Введение
Автомобильная технология изменения фаз газораспределения VVT i, или Variable Valve Timing with intelligence, – это технология изменения фаз газораспределения, разработанная компанией Toyota. Она была представлена в 1995 году вместе с двигателем 2JZ GE, устанавливаемым на Toyota Crown (JZS155) и Crown Majesta. Система VVT i пришла на смену предыдущей системе VVT от Toyota, представленной в 1991 году на пятиклапанном двигателе 4A GE "Silver Top", устанавливаемом на AE101 Corolla Levin и Sprinter Trueno. Система VVT представляет собой двухступенчатую гидравлически управляемую систему изменения фаз газораспределения. VVT i изменяет фазы впускных клапанов, регулируя соотношение между приводом газораспределительного вала (ремнем или цепью) и впускным газораспределительным валом. Давление моторного масла подается на исполнительный механизм для регулировки положения газораспределительного вала. Изменение времени перекрытия между закрытием выпускного клапана и открытием впускного клапана приводит к повышению эффективности двигателя. Впоследствии были разработаны различные модификации системы, включая VVTL i, Dual VVT i, VVT iE, VVT iW и Valvematic.
VVT i, or Variable Valve Timing with intelligence, is an automobile variable valve timing technology developed by Toyota. It was introduced in 1995 with the 2JZ GE engine found in the JZS155 Toyota Crown and Crown Majesta. The VVT i system replaces the previous Toyota VVT system introduced in 1991 with the five valve per cylinder 4A GE "Silver Top" engine found in the AE101 Corolla Levin and Sprinter Trueno. The VVT system is a 2 stage hydraulically controlled cam phasing system. VVT i varies the timing of the intake valves by adjusting the relationship between the camshaft drive (belt or chain) and intake camshaft. Engine oil pressure is applied to an actuator to adjust the camshaft position. Adjustments in the overlap time between the exhaust valve closing and intake valve opening result in improved engine efficiency. Variants of the system, including VVTL i, Dual VVT i, VVT iE, VVT iW and Valvematic, have followed.
VVTL-i
VVTL-i (интеллектуальная система изменения фаз и подъема клапанов) (также иногда обозначается как VVT-iL или интеллектуальная система изменения фаз клапанов с регулировкой подъема) является усовершенствованной версией VVT-i, способной изменять как фазы газораспределения, так и подъем клапанов (и их продолжительность). В случае 16-клапанного двигателя 2ZZ-GE головка блока цилиндров имеет конструкцию, типичную для DOHC, с отдельными распределительными валами для впускных и выпускных клапанов, а также двумя впускными и двумя выпускными клапанами (всего четыре) на цилиндр. В отличие от традиционной конструкции, каждый распределительный вал имеет два кулачка на цилиндр: один оптимизирован для работы на низких оборотах, а другой – для высоких, с большим подъемом и большей продолжительностью. Каждая пара клапанов управляется одним коромыслом, приводимым в действие распределительным валом. К каждому коромыслу крепится ролик-толкатель на пружине, позволяющий ему свободно перемещаться вверх и вниз по высокому кулачку, не оказывая влияния на коромысло. Когда двигатель работает ниже 6000-7000 об/мин (в зависимости от года выпуска, модели автомобиля и установленного блока управления двигателем), нижний кулачок управляет коромыслом и, следовательно, клапанами, а ролик-толкатель свободно вращается рядом с коромыслом. Когда двигатель выходит на обороты, при которых включается изменение подъема, блок управления двигателем активирует переключатель давления масла, который толкает скользящий штифт под роликом-толкателем на каждом коромысле. Коромысло фиксируется в движении ролика-толкателя и начинает следовать за профилем высокого кулачка, работая с ним до тех пор, пока блок управления двигателем не отключит штифт. Принцип работы этой системы аналогичен системе VTEC от Honda. Система была впервые применена в двигателе 2ZZ-GE, устанавливаемом на Toyota Celica 1999 года выпуска. Toyota прекратила производство двигателей VVTL-i на большинстве рынков, поскольку они не соответствуют нормам Euro IV по выбросам. В результате эта система была исключена из комплектации некоторых моделей Toyota, включая Corolla T Sport (Европа), Corolla Sportivo (Австралия), Celica, Corolla XRS, Matrix XRS и Pontiac Vibe GT, на которых устанавливался двигатель 2ZZ-GE. Lotus Elise и Exige продолжали предлагаться с двигателем 2ZZ-GE до 2011 года, а Exige – с двигателем, оснащенным нагнетателем.
Двойной VVT-i
Система Dual VVT-i регулирует фазы газораспределения как на впускном, так и на выпускном распредвалах. Она была представлена в 1998 году на двигателе 3S-GE, установленном на Altezza RS200. Dual VVT-i также применяется в 3,5-литровом двигателе V6 2GR-FE от Toyota, впервые появившемся на Avalon в 2005 году. Этот двигатель устанавливается на множество моделей Toyota и Lexus. Благодаря регулировке фаз газораспределения, запуск и остановка двигателя происходят практически незаметно при минимальном сжатии. Это позволяет быстро прогреть каталитический нейтрализатор до рабочей температуры, значительно снижая выбросы углеводородов. Большинство двигателей Toyota, включая 1LR-GUE (V10, используемый в Lexus LFA), двигатели серии UR (V8), GR (V6), AR (рядные 4-цилиндровые большого объема), ZR (рядные 4-цилиндровые среднего объема) и NR (рядные 4-цилиндровые малого объема) используют данную технологию.
ВВТ-iE
VVT iE (Variable Valve Timing intelligent by Electric motor) – это версия Dual VVT i, использующая электропривод для регулировки и поддержания фаз газораспределения впускного распредвала. Фазы газораспределения выпускного распредвала по-прежнему контролируются с помощью гидравлического привода. Эта технология изменения фаз газораспределения изначально была разработана для автомобилей Lexus. Система была впервые применена на двигателе 1UR FSE в Lexus LS 460 2007 года выпуска. Электродвигатель в приводе вращается вместе с впускным распредвалом во время работы двигателя. Для поддержания фаз газораспределения двигатель привода работает с той же скоростью, что и распредвал. Для опережения фаз газораспределения двигатель привода вращается немного быстрее скорости распредвала. Для запаздывания фаз газораспределения двигатель привода вращается немного медленнее скорости распредвала. Разница в скорости между двигателем привода и распредвалом используется для управления механизмом, изменяющим фазы газораспределения. Преимущество электропривода заключается в улучшенной отзывчивости и точности на низких оборотах двигателя и при низких температурах, а также в большем диапазоне регулировки. Сочетание этих факторов обеспечивает более точное управление, что приводит к улучшению экономичности, мощности двигателя и экологических показателей.
VVT-iW
VVT iW (Variable Valve Timing intelligent Wide) был представлен вместе с 2,0-литровым турбированным двигателем с непосредственным впрыском 8AR FTS, установленным на Lexus NX 200t. VVT iW использует VVT iW на впускных клапанах и VVT i на выпускных клапанах. Впускной распредвал оснащен механизмом фиксации в среднем положении, который обеспечивает задержку непрерывно изменяемых фаз газораспределения. Это позволяет расширить углы открытия клапанов (Wide), что дает возможность двигателю работать в модифицированном цикле Аткинсона на низких оборотах для повышения экономичности и снижения выбросов, а на высоких оборотах – в цикле Отто для улучшения динамических характеристик, при этом обеспечивая высокий крутящий момент во всем диапазоне оборотов.
Вентиляционная
Система Valvematic обеспечивает непрерывную регулировку подъема и фаз газораспределения, повышая топливную экономичность за счет управления подачей топливно-воздушной смеси посредством управления клапанами, а не традиционной дроссельной заслонкой. Эта технология впервые была применена в 2007 году на двигателе 3ZR FAE в автомобиле Noah, а затем в начале 2009 года – в Avensis. Конструкция этой системы проще, чем у Valvetronic и VVEL, что позволяет сохранить прежнюю высоту головки блока цилиндров.
Проблемы с шлангом подачи масла в VVT-i
В 2010 году Toyota USA объявила об ограниченной сервисной кампании (LSC 90K) по замене резиновой части шланга подачи масла к актуатору VVT-i на двигателе 2GR-FE (V6), которые были признаны дефектными. Всего было затронуто приблизительно 1,6 миллиона автомобилей, произведенных до 2008 года. Дефектные шланги подачи масла имели склонность к разрушению и последующему разрыву, что приводило к быстрой утечке масла и, как следствие, к необратимым повреждениям двигателя. В 2014 году срок действия кампании LSC 90K был продлен до 31 декабря 2021 года и распространился на 117 500 автомобилей марки Toyota, которые не были охвачены первоначальной кампанией.