8-900-374-94-44
от Administrator · 20.08.2013
Эта система обеспечивает оптимальный момент впуска в каждом цилиндре для данных конкретных условий работы двигателя. VVT-i практически устраняет традиционный компромисс между большим крутящим моментом на низких оборотах и большой мощностью на высоких. Также VVT-i обеспечивает большую экономию топлива и настолько эффективно снижает выбросы вредных продуктов сгорания, что отпадает необходимость в системе рециркуляции выхлопных газов.
Двигатели VVT-i устанавливаются на всех современных автомобилях Toyota. Аналогичные системы разрабатываются и применяются рядом других производителей (например, система VTEC от Honda Motors). Система VVT-i разработки Toyota заменяет предыдущую систему VVT (2-ступенчатая система управления с гидравлическим приводом), используемую с 1991 г. на 20-клапанных двигателях 4A-GE. VVT-i используется с 1996 г. и управляет моментом открытия и закрытия впускных клапанов путем изменения передачи между приводом распредвала (ремнем, шестерней или цепью) и собственно распредвалом.
В 1998 г. появился Dual («двойной») VVT-i, управляющий и впускными, и выпускными клапанами (впервые устанавливался на двигателе 3S-GE на RS200 Altezza). Также двойной VVT-i используется на новых V-образных двигателях Toyota, например, на 3,5-литровом V6 2GR-FE. Такой двигатель устанавливается на Avalon, RAV4 и Camry в Европе и Америке, на Aurion в Австралии и на различных моделях в Японии, в т. ч. Estima. Двойной VVT-i будет использоваться в будущих двигателях Toyota, в том числе новом 4-цилиндровом двигателе для нового поколения Corolla. Кроме того, двойной VVT-i используется в двигателе D-4S 2GR-FSE на Lexus GS450h.
За счет изменения момента открытия клапанов пуск и стоп двигателя практически незаметны, т. к. компрессия минимальна, а катализатор очень быстро нагревается до рабочей температуры, что резко снижает вредные выбросы в атмосферу. VVTL-i (расшифровывается как Variable Valve Timing and Lift with intelligence) Основанная на VVT-i, система VVTL-i использует распредвал, обеспечивающий также регулирование величины открытия каждого клапана при работе двигателя на высоких оборотах.
Система разработана при сотрудничестве с компанией Yamaha. Двигатели VVTL-i устанавливаются на современных спортивных автомобилях Toyota, таких как Celica 190 (GTS). В 1998 г. Toyota начала предлагать новую технологию VVTL-i для двухраспредвального 16-клапанного двигателя 2ZZ-GE (один распредвал управляет впускными, а другой выпускными клапанами). На каждом распредвале имеется по два кулачка на цилиндр: один для низких оборотов, а другой для высоких (с большим открытием). На каждом цилиндре – два впускных и два выпускных клапана, и каждая пара клапанов приводится в движение одним качающимся рычагом, на который воздействует кулачок распредвала. На каждом рычаге есть подпружиненный скользящий толкатель (пружина позволяет толкателю свободно скользить по «высокооборотному» кулачку, не воздействуя при этом на клапаны).
Двигатель Toyota нового поколения объединяет в себе удовольствие от езды и ответственность за окружающую среду Двигатели Toyota VVT-i, VVT-i D4, VVTL-i, Гибридная система Toyota (THS) и D4D прошли долгий путь, совершенствуя Ваш опыт вождения, предоставляя более высокую мощность и экономичность.
VVT-i (регулируемая система фаз распределения газа) Предназначена для увеличения мощности и сохранения активного состояния. В завоевавшей награды технологии регулируемой системы фаз распределения газа (VVT-i) применяется современный компьютер для изменения времени работы впускных клапанов в зависимости от условий движения и нагрузки двигателя. При установке времени закрытия выпускных клапанов и времени открытия впускных клапанов характеристики двигателя могут быть изменены так, чтобы был обеспечен нужный крутящий момент двигателя во время его работы. Это дает наилучшие результаты в двух областях: мощное ускорение и большую экономию. Кроме того, более полное сгорание топлива при более высокой температуре уменьшает загрязнение окружающей среды. Начиная с того момента, когда Toyota была создана VVT-i технология, открылась возможность последовательно изменять время, обеспечивая оптимальную работу двигателя при любых условиях. Вот почему нет необходимости устанавливать время работы клапанов, стараясь заранее подготовить двигатель к заданным условиям езды. Или, иначе говоря, Ваш двигатель работает одинаково ровно как в городе, так и на горных Альпийских дорогах. Многоклапанная технология Toyota VVT-i применяется во многих моделях Тойоты, включая Corolla, Avensis, RAV4 . VVT-i D4 Технология двигателя с прямым впрыском, новая щелевидная форсунка Toyota увеличивают эффективность сгорания Завоевавший награды двигатель Toyota VVT-i (регулируемая система фаз распределения газа) был усовершенствован с помощью небольшой, но очень эффективной идеи. Топливо теперь впрыскивается прямо в каждый цилиндр через новую щелевидную форсунку (см. ниже диаграмму и фотографию). Как работает щелевидная форсунка: Вы, наверное, помните свои детские игры с водяным шлангом на приусадебном участке: после того, как Вы сжимали конец шланга, вода выпрыскивалась из него под большим давлением. В новом VVT-i D4 двигателе Toyota применена та же идея для впрыскивания топлива и распределения его внутри. Прямой впрыск – это небольшое, но важное усовершенствование в Вашем двигателе:
VVTL-i (регулируемая система фаз распределения газа и движения) Еще больше мощности и способности реагировать при более высоких оборотах в минуту Новая технология Тoyota VVTL-i (регулируемая система фаз распределения газа и движения) основана на новаторской и завоевавшей награды системе управления клапанами VVT-i. Аппетитные рабочие данные: Celica T Sport , оснащенная двигателем VVTL-i 1,8 л, может достичь 100 км/ч всего за 7,2 с, а максимальная скорость достигает 225 км/ч (зарегистрирована на закрытой испытательной трассе). Ее легкий двигатель, заставляющий выделяться адреналин, достигает мощности 192 л. В двигателе VVTL-i есть также много дизайнерских новинок, предназначенных для жизни на трассе: блок цилиндров сделан из алюминиевого сплава, а стенки цилиндров выполнены по технологии MMC (Metal Matrix Composite) для увеличения износостойкости. Кроме того, инженеры Toyota создали поршни с высокими рабочими характеристиками, стараясь продлить время службы двигателя а также улучшить взаимодействие между цилиндрами и поршнями. В результате этих усовершенствований появился легкий, но ошеломляюще мощный двигатель. Взгляните на автомобиль Celica T-Sport с новым VVTL-i двигателем. |
Современные разработки двигателей требуют как большей экономии топлива, так и более высоких характеристик автомобиля. Современные двигатели также должны отвечать социальным требованиям сохранения природных ресурсов и охраны окружающей среды.
В 1991 году Toyota представила механизм WT на своих спортивных двигателях 4A-GE, чтобы увеличить крутящий момент и мощность двигателя.
WT позволяет впускному клапану открываться и закрываться в два этапа в зависимости от условий работы двигателя.
Двигатель с технологией VVT-i
Рис. 1. Система VVT-i
VVT-i — усовершенствованная версия механизма WT. Постоянно изменяя момент открытия/закрытия впускного клапана, VVT-i обеспечивает оптимальную синхронизацию клапана в зависимости от условий движения. Преимущества VVT-i включают повышенный крутящий момент и мощность, лучшую экономию топлива и снижение выбросов оксидов азота (NOx) и углеводородов.
Простая конструкция VVT-i делает его чрезвычайно надежным и легко адаптируется к существующим конструкциям двигателей. В будущем ожидается широкое применение новой технологии.
VVT-i сначала будет использоваться для двигателей, используемых в новой модели, которую планируется представить в течение года. Испытания подтвердили, что VVT-i увеличивает экономию топлива примерно на 6% и повышает крутящий момент на низких и средних оборотах примерно на 10%.
VVT-i состоит из трех основных компонентов: (1) электронного блока управления (ECU), который рассчитывает оптимальные фазы газораспределения на основе условий работы двигателя; (2) клапан управления маслом (OCV), который регулирует гидравлическое давление в соответствии с инструкциями ECU; и (3) шкив WT, который непрерывно изменяет синхронизацию впускного клапана с помощью гидравлического давления. Для работы шкива WT не требуется дополнительный насос, поскольку в нем используется обычный масляный насос двигателя.
В режиме шкива VVT поршень с винтовым шлицем гидравлически перемещается в направлении оси распределительного вала, чтобы переместить распределительный вал точно на требуемую величину.
Рис. 2. Фазы газораспределения с VVT-i (Схема)
Новая технология производства Toyota позволила изготовить винтовой шлиц с большим углом спирали (30°). Это обеспечивает очень быструю реакцию и большой переменный угол (до 60° угла поворота коленчатого вала) с небольшим ходом в направлении оси распределительного вала.
OCV обеспечивает еще одно преимущество, постоянно контролируя гидравлическое давление как для опережения, так и для замедления фаз газораспределения.
Перекрытие клапанов (время, когда и впускной, и выпускной клапаны открыты), создаваемое непрерывным широким управлением синхронизацией впускных клапанов в зависимости от нагрузки и частоты вращения двигателя, увеличивает экономию топлива и снижает выбросы NOx и углеводородов.
В обычном бензиновом двигателе дроссельная заслонка управляет впуском воздуха, когда педаль акселератора нажата не полностью (вождение с частичной нагрузкой). Это создает вакуумное давление внутри цилиндра, вызывая дополнительную нагрузку на поршень (потеря прокачки).
Напротив, двигатель с VVT-i опережает время открытия впускного клапана при движении с частичной нагрузкой, увеличивает перекрытие клапанов и втягивает часть выхлопных газов обратно в цилиндр.
Это приводит к трем результатам: (1) снижается отрицательное давление внутри цилиндра, что снижает потери на впуске и увеличивает экономию топлива; (2) температура горения снижается для уменьшения выбросов NOx; и (3) несгоревший газ возвращается в камеру сгорания для повторного сжигания, восстанавливая углеводороды.
Клапаны не перекрываются для стабилизации сгорания при работе двигателя на холостом ходу, а скорость холостого хода снижена для экономии топлива.
В условиях вождения с высокой нагрузкой, требующих высокого крутящего момента и выходной мощности, синхронизация впускных клапанов оптимально (непрерывно и широко) регулируется в зависимости от частоты вращения двигателя. Эффект инерции впуска полностью используется для увеличения всасываемого воздуха, что повышает крутящий момент и мощность.
Для увеличения количества всасываемого воздуха время закрытия впускного клапана должно быть определено с учетом эффекта инерции всасывания и возврата всасываемого воздуха, вызванного поднимающимся поршнем.
Оптимальное время изменяется в соответствии с частотой вращения двигателя.
Двигатель VVT-i увеличивает крутящий момент на низких и средних оборотах за счет опережающего управления закрытием впускного клапана на низких и средних оборотах. С увеличением оборотов двигателя время закрытия впускного клапана увеличивается, чтобы повысить выходную мощность.
Интеллектуальная система изменения фаз газораспределения Toyota (VVT-i) — это система изменения фаз газораспределения (VVT) последнего поколения для модуляции и управления двигателем.
Сам ВВТ был введен в 1991 в двигателе 4AGE, который имеет 5 клапанов на цилиндр и двухступенчатую систему фазораспределения с гидравлическим управлением, и он быстро распространился на большую часть линейки двигателей Toyota. Вскоре после этого появился VVT-i, который вышел на рынок в 1996 году, добавив синхронизацию впускных клапанов к фазировке кулачка VVT, что сегодня стало нормой для большей части линейки двигателей Toyota.
Варианты VVT-i включают:
Внедрение VVT в двигатель внутреннего сгорания позволяет более точно контролировать мощность двигателя и может значительно увеличить экономию топлива. Большая часть VVT измеряется при раннем и позднем открытии и закрытии клапана. Например, более позднее закрытие впускных отверстий может привести к снижению насосных потерь в условиях частичной нагрузки, что снижает выбросы оксида азота (NOx) и лишь незначительно влияет на выходной крутящий момент.
Напротив, раннее закрытие впускного клапана имеет тот же эффект при более высоком вакууме, но также улучшает экономию топлива до семи процентов.
Аналогичным образом, раннее открытие впускного клапана снижает большую часть выбросов и улучшает топливную экономичность благодаря увеличению объемного КПД, включенному в этот процесс. При раннем открытии клапан направляет горячий выхлоп через впускной клапан, где он на мгновение охлаждается в коллекторе, прежде чем вернуться в цилиндр при следующем такте. Этот процесс также называется перекрытием клапанов.
Раннее/позднее закрытие выпускного клапана может объединить несколько этих бонусов в одну систему. По мере того как технологии двигателей совершенствуются и становятся менее дорогими, VVT продолжает повышать производительность и экономичность. VVT-i Toyota представляет собой последнее поколение этой технологии в их двигателях и сочетает в себе несколько аспектов управления клапанами.
Чтобы понять, как работает VVT-i, нам сначала нужно взглянуть на лежащую в его основе технологию.
В двух словах, VVT изменяет момент подъема клапана, чтобы улучшить производительность и экономичность в конкретных дорожных ситуациях, обычно определяемых диапазоном оборотов. Идея, лежащая в основе VVT, существует уже почти два столетия, сначала она была представлена в грубой форме в паровых двигателях, а затем стала распространенной в самолетах, а затем в автомобилях.
В автомобилестроении используется несколько методов изменения высоты подъема и времени открытия клапанов. Toyota VVT представляет собой систему фазирования кулачка, которая является одной из наиболее распространенных в использовании. В нем используется вариатор с гидравлическим управлением для изменения размера отверстий впускного и выпускного клапанов, что также влияет на продолжительность этих отверстий. В двигателях с двумя верхними распределительными валами это позволяет контролировать синхронизацию каждого открытия (впускного и выпускного) путем простого управления размером кулачка, используемого против толкателей клапанов.
Кулачки кулачка в системе Toyota представлены парами, причем более короткая кулачка находится непосредственно рядом с более высокой кулачкой. Используется двойная система подъемных рычагов, по одному на каждый лепесток. Когда используется более короткий лепесток, подъемник большего лепестка «свободен» (разблокирован), таким образом, не создавая подъемной силы, когда лепесток проходит под ним. При активации этот второй подъемник гидравлически блокируется, и больший лепесток становится диктовкой для кулачкового подъема. Гидравлика управляется скоростью вращения двигателя, при более высоких скоростях активируется более высокий подъем.
Эта базовая технология в сочетании с тем, что Toyota называет «интеллектуальностью», позволяет еще больше повысить производительность.
Добавляя «интеллектуальную» часть к VVT, VVT-i дополнительно улучшает управление синхронизацией, не только изменяя высоту открытия и закрытия впускного клапана и продолжительность через распределительный вал и толкатели, но и дополнительно контролируя продолжительность за счет изменения вращения самого распределительного вала.
В системе с двойным верхним распределительным валом (DOHC) это позволяет контролировать время перекрытия между закрытием и открытием впускного и выпускного клапанов.
Система работает за счет использования головки с регулируемой скоростью для распределительного вала. Эта головка или шестерня распределительного вала — это место, где система синхронизации (ремень, зубчатая передача или цепь) передает вращательное усилие самому распределительному валу. Головка редуктора представляет собой полую конструкцию, в которой можно повышать или понижать давление масла, чтобы позволить плавающей системе, состоящей из двух частей, ускорять или замедлять вращение головки по отношению к приводу.
Визуализируйте это как полую закрытую шестеренку, внутри которой две звездообразные шестерни расположены одна внутри другой. Внешняя шестерня — это соединение шестерни распределительного вала с приводным ремнем или цепью. Внутренняя шестерня соединяется с самим распределительным валом. Обычно они сцеплены друг с другом, зубчатое колесо против зубчатого колеса и вращаются с одинаковой скоростью.
Однако при подаче масла шестерни можно разъединить, мгновенно изменив их скорость относительно друг друга. Это увеличивает или уменьшает скорость вращения распределительного вала в зависимости от времени привода двигателя. Это, в свою очередь, изменяет продолжительность подъема клапана для управления впуском и выпуском.
Система была очень хорошо принята инженерами и механиками и продемонстрировала заметное улучшение производительности двигателя в различных условиях вождения и улучшила экономию топлива во многих автомобилях Toyota на двузначные проценты.
Подобно VVT-i, Dual VVT-i добавляет управление выпускным распределительным валом к управлению впускными клапанами VVT-i. Это встречается в двигателях V6 последнего поколения, начиная с 2GRFE в Avalon 2005 года в США. В настоящее время это наиболее распространенная система VVT, используемая Toyota, которая используется в большинстве двигателей LR, UR, GR, AR и ZR. семьи. Эта система имеет несколько преимуществ, в том числе более быстрый нагрев каталитического нейтрализатора за счет управления выхлопом, сжатие может быть сведено к минимуму для повышения экономичности холостого хода, а синхронизация, разрешенная системой VVT-i, улучшена, чтобы включать больше вариаций благодаря дополнительному контролю синхронизации выхлопа.
.
Интеллектуальная регулировка фаз газораспределения и подъема — это усовершенствованная версия VVT-i, которая позволяет управлять подъемом клапана одновременно с синхронизацией. В двигателе DOHC это используется с двумя кулачками на цилиндр, которые настроены для использования на низких и высоких оборотах соответственно. Соответствующие лепестки появляются на стороне выпуска, что дает восемь лепестков на цилиндр (четыре клапана). Однако, в отличие от обычной системы VVT, на каждую пару кулачков приходится только один подъемник коромысел, а не два. На коромысле есть скользящий толкатель, установленный с пружиной, который перемещается вверх и вниз по высокому кулачку, не затрагивая рычаг. Тюнинг Тойоты обычно означает, что нижний лепесток воздействует на коромысло при оборотах менее 7000 об/мин, а больший лепесток — при более высоких оборотах. Толкатель толкателя управляется давлением масла, которое задействует скользящий штифт, чтобы заблокировать толкатель и заставить его поднять рычаг при вращении.
Но чем отличается от нее VVTL-i? Здесь применен кулачковый механизм, который не только изменяет время, но и величину хода впускного и выпускного клапанов. На самом деле технология VVTL-i имеет много общего с телом человека: атлеты тренируются, стараясь увеличить количество воздуха, входящего в их легкие и выходящего из них. Электронный прибор контроля Toyota (ECU) работает по тому же принципу при больших скоростях двигателя. Он приподнимает четыре клапана, находящихся над цилиндром, так, чтобы был увеличен объем воздуха, попадающего в камеру сгорания, и объем отработанных продуктов. Увеличенный объем воздуха при больших скоростях двигателя (выше 6000 об/мин), означает более высокую мощность, более хорошее сгорание и уменьшение загрязнения окружающей среды. 
с. при 7800 об./мин.