Система фаз газораспределения: Система изменения фаз газораспределения/ Variable Valve Timing, VVT

Интеллектуальная система изменения фаз газораспределения

18.10.2004

«Интеллектуальная Система изменения фаз газораспределения»

 

— так можно перевести аббревиатуру VVT-I 
(Variable Valve Timing-intelligent System)

, которую можно часто встретить,открыв капот  японского автомобиля.

На автомобиле PRIUS применяется именно эта система,которая позволяет улучшить технические характеристики двигателя при различных режимах работы.

 

Рассмотрим общее устройство системы:

 

  

   Бортовой компьютер (ECU), для изменения фаз газораспределения, получает информацию о работе двигателя от всех датчиков,в том числе от:

—        датчик положения распределительного вала

—        датчик положения коленчатого вала

,-которые в определенный момент являются для него основными.

Собрав информацию и сравнив ее с «картой работы VVT-system», бортовой компьютер передает команду управления на клапан давления масла ( Camshaft Timing Oil Control Valve):

 

 

  

   Моторное масло из общей масляной системы и через этот клапан поступает вVVT-I controller, общий вид которого приведен ниже:

 

 

  

   В зависимости от того давления масла,которое на данный момент времени перепустил Camshaft Timing Oil Control Valve и происходит поворот впускного распределительного вала на определенный угол:

 

 

  

   Надо сказать,что система VVT-I  не «единственная в своем роде».

Существует еще несколько систем «интеллектуального» изменения фаз газораспределения с другими названиями.

 

   На автомобилях Honda таких систем используется (применяется) несколько : DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E.

Весьма интересная трехступенчатая система изменения фаз газораспределения под названием « 3-stage VTEC» .

При нормальном режиме работы двигателя (невысокая нагрузка), из двух впускных клапанов работает только один:

 

 

  

   При переходе к средним нагрузкам, масло через  перепускной соленоид,расположенный так же,как и на Prius — в «теле» головки блока цилиндров, подается по одному каналу и работать начинают уже два клапана:

 

 

   Как только нагрузка увеличивается до максимальной (или близко к этому), то масло начинает идти по двум каналам и два впускных клапана поднимаются уже на бОльшую высоту,обеспечивая тем самым лУчшие характеристики двигателя:

 

  

   Особенности этой системы заключаются в использовании одного распределительного вала и четырех клапанов на цилиндр,в применении трех кулачков на два впускных клапана.

Кстати, приблизительно такая же система используется и на Nissan под названием NEO VVL :

                     

 

                                                                 

 

        

   Кстати,если в аббревиатуре встречается буква «L»,то это означает,что система изменения фаз газораспределения «одна из самых продвинутых»,потому что она не только изменяет время открытия впускных клапанов,но и регулирует высоту их подъема (как в системе 3-stage).

О новой системе под названием : » MV2T», в которой применяется шаговый электродвигатель для изменения фаз газораспределения, будет рассказано в новой статье.

 

Книги по ремонту автомобилей

Информация

Новости

1. Обновление MotorData Professional октябрь 2022

   Информация об обновлении MotorData Professional за октябрь 2022 года

2. Легион-Автодата провела премьеру новой программы ‘MotorData Нормы времени’ на выставке MIMS 2022

   22-25 августа 2022 г.

   компания «Легион-Автодата» приняла участие в выставке..

Статьи

1. Toyota Mark 2 Blit 1JZ-FSE 2002. Плохо заводится, система зажигания

   Плохо заводится система зажигания на примере Toyota Mark 2 Blit 1JZ-FSE 2002

2. Mitsubishi L-300, 4G-64, 1992. После переборки двигателя, высокая частота холостого хода, при движении на ХХ – глохнет Или основы диагностики на практическом примере. Часть 2

   Основы диагностики на практическом примере Mitsubishi L-300 часть 2

VTEC система изменения фаз газораспределения

VTEC (англ. Variable valve Timing and lift Electronic Control)

Система изменения фаз газораспределения с электронным управлением. Используется в двигателях внутреннего сгорания фирмы Honda. Система позволяет управлять наполнением топливно-воздушной смесью камер сгорания. На низких оборотах двигателя система обеспечивает экономичный режим работы, на средних — максимальный крутящий момент, на максимальных оборотах — максимальную мощность.

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания впускные и выпускные клапаны управляются кулачками распредвала. Форма этих кулачков определяет момент, ход и продолжительность открытия клапана. Момент открытия (и закрытия) определяет момент открытия (или закрытия) клапана относительно процесса работы двигателя. Ход определяет высоту открытия клапана, а продолжительность открытия отвечает на вопрос «Как долго клапан был открыт». Из-за различного поведения газов (воздушно-горючей смеси) в цилиндре до и после зажигания на разных оборотах двигателя, требуются различные настройки работы клапанов. Так оптимальное соотношение момента, хода и продолжительности клапана на низких оборотах, выльются в недостаточный объём рабочей смеси на высоких оборотах, что сильно уменьшит выходную мощность. И наоборот, оптимальные настройки для высоких оборотов приведут к неустойчивой работе на холостом ходу. В идеале двигатель должен уметь изменять эти установки в широких пределах, подстраиваясь под ситуацию.

На практике спроектировать и создать такой двигатель достаточно трудоёмко и нерентабельно. Предпринимались попытки использования соленоидов вместо обычных подпружиненных кулачков, но такие схемы не дошли до массового производства по причине дороговизны и сложности в исполнении.

VTEC — это попытка компромисса между производительностью двигателя на высоких оборотах и его стабильностью на низких.

Кроме того, в Японии существуют налоги на объём двигателя, заставляя производителей выпускать высокопроизводительные двигатели с относительно маленьким рабочим объёмом. В спортивных машинах как Toyota Supra и Nissan 300ZX мощность достигается турбонаддувом, Mazda RX-7 и RX-8 используют высокооборотистый роторный двигатель. VTEC — это ещё один подход к созданию мощного, малообъёмного двигателя.

SOHC VTEC

С ростом популярности и рыночного успеха, Honda выпустила упрощенную версию VTEC — SOHC VTEC. Поскольку в SOHC двигателях используется один, общий распредвал для впускных и выпускных клапанов, VTEC работает только на впускных клапанах. Причина лежит в свечах зажигания, которые расположены между двумя выпускными клапанами, делая невозможным размещение нескольких профилей кулачков.

SOHC VTEC-E

Следующая версия SOHC VTEC, VTEC-E была разработана не для повышения производительности на высоких оборотах, а для повышения экономии топлива на низких. Для этого, на низких оборотах открывался только один впускной клапан, впуская обедненную смесь и тем самым экономя топливо. При высоких оборотах, давление масла подключало второй клапан и повышало мощность.

3-stage SOHC VTEC

Также, Honda представила на некоторых рынках 3-stage SOHC VTEC. Эта система является комбинацией SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. На низких оборотах работает только один клапан, на средних оба клапана, а на высоких в действие вступают высокопроизводительные кулачки. Таким образом экономичность и мощность повышены по сравнению с предыдущими версиями.
i-VTEC

i-VTEC (i значит интеллектуальный (англ. intelligent)) представил непрерывно изменяемые фазы газораспределения на распредвале впускных клапанов в системе DOHC VTEC. Технология впервые применялась на хондовских четырёхцилиндровых двигателях К серии в 2001 году (в 2002 в США). Подъём и продолжительность открытия клапанов по-прежнему управлялся разными профилями кулачков, но впускной распредвал получил способность регулировать угол опережения от 25 до 50 градусов (в зависимости от двигателя). Фазы управляются компьютером, используя давление масла и изменяемой передачи распредвала. Регулирование фаз зависит от оборотов и нагрузки двигателя и могут варьироваться от отсутствия опережения на холостом ходу до максимального опережения под полным газом и низкими оборотами. Как следствие, увеличивается момент на низких и средних оборотах.

Для моторов К серии существуют две разновидности i-VTEC. Первая создана для мощных моторов, таких как в RSX Type-S, TSX, Odyssey Absolute, а вторая для экономичных моторов, таких как в CR-V, Odyssey или Accord. Оба мотора можно легко различить по выдаваемой мощности: производительные системы выдают около 206 л.с., а экономичные моторы не превышают 173 л. с.

Оставить комментарий

Система изменения фаз газораспределения – как работает VVT

Сердце большинства современных автомобилей, двигатель внутреннего сгорания, значительно продвинулся вперед за свою столетнюю историю.

В этой серии статей описываются некоторые ключевые инновации в технологии двигателей, а затем рассматриваются альтернативы двигателю внутреннего сгорания. На этой неделе, как работает система изменения фаз газораспределения.

Ознакомьтесь с другими деталями этой серии:

Технология сквозь время: впрыск топлива
Технология сквозь время: наддув
Технология сквозь время: турбонаддув
Технология сквозь время: водородные топливные элементы

Цель

Чтобы двигатель внутреннего сгорания вырабатывал энергию, воздух должен поступать, а выхлопные газы должны выходить из камеры цилиндра. Открытие и закрытие этих впускных и выпускных каналов контролируются клапанами, известными как впускные и выпускные клапаны соответственно.

Без изменения фаз газораспределения эти впускные и выпускные клапаны будут работать одинаково независимо от частоты вращения двигателя (оборотов в минуту) или условий движения. Это не идеально, так как водителю может потребоваться другое поведение двигателя в диапазоне оборотов. Например, при высоких оборотах водитель может желать большей мощности, в то время как экономия топлива может быть приоритетом при низких оборотах и ​​меньшей нагрузке на двигатель.

Простой клапан и поперечное сечение двигателя.

Регулировка фаз газораспределения обеспечивает различные режимы работы за счет изменения работы впускных и выпускных клапанов на разных оборотах двигателя. Таким образом, он помогает оптимизировать производительность двигателя, одновременно улучшая топливную экономичность и выбросы.

История

Alfa Romeo Spider 2000 был первым серийным автомобилем с системой изменения фаз газораспределения.

Необходимость изменения фаз газораспределения была осознана еще в 1924 года, когда американцы запатентовали клапан с изменяемой продолжительностью открытия для двигателя внутреннего сгорания. В 1980 году Alfa Romeo Spider 2000 стал первым серийным автомобилем, оснащенным системой изменения фаз газораспределения.

Как это работает?

Производители автомобилей, как правило, используют собственные названия для технологии изменения фаз газораспределения. Например, Toyota использует систему «VVT-I» (переменная синхронизация клапанов с интеллектом), в то время как Honda, как известно, называет свою систему «VTEC» (переменная синхронизация клапанов и электронное управление подъемом).

Toyota Chaser был одним из первых автомобилей, получивших версию технологии VVT-i.

Несмотря на то, что эти системы могут иметь некоторые различия в реализации, все они основаны на одних и тех же базовых технологиях и инженерных принципах.

Чтобы впускной и выпускной клапаны открывались и закрывались, они соединены с вращающимся распределительным валом, расположенным над клапанами.

Знаменитая технология Honda VTEC используется во всех моделях.

Технология изменения фаз газораспределения управляет тремя ключевыми характеристиками впускных и выпускных клапанов:

• Моменты газораспределения — моменты движения поршня, при которых клапаны открываются и закрываются.
• Длительность клапана — как долго клапаны остаются открытыми.
• Подъем клапана — насколько физически открываются клапаны (отверстие их открытия).

Для этого различные датчики, такие как датчики расхода воздуха и положения распредвала, подают информацию в ЭБУ автомобиля (блок управления двигателем), который затем использует различные механизмы для управления вышеупомянутыми характеристиками клапанов. Например, система Honda VTEC физически перемещает распределительный вал, чтобы увеличить подъем клапана.

Очень простой обзор того, как работает VTEC.

Будущее

В настоящее время системы изменения фаз газораспределения основаны на манипулировании распределительным валом для косвенного изменения трех ключевых характеристик клапана, описанных выше. Это, в свою очередь, ограничивает изменчивость клапана. Вместо этого будущие системы изменения фаз газораспределения могут обеспечить прямое управление каждым клапаном (иногда называемое «двигателем без кулачков» или «двигателем со свободным клапаном»), что обеспечит бесконечную вариативность и, следовательно, лучшую производительность двигателя.

Считаете ли вы, что система изменения фаз газораспределения может еще больше увеличить срок службы двигателя внутреннего сгорания, или электродвигатель остановит его как вкопанный? Расскажите нам, что вы думаете в комментариях.

Стратегии диагностики для систем изменения фаз газораспределения

Двигатель

Вот семь диагностических стратегий, которые можно применить к любому автомобилю с проблемами изменения фаз газораспределения.

Проверьте наличие экрана: Каналы в соленоиде управления подачей масла и приводе могут быть крошечными. Toyota, Honda и почти все производители имеют металлический сетчатый фильтр, чтобы предотвратить попадание мусора в масло в систему изменения фаз газораспределения.

Некоторые производители делают экран пригодным для обслуживания, но на некоторых автомобилях он может находиться внутри соленоида управления подачей масла, и его почти невозможно осмотреть или даже очистить. Если экран можно обслуживать, то процедура будет в сервисной информации или БСЭ. Некоторые производители могут порекомендовать снять сетчатый фильтр.

Отсоедините соленоид управления подачей масла, прежде чем исследовать кривую распредвала и коленчатого вала: Если вы пытаетесь определить, растянулась или перескочила цепь привода ГРМ, вам необходимо убедиться, что распредвалы заблокированы.

Большинство приводов имеют штифты, которые вставляются в две части привода, когда давление масла падает ниже определенного уровня.

Штифты предотвращают перемещение распределительного вала во время запуска, когда масло еще не достигло верхней части двигателя.

Если вы измеряете положение распределительного вала относительно коленчатого вала, а привод не заблокирован, форма волны не будет соответствовать заведомо исправной форме волны. Форма сигнала может выглядеть так, будто цепь перескочила или колесо датчика сломано.

Система изменения фаз газораспределения предназначена для выбросов и производительности: На многих двигателях с приводами изменения фаз газораспределения на впускном и выпускном распределительных валах не будет клапана рециркуляции отработавших газов или системы впрыска вторичного воздуха. Оба компонента были заменены системой изменения фаз газораспределения. Чтобы обеспечить функцию рециркуляции отработавших газов, выпускной кулачок полностью запаздывает, что добавляет много перекрытий. В результате выхлопные газы остаются в цилиндре. Эта деталь позволяет уменьшить проблемы с оборудованием и обслуживанием из-за углерода.

Открытие выпускного клапана позже сохраняет большее давление выхлопных газов в цилиндре, вызывая отталкивание всасываемого заряда и задержку выхлопных газов. В некоторых системах впускной распределительный вал выдвигается вперед при частичном дросселировании и WOT. Впускной клапан раньше и пропускает выхлопные газы в такт впуска, что имеет эффект EGR. Двигатели также могут использовать перекрытие клапанов, чтобы дополнительный кислород поступал к каталитическим нейтрализаторам. Этот дополнительный кислород и топливо могут помочь катализатору быстрее нагреться до температуры, чтобы уменьшить выбросы при запуске. Если у вас есть автомобиль с кодами эффективности кислорода или катализатора, они могут быть связаны с системой изменения фаз газораспределения.

Питание и заземление: Системы изменения фаз газораспределения используют датчики и приводы. Плохое заземление может вызвать вялую работу соленоида контроля масла. Сопротивление в проводке к датчику может вызвать код или привести к паршивой форме сигнала.

Используйте служебную информацию: Как вы уже догадались, диагностика VVT очень специфична для приложения. Диагностика VVT зависит не только от того, является ли двигатель рядным или V-образным блоком, или конфигурацией SOHC или DOHC, но и от конфигурации фазовращателя и системной электроники. Кроме того, существуют десятки «глобальных» кодов неисправностей серии P0010 и P0340, не говоря уже о кодах серии P1000, специфичных для производителя, которые могут быть сохранены из-за проблемы с синхронизацией клапанов. Но, применяя основные принципы работы, можно диагностировать большинство отказов VVT независимо от конфигурации.

Исключите масло и фильтр: Вязкость моторного масла и расход масляного фильтра могут повлиять на способность фазовращателя фаз управления фазами газораспределения, а также на срок службы масла. Изменение вязкости масла 5W20 на 5W30 может вызвать проблемы с системой изменения фаз газораспределения. Возможно, вы захотите заменить масло, прежде чем продолжить дальнейшую диагностику.