Схема и принцип работы рассматриваемой конструкции
Название системы или механизма.
Газораспределительный механизм с изменяемыми фазами (VVT-i).
Назначение и классификация подобных систем.
Газораспределительный механизм VVT-i предназначен для повышения мощности, снижения расхода топлива и уменьшения вредных выбросов одновременно.
Классификация ГРМ
Другая разновидность системы изменения фаз газораспределения построена на применении кулачков различной формы, чем достигается ступенчатое изменение продолжительности открытия и высоты подъема клапанов. Известными такими системами являются:
· VTEC, Variable Valve Timing and Lift Electronic Control от Honda;
· VVTL-i, Variable Valve Timing and Lift with intelligence от Toyota;
· MIVEC, Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control от Mitsubishi;
· Valvelift System от Audi.
Наиболее совершенная с конструктивной точки зрения разновидность системы изменения фаз газораспределения основана на регулировании высоты подъема клапанов. Данная система позволяет отказаться от дроссельной заслонки на большинстве режимов работы двигателя. Пионером в этой области является компания BMW и ее система Valvetronic. Аналогичный принцип использован и в других системах:
· Valvematic от Toyota;
· VEL, Variable Valve Event and Lift System от Nissan;
· MultiAir от Fiat;
· VTI, Variable Valve and Timing Injection от 
Peugeot.
В системе Valvetronic изменение высоты подъема клапанов обеспечивает сложная кинематическая схема, в которой традиционная связь кулачок-коромысло-клапан дополнена эксцентриковым валом и промежуточным рычагом. Эксцентриковый вал получает вращение от электродвигателя через червячную передачу. Вращение эксцентрикового вала изменяет положение промежуточного рычага, который, в свою очередь, задает определенное движение коромысла и соответствующее ему перемещение клапана. Изменение высоты подъема клапана осуществляется непрерывно в зависимости от режимов работы двигателя.Система Valvetronic устанавливается только на впускные клапаны.
Схема и принцип работы рассматриваемой конструкции.
Схема механизма газораспределения с изменяемыми фазами
1 – датчик положения распределительного вала; 2 – датчик положения дроссельной заслонки; 3 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 4 – датчик движения коленчатого вала; AFM – расходомер воздуха; ECU – электронный блок управления; OCV – масляный клапан управления.
Работа двигателя в нормальном режиме: ГРМ сдвигает кулачки в сторону, чтобы увеличить перекрытие клапанов. Перекрытие клапанов теперь используется эффективно (несмотря на отрицательный эффект при холостых оборотах). Так как обороты двигателя достаточно высоки, то не стабильности в его работе не возникает.
Увеличение перекрытие клапанов позволяет газам под высоким давлением поступать во впускной коллектор. Это приводит к тому, что разряжение во впускном коллекторе уменьшается. По этой причине сопротивление, оказываемое воздушно-топливной смесью поршня на такте впуска уменьшается – сопротивление движения поршня вверх снижается. Это приводит к снижению расхода топлива.
Проникновение выхлопных газов во впускной коллектор делает выхлоп двигателя чище. Часть несгоревших остатков топлива, которые присутствуют в отработанных газах в виде углеводорода, заново проникают во впускной коллектор. Это вызывает снижение содержание углеводорода в отработанных газах.
Работа двигателя на холостом ходу: ГРМ задерживает время открытия впускных клапанов, чтобы избежать перекрытия клапанов. Поэтому воздушно-топливная смесь спокойно втекает в цилиндры, не испытывая возмущений от отработанных газов. Это стабилизирует процесс горения и соответственно работу двигателя. Двигатель работает стабильно даже на низких холостых оборотах, расход топлива уменьшается пропорционально уменьшению оборотов холостого хода.
Работа двигателя при большой нагрузке: ГРМ делает время открытия впускных клапанов более ранним. Принцип работы аналогичен принципу работы в нормальном режиме, но цели другие. При полном выжимании педали акселератора в начальный момент скорость вращения двигателя все еще мала – поршень движется с низкой скоростью и задержка впуска топливно-воздушной смеси невелика.
Для обеспечения лучшей наполняемости цилиндров впускные клапаны закрываются раньше. Время открытия и время закрытия впускных клапанов сдвигается в более раннюю сторону, вызывая увеличение перекрытие клапанов.
Дроссельная заслонка открыта широко, поэтому разряжение во впускном коллекторе минимально. Тем самым количество отработанных газов, перетекающих во впускной коллектор, меньше чем в нормальном режиме.
Когда водитель выжимают педаль газа до конца, обороты двигателя возрастают и задержка впуска становится больше. В это время ГРМ сдвигает фазы газораспределения в сторону запаздывания, чтобы обеспечить максимальную наполняемость цилиндров.
4. Отмеченные особенности работы.
Особенности работы:
1) Холостой ход. При малых оборотах происходит одновременное открытие впускного и выпускного клапанов, что приводит к выбросу отработавших газов во впускной коллектор.
2) Нормальный режим. При больших оборотах необходимо раньше открывать впускной клапан для поступления отработавших газов, что приводит к разряжению и уменьшению потерь мощности.
3) Работа двигателя при больших нагрузках. При резком изменении педали акселератора необходимо раньше закрывать впускной клапан для того, чтоб топливо не выталкивало назад во впускной коллектор.
При сравнении двигателя 1UZ-FE с усовершенствованным двигателем с ГРМ VVT-i выявлены следующие особенности:
1) мощность и крутящий момент двигателя увеличились более чем на 10%;
2) расход топлива при городском цикле движения снизился на 6%;
3) количество NOx выхлопных газов уменьшилось на 40%;