VVT-i расшифровывается как Variable Valve Timing with intelligence, то есть «интеллектуальное изменение фаз клапанов». Она является более поздним аналогом ниссановской N-VCT. Принцип ее работы основан на вращении распределительного вала относительно приводной шестерни с помощью гидромуфты (фазовращателя).

 

 

В зависимости от давления масла внутри муфты распредвал поворачивается (не прекращая вращения) на тот или иной угол по отношению к шестерне. Система VVT-i может изменять угол поворота распредвала для трех разных режимов работы двигателя.

На двигателях с классической системой ГРМ распредвал настроен «компромиссно», чтобы впускные клапаны открывались чуть раньше, чем поршень в четвертом такте достигнет верхней мертвой точки и вытолкнет все отработанные газы в систему выпуска через выпускные клапаны.

Делается это потому, что воздух (или топливовоздушная смесь) поступает в камеру сгорания не сразу после открытия впускного клапана, а с небольшой задержкой. Соответственно, клапан нужно открыть пораньше, чтобы пока поршень внизу, в камеру сгорания успело попасть побольше воздуха или смеси. Правда, когда впускной клапан открывается с опережением (когда еще не закрылся выпускной), в систему впуска попадает некоторое количество отработавших газов.
На средних и высоких оборотах это не вредно, скорее – полезно. Некоторая часть газов, не успевшая покинуть цилиндр через выпускной клапан, сжигается повторно, отчего больше частиц СО2 и NO2 разлагается на безопасные элементы.  Кроме того, в момент, когда открыты впускные клапаны вместе с выпускными, газы более интенсивно выходят из камеры сгорания, и поршню легче двигаться наверх. Соответственно, на преодоление сопротивления газов тратится меньше полезной мощности, и падает расход топлива.

Однако на холостых оборотах во впускной коллектор поступает мало воздуха, и давление в системе впуска низкое. В результате во впускаемый воздух или топливовоздушную смесь попадает слишком много отработавших газов, и получившаяся в итоге смесь плохо горит. 

Поэтому VVT-i на холостых оборотах заставляет распредвал смещаться чуть назад, отчего впускные клапаны открываются позже обычного – тогда, когда поршень находится в верхней мертвой точке и отработанных газов в цилиндре нет. В результате газы из впуска и выпуска не смешиваются, мотор работает ровно (что от него на холостых, собственно, и требуется).

В режиме спокойной езды «в полпедали», когда дроссельная заслонка открыта примерно наполовину, VVT-i возвращает распредвал в среднее положение, поворачивая его чуть вперед. Соответственно, впускные клапаны открываются чуть раньше, и во впуск успевает попасть некоторое количество отработанных газов. Поскольку давление на впуске уже достаточно высокое, эти газы более успешно выталкиваются обратно в цилиндр, и слишком много во впуск их не попадает. Как мы уже говорили раньше, выхлопные газы в этом режиме лучше разлагаются, сопротивление поршню в четвертом такте снижается, и двигатель, опять же, работает так, как требует от него обстановка.

Когда дроссельная заслонка открыта полностью, от мотора требуется уже максимум отдачи. Система VVT-i сдвигает распредвал вокруг своей оси еще чуть вперед. Соответственно, впускные клапаны открываются еще раньше, но более высокое давление на впуске почти не дает просочиться туда выхлопу.

Зачем нужно открывать клапан еще раньше? Чтобы в цилиндр попало максимум воздуха или топливовоздушной смеси! Но на высоких оборотах также важно закрыть клапан сразу после того, как цилиндр наполнился. Это происходит до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки. Если клапаны будут открыты хотя бы на чуть-чуть в тот момент, когда поршень снова пойдет наверх, часть смеси просочится обратно во впуск и не сгорит. Меньше сгоревшей смеси – меньше энергии, ниже эффективность работы двигателя.

Итак, еще раз: на холостых оборотах впускные клапаны поздно закрываются и поздно открываются, на средних – открываются и закрываются в режиме двигателя с классическим ГРМ, а на высоких – рано открываются и рано закрываются.

Важно понимать, что поворачиваясь относительно шестерни, распредвал не прекращает своего вращения. То есть, под воздействием муфты он либо кратковременно «обгоняет» коленвал, либо наоборот «отстает».

Сам поворот вала относительно шестерни обеспечивают лепестки ротора внутри гидравлической муфты. Перемещает лепестки моторное масло, которое подается в муфту под давлением. 
Масло в муфту подает электромагнитный клапан. Команду на его открытие дает электронный блок управления двигателем. Тот, в свою очередь, получает информацию о нагрузке на двигатель от датчика расхода воздуха и датчика положения дроссельной заслонки. Для контроля за ситуацией ЭБУ также мониторит температуру двигателя с помощью датчика температуры охлаждающей жидкости, а также фиксирует текущее положение коленвала (через датчик положения коленвала) и распредвалов (через датчики Холла).

 

В этом получасовом фильме наглядно показаны суть и принцип работы системы VVT-i.

 

Развивая свою технологию VVT-i, компания Toyota вскоре сумела скомбинировать ее с системой регулировки высоты поднятия клапанов, изначально реализованной Honda в своей VTEC. Так появилось следующее поколение системы – VVTL-i, Variable Valve Timing and Lift with intelligence.

KnowCar - понятная энциклопедия по устройству автомобилей, где сложное описано простым языком, с иллюстрациями и видео, а статьи рассортированы по разделам. Энциклопедия в процессе наполнения. Если есть вопросы или предложения, свяжитесь с командой. Все контактные данные - внизу сайта.