирать и проверять всю систему ГРМ и зачастую приходится полностью заменить весь комплект ГРМ, начиная с самих муфт VVT-I. Набор требуемых запчастей видно на фотографии выше в самом начале статьи.
Где-то так. Уверен, статья и мои дополнения были полезны! Завтра хочу выложить статью о нашей коробке.
Клапан VVT-i что это и для чего нужен.
При обслуживании своей демки столкнулся с клапаном (VVT-i) выкладываю интересную статейку может кому будет интересно освежить свои знания. Сам пока не лазил не смотрел что за «зверёк» но планирую и вылажу фотоотчёт.
При неисправности клапана симптомы следующие:
✓ на холостых держатся высокие обороты ≈ 2 тысячи;
✓ при включении передачи — обороты падают до 200-300;
✓ при кратковременном нажатии на газ — глохнет;
✓ все эти глюки появляются на прогретом моторе, а на холодную не бывает проблем.
Более подробно как всё это работает можно найти в этой статье.
Рассмотрим здесь принцип функционирования системы VVT-i второго поколения, которая применяется сейчас на большинстве двигателей.
Система VVT-i (Variable Valve Timing intelligent — изменения фаз газораспределения) позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя. Это достигается путем поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных в диапазоне 40-60° (по углу поворота коленвала).
В результате изменяется момент начала открытия впускных клапанов и величина времени «перекрытия» (то есть времени, когда выпускной клапан еще не закрыт, а впускной — уже открыт).
Исполнительный механизм VVT-i размещен в шкиве распределительного вала — корпус привода соединен со звездочкой или зубчатым шкивом, ротор — с распредвалом. Масло подводится с одной или другой стороны каждого из лепестков ротора, заставляя его и сам вал поворачиваться. Если двигатель заглушен, то устанавливается максимальный угол задержки (то есть угол, соответствующий наиболее позднему открытию и закрытию впускных клапанов).
Чтобы сразу после запуска, когда давление в масляной магистрали еще недостаточно для эффективного управления VVT-i, не возникало ударов в механизме, ротор соединяется с корпусом стопорным штифтом (затем штифт отжимается давлением масла).
Управление VVT-i осуществляется при помощи клапана VVT-i (OCV — Oil Control Valve). По сигналу блока управления электромагнит через плунжер перемещает основной золотник, перепуская масло в том или ином направлении. Когда двигатель заглушен, золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы установился максимальный угол задержки.
Для поворота распределительного вала масло под давлением при помощи золотника направляется к одной из сторон лепестков ротора, одновременно открывается на слив полость с другой стороны лепестка. После того, как блок управления определяет, что распредвал занял требуемое положение, оба канала к шкиву перекрываются и он удерживается в фиксированном положении.
При повороте распредвала в сторону более раннего открытия клапанов
При повороте распредвала в сторону более позднего открытия клапанов
В режиме удержания Функционирование системы VVT-i определяется условиями работы двигателя на различных режимах.
Приведенный выше 4-лепестковый ротор позволяет изменять фазы в пределах 40° (как, например, на двигателях серий ZZ и AZ), но если требуется увеличить угол поворота (до 60° у SZ) — применяется 3-лепестковый или расширяются рабочие полости. Принцип действия и режимы работы этих механизмов абсолютно аналогичны, разве что за счет расширенного диапазона регулировки становится возможным вообще исключить перекрытие клапанов на холостом ходу, при низкой температуре или запуске.
Евгений Е., Москва
(с) «Легион-Автодата»
Авто-потроха: что у машинок внутри?
Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов
Технология VVT-i
VVT-i, Variable Valve Timing with intelligence: система управления фазами газораспределения и подъемом клапанов фирмы Toyota, разновидность технологий VVT и CVVT. Включает в себя, по мере развития, технологии VVT-i, VVTL-i, Dual VVT-i, VVT-iE и Valvematic.
Была впервые выпущена на рынок в 1995 году и заменила собой первое поколение VVT (1991 год, двигатель 4A-GE).
Принцип VVT-i
Система VVT-i позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя. Это достигается путем поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных в диапазоне 40-60° (по углу поворота коленвала). В результате изменяется момент начала открытия впускных клапанов и величина времени «перекрытия» (то есть времени, когда выпускной клапан еще не закрыт, а впускной — уже открыт).
Основным управляющим устройством является муфта VVT-i. «По умолчанию» фазы открытия клапанов выставлены для хорошей тяги на низких оборотах. После того, как обороты значительно увеличиваются, возросшее давление масла открывает клапан VVT-i, после чего 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 повышает мощность и крутящий момент на высоких оборотах.
Функционирование системы VVT-i определяется условиями работы двигателя на различных режимах:
| Режим (№ на рисунке) | Фазы | Функции | Эффект |
|---|---|---|---|
| Холостой ход (1) |  | Установлен угол поворота распределительного вала, соответствующий самому позднему началу открытия впускных клапанов (максимальный угол задержки). «Перекрытие» клапанов минимально, обратное поступление газов на впуск минимально | Двигатель стабильнее работает на холостом ходу, снижается расход топлива |
| Низкая нагрузка (2) |  | Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации обратного поступление газов на впуск | Повышается стабильность работы двигателя |
| Средняя нагрузка (3) |  | Перекрытие клапанов увеличивается, при этом снижаются «насосные» потери и часть отработавших газов поступает на впуск | Улучшается топливная экономичность, снижается эмиссия NOx |
| Высокая нагрузка, частота вращения ниже средней (4) |  | Обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов для улучшения наполнения цилиндров | Возрастает крутящий момент на низких и средних оборотах |
| Высокая нагрузка, высокая частота вращения (5) |  | Обеспечивается позднее закрытие впускных клапанов для улучшения наполнения на высоких оборотах | Увеличивается максимальная мощность |
| При низкой температуре охлаждающей жидкости |  | Устанавливается минимальное перекрытие для предотвращения потерь топлива | Стабилизируется повышенная частота вращения холостого хода, улучшается экономичность |
| При запуске и остановке |  | Устанавливается минимальное перекрытие для предотвращения попадания отработавших газов на впуск | Улучшается запуск двигателя |
Конструктивные поколения VVT-i
VVT (поколение 1, 1991-2001)
Условное 1-е поколение представляет ременной привод ГРМ на оба распредвала и механизм изменения фаз с поршнем с винтовой нарезкой в шкиве впускного распредвала. Применялось на двигателях 4A-GE тип’91 и тип’95 (silvertop и blacktop).
Система VVT (Variable Valve Timing) поколения 1 позволяет ступенчато изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя путём поворота распределительного вала впускных клапанов относительно шкива на 30° по углу поворота коленвала.
Корпус привода VVT (с внутренней винтовой нарезкой) соединён со шкивом, внутренняя шестерня с винтовой нарезкой соединена со впускным распредвалом. Между ними находится подвижный поршень с внутренней и внешней нарезкой. При осевом перемещении поршня происходит поворот вала относительно шкива.
1 — демпфер, 2 — винтовая нарезка, 3 — поршень, 4 — распредвал, 5 — возвратная пружина.
Блок управления на основе сигналов датчиков контролирует подачу масла в полости шкива (посредством электромагнитного клапана).
При включении по сигналу ECM электромагнитный клапан сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к поршню и сдвигает его. Смещаясь по винтовой нарезке, поршень проворачивает распредвал в направлении опережения. При выключении электромагнитного клапана поршень перемещается обратно и распредвал возвращается в исходное положение.
При высокой нагрузке и оборотах ниже средних, раннее закрытие впускных клапанов позволяет улучшить наполнение цилиндров. Благодаря этому увеличивается крутящий момента на низких и средних оборотах. На высоких оборотах позднее закрытие впускных клапанов (при отключении VVT) способствует увеличению максимальной мощности.
VVT-i (поколение 2, 1995-2004)
Условное 2-е поколение представляет собой ременной привод ГРМ на оба распредвала и механизм изменения фаз с поршнем с винтовой нарезкой в шкиве впускного распредвала. Применялось на двигателях 1JZ-GE тип’96, 2JZ-GE тип’95, 1JZ-GTE тип’00, 3S-GE тип’97. Существовал вариант с механизмами изменения фаз на обоих распредвалах — первый Dual VVT Toyota (см. ниже, 3S-GE тип’98, Altezza).
Система VVT-i позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя, что достигается поворотом распредвала впускных клапанов относительно шкива в диапазоне 40-60° по углу поворота коленвала.
Привод ГРМ (серия JZ). 1 — привод VVT, 2 — клапан VVT, 3 — датчик положения распредвала, 4 — датчик положения коленвала.
Корпус привода VVT-i (с внутренней винтовой нарезкой) соединен со шкивом, внутренняя шестерня с винтовой нарезкой соединена со впускным распредвалом. Между ними находится подвижный поршень с внутренней и внешней нарезкой. При осевом перемещении поршня происходит плавный поворот вала относительно шкива.
Серия JZ. 1 — корпус (внутренняя нарезка), 2 — шкив, 3 — поршень, 4 — внешняя нарезка вала, 5 — внешняя нарезка поршня, 6 — впускной распредвал.
Привод ГРМ (серия JZ). 1 — впускной распредвал, 2 — золотник, 3 — плунжер, 4 — клапан VVT, 5 — масляный канал (от насоса), 6 — головка блока цилиндров, 7 — внешняя нарезка поршня, 8 — поршень, 9 — привод VVT, 10 — внутренняя нарезка поршня, 11 — шкив.
Блок управления на основе сигналов датчиков контролирует подачу масла в полости опережения и задержки привода VVT посредством электромагнитного клапана. На заглушенном двигателе золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол задержки.
a — пружина, b — втулка, c — золотник, d — к приводу (полость опережения), e — к приводу (полость задержки), f — сброс, g — давление масла, h — обмотка, j — плунжер.
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию опережения и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к левой стороне поршня и смещает его вправо. Смещаясь по винтовой нарезке, поршень проворачивает распредвал в направлении опережения.
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию задержки и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к правой стороне поршня и смещает его влево. Смещаясь по винтовой нарезке, поршень проворачивает распредвал в направлении задержки.
После установки заданного положения ECM переключает управляющий клапан в нейтральную позицию (позицию удержания), поддерживая давление с обеих сторон поршня.
Вот так выглядит клапан на примере двигателя 1JZ-GTE:
Фазы газораспределения VVT-i на примере серии JZ:
VVT-i (поколение 3, 1997-2012)
Условное 3-е поколение представляет собой ременной привод ГРМ с шестерённой передачей между распредвалами и механизм изменения фаз с лопастным ротором в передней части выпускного распредвала или в задней части впускного. Применялась на двигателях 1MZ-FE тип’97, 3MZ-FE, 3S-FSE, 1JZ-FSE, 2JZ-FSE, 1G-FE тип’98, 1UZ-FE тип’97, 2UZ-FE тип’05, 3UZ-FE. Позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя путём поворота распредвала впускных клапанов относительно шкива в диапазоне 40-60° (по углу поворота коленвала).
Привод ГРМ (серия MZ). 1 — датчик положения дроссельной заслонки, 2 — датчик положения распредвала, 3 — клапан VVT, 4 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 5 — датчик положения коленвала.
Привод ГРМ (1G-FE тип’98). 1 — клапан VVT, 2 — датчик положения распредвала, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 — датчик положения коленвала.
Привод ГРМ (серия UZ). 1 — клапан VVT, 2 — датчик положения распредвала, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 — датчик положения коленвала.
Привод VVT с лопастным ротором установлен в передней или задней части одного из распредвалов. При заглушенном двигателе фиксатор удерживает распредвал в положении максимальной задержки для обеспечения нормального запуска.
1MZ-FE, 3MZ-FE. 1 — выпускной распредвал, 2 — впускной распредвал, 3 — привод VVT, 4 — фиксатор, 5 — корпус, 6 — ведомая шестерня, 7 — ротор.
1G-FE тип’98. 1 — корпус, 2 — ротор, 3 — фиксатор, 4 — выпускной распредвал, 5 — впускной распредвал. a — при остановке, b — в работе, c — опережение, d — задержка.
2UZ-FE тип’05. 1 — привод VVT, 2 — впускной распредвал, 3 — выпускной распредвал, 4 — масляные каналы, 5 — ротор датчика положения распредвала.
2UZ-FE тип’05. 1 — корпус, 2 — ротор, 3 — фиксатор, 4 — камера опережения, 5 — камера задержки, 6 — впускной распредвал. a — при остановке, b — в работе, c — давление масла.
Блок управления посредством электромагнитного клапана контролирует подачу масла в полости опережения и задержки привода VVT, основываясь на сигналах датчиков положения распредвалов. На заглушенном двигателе золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол задержки. Управляющие сигналы от блока к клапану VVT используют широтно-импульсную модуляцию (чем больше опережение, тем импульсы шире, при задержке соответственно короче).
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию опережения и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости опережения, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении опережения.
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию задержки и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости задержки, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении задержки.
При удержании ECM рассчитывает необходимый угол опережения в соответствии с условиями движения, и после установки заданного положения переключает управляющий клапан в нейтральную позицию до следующего изменения внешних условий.
VVT-i (поколение 4, 1997-…)
Условное 4-е поколение VVT-i представляет собой цепной привод ГРМ на оба распредвала и механизм изменения фаз с лопастным ротором на звездочке впускного распредвала. Применялось на двигателях серий NZ, AZ, ZZ, SZ, KR, 1GR-FE тип’04. Позволяет плавно менять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя путём поворота распредвала впускных клапанов относительно звездочки привода в диапазоне 40-60° по углу поворота коленвала.
Привод ГРМ (серия AZ). 1 — управляющий клапан VVT-i, 2 — датчик положения распредвала, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 — датчик положения коленвала, 5 — привод VVT.
На впускном распредвале установлен привод VVT с лопастным ротором. При заглушенном двигателе фиксатор удерживает распредвал в положении максимальной задержки для обеспечения нормального запуска. В некоторых модификациях может использоваться вспомогательная пружина, которая прикладывает момент в направлении опережения для возврата ротора и надежного срабатывания фиксатора после выключения двигателя.
Привод VVT-i. 1 — корпус, 2 — фиксатор, 3 — ротор, 4 — распредвал. a — при остановке, b — в работе.
4-лепестковый ротор позволяет изменять фазы в пределах 40° (например, на двигателях серий ZZ и AZ), но если требуется увеличить угол поворота (до 60° у SZ) — применяется 3-лепестковый или расширяются рабочие полости. Принцип действия и режимы работы этих механизмов абсолютно аналогичны, разве что за счёт расширенного диапазона регулировки становится возможным вообще исключить перекрытие клапанов на холостом ходу, при низкой температуре или запуске.
Блок управления посредством электромагнитного клапана контролирует подачу масла в полости опережения и задержки привода VVT, основываясь на сигналах датчиков положения распредвалов. На заглушенном двигателе золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол задержки. Управляющие сигналы от блока к клапану VVT используют широтно-импульсную модуляцию (чем больше опережение, тем импульсы шире, при задержке соответственно короче).
1 — электромагнитный клапан. a — пружина, b — втулка, c — золотник, d — к приводу (полость опережения), e — к приводу (полость задержки), f — сброс, g — давление масла, h — обмотка, j — плунжер.
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию опережения и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости опережения, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении опережения.
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию задержки и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости задержки, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении задержки.
При удержании ECM рассчитывает необходимый угол опережения в соответствии с условиями движения, и после установки заданного положения переключает управляющий клапан в нейтральную позицию до следующего изменения внешних условий.
Фазы газораспределения (2AZ-FE):
VVTL-i (подвид 4-го поколения, 1999-2005)
VVTL-i, Variable Valve Timing and Lift intelligent system — подвид технологии VVT-i, которая также умеет управлять высотой и длительностью подъема клапанов (ступенчатой — с использовнием двух кулачков разного профиля). Была впервые внедрена на двигателе 2ZZ-GE. Традиционная VVT-i отвечает за улучшение тяги на низких оборотах, а дополнительная часть — за максимальную мощность и максимальный момент, «подбрасывая угля» при частоте вращения более 6000 об/мин (высота подъема клапанов увеличивается с 7,6 мм до 10,0/11,2 мм).
Сам по себе механизм VVTL-i устроен достаточно просто. Для каждой пары клапанов на распредвале имеется два кулачка с разным профилем («спокойным» и «агрессивным»), а на рокере — два разных толкателя (соответственно, роликовый и скользящий). В нормальном режиме рокер (и клапан) приводится от кулачка со спокойным профилем через роликовый толкатель, а подпружиненный скользящий толкатель работает вхолостую, перемещаясь в рокере. При переходе в форсированный режим давлением масла перемещается стопорный штифт, который подпирает шток скользящего толкателя, жестко соединяя его с рокером. Когда давление жидкости снимается, пружина отжимает штифт и скользящий толкатель вновь освобождается.
Изощренная схема с разными толкателями объясняется тем, что роликовый (на игольчатом подшипнике) дает меньшие потери на трение, но, при равной высоте профиля кулачка, обеспечивает меньшее наполнение (мм*град), а на высоких оборотах потери на трение почти выравниваются, так что с точки зрения получения максимальной отдачи становится выгоднее скользящий. Роликовый толкатель изготовлен из закаленной стали, а скользящий, хоть и использует ферросплав с повышенными противозадирными свойствами, все равно потребовал применения особой схемы орошения маслом, установленной в головке блока.
Самой ненадежной частью схемы является стопорный штифт. Он не может за один оборот распредвала встать в рабочее положение, поэтому неизбежно происходит соударение штока со штифтом при их частичном перекрытии, от чего износ обоих деталей только прогрессирует. В конце концов он достигает такой величины, что штифт постоянно будет отжиматься штоком в исходное положение и не сможет зафиксировать его, поэтому постоянно будет работать только кулачок низких оборотов. С этой особенностью боролись тщательной обработкой поверхностей, уменьшением веса штифта, увеличением давления в магистрали, но до конца победить ее не смогли. На практике по-прежнему случаются поломки оси и штифтов этого хитроумного рокера.
Второй распространенный дефект — срезается болт крепления оси коромысел, после чего та начинает свободно вращаться, подвод масла к рокерам прекращается, и VVTL-i в принципе не выходит в форсированный режим, не говоря уж о нарушении смазки всего узла. Таким образом, схема VVTL-i осталась технологически недоведенной для серийного производства.
Dual VVT-i
Представляет собой развитие VVT-i условного 4-го поколения.
DVVT-i (2004-…)
Система DVVT-i (Dual Variable Valve Timing intelligent) представляет собой цепной привод ГРМ на оба распредвала и механизм изменения фаз с лопастными роторами на звездочках впускного и выпускного распредвалов. Впервые применена на двигателе 3S-GE в 1998 году. Применялась на двигателях серий AR, ZR, NR, GR, UR, LR.
Позволяет плавно изменять фазы газораспределения на обоих распредвалах в соответствии с условиями работы двигателя путём поворота распределительных валов впускных и выпускных клапанов относительно звездочек привода в диапазоне 40-60° (по углу поворота коленвала). Фактически — обычная система VVT-i «в двойном комплекте».
Привод ГРМ (серия ZR). 1 — клапан VVT (выпуск), 2 — клапан VVT (впуск), 3 — датчик положения распредвала (выпуск), 4 — датчик положения распредвала (впуск), 5 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 6 — датчик положения коленвала.
Поскольку в Dual VVT-i не используется управление высотой подъема клапанов, как в VVTL-i, то и недостатки VVTL-i также отсутствуют.
На распредвалах установлены приводы VVT с лопастными роторами. При заглушенном двигателе фиксатор удерживает распредвал в положении максимального опережения для обеспечения нормального запуска.
В некоторых модификациях может использоваться вспомогательная пружина, которая прикладывает момент в направлении опережения для возврата ротора и надежного срабатывания фиксатора после выключения двигателя.
Привод VVT (впуск). 1 — корпус, 2 — ротор, 3 — фиксатор, 4 — звездочка, 5 — распредвал. a — при остановке, b — в работе.
Привод VVT (выпуск). 1 — корпус, 2 — ротор, 3 — фиксатор, 4 — звездочка, 5 — распредвал, 6 — возвратная пружина. a — при остановке, b — в работе.
Блок управления посредством электромагнитного клапана контролирует подачу масла в полости опережения и задержки привода VVT, основываясь на сигналах датчиков положения распредвалов. На заглушенном двигателе золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол задержки для впуска и максимальный угол опережения для выпуска. Управляющие сигналы используют широтно-импульсную модуляцию (аналогично).
Клапан VVT (впуск). a — пружина, b — втулка, c — золотник, d — к приводу (полость опережения), e — к приводу (полость задержки), f — сброс, g — давление масла.
Клапан VVT (выпуск). a — пружина, b — втулка, c — золотник, d — к приводу (полость опережения), e — к приводу (полость задержки), f — сброс, g — давление масла.
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию опережения и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости опережения, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении опережения (верхняя картинка — впуск, нижняя — выпуск):
Электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию задержки и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости задержки, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении задержки (верхняя картинка — впуск, нижняя — выпуск):
При удержании ECM рассчитывает необходимый угол опережения в соответствии с условиями движения, и после установки заданного положения переключает управляющий клапан в нейтральную позицию до следующего изменения внешних условий.
Фазы газораспределения Dual-VVT (2ZR-FE):
VVT-iE (2006-…)
VVT-iE, Variable Valve Timing — intelligent by Electric motor — интеллектуальное изменение фаз газораспределения с помощью электромотора. Отличается от базовой технологии VVT-i тем, что управление фазами газораспределения на впуске производится не гидравлическим давлением масла, а специальным электромотором (выпуск по-прежнему управляется гидравликой). Впервые была применена в 2007 году на двигателе 1UR-FSE.
Принцип работы: электромотор VVT-iE вращается вместе с распределительным валом на тех же оборотах. При необходимости электромотор либо притормаживается, либо ускоряется относительно звездочки распределительного вала, смещая распределительный вал на необходимый угол и тем самым управляя фазами газораспределения. Преимуществом такого решения является возможность высокоточного управления фазами газораспределения, независимо от оборотов двигателя и рабочей температуры масла (в обычной системе VVT-i на низких оборотах и на непрогретом масле давление в маслосистеме недостаточно для сдвига лопастей муфты VVT-i).
VVT-iW (2015-…)
VVT-iW (Variable Valve Timing intelligent Wide) представляет собой цепной привод ГРМ на оба распредвала и механизм изменения фаз с лопастными роторами на звездочках впускного и выпускного распредвалов и расширенным диапазоном регулировки на впуске. Применялась на двигателях 6AR-FSE, 8AR-FTS, 8NR-FTS, 2GR-FKS. Позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя путём поворота распредвала впускных клапанов относительно звездочки привода в диапазоне 75-80° по углу поворота коленвала.
Расширенный, по сравнению с обычным VVT, диапазон приходится главным образом на угол задержки. На втором распредвалу в этой схеме установлен привод VVT-i.
Система VVT-i (Variable Valve Timing intelligent) позволяет плавно изменять фазы газораспределения в соответствии с условиями работы двигателя. Это достигается путем поворота распределительного вала выпускных клапанов относительно звездочки привода в диапазоне 50-55° (по углу поворота коленвала).
Совместная работа VVT-iW на впуске и VVT-i на выпуске обеспечивает следующий эффект:
На впускном распредвалу установлен привод VVT-iW с лопастным ротором. Два фиксатора удерживают ротор в промежуточном положении. Вспомогательная пружина прикладывает момент в направлении опережения для возврата ротора в промежуточное положение и надежного срабатывания фиксаторов. Это обеспечивает нормальный пуск двигателя, заглушенного в положении задержки.
Привод VVT-iW. 1 — центральный болт, 2 — вспомогательная пружина, 3 — передняя крышка, 4 — ротор, 5 — фиксатор, 6 — корпус (звездочка), 7 — задняя крышка, 8 — впускной распредвал. a — стопорный паз.
Управляющий клапан встроен в центральный болт крепления привода (звездочки) к распредвалу. При этом управляющий масляный канал имеет минимальную длину, обеспечивая максимальную скорость отклика и срабатывания при низких температурах. Управляющий клапан приводится штоком плунжера э/м клапана VVT-iW.
a — сброс, b — к полости опережения, c — к полости задержки, d — моторное масло, e — к фиксатору.
Конструкция клапана позволяет независимо управлять двумя фиксаторами, по отдельности для контуров опережения и задержки. Это позвоялет фиксировать ротор в промежуточном положении управления VVT-iW.
1 — внешний штифт, 2 — внутренний штифт. a — фиксатор задействован, b — фиксатор свободен, c — масло, d — стопорный паз.
Электромагнитный клапан VVT-iW установлен в крышке цепи привода ГРМ и соединен непосредственно с приводом изменения фаз впускного распредвала.
1 — электромагнитный клапан VVT-iW. a — обмотка, b — плунжер, c — шток.
При опережении электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию опережения и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости опережения, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении опережения.
1 — ротор, 2 — от ECM, 3 — электромагнитный клапан VVT-iW. a — направление вращения, b — полость задержки, c — полость опережения, d — к полости опережения, e — от полости задержки, f — сброс, g — давление масла.
При задержке электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию задержки и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости задержки, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении задержки.
1 — ротор, 2 — от ECM, 3 — электромагнитный клапан VVT-iW. a — направление вращения, b — полость задержки, c — полость опережения, d — к полости опережения, e — от полости задержки, f — сброс, g — давление масла.
При удержании ECM рассчитывает необходимый угол опережения в соответствии с условиями движения. После установки заданного положения ECM переключает управляющий клапан в нейтральную позицию до следующего изменения внешних условий.
На выпускном распредвалу установлен привод VVT-i лопастным ротором (традиционного или нового образца — с управляющим клапаном, встроенным в центральный болт). При заглушенном двигателе фиксатор удерживает распредвал в положении максимального опережения для обеспечения нормального запуска.
Вспомогательная пружина прикладывает момент в направлении опережения для возврата ротора и надежного срабатывания фиксатора после выключения двигателя.
Привод VVT-i (AR). 1 — вспомогательная пружина, 2 — корпус, 3 — ротор, 4 — фиксатор, 5 — звездочка, 6 — распредвал. a — при остановке, b — в работе.
Привод VVT-i (GR). 1 — центральный болт, 2 — передняя крышка, 3- корпус, 4 — ротор, 5 — задняя крышка, 6 — впускной распредвал.
Блок управления посредством электромагнитного клапана контролирует подачу масла в полости опережения и задержки привода VVT, основываясь на сигналах датчиков положения распредвалов. На заглушенном двигателе золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы обеспечить максимальный угол опережения.
Клапан VVT (AR). 1 — электромагнитный клапан. a — пружина, b — втулка, c — золотник, d — к приводу (полость опережения), e — к приводу (полость задержки), f — сброс, g — давление масла.
Клапан VVT (GR). 1 — электромагнитный клапан. a — слив, b — к приводу (полость опережения), c — к приводу (полость задержки), d — давление масла.
При опережении электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию опережения и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости опережения, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении опережения.
1 — ротор, 2 — электромагнитный клапан VVT-i, 3 — от ECM. a — направление вращения, b — давление масла, c — сброс.
1 — ротор, 2 — от ECM, 3 — электромагнитный клапан VVT-i. a — направление вращения, b — полость задержки, c — полость опережения, d — к полости опережения, e — от полости задержки, f — слив, g — давление масла.
При задержке электромагнитный клапан по сигналу ECM переключается в позицию задержки и сдвигает золотник управляющего клапана. Моторное масло под давлением поступает к ротору со стороны полости задержки, проворачивая его вместе с распредвалом в направлении задержки.
1 — ротор, 2 — электромагнитный клапан VVT-i, 3 — от ECM. a — направление вращения, b — давление масла, c — сброс.
1 — ротор, 2 — от ECM, 3 — электромагнитный клапан VVT-i. a — направление вращения, b — полость задержки, c — полость опережения, d — от полости опережения, e — к полости задержки, f — слив, g — давление масла.
При удержании ECM рассчитывает необходимый угол опережения в соответствии с условиями движения и после установки заданного положения переключает управляющий клапан в нейтральную позицию до следующего изменения внешних условий.