Система vvti что это такое
VVTi Toyota что это и как эта система устроена?
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.
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:
- муфта VVT-i;
- электромагнитный клапан (OCV — Oil Control Valve);
- блок управления.
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!
Что такое VVT-i? — бортжурнал Toyota bB NCP- (new children porn) 2001 года на DRIVE2
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.
Система VVTL-i
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.
Система VVT-iE
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.
Система VVTI на двигателе Toyota – что это такое?
Система VVTI является специальной системой для сдвига фаз при газораспределении мотора внутреннего сгорания. Дословно английская расшифровка аббревиатуры имеет следующее значение: «интеллектуальное изменение фаз газораспределения». Разработана VVTI была еще в середине последнего десятилетия 20 века, а присутствует данная система у всех автомобильных производителей, правда, называться может иначе. Устанавливаются системы и у французских, и немецких, и у корейских автопроизводителей.
Расположена система в шкиве у распределительного вала. Корпус привода соединяется со звездочкой или, как альтернатива, с шкивом. Ротор, в свою очередь, соединяется с распредвалом. Состоит VVTI из трех основных элементов: блок управления, муфта и электромагнитный клапан. Именно эти вещи позволяют осуществлять работу всей системы, а также контролировать ее водителю. Кроме того, в систему встроены гидравлические фазовращатели, которые одновременно устанавливаются специалистами и на впускном, и на выпускном валу.
Фазовращатель – это муфта, которая подключается к системе смазки двигателя. Внутри муфты есть специальная звездочка для наружного корпуса, которая, в свою очередь, соединяется с роторным валом. Если накачивается масло, то корпус с ротором способны смещаться относительно местонахождения друг друга.
Механизм закрепляется на специальной головке блока. Плюс в ней оснащены каналы для добавления масла к двум муфтам, отвечающим за контроль потоков при помощи гидравлических распределителей. Эти части аналогично закрепляются на корпусе головки у блока.
Среди датчиков системы следует выделить следующие: датчик частоты коленчатого вала, температуры для охлаждения жидкости, а также нагрузки на агрегат. Если возникла потребность в корректировке фаз, то ЭБУ считает эти данные и распределяет подачу масла в вышеупомянутую муфту, а масло начинает накачивать фазовращатель.
Вариации устройства заключаются в том, что ротор может быть 3-лепестковый, а может быть 4-лепестковым. При этом принцип и режим работы одинаковый. Отличаются между собой роторы тем, что с более широким диапазоном можно от регулировок отказаться при холостом ходу или при запуске автомобиля в холодную погоду.
Главный плюс, который обеспечивает система автомобилю – это более высокие мощности. Двигатели получаются более экономичными и эффективными по факту. Чтобы произвести газораспределение между фазами, достаточно повернуть на необходимый угол распределительный вал.
Фазовращатель в ДВС. Что это такое и основной принцип работы. Разберем VVT, VVT-i, CVVT, VTC, VANOS, VTEC и прочие
Эффективность двигателя внутреннего сгорания зачастую зависит от процесса газообмена, то есть наполнения воздушно-топливной смеси и отвода уже отработанных газов. Как мы уже с вами знаем, этим занимается ГРМ (газораспределительный механизм), если правильно и «тонко» настроить его под определенные обороты, можно добиться очень не плохих результатов в КПД. Инженеры давно бьются над этой проблемой, решать ее можно различными способами, например воздействием на сами клапана или же поворотом распределительных валов …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Чтобы клапана ДВС работали всегда правильно и не были подвержены износу, вначале появились просто «толкатели», затем гидрокомпенсаторы, но этого оказалось мало, поэтому производители начали внедрение так называемых «фазовращателей» на распределительные валы.
Зачем вообще нужны фазовращатели?
Чтобы это понять что такое фазовращатели и зачем они нужны, прочтите для начала полезную информацию. Все дело в том, что двигатель работает не одинаково на различных оборотах. Для холостых и не высоких оборотов идеальными будут «узкие фазы», а для высоких – «широкие».
Узкие фазы – если коленчатый вал вращается «медленно» (холостой ход), то объем и скорость отвода отработанных газов также невелики. Именно здесь идеально применять «узкие» фазы, а также минимальное «перекрытие» (время одновременного открытия впускных и выпускных клапанов) – новая смесь не проталкивается в выпускной коллектор, через открытый выпускной клапан, но и соответственно отработанные газы (почти) не проходят во впускной. Это идеальное сочетание. Если же сделать «фазирование» — шире, именно при невысоких вращениях коленчатого вала, то «отработка» может смешаться с поступающими новыми газами, снизив тем самым ее качественные показатели, что однозначно снизит мощность (мотор станет неустойчиво работать или даже заглохнет).
Широкие фазы – когда обороты растут, соответственно растет и объем и скорость перекачиваемых газов. Здесь уже важно быстрее продувать цилиндры (от отработки) и быстрее загонять в них поступающую смесь, фазы должны быть «широкими».
Конечно же руководит открытиями обычный распределительный вал, а именно его «кулачки» (своеобразные эксцентрики), у него есть два конца – один как бы острый, он выделяется, другой просто сделан полукругом. Если конец острый — то происходит максимальное открытие, если округлый (с другой стороны) – максимальное закрытие.
НО у штатных распределительных валов – НЕТ регулировки фаз, то есть они их не могут расширить или сделать уже, все же инженеры задают усредненные показатели – что-то среднее между мощностью и экономичностью. Если завалить валы в одну из сторон, то эффективность, либо экономичность двигателя упадет. «Узкие» фазы, не дадут ДВС развивать максимальную мощность, а вот «широкие» — не буде нормально работать на малых оборотах.
Вот бы регулировать в зависимости от оборотов! Это и было изобретено – по сути это и есть система регулирования фаз, ПОПРОСТОМУ — ФАЗОВРАЩАТЕЛИ.
Принцип работы
Сейчас не будем лезть вглубь, наша задача понять, как они работают. Собственно обычный распредвал на конце имеет распределительную шестерню, которая в свою очередь соединяется с ремнем или цепью ГРМ.
Распредвал с фазовращателем на конце имеет немного другую, измененную конструкцию. Здесь располагаются две «гидро» или электроуправляемые муфты, которые с одной стороны также зацепляются за привод ГРМ, а с другой стороны с валами. Под воздействием гидравлики или электроники (есть специальные механизмы) внутри этой муфты могут происходить сдвиги, таким образом, она может немного поворачиваться, тем самым меняя открытие или закрытие клапанов.
Нужно отметить, что не всегда фазовращатель устанавливается на два распредвала сразу, бывает что один находится на впускном или на выпускном, а на втором просто обычная шестерня.
Как обычно процессом руководит ЭБУ, которая собирает данные с различных датчиков двигателя, таких как положения коленчатого вала, холла, частота вращения двигателя, скорости и т.д.
Сейчас я вам предлагаю рассмотреть основные конструкции, таких механизмов (думаю так у вас больше проясниться в голове).
VVT (Variable Valve Timing), KIA-Hyundai (CVVT), Toyota (VVT-i), Honda (VTC)
Одними из первых предложили поворачивать коленвал (относительно начального положения), компания Volkswagen, со своей системой VVT (на ее основе построили свои системы много других производителей)
Что в нее входит:
Фазовращатели (гидравлические), установлены на впускном и выпускном валу. Они подключены к системе смазки мотора (собственно это масло и закачивается в них).
Если разобрать муфту то внутри есть специальная звездочка наружного корпуса, которая неподвижно соединена с валом ротора. Корпус и ротор при накачивании масла могут смещаться относительно друг друга.
Механизм закрепляется в головке блока, в ней есть каналы для подводки масла к обеим муфтам, контролируются потоки двумя электрогидравлическими распределителями. Они кстати также закрепляются на корпусе головки блока.
Помимо этих распределителей в системе много датчиков – частоты коленчатого вала, нагрузки на двигатель, температуре охлаждающей жидкости, положения распред и колен валов. Когда нужно повернуть откорректировать фазы (например — высокие или низкие обороты), ЭБУ считывая данные дает приказания распределителям подавать масла в муфты, они открываются и давление масла начинает накачивать фазовращатели (тем самым они поворачиваются в нужную сторону).
Холостой ход – поворачивание происходит таким образом, чтобы «впускной» распредвал обеспечил более позднее открытие и позднее закрытие клапанов, а «выпускной» разворачивается так — чтобы клапан закрывался намного раньше до подхода поршня в верхнюю мертвую точку.
Получается, что количество отработанной смеси снижается почти до минимума, причем она практически не мешает на такте впуска, это благоприятно сказывается на работе мотора на холостых оборотах, его стабильности и равномерности.
Средние и высокие обороты – здесь задача выдать максимальную мощность, поэтому «поворачивание» происходит таким образом, чтобы задержать открытие выпускных клапанов. Таким образом, остается давление газов на такте рабочего хода. Впускные в свою очередь открываются после достижение поршня верхней мертвой точки (ВМТ), и закрываются после НМТ. Таким образом, мы как бы получаем динамический эффект «дозарядки» цилиндров двигателя, что несет за собой увеличение мощности.
Максимальный крутящий момент – как становится понятно, нам нужно как можно больше наполнять цилиндры. Для этого нужно намного раньше открывать и соответственно намного позже закрывать впускные клапана, сберечь смесь внутри и не допустить ее выхода обратно в впускной коллектор. «Выпускные» же в свою очередь, закрываются с некоторым опережением до ВМТ, чтобы оставить небольшое давление в цилиндре. Думаю это понятно.
Таким образом, сейчас работает много похожих систем, из них самые распространенные Renault (VCP), BMW (VANOS/Double VANOS), KIA-Hyundai (CVVT), Toyota (VVT-i), Honda (VTC).
НО и эти не идеальные, они могут только смещать фазы в одну или другую сторону, но не могут реально «сузить» или «расширить» их. Поэтому сейчас начинают появляться более совершенные системы.
Honda (VTEC), Toyota (VVTL-i), Mitsubishi (MIVEC), Kia (CVVL)
Чтобы дополнительно регулировать поднятие клапана, были созданы еще более продвинутые системы, но родоначальницей была компания HONDA, со своим мотором VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). Суть в том, что кроме изменения фаз, эта система может больше поднимать клапана, тем самым улучшая наполнение цилиндров или отвод отработанных газов. У HONDA сейчас используется уже третье поколение таких моторов, которые впитали в себя сразу обе системы VTC (фазовращатели) и VTEC (поднятие клапана), и сейчас она называется – DOHC i-VTEC.
Система еще более сложная, она имеет продвинутые распредвалы в которых есть совмещенные кулачки. Два обычных по краям, которые нажимают на коромысла в обычном режиме и средний более выдвинутый кулачок (высокопрофильный), который включается и нажимает клапана скажем после 5500 оборотов. Эта конструкция имеется на каждую пару клапанов и коромысел.
Как же работает VTEC? Примерно до 5500 об/мин мотор работает в штатном режиме, используя только систему VTC (то есть крутит фазовращатели). Средний кулачок как бы не замкнут с двумя другими по краям, он просто вращается в пустую. И вот при достижении высоких оборотов, ЭБУ дает приказание на включение системы VTEC, начинает закачиваться масло и специальный штифт выталкивается вперед, это позволяет замкнуть все три «кулачка» сразу, начинает работать самый высокий профиль – теперь именно он давит пару клапанов, на которые рассчитана группа. Таким образом, клапан опускается намного больше, что позволяет дополнительно наполнить цилиндры новой рабочей смесью и отвести больший объем «отработки».
Стоит отметить, что VTEC стоит и на впускном и выпускном валах, это дает реальное преимущество и прирост мощности на высоких оборотах. Прирост примерно в 5 – 7%, это очень хороший показатель.
Стоит отметить, хотя ХОНДА была первой, сейчас похожие системы используются на многих автомобилях, например Toyota (VVTL-i), Mitsubishi (MIVEC), Kia (CVVL). Иногда как например в моторах Kia G4NA, используется лифт клапанов только на одном распредвалу (здесь только на впускном).
НО и у этой конструкции есть свои недостатки, и самый главный это ступенчатое включение в работу, то есть едите до 5000 – 5500 и дальше чувствуете (пятой точкой) включение, иногда как толчок, то есть нет плавности, а хотелось бы!
Плавное включение или Fiat (MultiAir), BMW (Valvetronic), Nissan (VVEL), Toyota (Valvematic)
Хотите плавности пожалуйста, и тут первой в разработках была компания (барабанная дробь) – FIAT. Кто бы мог подумать, они первые создали систему MultiAir, она еще более сложная, но более точная.
«Плавная работа» здесь применена на впускных клапанах, причем распредвала здесь вообще нет. Он сохранился только на выпускной части, но он имеет воздействие и на впуск (наверное запутал, но постараюсь объяснить).
Принцип работы. Как я сказал, здесь есть один вал, и он руководит и впускными и выпускными клапанами. ОДНАКО если на «выпускные» он воздействует механически (то есть банально через кулачки), то вот на впускные воздействие передается через специальную электро-гидравлическую систему. На валу (для впуска) есть что-то типа «кулачков», которые нажимают не на сами клапана, а на поршни, а те передают приказания через электромагнитный клапан на рабочие гидроцилиндры открывать или закрывать. Таким образом, можно добиться нужного открытия в определенный период времени и оборотов. При малых оборотах, узкие фазы, при высоких – широкие, и клапан выдвигается на нужную высоту ведь здесь все управляется гидравликой или электрическими сигналами.
Это позволяет сделать плавное включение в зависимости от оборотов двигателя. Сейчас такие разработки есть также у многих производителей, таких как — BMW (Valvetronic), Nissan (VVEL), Toyota (Valvematic). Но и эти системы не идеальны до конца, что опять не так? Собственно здесь опять же есть привод ГРМ (который забирает на себя около 5% мощности), есть распредвал и дроссельная заслонка, это опять забирает много энергии, соответственно крадет КПД, вот бы от них отказаться.
FreeValve
Отказ полностью от валов, дросселя и привода ГРМ (цепь или ремень) выносят многие производители, но первыми сделали это Шведы в своем суперкаре Koenigsegg, который кстати развивает аж 1500 л.с.
Как это устроено? Вместо валов здесь находятся специальные электромагнитные актуаторы, в которых встроены пневматические пружины. ЭБУ контролирует каждый такой клапан и способна открывать и закрывать его очень быстро (до 100 раз в секунду) и на любое расстояние которое нужно. Это позволяет регулировать фазы на любое заданное значение! И ЭТО РЕАЛЬНО ОЧЕНЬ КРУТО.
Испытания показали, что такой мотор до 30% мощнее и эффективнее чем аналоги с распределительной системой, а также он экономичен на эти же 30%. Плавность хода здесь на высоте.
Минусом пока является что такой мотор, шумный, такое количество электромагнитных клапанов создает щелканье при открытие, причем оно нарастает при повышении оборотов. Также стоимость агрегата пока очень высока, но если его запустить в серию цена может значительно упасть.
Что же вот мы с вами и рассмотрели основные виды фазовращателей и просто систем газораспределения без них. Кто не особо понял посмотрите видео версию, там я постараюсь рассказать все просто и на пальцах.
НА этом заканчиваю, думаю, моя статья была для вас полезна, подписывайтесь на наш сайт и канал YOUTUBE, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Новости
-
Отзывы о Питер-АТ
Спасибо нашим клиентам за отзывы о нас:
-
Акция на ремонт вариаторных трансмиссий
-
Замена масла в двигателе в подарок
При замене масла в АКПП замена масла в двигателе бесплатно! -
Клиенту на заметку
-
Контрактные АКПП в СПб
