Wie funktioniert eine vvti toyota kupplung. Variables Ventilsteuerungssystem

Variable Ventilsteuerungen waren eine Revolution für Verbrennungsmotoren und wurden dank der japanischen Modelle der 90er Jahre populär. Doch wie unterscheiden sich die bekanntesten Systeme im Betrieb voneinander?

Verbrennungsmotoren waren seit ihrer Einführung nicht so effizient wie möglich. Der durchschnittliche Wirkungsgrad solcher Motoren beträgt 33 Prozent - der Rest der Energie, die durch das brennende Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird, wird verschwendet. Daher war jede Möglichkeit gefragt, den Verbrennungsmotor energieeffizienter zu machen, und das variable Ventilsteuerungssystem wurde zu einer der erfolgreichsten Lösungen.

Das System ändert die Ventilsteuerung (den Moment, in dem jedes Ventil während des Betriebszyklus öffnet und schließt), ihre Dauer (den Moment, in dem das Ventil geöffnet ist) und den Hub (wie weit das Ventil öffnen kann).

Wie Sie wissen, drückt das Einlassventil in einem Motor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder, das dann komprimiert, verbrannt und in das sich öffnende Auslassventil gedrückt wird. Diese Ventile werden von Stößelstangen angetrieben, die von einer Nockenwelle mit einem Nockensatz gesteuert werden, um das perfekte Schließ-zu-Öffnungs-Verhältnis zu erzielen.

Leider sind herkömmliche Nockenwellen so konstruiert, dass nur das Öffnen der Ventile gesteuert werden kann. Hier liegt das Problem, denn für maximale Effizienz müssen die Ventile bei unterschiedlichen Motordrehzahlen unterschiedlich schließen und öffnen.

Beispielsweise muss das Einlassventil bei hohen Motordrehzahlen etwas früher geöffnet werden, da sich der Kolben so schnell bewegt, dass er nicht genug Luft hineinlässt. Wenn das Ventil etwas früher geöffnet wird, gelangt mehr Luft in den Zylinder, was die Effizienz der Verbrennung erhöht.

Anstelle eines Kompromisses zwischen Nockenwellen für hohe und niedrige Drehzahlen entstand daher ein variables Ventilsteuerungssystem, das als eines der effektivsten auf diesem Gebiet gilt. Verschiedene Unternehmen haben diese Technologie auf unterschiedliche Weise interpretiert, also schauen wir uns die beliebtesten an.

Vanos (oder Variable Nockenwellensteuerung) ist ein Versuch von BMW, ein variables Ventilsteuerungssystem zu entwickeln, und es wurde erstmals in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts beim M50-Motor verwendet, der in der 5er-Serie installiert wurde. Es verwendet auch das Prinzip, das Zusammenwirken von Zeitsteuerungsmechanismen zu verzögern oder vorzuziehen, verwendet jedoch einen Getriebezug innerhalb der Nockenwellenscheibe, der sich mit oder gegen die Nockenwelle bewegt und die Arbeitsphasen ändert. Dieser Vorgang wird von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert, die den Getriebezug mithilfe von Öldruck vorwärts oder rückwärts bewegt.

Wie bei anderen Systemen bewegt sich der Getriebezug nach vorne, um die Ventile etwas früher zu öffnen, wodurch die in die Zylinder eintretende Luftmenge und die Motorleistung erhöht werden. Tatsächlich führte BMW zunächst einen einzelnen Vanos ein, der nur in bestimmten Modi bei unterschiedlichen Motordrehzahlen auf der Einlassnockenwelle lief. Das deutsche Unternehmen entwickelte später das Doppel-Vanos-System, das als fortschrittlicher gilt, da es auf beide Nockenwellen wirkt und auch die Drosselklappenstellung anpasst. Doppel-Vanos wurde für den S50B32 geschaffen, der beim BMW M3 im Heck des E36 verbaut wurde.

Mittlerweile hat fast jeder große Hersteller seinen eigenen Namen für das Ventilsteuerungssystem – Rover hat VVC, Nissan hat VVL und Ford hat VCT entwickelt. Und das ist nicht verwunderlich, da dies einer der erfolgreichsten Funde für Verbrennungsmotoren ist. Dank ihr konnten die Hersteller den Verbrauch senken und die Leistung ihrer Motoren steigern.

Aber mit dem Aufkommen der pneumatischen Ventilsteuerung werden diese Systeme in Rente gehen. Jetzt ist jedoch ihre Zeit.

Ein geteiltes Getriebe, mit dem Sie die Öffnungs- / Schließphasen der Ventile einstellen können, galt bisher nur als Zubehör für Sportwagen. In vielen modernen Motoren wird die variable Ventilsteuerung regelmäßig eingesetzt und dient nicht nur der Leistungssteigerung, sondern auch der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen in die Umwelt. Betrachten wir die Funktionsweise der variablen Ventilsteuerung (der internationale Name für Systeme dieses Typs) sowie einige Funktionen des VVT-Geräts bei BMW-, Toyota- und Honda-Fahrzeugen.

Feste Phasen

Die Ventilsteuerung wird normalerweise als Öffnungs- und Schließmoment der Einlass- und Auslassventile bezeichnet, ausgedrückt in Grad der Drehung der Kurbelwelle relativ zu BDC und TDC. Grafisch ist es üblich, den Zeitraum des Öffnens und Schließens mit einem Diagramm darzustellen.

Wenn wir von Phasen sprechen, dann kann Folgendes geändert werden:

• der Moment, in dem sich die Einlass- und Auslassventile zu öffnen beginnen;
• Aufenthaltsdauer im geöffneten Zustand;
• Hubhöhe (der Betrag, um den das Ventil abgesenkt wird).

Die überwiegende Mehrheit der Motoren hat eine feste Ventilsteuerung. Das bedeutet, dass die oben beschriebenen Parameter nur durch die Nockenform der Nockenwelle bestimmt werden. Der Nachteil einer solchen konstruktiven Lösung besteht darin, dass die von den Konstrukteuren für den Betrieb des Motors berechnete Form der Nocken nur in einem engen Drehzahlbereich optimal ist. Zivile Motoren sind so ausgelegt, dass die Ventilsteuerung den normalen Betriebsbedingungen des Autos entspricht. Denn wenn Sie einen Motor bauen, der „von unten“ sehr gut läuft, sind bei überdurchschnittlichen Drehzahlen sowohl das Drehmoment als auch die Spitzenleistung zu niedrig. Es ist dieses Problem, das das variable Ventilsteuersystem löst.

Wie das VVT funktioniert

Die Essenz des VVT-Systems besteht darin, die Ventilöffnungsphasen in Echtzeit anzupassen und sich dabei auf den Motorbetriebsmodus zu konzentrieren. Abhängig von den Konstruktionsmerkmalen der einzelnen Systeme wird dies auf verschiedene Arten implementiert:

• Drehen der Nockenwelle relativ zum Nockenwellenzahnrad;
• die Einbeziehung in die Arbeit bei bestimmten Geschwindigkeiten der Nocken, deren Form für Leistungsmodi geeignet ist;
• Änderung des Ventilhubs.

Am weitesten verbreitet sind Systeme, bei denen die Phaseneinstellung durch Änderung der Winkelposition der Nockenwelle relativ zum Zahnrad erfolgt. Trotz der Tatsache, dass ein ähnliches Prinzip von verschiedenen Systemen in Betrieb genommen wird, verwenden viele Autohersteller individuelle Bezeichnungen.

• Renault – Variable Nockenphasen (VCP).
• BMW-VANOS. Wie die meisten Autohersteller war zunächst nur die Einlassnockenwelle mit einem solchen System ausgestattet. Das System, bei dem die variablen Ventilsteuerungs-Fluidkupplungen an der Auslassnockenwelle installiert sind, heißt Doppel-VANOS.
• Toyota - Variable Ventilsteuerung mit Intelligenz (VVT-i). Wie bei BMW wird das Vorhandensein eines Systems an den Einlass- und Auslassnockenwellen als Dual VVT bezeichnet.
• Honda - Variable Zeitsteuerung (VTC).
• Volkswagen agierte in diesem Fall konservativer und wählte die internationale Bezeichnung Variable Valve Timing (VVT).
• Hyundai, Kia, Volvo, GM - Kontinuierliche variable Ventilsteuerung (CVVT).

Wie Phasen die Motorleistung beeinflussen

Bei niedrigen Drehzahlen sorgt die maximale Füllung der Zylinder für ein spätes Öffnen des Auslassventils und ein frühes Schließen des Einlasses. In diesem Fall ist die Ventilüberschneidung (die Position, in der die Auslass- und Einlassventile gleichzeitig geöffnet sind) minimal, daher wird die Möglichkeit, die im Zylinder verbleibenden Abgase zurück in den Einlass zu drücken, eliminiert. Wegen der weitphasigen ("oben") Nockenwellen bei Zwangsmotoren müssen oft erhöhte Leerlaufdrehzahlen eingestellt werden.

Um das Beste aus dem Motor herauszuholen, sollten die Phasen bei hohen Geschwindigkeiten so breit wie möglich sein, da die Kolben viel mehr Luft pro Zeiteinheit pumpen. In diesem Fall wirkt sich die Überschneidung der Ventile positiv auf die Spülung der Zylinder (Ausstoß der restlichen Abgase) und die anschließende Befüllung aus.

Aus diesem Grund macht der Einbau eines Systems, mit dem Sie die Ventilsteuerung und bei einigen Systemen den Ventilhub an die Motorbetriebsart anpassen können, den Motor flexibler, leistungsfähiger, sparsamer und gleichzeitig benutzerfreundlicher Umgebung.

Gerät, Funktionsprinzip von VVT

Der Phasenschieber ist für die Winkelverschiebung der Nockenwelle verantwortlich, bei der es sich um eine Flüssigkeitskupplung handelt, deren Betrieb von der Motor-ECU gesteuert wird.

Konstruktiv besteht der Phasenschieber aus einem Rotor, der mit der Nockenwelle verbunden ist, und einem Gehäuse, dessen äußerer Teil das Nockenwellenrad ist. Zwischen dem Gehäuse der hydraulisch gesteuerten Kupplung und dem Rotor befinden sich Hohlräume, deren Füllung mit Öl zur Bewegung des Rotors und damit zur Verschiebung der Nockenwelle relativ zum Zahnrad führt. Im Hohlraum wird Öl durch spezielle Kanäle zugeführt. Die Einstellung der durch die Kanäle fließenden Ölmenge erfolgt durch einen elektrohydraulischen Verteiler. Der Verteiler ist ein herkömmliches Magnetventil, das von der ECU über ein PWM-Signal angesteuert wird. Es ist das PWM-Signal, das es ermöglicht, die Ventilsteuerung sanft zu ändern.

Das Steuersystem in Form eines Motorsteuergeräts verwendet die Signale der folgenden Sensoren:

• DPKV (berechnete Drehfrequenz der Kurbelwelle);
• DPRV;
• TPS;
• DMRV;
• DTOZH.

Systeme mit unterschiedlichen Nockenformen

Aufgrund der komplexeren Konstruktion ist das System zum Ändern der Ventilsteuerung durch Einwirken auf die Kipphebel der Nocken verschiedener Formen weniger verbreitet. Wie bei der variablen Ventilsteuerung verwenden Autohersteller unterschiedliche Bezeichnungen für prinzipiell ähnliche Systeme.

• Honda - Variable Ventilsteuerung und elektronische Hubsteuerung (VTEC). Wenn sowohl VTEC als auch VVT gleichzeitig am Motor verwendet werden, wird ein solches System als i-VTEC abgekürzt.
• BMW - Valvelift-System.
• Audi - Valvelift-System.
• Toyota – Variable Ventilsteuerung und Hub mit Intelligenz von Toyota (VVTL-i).
• Mitsubishi - Mitsubishi Innovative Valve Timing Electronic Control (MIVEC).

Arbeitsprinzip

Das VTEC-System von Honda ist vielleicht eines der berühmtesten, aber andere Systeme funktionieren auf ähnliche Weise.

Wie Sie dem Diagramm entnehmen können, wird im Lowspeed-Modus die Kraft auf die Ventile durch die Kipphebel durch das Einrücken der beiden äußersten Nocken übertragen. In diesem Fall bewegt sich die mittlere Wippe „Leerlauf“. Beim Umschalten in den Hochgeschwindigkeitsmodus fährt der Öldruck die Verriegelungsstange (Verriegelungsmechanismus) aus, wodurch 3 Kipphebel zu einem einzigen Mechanismus werden. Die Erhöhung des Ventilhubs wird dadurch erreicht, dass der mittlere Kipphebel dem Nockenwellennocken mit dem größten Profil entspricht.

Eine Variation des VTEC-Systems ist ein Design, bei dem die Modi: niedrige, mittlere und hohe Geschwindigkeit unterschiedlichen Kipphebeln und Nocken entsprechen. Bei niedrigen Drehzahlen öffnet der kleinere Nocken nur ein Ventil, bei mittleren Drehzahlen öffnen die beiden kleineren Nocken 2 Ventile und bei hohen Drehzahlen öffnet der größte Nocken beide Ventile.

Die letzte Stufe der Entwicklung

Eine stufenweise Änderung der Öffnungsdauer und der Höhe der Ventile ermöglicht es, nicht nur die Ventilsteuerung zu ändern, sondern auch die Funktion der Motorlastregelung nahezu vollständig von der Drosselklappe zu nehmen. Hier geht es in erster Linie um das Valvetronic-System von BMW. Erst BMW-Spezialisten erzielten solche Ergebnisse. Jetzt haben ähnliche Entwicklungen: Toyota (Valvematic), Nissan (VVEL), Fiat (MultiAir), Peugeot (VTI).

Die in einem kleinen Winkel geöffnete Drosselklappe erzeugt einen erheblichen Widerstand gegen die Bewegung von Luftströmen. Infolgedessen wird ein Teil der aus der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches gewonnenen Energie für die Überwindung von Pumpverlusten aufgewendet, was sich negativ auf die Leistung und Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs auswirkt.

Beim Valvetronic-System wird die in die Zylinder eintretende Luftmenge durch den Hubgrad und die Öffnungsdauer der Ventile gesteuert. Realisiert wurde dies durch die Einführung einer Exzenterwelle und eines Zwischenhebels in die Konstruktion. Der Hebel ist über ein Schneckengetriebe mit einem von der ECU angetriebenen Servo verbunden. Die Veränderung der Position des Zwischenhebels verschiebt die Wirkung der Wippe in Richtung mehr oder weniger Öffnung der Ventile. Ausführlicher wird das Funktionsprinzip im Video gezeigt.

Variables Ventilsteuerungssystem (international gebräuchlicher Name Variable Ventilsteuerung, VVT) dient zur Regulierung der Parameter des Gasverteilungsmechanismus in Abhängigkeit von den Motorbetriebsarten. Die Verwendung dieses Systems sorgt für eine Steigerung der Motorleistung und des Drehmoments, der Kraftstoffeffizienz und einer Reduzierung schädlicher Emissionen.

Zu den einstellbaren Parametern des Gasverteilungsmechanismus gehören:

• Moment des Öffnens (Schließens) von Ventilen;
• Dauer der Ventilöffnung;
• Ventilhub.

Zusammen bilden diese Parameter die Ventilsteuerung - die Dauer der Einlass- und Auslasstakte, ausgedrückt durch den Drehwinkel der Kurbelwelle relativ zu den "toten" Punkten. Die Ventilsteuerung wird durch die Form der Nockenwelle bestimmt, die auf das Ventil wirkt.

Unterschiedliche Motorbetriebsarten erfordern unterschiedliche Ventilsteuerzeiten. Daher sollte die Ventilsteuerung bei niedrigen Motordrehzahlen eine Mindestdauer haben („enge“ Phasen). Bei hohen Drehzahlen hingegen sollen die Steuerzeiten möglichst breit sein und gleichzeitig die Überschneidung von Einlass- und Auslasstakt gewährleisten (natürliche Abgasrückführung).

Der Nocken der Nockenwelle hat eine bestimmte Form und kann nicht gleichzeitig enge und breite Ventilsteuerzeiten bereitstellen. In der Praxis ist die Nockenform ein Kompromiss zwischen hohem Drehmoment bei niedriger Drehzahl und hoher Leistung bei hoher Drehzahl. Genau diesen Widerspruch löst das System zur Änderung der Steuerzeiten auf.

Abhängig von den einstellbaren Parametern des Gasverteilungsmechanismus werden folgende Methoden der variablen Ventilsteuerung unterschieden:

• Drehung der Nockenwelle;
• die Verwendung von Nocken mit unterschiedlichen Profilen;
• Änderung des Ventilhubs.

Am gebräuchlichsten sind variable Ventilsteuerungssysteme, die eine Nockenwellendrehung verwenden:

• VANOS (Doppel-VANOS) von BMW;
• VVT-i(Dual VVT-i), Variable Ventilsteuerung mit Intelligenz von Toyota;
• VVT Volkswagen Variable Ventilsteuerung n;
• VTC, Variable Zeitsteuerung von Honda;
• CVVT, kontinuierliche variable Ventilsteuerung von Hyundai, Kia, Volvo, General Motors;
• VCP, Variable Nockenphasen von Renault.

Das Funktionsprinzip dieser Systeme basiert auf der Drehung der Nockenwelle in Drehrichtung, wodurch ein frühes Öffnen der Ventile gegenüber der Ausgangsstellung erreicht wird.

Die Konstruktion des variablen Ventilsteuersystems dieses Typs umfasst eine hydraulisch gesteuerte Kupplung und ein Steuersystem für diese Kupplung.

hydraulische Kupplung(allgemeiner Name Phasenschieber) dreht direkt die Nockenwelle. Die Kupplung besteht aus einem Rotor, der mit der Nockenwelle verbunden ist, und einem Gehäuse, das die Antriebsriemenscheibe der Nockenwelle ist. Zwischen dem Rotor und dem Gehäuse befinden sich Hohlräume, denen Motoröl durch die Kanäle zugeführt wird. Das Füllen des einen oder anderen Hohlraums mit Öl gewährleistet die Drehung des Rotors relativ zum Gehäuse und dementsprechend die Drehung der Nockenwelle um einen bestimmten Winkel.

Auf der Einlassnockenwelle ist meist eine hydraulisch gesteuerte Kupplung verbaut. Zur Erweiterung der Regelparameter werden bei einigen Ausführungen die Kupplungen an der Einlass- und Auslassnockenwelle verbaut.

Das Steuersystem stellt eine automatische Steuerung des Betriebs der hydraulisch gesteuerten Kupplung bereit. Strukturell umfasst es Eingangssensoren, eine elektronische Steuereinheit und Aktuatoren. Das Steuersystem verwendet Hallsensoren, die die Positionen der Nockenwellen auswerten, sowie weitere Sensoren des Motormanagementsystems: Kurbelwellendrehzahl, Kühlmitteltemperatur, Luftmengenmesser. Das Motorsteuergerät empfängt Signale von Sensoren und erzeugt Steueraktionen am Aktuator - einem elektrohydraulischen Verteiler. Der Verteiler ist ein Magnetventil und versorgt die hydraulisch gesteuerte Kupplung mit Öl und entnimmt es je nach Motorbetriebsart.

Das variable Ventilsteuerungssystem sieht in der Regel den Betrieb in den folgenden Modi vor:

• Leerlauf ( minimale Kurbelwellendrehzahl);
• maximale Leistung;
• maximales Drehmoment.

Ein anderer Typ eines variablen Ventilsteuersystems basiert auf der Verwendung von Nocken verschiedener Formen, wodurch eine schrittweise Änderung der Öffnungsdauer und des Ventilhubs erreicht wird. Bekannte derartige Systeme sind:

• VTEC, variable Ventilsteuerung und elektronische Hubsteuerung von Honda;
• VVTL-i, variable Ventilsteuerung und Hub mit Intelligenz von Toyota;
• MIVEC, Mitsubishi Innovative Elektronische Ventilsteuerung von Mitsubishi;
• Valvelift-System von Audi.

Diese Systeme haben im Wesentlichen die gleiche Konstruktion und Funktionsweise, mit Ausnahme des Valvelift-Systems. Beispielsweise enthält eines der bekanntesten VTEC-Systeme einen Satz Nocken mit verschiedenen Profilen und ein Steuersystem.

Die Nockenwelle hat zwei kleine und einen großen Nocken. Kleine Nocken sind durch die entsprechenden Kipphebel (Kipphebel) mit einem Paar Einlassventilen verbunden. Der große Nocken bewegt die freie Wippe.

Das Steuersystem stellt das Umschalten von einem Betriebsmodus in einen anderen bereit, indem es den Blockiermechanismus betätigt. Der Verriegelungsmechanismus wird hydraulisch angetrieben. Bei niedrigen Motordrehzahlen (niedrige Last) arbeiten die Einlassventile von kleinen Nocken, während die Ventilsteuerung durch eine kurze Dauer gekennzeichnet ist. Wenn die Motordrehzahl einen bestimmten Wert erreicht, aktiviert das Steuersystem den Verriegelungsmechanismus. Die Kipphebel der kleinen und großen Nocken sind mit einem Sicherungsstift zu einem Stück verbunden, während die Kraft auf die Einlassventile von der großen Nocke übertragen wird.

Eine weitere Modifikation des VTEC-Systems hat drei Steuermodi, die durch den Betrieb eines kleinen Nockens (Öffnen eines Einlassventils, niedrige Motordrehzahl), zweier kleiner Nocken (Öffnen zweier Einlassventile, mittlere Drehzahl) und eines großen Nockens (hohe Drehzahl) bestimmt werden ).

Das moderne variable Ventilsteuerungssystem von Honda ist das I-VTEC-System, das die Systeme VTEC und VTC kombiniert. Diese Kombination erweitert die Motorsteuerungsparameter erheblich.

Die baulich fortschrittlichste Version der variablen Ventilsteuerung basiert auf der Verstellung der Ventilhubhöhe. Dieses System ermöglicht es Ihnen, in den meisten Motorbetriebsarten auf Gas zu verzichten. Vorreiter auf diesem Gebiet ist BMW mit seinem System Valvetronic. Ein ähnliches Prinzip wird in anderen Systemen verwendet:

• Ventilmatik von Toyota;
• VEL, Variable Valve Event and Lift System von Nissan;
• MultiAir von Fiat;
• VTI, Variable Valve und Timing Injection von Peugeot.

Beim Valvetronic-System erfolgt die Änderung des Ventilhubs über eine komplexe Kinematik, bei der die klassische Nocken-Kipphebel-Verbindung um eine Exzenterwelle und einen Zwischenhebel ergänzt wird. Die Exzenterwelle wird vom Elektromotor über ein Schneckengetriebe gedreht. Die Drehung der Exzenterwelle verändert die Position des Zwischenhebels, der wiederum eine bestimmte Bewegung der Wippe und die entsprechende Bewegung des Ventils einstellt. Die Änderung des Ventilhubs erfolgt kontinuierlich in Abhängigkeit von den Motorbetriebsarten.

Das Valvetronic-System ist nur an den Einlassventilen installiert.

20.08.2013

Dieses System liefert das optimale Ansaugdrehmoment in jedem Zylinder für gegebene spezifische Motorbetriebsbedingungen. VVT-i eliminiert praktisch den traditionellen Kompromiss zwischen großem Drehmoment im unteren Drehzahlbereich und Leistung im oberen Drehzahlbereich. VVT-i sorgt auch für einen geringeren Kraftstoffverbrauch und reduziert die Emissionen schädlicher Verbrennungsprodukte so effektiv, dass kein Abgasrückführungssystem erforderlich ist.

VVT-i-Motoren sind in allen modernen Toyota-Fahrzeugen eingebaut. Ähnliche Systeme werden von einer Reihe anderer Hersteller entwickelt und verwendet (z. B. das VTEC-System von Honda Motors). Das VVT-i-System von Toyota ersetzt das frühere VVT-System (Hydraulically Actuated 2-Stage Control), das seit 1991 bei 4A-GE-Motoren mit 20 Ventilen verwendet wird. VVT-i ist seit 1996 im Einsatz und steuert das Öffnen und Schließen der Einlassventile durch Umschalten des Getriebes zwischen dem Nockenwellenantrieb (Riemen, Zahnrad oder Kette) und der Nockenwelle selbst. Die Nockenwellenstellung wird hydraulisch gesteuert (unter Druck stehendes Motoröl).

1998 erschien Dual („double“) VVT-i, das sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile steuert (zuerst beim 3S-GE-Motor des RS200 Altezza installiert). Außerdem wird duales VVT-i bei neuen Toyota-V-Motoren wie dem 3,5-Liter-V6 2GR-FE verwendet. Ein solcher Motor ist bei Avalon, RAV4 und Camry in Europa und Amerika, bei Aurion in Australien und bei verschiedenen Modellen in Japan, einschließlich Estima, installiert. Dual VVT-i wird in zukünftigen Toyota-Motoren verwendet, einschließlich eines neuen 4-Zylinder-Motors für die nächste Generation von Corolla. Darüber hinaus wird im D-4S 2GR-FSE-Motor des Lexus GS450h duales VVT-i verwendet.

Aufgrund der Änderung des Öffnungszeitpunkts der Ventile sind das Starten und Stoppen des Motors praktisch nicht wahrnehmbar, da die Kompression minimal ist und sich der Katalysator sehr schnell auf Betriebstemperatur aufheizt, was die schädlichen Emissionen in die Atmosphäre drastisch reduziert. VVTL-i (steht für Variable Valve Timing and Lift with Intelligence) Basierend auf VVT-i verwendet das VVTL-i-System eine Nockenwelle, die auch steuert, wie weit sich jedes Ventil öffnet, wenn der Motor mit hohen Drehzahlen läuft. Dies ermöglicht nicht nur höhere Motordrehzahlen und mehr Leistung, sondern auch das optimale Öffnungsmoment jedes Ventils, was zu Kraftstoffeinsparungen führt.

Das System wurde in Zusammenarbeit mit Yamaha entwickelt. VVTL-i-Motoren sind in modernen Toyota-Sportwagen wie dem Celica 190 (GTS) zu finden. 1998 begann Toyota, die neue VVTL-i-Technologie für den 2ZZ-GE-Motor mit zwei Nockenwellen und 16 Ventilen anzubieten (eine Nockenwelle steuert die Einlass- und die andere Auslassventile). Jede Nockenwelle hat zwei Nocken pro Zylinder, einen für niedrige Drehzahlen und einen für hohe Drehzahlen (große Öffnung). Jeder Zylinder hat zwei Einlass- und zwei Auslassventile, und jedes Ventilpaar wird von einem einzelnen Kipphebel angetrieben, auf den eine Nockenwelle wirkt. Jeder Hebel hat einen federbelasteten Gleitstößel (die Feder ermöglicht es dem Stößel, frei über die "Hochgeschwindigkeits" -Nocke zu gleiten, ohne die Ventile zu beeinträchtigen). Wenn die Motordrehzahl unter 6000 U/min liegt, wird der Kipphebel von einem "Langsam-Nocken" über einen herkömmlichen Rollenfolger betätigt (siehe Abbildung). Wenn die Frequenz 6000 U/min übersteigt, öffnet der Motorsteuercomputer das Ventil und der Öldruck bewegt den Stift unter jeder Schubstange. Der Stift unterstützt den Gleitschieber, wodurch er sich nicht mehr frei auf seiner Feder bewegt, sondern beginnt, den Aufprall von der "Hochgeschwindigkeits" -Nocke auf den Kipphebel zu übertragen, und die Ventile öffnen sich mehr und länger .

In diesem Blog werde ich Ihnen ausführlich über die Varianten des Toyota ICE-Ventilsteuerungssystems berichten.

VVT-System.

VVT-i ist ein proprietäres Zeitmesssystem der Toyota Corporation. Aus dem Englischen Variable Valve Timing mit Intelligenz, was intelligente Änderung der Ventilsteuerung bedeutet. Dies ist die zweite Generation des variablen Ventilsteuerungssystems von Toyota. Seit 1996 in Autos verbaut.

Das Funktionsprinzip ist recht einfach: Das Hauptsteuergerät ist die VVT-i-Kupplung. Die Ventilöffnungsphasen sind zunächst so ausgelegt, dass bei niedrigen Drehzahlen eine gute Traktion vorhanden ist. Danach steigt die Drehzahl deutlich an und mit ihnen steigt der Öldruck, wodurch das VVT-i-Ventil geöffnet wird. Nachdem das Ventil geöffnet ist, dreht sich die Nockenwelle in einem bestimmten Winkel relativ zur Riemenscheibe. Die Nocken haben eine bestimmte Form und beim Drehen der Kurbelwelle öffnen die Einlassventile etwas früher und schließen später, was sich günstig auf die Leistungs- und Drehmomentsteigerung bei hohen Drehzahlen auswirkt.

VVTL-i-System.

VVTL-i ist das proprietäre Timing-System von TMC. Aus dem Englischen Variable Valve Timing and Lift mit Intelligenz, was eine intelligente Veränderung der Ventilsteuerung und des Ventilhubs bedeutet.

Die dritte Generation des VVT-Systems. Eine Besonderheit des VVT-i der zweiten Generation liegt im englischen Wort Lift - Ventilhub. Bei diesem System dreht sich die Nockenwelle nicht nur in der VVT-Kupplung relativ zur Riemenscheibe und passt die Öffnungszeit der Einlassventile stufenlos an, sondern senkt unter bestimmten Motorbetriebsbedingungen auch die Ventile tiefer in die Zylinder. Außerdem wird der Ventilhub auf beide Nockenwellen umgesetzt, d.h. für Ein- und Auslassventile.

Wenn Sie sich die Nockenwelle genau ansehen, können Sie sehen, dass es für jeden Zylinder und für jedes Ventilpaar einen Kipphebel gibt, an dem zwei Nocken gleichzeitig ausgearbeitet sind - einer normal und der andere vergrößert. Unter normalen Bedingungen funktioniert die vergrößerte Nocke im Leerlauf, weil. in der darunter befindlichen Wippe ist ein sogenannter Slipper vorgesehen, der frei in die Wippe eintritt und dadurch verhindert, dass der große Nocken die Druckkraft auf die Wippe überträgt. Unter dem Pantoffel befindet sich ein Sperrstift, der durch Öldruck betätigt wird.

Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Bei erhöhter Last bei hohen Geschwindigkeiten sendet das Steuergerät ein Signal an das zusätzliche VVT-Ventil - es ist fast das gleiche wie an der Kupplung selbst, mit Ausnahme geringfügiger Formunterschiede. Sobald das Ventil öffnet, entsteht in der Leitung ein Öldruck, der mechanisch auf den Sicherungsstift einwirkt und diesen in Richtung Pantoffelboden bewegt. Das ist alles, jetzt sind die Hausschuhe in der Wippe eingerastet und haben kein freies Spiel. Der Moment von der großen Nocke wird auf die Wippe übertragen, wodurch das Ventil tiefer in den Zylinder abgesenkt wird.

Die Hauptvorteile des VVTL-i-Systems sind, dass der Motor unten gut zieht und oben schießt, die Kraftstoffeffizienz verbessert sich. Die Nachteile sind eine reduzierte Umweltfreundlichkeit, weshalb das System in dieser Konfiguration nicht lange hielt.

Duales VVT-i-System.

Dual VVT-i ist das proprietäre Timing-System von TMC. Das System hat das gleiche Funktionsprinzip wie das VVT-i-System, wird jedoch auf die Auslassnockenwelle ausgedehnt. VVT-i-Kupplungen befinden sich im Zylinderkopf an jeder Riemenscheibe beider Nockenwellen. Tatsächlich ist dies ein herkömmliches Dual-VVT-i-System.

Infolgedessen steuert das Motorsteuergerät jetzt die Öffnungszeiten der Einlass- und Auslassventile, sodass Sie sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Geschwindigkeiten eine bessere Kraftstoffeffizienz erzielen können. Die Motoren erwiesen sich als elastischer – das Drehmoment verteilt sich gleichmäßig über den gesamten Drehzahlbereich. Angesichts der Tatsache, dass sich Toyota entschieden hat, auf die Ventilhubeinstellung wie beim VVTL-i-System zu verzichten, ist Dual VVT-i daher frei von seinem relativ geringen Umweltfreundlichkeitsnachteil.

Das System wurde erstmals 1998 auf dem 3S-GE-Motor des RS200 Altezza installiert. Derzeit in fast allen modernen Toyota-Motoren installiert, z. B. in der V10 LR-Serie, V8 UR-Serie, V6 GR-Serie, AR- und ZR-Serie.

VVT-iE-System.

VVT-iE ist das proprietäre Zeitmesssystem der Toyota Motor Corporation. Aus dem Englischen Variable Valve Timing – intelligent by Electric motor, was eine intelligente Änderung der Ventilsteuerung durch einen Elektromotor bedeutet.

Seine Bedeutung ist genau dieselbe wie die des VVTL-i-Systems. Der Unterschied liegt in der Implementierung des Systems selbst. Die Nockenwellen werden vom Elektromotor und nicht wie bei früheren VVT-Modellen durch Öldruck in einem bestimmten Winkel ausgelenkt, um die Kettenräder vor- oder zurückzustellen. Das System ist jetzt unabhängig von Motordrehzahl und Betriebstemperatur, im Gegensatz zum VVT-i-System, das nicht in der Lage ist, bei niedrigen Motordrehzahlen zu arbeiten, bevor es die Motorbetriebstemperatur erreicht. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist der Öldruck niedrig und das VVT-Kupplungsblatt kann nicht bewegt werden.

VVT-iE hat nicht die Nachteile früherer Versionen, weil. ist unabhängig vom Motoröl und dessen Druck. Außerdem hat dieses System ein weiteres Plus - die Fähigkeit, die Verschiebung der Nockenwellen in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors genau zu positionieren. Das System beginnt seine Arbeit vom Start des Motors bis zu seinem vollständigen Stopp. Seine Arbeit trägt zur hohen Umweltfreundlichkeit moderner Toyota-Motoren, maximaler Kraftstoffeffizienz und Leistung bei.

Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Der Elektromotor dreht sich mit der Nockenwelle im Modus seiner Drehzahl. Bei Bedarf verlangsamt oder beschleunigt der Elektromotor relativ zum Nockenwellenrad, wodurch sich die Nockenwelle um den erforderlichen Winkel verschiebt und die Ventilsteuerung vorverlegt oder verzögert wird.

Das VVT-iE-System debütierte erstmals 2007 beim Lexus LS 460, installiert im 1UR-FSE-Motor.

Valvematic-System.

Valvematic ist das innovative Ventilsteuerungssystem von Toyota, mit dem Sie den Ventilhub je nach Betriebsbedingungen des Motors stufenlos ändern können. Dieses System wird bei Benzinmotoren verwendet. Wenn Sie schauen, ist das Valvematic-System nichts anderes als eine fortschrittliche VVTi-Technologie. Gleichzeitig arbeitet der neue Mechanismus mit dem bereits bekannten System zur Änderung der Ventilöffnungszeit zusammen.

Mit Hilfe des neuen Valvematic-Systems wird der Motor um bis zu 10 Prozent sparsamer, da dieses System die in den Zylinder eintretende Luftmenge steuert und am Auslass für einen geringeren Kohlendioxidgehalt sorgt, wodurch die Motorleistung gesteigert wird. Die VVT-i-Mechanismen, die die Hauptfunktion erfüllen, befinden sich in den Nockenwellen. Die Antriebsgehäuse sind mit den Zahnscheiben und der Rotor mit den Nockenwellen verbunden. Öl umhüllt entweder eine Seite der Rotorblätter oder die andere und bewirkt dadurch, dass sich Rotor und Welle drehen. Um Stöße beim Starten des Motors zu vermeiden, wird der Rotor durch einen Sicherungsstift mit dem Gehäuse verbunden, dann bewegt sich der Stift unter Öldruck weg.

Nun zu den Vorteilen dieses Systems. Die bedeutendste davon ist der Kraftstoffverbrauch. Und auch dank des Valvematic-Systems steigt die Motorleistung, denn. Der Ventilhub wird beim Öffnen und Schließen der Einlassventile kontinuierlich angepasst. Und natürlich dürfen wir die Umwelt nicht vergessen ... Das Valvematic-System reduziert die Kohlendioxidemissionen in die Atmosphäre erheblich, je nach Motormodell um bis zu 10-15 %. Wie jede technologische Innovation hat auch das Valvematic-System negative Bewertungen. Einer der Gründe für solche Bewertungen ist ein Fremdgeräusch beim Betrieb des Verbrennungsmotors. Dieses Geräusch ähnelt dem Klappern von schlecht eingestelltem Ventilspiel. Aber es vergeht nach 10-15 Tausend. km.

Derzeit wird das Valvematic-System in Toyota-Fahrzeugen mit Motorgrößen von 1,6, 1,8 und 2,0 Litern installiert. Das System wurde zuerst an Toyota Noah-Fahrzeugen getestet. Und dann wurde es in die Motoren der ZR-Serie eingebaut.