Электронная система изменения фаз газораспределения VVT-I Toyota Land Cruiser Prado 120 / Lexus GX470 с 2002 года

3. Электронная система изменения фаз газораспределения VVT-I

• Система VVT-I предназначена для регулирования угла поворота распределительного вала впускных клапанов в диапазоне 50° (по углу поворота коленчатого вала) и обеспечивает фазы газораспределения, оптимально соответствующие режиму работы двигателя. Система позволяет увеличить крутящий момент при любой частоте вращения коленчатого вала, а также помогает сократить расход топлива и уменьшить содержание вредных веществ в отработавших газах.

• На основе частоты вращения коленчатого вала, объема воздуха, поступающего в двигатель, положения дроссельной заслонки и температуры охлаждающей жидкости, ЭБУ двигателя определяет оптимальные фазы газораспределения для любых режимов работы двигателя и обеспечивает управление гидравлическим клапаном системы изменения фаз. Кроме того, для определения действующих фаз газораспределения, ЭБУ двигателя обрабатывает сигналы с датчиков положения распределительного и коленчатого валов, обеспечивая управление с обратной связью для достижения требуемых фаз газораспределения.

Конструкция

Исполнительный механизм VVT-I размещен в шкиве распределительного вала – корпус привода соединен со звездочкой или зубчатым шкивом, ротор – с распредвалом.

Масло подводится с одной или другой стороны каждого из лепестков ротора, заставляя его и сам вал поворачиваться. Если двигатель заглушен, то устанавливается максимальный угол задержки (то есть угол, соответствующий наиболее позднему открытию и закрытию впускных клапанов). Чтобы сразу после запуска, когда давление в масляной магистрали еще недостаточно для эффективного управления VVT-I, не возникало ударов в механизме, ротор соединяется с корпусом стопорным штифтом (затем штифт отжимается давлением масла).

Управление VVT-I осуществляется при помощи клапана VVT-I (OCV – Oil Control Valve).

По сигналу блока управления электромагнит через плунжер перемещает основной золотник, перепуская масло в том или ином направлении. Когда двигатель заглушен, золотник перемещается пружиной таким образом, чтобы установился максимальный угол задержки.

Функционирование

Для поворота распределительного вала масло под давлением при помощи золотника направляется к одной из сторон лепестков ротора, одновременно открывается на слив полость с другой стороны лепестка. После того, как блок управления определяет, что распредвал занял требуемое положение, оба канала к шкиву перекрываются, и он удерживается в фиксированном положении.

1) Опережение

Если гидравлический клапан системы изменения фаз, под воздействием сигналов опережения с ЭБУ двигателя, расположен, как изображено на иллюстрации, результирующее давление масла подается в направляющий аппарат со стороны опережения, при этом распределительный вал поворачивается в направлении уменьшения угла открывания клапанов.

2) Запаздывание

Если гидравлический клапан системы изменения фаз, под воздействием сигналов запаздывания с ЭБУ двигателя, расположен, как изображено на рисунке, то масло под давлением подается в направляющий аппарат со стороны запаздывания, при этом распределительный вал поворачивается в направлении увеличения угла открывания клапанов.

3) Фиксация вала в установленном положении

После установки требуемой фазы гидравлический клапан изменения фаз занимает нейтральное положение, сохраняя установленную фазу до изменения условий движения. Таким образом, обеспечиваются требуемые фазы газораспределения, и предотвращается ненужное в данный момент вытекание моторного масла.

Функционирование системы VVT-I определяется условиями работы двигателя на различных режимах.

Функционирование системы VVT-I в зависимости от условий работы двигателя на различных режимах.

Режим	№	Фазы	Функции	Эффект
Холостой ход	1		Установлен угол поворота распределительного вала, соответствующий самому позднему началу открытия впускных клапанов (максимальный угол задержки). «Перекрытие» клапанов минимально, обратное поступление газов на впуск минимально.	Двигатель стабильнее работает на холостом ходу, снижается расход топлива.
Низкая нагрузка	2		Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации обратного поступление газов на впуск.	Повышается стабильность работы двигателя.
Средняя нагрузка	3		Перекрытие клапанов увеличивается, при этом снижаются «насосные» потери и часть отработавших газов поступает на впуск.	Улучшается топливная экономичность, снижается эмиссия NOx.
Высокая нагрузка, частота вращения ниже средней	4		Обеспечивается раннее закрытие впускных клапанов для улучшения наполнения цилиндров.	Возрастает крутящий момент на низких и средних оборотах.
Высокая нагрузка, высокая частота вращения	5		Обеспечивается позднее закрытие впускных клапанов для улучшения наполнения на высоких оборотах.	Увеличивается максимальная мощность.
При низкой температуре охлаждающей жидкости	-		Устанавливается минимальное перекрытие для предотвращения потерь топлива.	Стабилизируется повышенная частота вращения холостого хода, улучшается экономичность.
При запуске и остановке	-		Устанавливается минимальное перекрытие для предотвращения попадания отработавших газов на впуск.	Улучшается запуск двигателя.

Вариации

Приведенный выше 4-лепестковый ротор позволяет изменять фазы в пределах 40° (как, например, на двигателях серий ZZ и AZ), но если требуется увеличить угол поворота (до 60° у SZ) – применяется 3-лепестковый или расширяются рабочие полости.

Принцип действия и режимы работы этих механизмов абсолютно аналогичны, разве что за счет расширенного диапазона регулировки становится возможным вообще исключить перекрытие клапанов на холостом ходу, при низкой температуре или запуске.

При повороте распредвала в сторону более раннего открытия клапанов	При повороте распредвала в сторону более позднего открытия клапанов	В режиме удержания