ввтай тойота 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!
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:
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:
VVT-I Мифы, симптомы, проблемы.
Итак в связи с тем, что пока искал причину проблем с движком перерыл кучу форумов по vvt-i и решил немного свести воедино. Вся информация собрана исключительно на форумах, на личных ощущениях, поэтому не претендую на 100 процентов верности.
И так для начала разберем симптомы указывающие на проблемы с vvt-i:
1. САМОЕ ГЛАВНОЕ: Машина живет своей жизнью, с утра еле едет, тянет, вы материтесь, а в обед сели и вроде отлично валит. Это происходит из-за подклинивающего штока.
2. Увеличенный расход бензина. При условии что вы почистили дроссель, поменяли свечи, проверили либо заменили лямбды, но бензин продолжает уходить, это может указывать на плохо работающий клапан vvt-i из-за неправильных фаз газораспределения увеличивается расход.
3. Плавающие обороты, например вы стоите в пробке на скорости, а обороты немного плавают. Опять же при условии что дроссель чистый и нормально обучен после чистки, если он электронный.
4. Затупание при разгоне. Вы нажимаете педаль в пол, но обороты повышаются неравномерно, а как бы с рывком. При условии, что ваш автомат живой и не тупит тоже может указывать на неполадки в системе vvt-i.
5. Далеко не стандартный симптом, но у меня было именно так. Машина едет хорошо, но если стоять в пробке и немного дать газу, то обороты подскакивают, потом падают до нуля и машина глохнет.
6. Машина стала плохо ехать на низах. При условии что хороший бензин, свечи и чистый дроссель тоже зачастую указывает на клапан vvt-i.
При всех этих условиях чек не загорается, никаких ошибок вы не увидите, только сканер или осциллограф и проверка графика показаний от клапана vvt-i.
7. Самая явная причина указывающая на клапан vvt-i это ошибка 59. И очень сильно плавающие обороты, например вы ставите машину на нейтраль, а обороты повышаются до 3-4 тысяч. В данном случае смело меняйте клапан, 95 процентов, что проблема в нем.
Проблемы:
1. Хоть система vvt-i достаточно надежна, клапан является слабым звеном. Умереть может от поддельного масла, промывки масла, даже находил несколько сообщений что достаточно просто перейти на другую марку масла. Но не стоить сильно уж бояться, обычно такие проблемы случаются когда клапан подустал и в любом случае ему оставалось работать недолго.
2. Муфта vvt-i. Умирает также от плохого масла, бывают не разборные, бывают разборные. Но в основном в ней умирает всего лишь резиновая прокладка и если муфта разборная, то можно поменять и самому. Обычно мертвая муфта начинает стучать, кому интересно видео найти не проблема.
3. Датчик температуры. Система vvt-i работает правильно только на прогретом движке и напрямую ее работа зависит от показаний датчика температуры, поэтому даже если у вас в порядке система vvt-i, но есть симптомы проблем с ней, стоит еще проверить температурный датчик.
Мифы интриги расследования))
1. VVt-i работает только при высоких оборотах и проблемы на холостом ходу с ней не связаны. Отчасти это так. Система vvt-i раскрывается только на высоких оборотах за счет более точного газораспределения, но она работает так же и на холостом ходу, точнее на холостом ходу должен быть максимальный угол поворота распредвала, но если у вас в клапане vvt-i подклинивает шток, то угол поворота уже не точный, отсюда плавающие обороты и все проблемы на холостом ходу, проверяется просто если отключить и клапан vvt-i и поездить проблема с плавающими оборотами решена, то проблема в клапане, если нет, то стоит искать причину дальше, например в клапане холостого хода.
2. Если клапан vvt-i не работает то машина просто едет как такая же машина, с таким же двигателем, но без vvt-i. Также правда отчасти. Если отключить клапан vvt-i и ездить, то примерно так и есть, но если клапан подключен, но работает некорректно, то соответственно машина ведет себя по другому.
3. Клапан легко проверить если отключить разъем клапана, завести машину, подать на клапан 12 вольт машина должна заглохнуть, если глохнет, то все в порядке. Правда только отчасти. Если клапан умер окончательно и бесповоротно, то данный способ поможет. Но клапан vvt-i имеет все же не два положения и если он всего лишь подклинивает, то вам это ничего не даст. Проверял сам. По данному способу все прошло хорошо, машина заглохла, что вроде бы указывает на рабочий клапан, но проблема ушла только с его заменой.
4. Не нужно покупать новый клапан, старый можно почистить. Тут кулибиных очень много, есть действительно с прямыми руками, которые полностью разбирали клапан, растягивали пружинку, настраивали и клапан работал. Но во первых клапаны есть и неразборные, во вторых пружинку растянуть так, чтобы было усилие как на заводе, невозможно и останутся небольшие неприятности как например плохая тяга на низах. В целом да, почистить можно. Большинство же людей после чистки покупало новый клапан, так как кому-то помогало на время, кому то вообще не помогало. Считаю что чистить нужно только для того, чтобы убедиться в том, что проблема именно в клапане. Мне его чистка ничего не дала. Кстати чистить сеточку довольно полезно.
5. Можно купить клапан на разборке и не париться. Клапан на разборке это лотерея, это необходимо понимать, не факт что вы возьмете рабочий клапан и он прослужит долго. И самое главное нашел на форумах что внутри клапана есть маленький подшипник, который тоже может стираться и подклинивать, соответственно даже если вы возьмете с разборки рабочий клапан, то ему может быть пробега тысяч 200 и долго он не проходит.
6. Неоригинальный клапан, стоит дешево, работает хорошо. На аналоге я обнаружил что боковые дырки меньше и повернуты чуть под другим углом, возможно это и не влияет, но по ощущениям аналог хуже работает на низах, слегка тянет что ли, но это мое субъективное мнение, решайте сами
Самый верный способ проверить работоспособность клапана vvt-i это найти кого-то у кого можно взять на денек рабочий клапан и покататься. При таком подходе вы точно будете уверены что проблема в клапане и не купите его просто так.
Вывод: Клапан vvt-i довольно капризная вещь и с ним стоит считаться.
Вот что я вынес из кучи форумов и личных ощущений, попытался свести воедино. Может кому-то и поможет.
Диагностика VVT-i
Эта запись в продолжение темы о разборе и дефектовки контроллера VVT-i (Ерундовый Блог. Муфта VVT-i). А точнее это скорее всего предистория. Так как сначала нужно диагностировать поломку, а потом что либо дефектовать, разбирать и чинить.
В свое время, мне достаточно часто приходилось отвечать на вопросы, касающиеся работоспособности VVTL или VVT, об ошибках P1349, P1693 и т.д.
Вдруг у Вас загорелась ошибка советующая выкинуть двигатель (Check Engine), но ничего особенного не происходит, машина как ехала так и ехала, только со временем приходит осознание того, что она стала больше есть топлива, и менее приёмиста на средних оборотах.
Считав ошибку, допустим что Вы получили одну из самых распространенных ошибок VVT это
P1349 или P1346
Если P1349 — прямо намекает на дефект механизма VVT, то P1346 сигнализирует об ошибке связанной с датчиком определения положения распредвала, но так или иначе, может говорить, о нарушениях в работе VVT, например неверных Фазах ГРМ.
Диагностика.
В первую очередь необходимо определить Какой именно из узлов делает нам мозг.
Рассмотри основные 3 механических неисправности
1. Фильтр клапана VVT
Банальная сеточка, но она может быть немного грязной )
и тем самым приводить к нарушению работы системы VVT
2. OCV VALVE, он же VVT Solenoid, он же клапан VVT
Достаточно нежный прибор, представляющий из себя несколько портовый Соленоид, перепускающий масло в тот или иной канал (на опережение или запаздывание вала).
Многие люди предполагают, что он работает и управляется по алгоритму «открыл» — «закрыл» — «удержал давление»
Не совсем так. VVT клапан управляется ECU по ШИМ, причем делается это непрерывно.
Вот как работает клапан в двигателе
Подключаем к клапану и к аккумулятору, второй полюс пока не соединяем
Замыкаем второй провод на плюс (без фанатизма, короткими замыканиями, можно спалить обмотку) и слушаем
3. Муфта VVT
Допустим клапан рабочий. Следующий Тест — это активация контроллера VVT. Так же можно осуществить без наличия диллерского сканера.
Заводим двигатель, и подаем на клапан VVT напряжение
Если давление масла в системе достаточно… то механически там просто больше нечему ломаться.
Проводка, электроника, фазы ГРМ и датчик положения распредвала.
при P1346 следует проверить, правильно ли выставлены метки фаз ГРМ, а так же работоспособность датчика, целостность проводки, нет ли окисления в разъемах… Ну и самое плохое и туго диагностируемое — это ECU…
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.