Toyota известна своими высокотехнологичными решениями, которые можно привести в качестве примера инженерного мастерства. Одним из таких примеров является VVT-i, или Variable Valve Timing with intelligence. Благодаря его работе автомобили Toyota могут похвастаться выдающимися эксплуатационными характеристиками, экономичностью и экологической чистотой. Давайте рассмотрим, как работает VVT-i и почему он настолько эффективен.
Что такое VVT-i на Toyota
Во-первых, давайте вспомним, как работает синхронизация в обычных двигателях. В фазе впуска цилиндр заполняется топливно-воздушной смесью через отверстие впускного клапана, после чего она сжимается поршнем. В фазе рабочего хода смесь воспламеняется, а в фазе выпуска она выводится из цилиндра путем открытия выпускного клапана. Довольно просто в теории, но на практике возникает ряд проблем.
Например, водители хотят одновременно больше мощности, экономичности и экологичности, но эти желания противоречат друг другу. На самом деле, для увеличения производительности необходимо дольше открывать впускной клапан, чтобы в цилиндр поступало больше топливной смеси. В то же время расход топлива и показатели выбросов значительно снижаются. Найти правильный баланс — непростая задача, поскольку условия работы двигателя постоянно меняются.
Существует еще более обыденная проблема — синхронизация клапанов происходит не мгновенно, а с задержкой. Например, между открытием впускного клапана и впуском топливной смеси проходит определенное, хотя и короткое, время. И эти задержки зависят от оборотов и других факторов. В таких условиях практически невозможно выполнить последовательную, высокопроизводительную настройку синхронизации.
По этой причине в 1996 году Toyota представила VVT-i, интеллектуальную систему переменной фазы газораспределения, которая регулирует настройки фаз газораспределения «на лету», в зависимости от текущих условий работы двигателя. Первое поколение VVT-i позволило добиться ощутимых улучшений:
- мощность и крутящий момент были увеличены в среднем на 10 процентов;
- Расход топлива в городском цикле снижается на 6-8 процентов;
- Концентрация оксида азота в выбросах сократилась на 40 процентов;
- Улучшенная реакция на низких скоростях;
- Более эффективное использование турбокомпрессора.
Как работает VVT-i
Существует несколько обычных поколений системы, и их конструкция несколько отличается в деталях. Но в целом принцип работы системы VVT-i одинаков. Привод VVT-i расположен в шкиве распределительного вала. Здесь корпус привода соединен с шестерней или зубчатым колесом, а приводной ротор соединен с распределительным валом. Масло подается к приводу с одной или другой стороны каждой лопасти ротора. Это заставляет ротор и распределительный вал поворачиваться на нужный угол.
Когда двигатель работает на холостом ходу, VVT-i удерживает распределительный вал под минимальным углом наклона. Это обеспечивает точное открытие впускных клапанов в начале фазы впуска с относительно коротким перепуском. Это стабилизирует работу двигателя без необходимости повышения оборотов двигателя и сводит вероятность перекрытия впускных и выпускных клапанов к нулю. При этом расход топлива сводится к минимуму.
При движении на скорости по автомагистрали система VVT-i вращает распределительный вал для предварительного открытия впускных клапанов и приведения их в зацепление с выпускными клапанами. В результате цилиндры полностью насыщаются топливом, а поршни испытывают минимальное сопротивление в фазе выпуска, поскольку впускной клапан в этот момент также наклонен. Это приводит к снижению расхода топлива и более чистому выхлопу.
Наконец, в максимальном режиме, когда педаль акселератора нажата до пола, распределительный вал поворачивается на максимальный угол. Когда он это делает, впускные клапаны все еще открываются до фазы впуска и закрываются с опозданием. Таким образом, двигатель достигает максимальной мощности и крутящего момента при более умеренном расходе топлива.
Читайте также: Что такое двигатель CRDI и как он работает.
Что такое Dual VVT-i и VVT-iE
Конечно, Toyota не остановилась на достигнутом и усовершенствовала систему VVT. Следующим эволюционным шагом стала система Dual VVT-i, которая научилась управлять распределительным валом не только для впускных, но и для выпускных клапанов. Последняя модификация — VVT-iE, ее отличия более глубоки. Таким образом, регулировка углов распределительных валов теперь осуществляется не давлением масла, а специальным электродвигателем. Все эти усовершенствования принесли ряд преимуществ:
- расход топлива еще больше снизился — на 10-12 процентов;
- больше мощности и крутящего момента;
- электронное управление в VVT-iE устранило запаздывание;
- по той же причине VVT-iE учится работать с момента запуска двигателя;
- Регулировка времени стала более точной и динамичной.
