Принцип работы vvti toyota
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 19.09.2024
VVT-i — это фирменная система газораспределительного механизма Toyota. С английского Variable Valve Timing with intelligence переводится как интеллектуальное изменение фаз газораспределения.
Принцип работы
Основным управляющим устройством является муфта VVT-i. Изначально фазы открытия клапанов спроектированы для хорошей тяги на низких оборотах. После того, как обороты значительно увеличиваются, а вместе с этим увеличивается давление масла, которое открывает клапан VVT-i. После того как клапан открыт, распределительный вал поворачивается на определенный угол относительно шкива. Кулачки имеют определенную форму и при повороте коленчатого вала открывают впускные клапана немного раньше, а закрывают позже, что благоприятно сказывается на увеличении мощности и крутящего момента на высоких оборотах.
При работе системы изменяется положение впускного вала относительно звездочки и относительно ВМТ и выпускного вала.
Диаграмма работы VVT-i 1NZ-FE
Верхняя точка — TDC, она же ВМТ — верхняя мертвая точка.
Нижняя точка BDC она же НМТ — нижняя мертвая точка
Черной стрелкой обозначено открытие выпускного клапана — открывается он за 42 градуса до НМТ во время горения ТВС, закрывается на 2 градуса позже верхней мертвой точки, во время впуска.
Белая стрелка — впускной клапан. Причем стрелки две, одна соответствует максимально раннему открытию 33 градуса до ВМТ, вторая максимально позднему 7 градусов после ВМТ. В первом случае перекрытие клапанов составляет 35 градусов, во втором перекрытия совсем нет.
Режимы работы двигателя
В этом режиме нужна стабильная работа на самых низких из возможных оборотов.
2. Низкие обороты и низкая нагрузка (режим обычной спокойной езды)
При спокойной езде давление во впускном коллекторе низкое, обороты небольшие. В этом режиме открытие клапанов сдвигается в раннюю стороу. Из-за низкого давления во впуске часть газов попадает во впуской коллектор, но благодаря достаточным оборотам нестабильности в работе двигателя не возникает. Мы получаем эффект ЕГР – рециркуляции выхлопных газов, когда часть газов из выхлопа повторно идет во впуск и догорает в камере сгорания, что положительно сказывается на расходе топлива и чистоте выхлопа.
3. Полная нагрузка
На полной нагрузке нужен максимальный момент.
Давление в коллекторе близко к атмосферному или выше, если имеет место наддув.
Во время перекрытия выхлопные газы засасывать во впуск не будет, кинетическая энергия выхлопных газов растет с повышением оборотов и улучшаются эффективность продувки и утрамбовки.
При разгоне на максимальной нагрузке на низких оборотах делаем перекрытие максимально большим, но так, чтобы не случилось перепродувки. При увеличении оборотов начинаем двигать угол в сторону более позднего закрытия впускного клапана, чтобы улучшить утрамбовку с увеличением оборотов. При этом, примерно в середине диапазона оборотов (для сток двигателя, как правило, 3500-4200) обязательно будет точка, в которой будет оптимальное по длительности время продувки и утрамбовки, и в этой точке произойдет максимальное наполнение цилиндра.
4. Полная нагрузка – большие обороты
После точки с максимальным наполнением (где максимально эффективно работает и продувка и запрессовка ТВС), наполнение начинает падать, но сдвигая впускной вал в более позднюю сторону, мы обеспечиваем увеличение времени запрессовки, тем самым обьемную эффективность и наполнение.
Где находится VVTI-клапан и как его проверить?
Устройство клапана системы VVTI автомобилей "Тойота"
Элемент состоит из корпуса. В наружной части находится управляющий соленоид, отвечающий за движение клапана. Кроме этого есть уплотнительные кольца и разъем для подключения датчика.
Общий принцип работы системы
После того как этот клапан откроется, распределительный вал повернется в определенное положение относительно шкива. Кулачки на валу имеют специальную форму, и в процессе поворота элемента впускные клапаны будут открываться немного раньше. Соответственно, позже закрываться. Это должно самым лучшим образом сказаться на мощности и крутящем моменте двигателя на высоких оборотах.
Подробное описание работы
Главный управляющий механизм системы- муфта - устанавливается на шкиву распределительного вала двигателя. Корпус его соединяется со звездочным либо зубчатым шкивом.
Ротор соединяется непосредственно с распределительным валом.
Масло из системы смазки подается с одной либо с двух сторон к каждому лепестку ротора на муфте, заставляя тем распределительный вал поворачиваться.
Когда двигатель не запущен, система автоматически устанавливает максимальные углы задержки. Они соответствуют самому позднему открытию и закрытию впускных клапанов.
Когда мотор запустится, давление масла недостаточно сильное, чтобы открыть VVTI-клапан.
Чтобы избежать любых ударов в системе, ротор соединяется с корпусом муфты штифтом, который при росте давления смазки будет отжиматься самим маслом.
Управление работой системы осуществляется посредством специального клапана.
По сигналу с ЭБУ электрический магнит при помощи плунжера начнет перемещать золотник, тем самым пропуская масло в одном либо в другом направлении.
Когда мотор остановлен, этот золотник двигается за счет пружины так, чтобы выставить максимальный угол задержки.
Чтобы повернуть распределительный вал на определенный угол, масло под высоким давлением посредством золотника подводится к одной из сторон лепестков на роторе. Одновременно с этим открывается на слив специальная полость. Она расположена с другой стороны лепестка. После того как ЭБУ поймет, что распределительный вал повернут на нужный угол, каналы шкива перекрываются и он будет далее удерживаться в этом положении.
Типовые симптомы неполадок системы VVTI
Часто при проблемах с этим механизмом изменения фаз отсутствует возможность мотора работать на низких оборотах.
О проблемах с клапаном может говорить ошибка P1349. Если на прогретом силовом агрегате высокие холостые обороты, автомобиль совсем не едет.
Возможные причины неисправности клапана
1. Обрывы в катушке. В данном случае элемент не сможет верно реагировать на передачи напряжения. Диагностика неисправности легко осуществляется при помощи проверки измерения сопротивления обмотки катушки датчика.
2. Заедания в штоке из-за загрязнений в канале. Избавиться от этого можно путём отмачивания или вымачивания элемента в специальных жидкостях.
Как очистить клапан?
Многие неисправности можно вылечить при помощи очистки датчика. Для начала нужно найти клапан VVTI. Где находится этот элемент, можно увидеть на фото ниже. Он обведен на картинке.
Для демонтажа датчика снимают пластиковую крышку силового агрегата. Затем снимают металлическую крышку, которая фиксирует генератор. Под крышкой будет виден нужный клапан. С него необходимо отключить электрический разъем и открутить болт. Ошибку здесь допустить очень трудно – это болт здесь единственный. Затем клапан VVTI 1NZ можно снять. Но для этого не нужно тянуть за разъем. Он очень плотно прилегает к датчику. Также на нем устанавливается резиновое уплотнительное кольцо.
Очистку можно провести с помощью жидкостей для очистки карбюраторов. Чтобы полностью прочистить систему, снимают и фильтр. Этот элемент находится под клапаном – он представляет собой заглушку, в которой имеется отверстие под шестигранник. Фильтр также нужно очищать этой жидкостью. После всех операций остается только собрать все в обратном порядке, а затем установить ремень генератора, не упираясь при этом в сам клапан.
Как проверить клапан VVTI?
Проверить, работает ли клапан, очень просто. Для этого подают на контакты датчика напряжение в 12 В. Необходимо помнить, что долго держать элемент под напряжением нельзя, так как он не может работать в таких режимах столько времени. В момент подачи напряжения шток втянется внутрь. А когда цепь разомкнется, он вернется обратно.
Если шток перемещается легко, то клапан полностью исправен. Его нужно только промыть, смазать и можно эксплуатировать. Если же он работает не так, как нужно, тогда поможет ремонт либо замена клапана VVTI.
Самостоятельный ремонт клапана
Сперва демонтируют регулирующую планку генератора. Затем снимают крепеж замка капота. Это откроет доступ к осевому болту генератора. Далее откручивают болт, который удерживает сам клапан, и снимают его. После снимают фильтр. Если последний элемент и клапан загрязнены, тогда эти детали очищают. Ремонт представляет собой проверку и смазку. Также можно заменить уплотняющее кольцо. Более серьезный ремонт не представляется возможным. Если деталь не работает, проще и дешевле заменить ее на новую.
Самостоятельная замена клапана VVTI
Часто очистка и смазка не обеспечивает необходимый результат, и тогда встает вопрос полной замены детали. К тому же многие автовладельцы после замены утверждают, что машина стала работать значительно лучше и снизился расход топлива.
Для начала снимают регулирующую планку генератора. Затем снимают крепеж замка капота и получают доступ к болту генератора. Откраивают болт, которым удерживается нужный клапан. Старый элемент можно вытащить и выбросить, а на место старого ставят новый. Затем закручивают болт, и автомобиль можно эксплуатировать.
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:
- мощность и крутящий момент выросли на 10% в среднем;
- расход топлива в городском цикле снизился на 6-8 процентов;
- концентрация оксида азота в выхлопе упала на 40%;
- улучшилось поведение автомобиля на низких оборотах;
- более эффективное использование турбонаддува.
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.
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:
- показатели расхода топлива снизились ещё больше, до 10-12 процентов;
- получен дополнительный прирост мощности и крутящего момента;
- электронное управление в VVT-iE позволило избавиться от задержек;
- по этой же причине VVT-iE научилась работать с момента запуска двигателя;
- подстройка фаз газораспределения стала более тонкой и динамичной.
А вот что это за дополнительный индекс появился в знакомом названии - VVTL-i -Variable Valve Timing and Lift - изменяемые фазы газораспределения и высота подъема клапанов, было уже интереснее. Разобраться более подробнее помогло снятие клапанной крышки:
Рис. 5
Рис. 6
что кулачки разные. И работают они абсолютно по-разному. Сначала давайте посмотрим рисунок, который я откопал в Интернете, а потом я попытаюсь посвоему объяснить его работу.
На рисунке, сверху-вниз:
- работа при низкой и средней нагрузках
- работа при высокой нагрузке
Так выглядит на моторе клапан в корпусе с датчиком давления масла:
На фото ниже: Блок управления "лифтом" на столе. И обратная его сторона, где видны каналы, которые в нужный момент открываются и закрываются для подачи моторного масла в полость распредвалов
Маслянные каналы в головке блока цилиндров для распределительных валов:
и датчику давления масла ( фото ниже, датчик справа ):
А жалоба, с которой обратился Клиент, решилась заменой клапана управления муфтой VVT-i.
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:
- 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.
Принцип действия системы VVT-I способствует плавному изменению фазы газораспределения, в зависимости от условий работы силового агрегата. Это происходит за счет поворота распредвала впускных клапанов по отношению к приводящей шестерне в пределах от 40 до 60 градусов.
Привод VVT, оснащенный лопастным ротором, монтируется на впускном валу. Если мотор находится в состоянии покоя, то нормальный запуск обеспечивается специальным фиксатором, удерживающем распределительный вал в положении максимальной задержки.
1 — управляющий клапан VVT-i, 2 — датчик положения распредвала, 3 — датчик температуры охлаждающей жидкости, 4 — датчик положения коленвала, 5 — привод VVT
За счет электромагнитного клапана, управляемого электронным блоком, осуществляется регулировка подачи масла в полости задержки и опережения привода VVT. Информация по дозировке подаваемого масла берется от сигналов датчика положения распределительных валов. Максимальный угол задержки на заглушенном моторе, создается благодаря золотнику, который перемещается специальной пружиной.
Команды на электромагнитный клапан поступают от блока управления двигателем. В зависимости от конкретного режима мотора, может происходить следующее:
клапан переходит в режим опережения и сдвигает золотник управляющего механизма. При этом поток масла направляется к ротору со стороны полости опережения, поворачивая распределительный вал;
Движение масла внутри клапана и муфты VVT-I
- клапан переходит в режим задержки и перемещает золотник управляющего механизма. При этом поток масла направляется к ротору со стороны полости задержки, что приводит к вращению распредвала в туже сторону;
- удержания клапана в нейтральном положении при отсутствии изменений.
Возможные причины неисправности клапана
Основных причин неисправностей клапана не так уж и много. Можно выделить две, которые встречаются особенно часто. Так, VVTI-клапан может выходить из строя по причине того, что есть обрывы в катушке. В данном случае элемент не сможет верно реагировать на передачи напряжения. Диагностика неисправности легко осуществляется при помощи проверки измерения сопротивления обмотки катушки датчика.
Вторая причина, по которой клапан VVTI (Toyota) работает неправильно или же не работает вообще — это заедания в штоке. Причиной таких заеданий может быть банальная грязь, которая со временем скопилась в канале. Также возможно, деформирована уплотняющая резинка внутри клапана. В этом случае восстановить механизм очень просто — достаточно очистить грязь оттуда. Это можно сделать с помощью отмачивания или вымачивания элемента в специальных жидкостях.
Lifehack Блог 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 этоP1349 или P1346Если 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 неисправности1. Фильтр клапана VVT
Банальная сеточка, но она может быть немного грязной )
Хоть устройство клапана банальное, но работая в агрресивной среде часто страдают слабые места, например деформация уплотнительного кольца, приводит в залипанию штока, или же ослабление возвратной пружины, не возвращает клапан в первоначальное положение.И так… диагностируем.Берем 2 провода желательно с коннекторами
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
Щелкает ходит туда сюда… Если не щелкает… то тоже в принципе все понятно.Однако, небольшая поправочка. Этот клапан может прекрасно работать когда вы снимите его из двигателя, но не работать в самом двигателе.Это связано с тем, что клапан может клинить только в нагретом состоянии.Поэтому перед этим тестом, прогрейте двигатель до рабочей температуры…
3. Муфта VVTДопустим 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 в работе двигателя не происходит никаких изменений… То контроллер VVT скорее мертв чем жив )Что должно было произойти?Подавая напряжение, вы открываете канал, который приводит Муфту VVT в положение соответствующее максимальному перекрытию впускных и выпускных клапанов.
На холостом ходу, двигатель не может работать с таким перекрытием, так как увеличивается прорыв выхлопных газов во впуск. И двигатель глохнет.
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…
Типовые симптомы неполадок системы VVTI
Итак, система должна изменять фазы работы Если с ней возникают какие-либо проблемы, тогда автомобиль не сможет нормально функционировать в одном либо в нескольких рабочих режимах. Можно выделить несколько симптомов, которые скажут о неисправностях.
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.
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.
Читайте также: