10.07.2006

Розглянемо тут принцип функціонування системи VVT-i другого покоління, яка зараз застосовується на більшості тойотівських двигунів.

Система VVT-i (Variable Valve Timing intelligent – ​​зміни фаз газорозподілу) дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна. Це досягається шляхом повороту розподільчого валу впускних клапанівщодо випускного вала в діапазоні 40-60° (по куту повороту колінвала). В результаті змінюється момент початку відкриття впускних клапанів і величина часу перекриття (тобто часу, коли випускний клапан ще не закритий, а впускний - вже відкритий).

1. Конструкція

Виконавчий механізм VVT-i розміщений у шківі розподільчого валу - корпус приводу з'єднаний із зірочкою або зубчастим шківом, ротор - з розподільним валом.
Олія підводиться з одного чи іншого боку кожного з пелюстків ротора, змушуючи його і сам вал повертатися. Якщо двигун заглушений, то встановлюється максимальний кутзатримки (тобто кут, що відповідає найпізнішому відкриття та закриття впускних клапанів). Щоб відразу після запуску, коли тиск у масляній магістралі ще недостатньо для ефективного управління VVT-i, не виникало ударів у механізмі, ротор з'єднується з корпусом стопорним штифтом (потім штифт віджимається тиском олії).

2. Функціонування

Для повороту розподільного валу масло під тиском за допомогою золотника прямує до однієї зі сторін пелюстків ротора, одночасно відкривається на злив порожнину з іншого боку пелюстки. Після того, як блок управління визначає, що розподільний вал зайняв необхідне положення, обидва канали до шківа перекриваються і він утримується у фіксованому положенні.

Режим	№	Фази	Функції	Ефект
Холостий хід			Встановлено кут повороту розподільного валу, що відповідає найпізнішому початку відкриття впускних клапанів (максимальний кут затримки). "Перекриття" клапанів мінімальне, зворотне надходження газів на впуск мінімальне.	Двигун стабільніше працює на холостому ході, знижується витрата палива
		Перекриття клапанів зменшується для мінімізації зворотного надходження газів на впуск.	Підвищується стабільність роботи двигуна
		Перекриття клапанів збільшується, при цьому знижуються "насосні" втрати і частина газів, що відпрацювали, надходить на впуск	Поліпшується паливна економічність, знижується емісія NOx
Високе навантаження, частота обертання нижче середнього			Забезпечується раннє закриття впускних клапанів для покращення наповнення циліндрів	Зростає крутний момент на низьких та середніх обертах
		Забезпечується пізнє закриття впускних клапанів для покращення наповнення на високих оборотах	Збільшується максимальна потужність
При низькій температурі охолоджувальної рідини	-		Встановлюється мінімальне перекриття для запобігання втратам палива	Стабілізується підвищена частота обертання холостого ходу, покращується економічність
При запуску та зупинці	-		Встановлюється мінімальне перекриття для запобігання влученню відпрацьованих газів на впуск	Поліпшується запуск двигуна

3. Варіації

Наведений вище 4-пелюстковий ротор дозволяє змінювати фази в межах 40° (як, наприклад, на двигунах серій ZZ і AZ), але якщо потрібно збільшити кут повороту (до 60° у SZ) - застосовується 3-пелюстковий або розширюються робочі порожнини.

Принцип дії та режими роботи цих механізмів абсолютно аналогічні, хіба що за рахунок розширеного діапазону регулювання стає можливим взагалі виключити перекриття клапанів на холостому ході, за низької температури або запуску.

Система VVT-i дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна. Це досягається шляхом повороту розподільного валу впускних клапанів щодо випускного вала в діапазоні 40-60° (по куту повороту коленвала). В результаті змінюється момент початку відкриття впускних клапанів і величина часу перекриття (тобто часу, коли випускний клапан ще не закритий, а впускний - вже відкритий).

Основним пристроєм, що управляє, є муфта VVT-i. "За замовчуванням" фази відкриття клапанів виставлені для гарної тяги на низьких обертах. Після того, як обороти значно збільшуються, тиск масла, що збільшився, відкриває клапан VVT-i, після чого розподільний вал повертається на певний кут щодо шківа. Кулачки мають певну форму та при повороті колінчастого валувідкривають впускні клапани трохи раніше, а закривають пізніше, що підвищує потужність і крутний момент на високих обертах.

Функціонування системи VVT-i визначається умовами роботи двигуна на різних режимах:

Режим (№ малюнку)	Фази	Функції	Ефект
Холостий хід (1)		Встановлено кут повороту розподільного валу, що відповідає найпізнішому початку відкриття впускних клапанів (максимальний кут затримки). «Перекриття» клапанів мінімальне, зворотне надходження газів на впуск мінімально	Двигун стабільніше працює на холостому ходу, знижується витрата палива
	Перекриття клапанів зменшується для мінімізації зворотного надходження газів на впуск	Підвищується стабільність роботи двигуна
	Перекриття клапанів збільшується, при цьому знижуються «насосні» втрати і частина газів, що відпрацювали, надходить на впуск	Поліпшується паливна економічність, знижується емісія NOx
Високе навантаження, частота обертання нижче середньої (4)		Забезпечується раннє закриття впускних клапанів для покращення наповнення циліндрів	Зростає крутний момент на низьких та середніх обертах
Високе навантаження, висока частотаобертання (5)		Забезпечується пізнє закриття впускних клапанів для покращення наповнення на високих обертах.	Збільшується максимальна потужність
При низькій температурі охолоджувальної рідини		Встановлюється мінімальне перекриття для запобігання втратам палива	Стабілізується підвищена частота обертання холостого ходу, покращується економічність
При запуску та зупинці		Встановлюється мінімальне перекриття для запобігання влученню відпрацьованих газів на впуск	Поліпшується запуск двигуна

[згорнути]

Конструктивні покоління VVT-i

VVT (покоління 1, 1991-2001)

Розкрити...

Умовне 1-е покоління представляє ремінний привід ГРМ на обидва розподільні вали і механізм зміни фаз з поршнем з гвинтовою нарізкою в шківі впускного розподільного валу. Застосовувалося на двигунах 4A-GE тип'91 та тип'95 (silvertop та blacktop).

Система VVT (Variable Valve Timing) покоління 1 дозволяє ступінчасто змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна шляхом повороту розподільного валу впускних клапанів щодо шківа на 30° по куту повороту колінвала.

Корпус приводу VVT (з внутрішньою гвинтовою нарізкою) з'єднаний зі шківом, внутрішня шестерня з гвинтовою нарізкою з'єднана з впускним розподільним валом. Між ними знаходиться рухомий поршень із внутрішньою та зовнішньою нарізкою. При осьовому переміщенні поршня відбувається поворот валу щодо шківа.

1 - демпфер, 2 - гвинтова нарізка, 3 - поршень, 4 - розподільний вал, 5 - зворотна пружина.

Блок управління на основі сигналів датчиків контролює подачу олії в порожнині шківа (за допомогою електромагнітного клапана).

При включенні сигналу ECM електромагнітний клапанзсуває золотник керуючого клапана. Моторне маслопід тиском надходить до поршня і зрушує його. Зміщуючись по гвинтовій нарізці, поршень провертає розподільний вал у напрямку випередження. При вимиканні електромагнітного клапана поршень переміщається назад і розподільний вал повертається в вихідне положення.

При високому навантаженні та обертах нижче середніх, раннє закриття впускних клапанів дозволяє покращити наповнення циліндрів. Завдяки цьому збільшується момент, що крутить, на низьких і середніх оборотах. На високих оборотах пізнє закриття впускних клапанів (при відключенні VVT) сприяє збільшенню максимальної потужності.

[згорнути]

VVT-i (покоління 2, 1995-2004)

Розкрити...

Умовне 2-е покоління є ремінний привід ГРМ на обидва розподільні вали і механізм зміни фаз з поршнем з гвинтовою нарізкою в шківі впускного розподільного валу. Застосовувалося на двигунах 1JZ-GE тип'96, 2JZ-GE тип'95, 1JZ-GTE тип'00, 3S-GE тип'97. Існував варіант із механізмами зміни фаз на обох розподільних валах — перший Dual VVT Toyota (див. нижче, 3S-GE тип 98, Altezza).

Система VVT-i дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна, що досягається поворотом розподільного валу впускних клапанів щодо шківа в діапазоні 40-60° по куту повороту коленвала.

Привід ГРМ (серія JZ). 1 - привід VVT, 2 - клапан VVT, 3 - датчик положення распредвала, 4 - датчик положення коленвала.

Корпус приводу VVT-i (з внутрішньою гвинтовою нарізкою) з'єднаний зі шківом, внутрішня шестерня з гвинтовою нарізкою з'єднана з впускним розподільним валом. Між ними знаходиться рухомий поршень із внутрішньою та зовнішньою нарізкою. При осьовому переміщенні поршня відбувається плавний поворотвалу щодо шківа.

Серія JZ. 1 - корпус (внутрішня нарізка), 2 - шків, 3 - поршень, 4 - зовнішня нарізка вала, 5 - зовнішня нарізка поршня, 6 - впускний розподільний вал.

Привід ГРМ (серія JZ). 1 - впускний розподільний вал, 2 - золотник, 3 - плунжер, 4 - клапан VVT, 5 - масляний канал(від насоса), 6 – головка блоку циліндрів, 7 – зовнішня нарізка поршня, 8 – поршень, 9 – привід VVT, 10 – внутрішня нарізка поршня, 11 – шків.

Блок управління на основі сигналів датчиків контролює подачу олії в порожнині випередження та затримки приводу VVT за допомогою електромагнітного клапана. На заглушеному двигуні золотник переміщається пружиною в такий спосіб, щоб забезпечити максимальний кут затримки.

a - пружина, b - втулка, c - золотник, d - до приводу (порожнину випередження), e - до приводу (порожнина затримки), f - скидання, g - тиск олії, h - обмотка, j - плунжер.

випередженняі зсуває золотник керуючого клапана. Моторне масло під тиском надходить до лівої сторони поршня і зміщує його праворуч. Зміщуючись по гвинтовій нарізці, поршень провертає розподільний вал у напрямку випередження.

Електромагнітний клапан сигналу ECM перемикається в позицію затримкиі зсуває золотник керуючого клапана. Моторне масло під тиском надходить до правій стороніпоршня та зміщує його вліво. Зміщуючись по гвинтовій нарізці, поршень провертає розподільний вал у напрямку затримки.

Після встановлення заданого положення ECM перемикає керуючий клапан у нейтральну позицію (позицію утримання), підтримуючи тиск з обох боків поршня.

Ось так виглядає клапан на прикладі двигуна 1JZ-GTE:

Фази газорозподілу VVT-i на прикладі серії JZ:

[згорнути]

VVT-i (покоління 3, 1997-2012)

Розкрити...

Умовне 3-е покоління є ремінний привід ГРМ з шестеренною передачею між розподільними валами і механізм зміни фаз з лопатевим ротором в передній частині випускного розподільного валу або в задній частині впускного. Застосовувалася на двигунах 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 . Дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна шляхом повороту розподільного валу впускних клапанів щодо шківа в діапазоні 40-60° (по куту повороту коленвала).

Привід ГРМ (серія MZ). 1 - датчик положення дросельної заслінки, 2 - датчик положення розподільного валу, 3 - клапан VVT, 4 - датчик температури охолоджуючої рідини, 5 - датчик положення коленвала.

Привід ГРМ (1G-FE тип 98). 1 - клапан VVT, 2 - датчик положення розподільного валу, 3 - датчик температури охолоджуючої рідини, 4 - датчик положення коленвала.

Привід ГРМ (серія UZ). 1 - клапан VVT, 2 - датчик положення розподільного валу, 3 - датчик температури охолоджуючої рідини, 4 - датчик положення коленвала.

Привід VVT з лопатевим ротором встановлений у передній або задній частині одного з розподільних валів. При заглушеному двигуні фіксатор утримує розподільний вал у положенні максимальної затримки для забезпечення нормального запуску.

1MZ-FE, 3MZ-FE. 1 - випускний розподільний вал, 2 - впускний розподільний вал, 3 - привід VVT, 4 - фіксатор, 5 - корпус, 6 - ведена шестерня, 7 - ротор.

1G-FE тип'98. 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - фіксатор, 4 - випускний розподільний вал, 5 - впускний розподільний вал. a - при зупинці, b - у роботі, c - випередження, d - затримка.

2UZ-FE тип'05. 1 - привід VVT, 2 - впускний розподільний вал, 3 - випускний розподільний вал, 4 - масляні канали, 5 - ротор датчика положення розподільного валу.

2UZ-FE тип'05. 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - фіксатор, 4 - камера випередження, 5 - камера затримки, 6 - впускний розподільний вал. a - при зупинці, b - у роботі, c - тиск олії.

Електромагнітний клапан сигналу ECM перемикається в позицію випередження

Електромагнітний клапан сигналу ECM перемикається в позицію затримки

[згорнути]

VVT-i (покоління 4, 1997-…)

Розкрити...

Умовне 4-е покоління VVT-i є ланцюговий привідГРМ на обидва розподільні вали і механізм зміни фаз з лопатевим ротором на зірочці впускного розподільного валу. Застосовувався на двигунах серій NZ, AZ, ZZ, SZ, KR, 1GR-FE тип'04. Дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна шляхом повороту розподільного валу впускних клапанів щодо зірочки приводу в діапазоні 40-60° по куту повороту коленвала.

Привід ГРМ (серія AZ). 1 - керуючий клапан VVT-i, 2 - датчик положення розподільного валу, 3 - датчик температури охолоджуючої рідини, 4 - датчик положення коленвала, 5 - привід VVT.

На впускному розподільному валку встановлений привід VVT з лопатевим ротором. При заглушеному двигуні фіксатор утримує розподільний вал у положенні максимальної затримки для забезпечення нормального запуску. У деяких модифікаціях може використовуватися допоміжна пружина, яка прикладає момент у напрямку випередження для повернення ротора та надійного спрацьовування фіксатора після вимкнення двигуна.

Привід VVT-I. 1 - корпус, 2 - фіксатор, 3 - ротор, 4 - розподільний вал. a - при зупинці, b - у роботі.

4-пелюстковий ротор дозволяє змінювати фази в межах 40° (наприклад, на двигунах серій ZZ та AZ), але якщо потрібно збільшити кут повороту (до 60° у SZ) - застосовується 3-пелюстковий або розширюються робочі порожнини. Принцип дії та режими роботи цих механізмів абсолютно аналогічні, хіба що за рахунок розширеного діапазону регулювання стає можливим взагалі виключити перекриття клапанів на холостому ході, за низької температури або запуску.

Блок управління за допомогою електромагнітного клапана контролює подачу масла в порожнині випередження та затримки приводу VVT, ґрунтуючись на сигналах датчиків положення розподільних валів. На заглушеному двигуні золотник переміщається пружиною в такий спосіб, щоб забезпечити максимальний кут затримки. Керуючі сигнали від блоку до клапана VVT використовують широтно-імпульсну модуляцію (чим більше випередження, тим ширші імпульси, при затримці відповідно коротше).

1 - електромагнітний клапан. a - пружина, b - втулка, c - золотник, d - до приводу (порожнину випередження), e - до приводу (порожнина затримки), f - скидання, g - тиск олії, h - обмотка, j - плунжер.

Електромагнітний клапан сигналу ECM перемикається в позицію випередженняі зсуває золотник керуючого клапана. Моторне масло під тиском надходить до ротора з боку порожнини випередження, провертаючи його разом із розподільним валом у напрямку випередження.

Електромагнітний клапан сигналу ECM перемикається в позицію затримкиі зсуває золотник керуючого клапана. Моторне масло під тиском надходить до ротора з боку порожнини затримки, провертаючи його разом із розподільним валом у напрямку затримки.

При утриманні ECM розраховує необхідний кут випередження відповідно до умов руху і після встановлення заданого положення перемикає керуючий клапан в нейтральну позицію до наступної зміни зовнішніх умов.

Фази газорозподілу (2AZ-FE):

[згорнути]

VVTL-i (підвид 4-го покоління, 1999-2005)

Розкрити...

VVTL-i, Variable Valve Timing and Lift Intelligent System – підвид технології VVT-i, яка також вміє керувати висотою та тривалістю підйому клапанів (ступінчастою – з використанням двох кулачків різного профілю). Була вперше запроваджена на двигуні 2ZZ-GE. Традиційна VVT-i відповідає за покращення тяги на низьких оборотах, а додаткова частина – за максимальну потужністьта максимальний момент, «підкидаючи вугілля» при частоті обертання більше 6000 об/хв (висота підйому клапанів збільшується з 7,6 мм до 10,0/11,2 мм).

Сам собою механізм VVTL-i влаштований досить просто. Для кожної пари клапанів на розподвалі є два кулачки з різним профілем («спокійним» і «агресивним»), а на рокері — два різні штовхачі (відповідно, роликовий і ковзний). У нормальному режимірокер (і клапан) наводиться від кулачка зі спокійним профілем через роликовий штовхач, а пружний ковзний штовхач працює вхолосту, переміщаючись у рокері. При переході в форсований режим тиском масла переміщається стопорний штифт, який підпирає шток штовхача, що ковзає, жорстко з'єднуючи його з рокером. Коли тиск рідини знімається, пружина віджимає штифт і штовхач, що ковзає, знову звільняється.

Витончена схема з різними штовхачами пояснюється тим, що роликовий (на голчастому підшипнику) дає менші втрати на тертя, але при рівній висоті профілю кулачка забезпечує менше наповнення (мм*град), а на високих оборотах втрати на тертя майже вирівнюються, так що з точки зору отримання максимальної віддачі стає вигідніше ковзний. Роликовий штовхач виготовлений із загартованої сталі, а ковзний, хоч і використовує феросплав із підвищеними протизадирними властивостями, все одно зажадав застосування особливої ​​схеми зрошення олією, встановленої в головці блоку.

Найненадійнішою частиною схеми є стопорний штифт. Він не може за один оборот розподільного валу стати в робоче положення, тому неминуче відбувається зіткнення штока зі штифтом при їх частковому перекритті, від чого знос обох деталей тільки прогресує. Зрештою він досягає такої величини, що штифт постійно віджиматиметься штоком у вихідне положення і не зможе зафіксувати його, тому постійно працюватиме тільки кулачок низьких оборотів. З цією особливістю боролися ретельним обробленням поверхонь, зменшенням ваги штифта, збільшенням тиску в магістралі, але до кінця перемогти її не змогли. На практиці, як і раніше, трапляються поломки осі та штифтів цього хитромудрого рокера.

Другий поширений дефект - зрізається болт кріплення осі коромисел, після чого та починає вільно обертатися, підведення олії до рокерів припиняється, і VVTL-i в принципі не виходить у форсований режим, не кажучи вже про порушення мастила всього вузла. Таким чином схема VVTL-i залишилася технологічно недоведеною для серійного виробництва.

[згорнути]

Dual VVT-i

Являє собою розвиток VVT-i умовного 4-го покоління.

DVVT-i (2004-…)

Розкрити...

Система DVVT-i (Dual Variable Valve Timing intelligent) являє собою ланцюговий привід ГРМ на обидва розподільні вали і механізм зміни фаз з лопатевими роторами на зірочках впускного та випускного розподільних валів. Вперше застосована на двигуні 3S-GE у 1998 році. Застосовувалась на двигунах серій AR, ZR, NR, GR, UR, LR.

Дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу на обох распредвалах відповідно до умов роботи двигуна шляхом повороту розподільчих валіввпускних та випускних клапанів щодо зірочок приводу в діапазоні 40-60° (по куту повороту коленвала). Фактично – звичайна система VVT-i «у подвійному комплекті».

Забезпечує:

• більшу паливну економічністьяк у низьких, і на високих оборотах;
• кращу еластичність - момент, що крутить, розподілений рівномірно по всьому діапазону оборотів двигуна.

Привід ГРМ (серія ZR). 1 - клапан VVT (випуск), 2 - клапан VVT (впуск), 3 - датчик положення распредвала (випуск), 4 - датчик положення распредвала (впуск), 5 - датчик температури охолоджуючої рідини, 6 - датчик положення коленвала.

Оскільки Dual VVT-i не використовується управління висотою підйому клапанів, як у VVTL-i, то і недоліки VVTL-i також відсутні.

На розподільних валах встановлені приводи VVT з лопатевими роторами. При заглушеному двигуні фіксатор утримує розподільний вал у положенні максимального випередження для забезпечення нормального запуску.

У деяких модифікаціях може використовуватися допоміжна пружина, яка прикладає момент у напрямку випередження для повернення ротора та надійного спрацьовування фіксатора після вимкнення двигуна.

Привід VVT (впуск). 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - фіксатор, 4 - зірочка, 5 - розподільний вал. a - при зупинці, b - у роботі.

Привід VVT (Випуск). 1 - корпус, 2 - ротор, 3 - фіксатор, 4 - зірочка, 5 - розподільний вал, 6 - зворотна пружина. a - при зупинці, b - у роботі.

Блок управління за допомогою електромагнітного клапана контролює подачу масла в порожнині випередження та затримки приводу VVT, ґрунтуючись на сигналах датчиків положення розподільних валів. На заглушеному двигуні золотник переміщається пружиною таким чином, щоб забезпечити максимальний кут затримки впуску і максимальний кут випередження для випуску. Управляючі сигнали використовують широтно-імпульсну модуляцію (аналогічно).

Клапан VVT (впуск). a - пружина, b - втулка, c - золотник, d - до приводу (порожнину випередження), e - до приводу (порожнина затримки), f - скидання, g - тиск олії.

Клапан VVT (Випуск). a - пружина, b - втулка, c - золотник, d - до приводу (порожнину випередження), e - до приводу (порожнина затримки), f - скидання, g - тиск олії.

Електромагнітний клапан сигналу ECM перемикається в позицію випередженняі зсуває золотник керуючого клапана. Моторне масло під тиском надходить до ротора з боку порожнини випередження, провертаючи його разом з розподільним валом у напрямку випередження (верхня картинка - впуск, нижня - випуск):

Електромагнітний клапан сигналу ECM перемикається в позицію затримкиі зсуває золотник керуючого клапана. Моторне масло під тиском надходить до ротора з боку порожнини затримки, провертаючи його разом з розподільним валом у напрямку затримки (верхня картинка - впуск, нижня - випуск):

При утриманні ECM розраховує необхідний кут випередження відповідно до умов руху і після встановлення заданого положення перемикає керуючий клапан в нейтральну позицію до наступної зміни зовнішніх умов.

Фази газорозподілу Dual-VVT (2ZR-FE):

[згорнути]

VVT-iE (2006-…)

Розкрити...

VVT-iE, Variable Valve Timing – intelligent by Electric motor – інтелектуальна зміна фаз газорозподілу за допомогою електродвигуна. Відрізняється від базової технології VVT-i тим, що управління фазами газорозподілу на впуску проводиться не гідравлічним тиском масла, а спеціальним електромотором (випуск, як і раніше, керується гідравлікою). Вперше була застосована у 2007 році на двигуні 1UR-FSE.

Принцип роботи: електромотор VVT-iE обертається разом із розподільчим валом на тих же обертах. При необхідності електромотор або пригальмовується, або прискорюється щодо зірочки розподільчого валу, зміщуючи розподільний вал на необхідний кут і керуючи тим самим фазами газорозподілу. Перевагою такого рішення є можливість високоточного керування фазами газорозподілу, незалежно від оборотів двигуна та робочої температуриолії (у звичайній системі VVT-i на низьких оборотах і на непрогрітому маслі тиск в маслосистемі недостатньо для зсуву лопатей муфти VVT-i).

[згорнути]

VVT-iW (2015-…)

Розкрити...

VVT-iW (Variable Valve Timing intelligent Wide) являє собою ланцюговий привід ГРМ на обидва розподільні вали і механізм зміни фаз з лопатевими роторами на зірочках впускного і випускного розподільних валів і розширеним діапазоном регулювання на впуску. Застосовувалась на двигунах 6AR-FSE, 8AR-FTS, 8NR-FTS, 2GR-FKS. Дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна шляхом повороту розподільного валу впускних клапанів щодо зірочки приводу в діапазоні 75-80° по куту повороту коленвала.

Розширений, порівняно із звичайним VVT, діапазон припадає головним чином кут затримки. На другому розподільчому валу в цій схемі встановлений привід VVT-i.

Система VVT-i (Variable Valve Timing intelligent) дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна. Це досягається шляхом повороту розподільного валу випускних клапанів щодо зірочки приводу в діапазоні 50-55 ° (по куту повороту колінвала).

Спільна робота VVT-iW на впуску та VVT-i на випуску забезпечує наступний ефект:

1. Режим пуску (EX – випередження, IN – проміжне положення). Для забезпечення надійного запуску використовуються два незалежні фіксатори, що утримують ротор у проміжному положенні.
2. Режим часткового навантаження (EX – затримка, IN – затримка). Забезпечується можливість роботи двигуна за циклом Міллера/Аткінсона, при цьому зменшуються насосні втрати та покращується економічність.
3. Режим між середнім і високим навантаженням (EX - затримка, IN - випередження). Забезпечується режим т.зв. внутрішньої рециркуляції відпрацьованих газів та покращуються умови випуску.

На впускному розподільчому валу встановлений привід VVT-iW з лопатевим ротором. Два фіксатори утримують ротор у проміжному положенні. Допоміжна пружина прикладає момент у напрямку випередження для повернення ротора у проміжне положення та надійного спрацьовування фіксаторів. Це забезпечує нормальний запуск двигуна, заглушеного в положенні затримки.

Привід VVT-iW. 1 - центральний болт, 2 - допоміжна пружина, 3 - передня кришка, 4 - ротор, 5 - фіксатор, 6 - корпус (зірочка), 7 - задня кришка, 8 - впускний розподільний вал. a - стопорний паз.

Керуючий клапан вбудований у центральний болт кріплення приводу (зірочки) до розподільного валу. При цьому масляний канал, що управляє, має мінімальну довжину, забезпечуючи максимальну швидкістьвідгуку та спрацьовування при низьких температурах. Керуючий клапан наводиться штоком плунжера е/м клапана VVT-iW.

a - скидання, b - до порожнини випередження, c - до порожнини затримки, d - моторне масло, e - до фіксатора.

Конструкція клапана дозволяє незалежно керувати двома фіксаторами окремо для контурів випередження та затримки. Це дозволить фіксувати ротор у проміжному положенні управління VVT-iW.

1 - зовнішній штифт, 2 - внутрішній штифт. a - фіксатор задіяний, b - фіксатор вільний, c - олія, d - стопорний паз.

Електромагнітний клапан VVT-iW встановлений у кришці ланцюга приводу ГРМ та з'єднаний безпосередньо з приводом зміни фаз впускного розподільного валу.

1 - електромагнітний клапан VVT-iW. a - обмотка, b - плунжер, c - шток.

При випередженні

При затримці

1 - ротор, 2 - від ECM, 3 - електромагнітний клапан VVT-iW. a - напрямок обертання, b - порожнина затримки, c - порожнина випередження, d - до порожнини випередження, e - від порожнини затримки, f - скидання, g - тиск олії.

При утриманні ECM розраховує необхідний кут випередження відповідно до умов руху. Після встановлення заданого положення ECM перемикає керуючий клапан до нейтральної позиції до наступної зміни зовнішніх умов.

на випускному розподільчому валувстановлений привід VVT-i лопатевим ротором (традиційного або нового зразка - з клапаном, що керує, вбудованим в центральний болт). При заглушеному двигуні фіксатор утримує розподільний вал у положенні максимального випередження для забезпечення нормального запуску.

Допоміжна пружина прикладає момент у напрямку випередження для повернення ротора та надійного спрацьовування фіксатора після вимкнення двигуна.

Привід VVT-i (AR). 1 - допоміжна пружина, 2 - корпус, 3 - ротор, 4 - фіксатор, 5 - зірочка, 6 - розподільний вал. a - при зупинці, b - у роботі.

Привід VVT-I (GR). 1 - центральний болт, 2 - передня кришка, 3 корпус, 4 - ротор, 5 - задня кришка, 6 - впускний розподільний вал.

Блок управління за допомогою електромагнітного клапана контролює подачу масла в порожнині випередження та затримки приводу VVT, ґрунтуючись на сигналах датчиків положення розподільних валів. На заглушеному двигуні золотник переміщається пружиною в такий спосіб, щоб забезпечити максимальний кут випередження.

Клапан VVT (AR). 1 - електромагнітний клапан. a - пружина, b - втулка, c - золотник, d - до приводу (порожнину випередження), e - до приводу (порожнина затримки), f - скидання, g - тиск олії.

Клапан VVT (GR). 1 - електромагнітний клапан. a - злив, b - до приводу (порожнина випередження), c - до приводу (порожнина затримки), d - тиск олії.

При випередженніелектромагнітний клапан по сигналу ECM перемикається в позицію випередження і зсуває золотник клапана, що управляє. Моторне масло під тиском надходить до ротора з боку порожнини випередження, провертаючи його разом із розподільним валом у напрямку випередження.

1 - ротор, 2 - від ECM, 3 - електромагнітний клапан VVT-i. a - напрямок обертання, b - порожнина затримки, c - порожнина випередження, d - до порожнини випередження, e - від порожнини затримки, f - слив, g - тиск олії.

При затримціелектромагнітний клапан за сигналом ECM перемикається в позицію затримки та зсуває золотник керуючого клапана. Моторне масло під тиском надходить до ротора з боку порожнини затримки, провертаючи його разом із розподільним валом у напрямку затримки.

1 - ротор, 2 - електромагнітний клапан VVT-i, 3 - від ECM. a - напрямок обертання, b - тиск масла, c - скидання.

1 - ротор, 2 - від ECM, 3 - електромагнітний клапан VVT-i. a - напрямок обертання, b - порожнина затримки, c - порожнина випередження, d - від порожнини випередження, e - до порожнини затримки, f - слив, g - тиск олії.

При утриманні ECM розраховує необхідний кут випередження відповідно до умов руху і після встановлення заданого положення перемикає керуючий клапан у нейтральну позицію до наступної зміни зовнішніх умов.

Двигуни Toyota Corolla вважаються надійними та невибагливими ще з 1993 року. Японці вміють створювати конструкції, які при невеликому обсязі мають високу потужність, при цьому можуть похвалитися мінімальною витратою. Це технічно досконалі та практичні агрегати з великим ресурсом.

Двигун Тойота Королла 1.6 1ZR FE

Мотор Toyota Королла 1.6 1ZR FE можна назвати найбільш затребуваним і вдалим. Цей двигун містить 4 циліндри, 16 клапанів, ланцюговий привід ГРМ, що практично виключає проблеми з ним.

Ресурс двигуна досить великий.

Перші 200 тисяч він пройде без будь-яких втручань, головне, стежити за тим, щоб витрата олії не була занадто великою, вчасно міняти рідини (бажано через 10–15 тисяч пробігу) і заливати якісне паливо, тому що двигун 1.6 1ZR FE досить чутливий до домішок у бензині.

Як влаштований цей двигун?

Двигун для 1.6 1ZR FE зустрічається в кузові Е160 та Е150, він розроблений з урахуванням попереднього досвіду, створений по передовим технологіям. Газорозподіл має систему VVT Iзавдяки якій харчування відбувається найбільш якісно. Крім цього, електроніка контролює підйом клапанів, надходження повітря до системи, що робить роботу агрегату найбільш ефективною.

1.6 VVT оснащений відразу двома розподільними валами, розташування клапанів V-подібне. Є гідрокомпенсатори, завдяки чому регулювання клапанів не потрібне. Необхідно стежити за якістю олії, заливати бажано оригінальну речовину. Якщо не робити цього, з ладу виходять гідрокомпенсатори, дізнатися про це можна, якщо з'явиться стукіт у двигуні.

Особливості приводу

Пристрій двигуна Toyota Corolla 1.6 1ZR FE максимально надійний і простий: інженери видалили всі зайві натягувачі та вали, залишивши міцний металевий ланцюг. Для правильної роботиланцюга встановлений лише один натягувач і заспокоювач.

Для зручності регулювання необхідні ланки пофарбовані в оранжевий колір.

Технічні дані

ДВС Toyota Corolla 1ZR FE відрізняють такі характеристики:

• Об'єм двигуна – 1.6 літра.
• 4 циліндри, потужність – 122 л. с.
• Розгін до сотні здійснюється за 10.5 секунд.

Працює мотор від АІ 95, витрата по трасі становить 5.5 літра, змішаний циклна літр більше, містом – близько 9–10 літрів. Робочий ресурс 400 тис. км. Особливістю є відсутність ремонтних розмірів для циліндрів. Крім цього, двигун сильно страждає від перегрівів. Такі двигуни встановлювалися майже у всіх автомобілях, випущених до 2008 року.

Мотор Toyota Королла 1.6 3ZZ

Тойота Королла двигунами оснащувалась та іншими. У автомобілях з кузовом Е150 часто можна зустріти двигун 3ZZ I. Найчастіше він зустрічається в авто 2002, 2005 випуску, але лінійка оснащувалась такими моторами з 2000 по 2007 рік. Цей двигун вважається модернізованим 1ZZ-FE.

Основні характеристики

Мотор має інжекторну системухарчування, тому може позначатися буквою I.Циліндр 4, об'єм становить 1.6 літра, потужність – 190 л. с.; міська витрата така сама, як у попередньої версії, по трасі споживання складе близько 6 літрів, при змішаному використанні – 7.

Корпус створений із алюмінію, що зробило силовий агрегатлегше, позбавило його від перегрівів. Основні недоліки:

• Частою проблемою є високе споживання олії. Якщо витрата олії підвищена, проблему слід шукати в маслознімних кільцях. Уважно потрібно дивитися на те, якою масляний фільтрвстановлений. При використанні неоригінальної витрати масла може підвищуватися через погане очищення.
• Ланцюг ГРМ може розтягуватися з часом, тому з'являється характерний стукіт. Рідше за його причину стають клапани.
• Великою проблемою може стати вкладка, якщо обслуговувати мотор нерегулярно. Проблема перегрівів хоч і значно знизилася, але не була повністю усунена.

Ресурс даного двигунаТойота становить щонайменше 200 тис. км. Ремонтопридатні циліндри дозволяють його збільшити.

Уважно потрібно ставитись до заміни олії, робити її потрібно кожні 10 тисяч км, для чого треба придбати 4.2 літри.

Двигун Toyota Королла 1.6 VVT I

Двигун VVT I часто зустрічається на автомобілях, випущених для РФ. Вони мають 4 циліндри, алюмінієвий корпус, 16 клапанів, інжекторну систему живлення та ланцюг ГРМ. Зробити характеристики агрегату краще вдалося завдяки використанню технології VVT-I. Фази газорозподілу відрегульовані практично ідеально, тому мотор вийшов досить динамічним. економічною витратою(Нижче 10 л).

Авто 2011-2014 випуску отримали гідрокомпенсатори, що позбавляє необхідності регулювання клапанів. Серйозним мінусом VVT-I є слабка ремонтопридатність, циліндри майже не можна розточувати. Характеристики моделі двигуна схожі з 1ZR FE.

Висновок

Мотори на Toyota Corolla з 1993 року та пізніших випусків (E80, 150, 160 тощо з обсягами 1.5, 1.6 та іншими) викликають мало нарікань з боку автовласників. Більше повно ознайомитися з цими агрегатами можна за допомогою відео в інтернеті.

· 20.08.2013

Ця система забезпечує оптимальний момент впуску у кожному циліндрі для даних конкретних умов роботи двигуна. VVT-i практично усуває традиційний компроміс між великим крутним моментом на низьких оборотах і великою потужністюна високих. Також VVT-i забезпечує велику економію палива та настільки ефективно знижує викиди шкідливих продуктів згоряння, що відпадає необхідність у системі рециркуляції вихлопних газів.

Двигуни VVT-i встановлюються на всіх сучасних автомобілях Toyota. Аналогічні системи розробляються та застосовуються рядом інших виробників (наприклад, система VTECвід Honda Motors). Система VVT-i розробки Toyota замінює попередню систему VVT (2-ступінчасту систему керування з гідравлічним приводом), що використовується з 1991 р. на 20-клапанних двигунах 4A-GE. VVT-i використовується з 1996 р. і керує моментом відкриття та закриття впускних клапанів шляхом зміни передачі між приводом розподільного валу (ременем, шестернею або ланцюгом) та власне розподільним валом. Для управління положенням розподільного валу використовується гідравлічний привід(Рухове масло під тиском).

У 1998 р. з'явився Dual ("подвійний") VVT-i, що керує і впускними, і випускними клапанами (вперше встановлювався на двигуні 3S-GE на RS200 Altezza). Також подвійний VVT-i використовується на нових V-подібних двигунах Toyota, наприклад, на 3,5-літровому V6 2GR-FE. Такий двигун встановлюється на Avalon, RAV4 та Camry в Європі та Америці, на Aurion в Австралії та на різних моделяху Японії, зокрема Estima. Подвійний VVT-i буде використовуватися в майбутніх двигунах Toyota, у тому числі новому 4-циліндровому двигуні для нового покоління Corolla. Крім того, подвійний VVT-i використовується у двигуні D-4S 2GR-FSE на Lexus GS450h.

За рахунок зміни моменту відкриття клапанів пуск і стоп двигуна практично непомітні, оскільки компресія мінімальна, а каталізатор дуже швидко нагрівається до робочої температури, що різко знижує шкідливі викиди в атмосферу. VVTL-i (розшифровується як Variable Valve Timing and Lift with intelligence) Заснована на VVT-i система VVTL-i використовує розподільний вал, що забезпечує також регулювання величини відкриття кожного клапана при роботі двигуна на високих оборотах. Це дозволяє забезпечити не тільки більш високі обороти та більшу потужність двигуна, а й оптимальний момент відкриття кожного клапана, що призводить до економії палива.

Система розроблена при співпраці з компанією Yamaha. Двигуни VVTL-i встановлюються на сучасних спортивних автомобілях Toyota, таких як Celica 190 (GTS) 1998 р. Toyota почалапропонувати нову технологію VVTL-i для дворозподільного 16-клапанного двигуна 2ZZ-GE (один розподільний вал управляє впускними, а інший випускними клапанами). На кожному розподільнику є по два кулачки на циліндр: один для низьких оборотів, а інший для високих (з великим відкриттям). На кожному циліндрі – два впускних і два випускних клапани, і кожна пара клапанів приводиться в рух одним важелем, що коливається, на який впливає кулачок распредвала. На кожному важелі є пружний ковзний штовхач (пружина дозволяє штовхачеві вільно ковзати по "високооборотному" кулачку, не впливаючи при цьому на клапани). Коли частота обертання валу двигуна нижче 6000 об./м, на важіль, що коливається, впливає "низкооборотний кулачок" через звичайний роликовий штовхач (див. рис.). Коли ж частота перевищує 6000 об./м, комп'ютер керування двигуном відкриває клапан, і тиск олії зрушує шпильку під кожним штовхачем, що ковзає. Шпилька підпирає ковзний штовхач, в результаті чого він вже не рухається вільно на своїй пружині, а починає передавати важелю, що коливається, вплив від "високооборотного" кулачка, і клапани відкриваються більше і на більший час.

VVT-i (регульована системафаз розподілу газу) VVTL-i(регульована система фаз розподілу газу та руху) Призначена для збільшення потужності та збереження активного стану. Система VVT-i(Variable Valve Timing intelligent – ​​зміни фаз газорозподілу) дозволяє плавно змінювати фази газорозподілу відповідно до умов роботи двигуна. Це досягається шляхом повороту розподільного валу впускних клапанів щодо випускного валу в діапазоні 40-60? (По куті повороту коленвала). У результаті змінюється момент початку відкриття впускних клапанів і величина часу перекриття (тобто часу, коли випускний клапан ще закритий, а впускний - вже відкрито).

Виконавчий механізм VVT-iрозміщений у шківі розподільчого валу - корпус приводу з'єднаний із зірочкою або зубчастим шківом, ротор - з розподільним валом. Олія підводиться з одного чи іншого боку кожного з пелюстків ротора, змушуючи його і сам вал повертатися. Якщо двигун заглушений, то встановлюється максимальний кут затримки (тобто кут, що відповідає пізнішому відкриття і закриття впускних клапанів). Щоб відразу після запуску, коли тиск у масляній магістралі ще недостатньо для ефективного управління VVT-i, не виникало ударів у механізмі, ротор з'єднується з корпусом стопорним штифтом (потім штифт віджимається тиском олії). Управління VVT-iздійснюється за допомогою клапана VVT-i(OCV – Oil Control Valve). За сигналом блоку управління електромагніт через плунжер переміщає основний золотник, перепускаючи олію у тому чи іншому напрямку. Коли двигун заглушений, золотник переміщається пружиною таким чином, щоб встановився максимальний кут затримки. У технології регульованої системи фаз розподілу газу ( VVT-i) застосовується сучасний комп'ютер для зміни часу роботи впускних клапанів залежно від умов руху та навантаження двигуна.
При встановленні часу закриття випускних клапанів та часу відкриття впускних клапанів характеристики двигуна можуть бути змінені так, щоб був забезпечений потрібний момент, що крутить, двигуна під час його роботи. Це так? найкращі результатиу двох областях: потужне прискорення та велику економію. Крім того, більше повне згорянняпалива при більш високій температурізменшує забруднення довкілля.
Починаючи з того моменту, коли Toyota була створена VVT-iтехнологія, відкрилася можливість послідовно змінювати час, забезпечуючи оптимальну роботу двигуна за будь-яких умов. Ось чому не потрібно встановлювати час роботи клапанів, намагаючись заздалегідь підготувати двигун до заданих умов їзди. Або, інакше кажучи, Ваш двигун працює однаково як у місті, так і на гірських Альпійських дорогах. Багатоклапанна технологія Toyota VVT-i застосовується в багатьох моделях Toyota, включаючи Toyota Corolla, Toyota Avensis, Toyota RAV4
VVT-i D4Технологія двигуна з прямим упорскуванням, нова щілинна форсунка Toyota збільшує ефективність згоряння. Двигун Toyota VVT-i(Регульована система фаз розподілу газу) був удосконалений за допомогою невеликої, але дуже ефективної ідеї. Паливо тепер упорскується прямо в кожен циліндр через нову щілиноподібну форсунку. Робота щілинної форсунки Пряме впорскування? це невелике, але важливе удосконалення у Вашому двигуні: Збільшена пульверизація палива для досягнення рівномірного згоряння. Збільшено рівень компресії до 11.0 (порівняно з 9.8 у двигуні VVT-i). Паливо більше не залишиться на форсунках при холодному двигуні, внаслідок чого зменшується кількість вуглецю, а це означає чистіше і ефективний двигун. Двигун VVT-i D4на 8% ефективніше, ніж той, хто завоював нагороди і дуже економічний двигун VVT-i. VVTL-i(Регульована система фаз розподілу газу та руху). Ще? більше потужностіі здатність реагувати при вищих оборотах за хвилину. Нова технологія Toyota VVTL-i(регульована система фаз розподілу газу та руху) заснована на новаторській та завоюваній нагороди системі керування клапанами VVT-i. Але чим відрізняється від ні? VVTL-i? Тут застосований кулачковий механізм, який не тільки змінює час, але і величину ходу впускного і випускного клапанів. Електронний приладконтролю Toyota (ECU)працює за принципом - збільшити кількість повітря, що входить і виходить при великих швидкостяхдвигуна. Він піднімає чотири клапани, що знаходяться над циліндром, так, щоб був збільшений об'єм повітря, що потрапляє в камеру згоряння, і об'єм відпрацьованих продуктів. Збільшений об'єм повітря при великих швидкостях двигуна (вище 6000 об/хв) означає більше високу потужність, найкраще згоряння та зменшення забруднення навколишнього середовища. У двигуні VVTL-iє також багато дизайнерських новинок, призначених для життя на трасі: блок циліндрів виготовлений з алюмінієвого сплаву, а стінки циліндрів виконані за технологією MMC (Metal Matrix Composite)для збільшення зносостійкості. Крім того, інженери Toyotaстворили поршні з високими робочими характеристиками, намагаючись продовжити час служби двигуна, а також покращити взаємодію між циліндрами та поршнями.