Инновационная технология Valvematic от Toyota

  • 5 мая 2009
  • Просмотров 6806
Инновационная технология Valvematic от Toyota, применяемая на бензиновых двигателях, увеличивает мощность, сокращает выброс CO2, повышает топливную экономичность

Valvematic — это новейшая разработка Toyota в технологии VVT-i (регулируемых фаз газораспределения впускных и выпускных клапанов). Система контролирует не только изменение фаз газораспределения, но и высоту подъема впускных клапанов, максимально эффективно управляя потоком всасываемого воздуха. Таким образом, достигается высокая производительность процесса сгорания и, следовательно, увеличение мощности при пониженном расходе топлива.
Компактная и простая конструкция — большая производительность
Двумя основными компонентами системы Valvematic являются исполнительный механизм и устройство непрерывного изменения высоты подъема клапанов.
Впускные клапаны открываются и закрываются, благодаря вращению распределительного вала, который воздействует на них через коромысла. Устройство постоянного изменения высоты подъема клапанов регулирует зазор между клапаном и коромыслом и, следовательно, время открытия клапанов.
Исполнительный механизм системы Valvematic расположен на правом торце блока цилиндров. В его конструкцию входит винтовой механизм, регулирующий зазор и время соприкосновения коромысел с клапанами. Инженерам компании Тойота удалось внедрить рабочие детали системы Valvematic в блок цилиндров, избежав при этом увеличения общей высоты и ширины двигателя.

Меньше ограничений для повышения производительности процесса сгорания
По сравнению с системой VVT-i, устанавливаемой на предыдущие модификации двигателей, управление высотой подъема клапанов позволяет более точно контролировать подачу воздуха. Кроме того, благодаря технологии Valvematic, появилась возможность усовершенствовать другие детали, влияющие на производительность процесса сгорания. Все это позволяет сократить количество технических особенностей, снижающих производительность процесса сгорания в бензиновых двигателях. В результате достигаeтся ряд преимуществ.

Повышенная топливная экономичность

Одним из недостатков традиционных двигателей внутреннего сгорания являются так называемые «насосные потери», которые возникают из-за разряжения во впускном коллекторе на низкой и средней частотах вращения коленчатого вала двигателя. На таких частотах вращения в цилиндры требуется подавать меньшее количество топливовоздушной смеси. В традиционном двигателе внутреннего сгорания дроссельная заслонка открывается частично, и при заполнении камеры сгорания топливовоздушной смесью во впускном коллекторе образуется разряжение.
Это становится причиной снижения КПД двигателя, так как поршню приходится преодолевать дополнительное сопротивление. В двигателях с системой Valvematic высота подъема впускных клапанов регулируется, поэтому при низкой и средней частотах вращения коленчатого вала воздух может подаваться в цилиндры при меньшей высоте подъема клапанов. Это позволяет держать дроссельную заслонку почти полностью открытой и значительно снижать насосные потери.
Кроме того, данное решение позволяет уменьшить механическое трение, что, в свою очередь, повышает топливную экономичность. Клапаны прижимаются к седлам пружинами, сопротивление которых нужно преодолевать при открытии. В традиционных бензиновых двигателях клапаны всегда поднимаются на максимально возможную высоту. Система Valvematic изменяет высоту подъема клапанов в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и нагрузки на двигатель, таким образом затрачивая на открытие клапанов меньше энергии.

Пониженная токсичность отработанных газов

Повышение производительности процесса сгорания складывается из увеличения мощности, снижения расхода топлива и уменьшения токсичности отработанных газов. Для этого необходимо обеспечить наилучшее смешивание воздуха и топлива.
Низкая скорость воздушного потока приводит к недостаточному смешиванию воздуха и топлива. Это уменьшает производительность процесса сгорания и повышает токсичность отработавших газов при определенной мощности. В основе системы Valvematic лежит управление скоростью и объемом подачи топливовоздушной смеси в цилиндры за счет изменения высоты подъема и времени открытия впускных клапанов.
При низкой и средней частотах вращения коленчатого вала двигателя, когда скорость воздушного потока мала, система Valvematic устанавливает небольшую высоту подъема клапанов. Через отверстие меньшего сечения определенные объемы воздуха и топлива попадают в цилиндры с большей скоростью. В свою очередь, увеличение скорости подачи воздуха в цилиндры приводит к лучшему смешивания воздуха и топлива, что существенно повышает производительность процесса сгорания и снижает выбросы вредных веществ. Важность этого технического решения и создаваемого им преимущества трудно переоценить в свете того, что низкая и средняя частота вращения коленчатого вала являются наиболее используемым режимом движения.

Повышенная мощность

Устройство постоянного изменения высоты подъема клапанов не только поднимает их на малую высоту в стандартных режимах движения, но и на большую высоту, когда необходимо увеличить мощность. В камеры сгорания, таким образом, поступает большее количество топливовоздушной смеси, что и обеспечивает прирост мощности.
Для оптимизации процесса сгорания инженерами Тойота был разработан коллектор с впускным трактом переменной длины. При низкой и средней частотах вращения коленчатого вала заслонка во впускном коллекторе закрыта, и воздух преодолевает большее расстояние. Впускной тракт сконструирован так, чтобы скорость воздушного потока перед попаданием в камеры сгорания достигала максимума, что способствует повышению производительности процесса сгорания. При высокой частоте вращения коленчатого вала заслонка открывается. Воздух направляется в более короткий канал и, попадая в большем количестве в цилиндры, увеличивает мощность двигателя.
Повышение приемистости двигателя

Поскольку в двигателе с системой Valvematic объем подаваемой в цилиндры топливовоздушной смеси зависит от высоты подъема клапанов, традиционная дроссельная заслонка стала выполнять иные функции. Ранее дроссельная заслонка всегда регулировала поступление воздуха, теперь же она ограничивает его поток при выключении двигателя и является частью системы курсовой устойчивости.
Большую часть времени при работе двигателя она полностью открыта, благодаря чему во впускной коллектор поступает максимальный объем воздуха.
Кроме того, повышается приемистость двигателя, так как устраняется задержка между открытием дроссельной заслонки и поступлением воздуха в цилиндры.
1,6-литровый двигатель Valvematic

Новый двигатель Valvematic рабочим объемом 1,6 литра комплектуется абсолютно новой 6-ступенчатой механической коробкой передач. Мощность 1,6-литрового двигателя Valvematic увеличена на 20% по сравнению с двигателем с системой VVT-i, установленным на моделях предыдущих поколений, и составляет 132 л. с. Крутящий момент возрос на 10 Н·м до 160 Н·м при 4400 об/мин. Уровень выбросов CO2 снижен на 12% до 152 г/км (тип кузова - седан).

1,8-литровый двигатель Valvematic

С новым двигателем Valvematic объемом 1,8 литра на выбор может поставляться новая 6-ступенчатая механическая коробка передач или вариатор Multidrive S — последняя разработка Тойота в сфере бесступенчатых коробок передач. Мощность двигателя Valvematic объемом 1,8 литра увеличена на 14% по сравнению с аналогичным двигателем с системой VVT-i, установленным на предыдущих моделях, и составляет 147 л. с. Крутящий момент возрос на 10 Н·м до 180 Н·м при 4000 об/мин. Уровень выбросов CO2 снижен на 10% до 154 г/км при использовании механической коробки передач и на 16% до 157 г/км при использовании трансмиссии Multidrive S (тип кузова - седан).

2,0-литровый двигатель Valvematic

Двигатель Valvematic рабочим объемом 2,0 литра может поставляться либо с 6-ступенчатой механической коробкой передач, либо с вариатором Multidrive S. Усовершенствования, примененные в этом двигателе, позволили достигнуть мощности в 153 л.с. и крутящего момента в 196 Н·м при 4000 об/мин. Уровень выбросов CO2 снижен на 15% до 163 г/км при использовании механической коробки передач и на 26% (до 164 г/км) при использовании вариатора Multidrive S (тип кузова - седан). Благодаря новым бензиновым двигателям новый Avensis обеспечивает лучшее в классе соотношение мощность/выбросы CO2.

Производство двигателей и трансмиссий в Европе

Завод Toyota Motor Manufacturing UK в Дисайде (Великобритания) будет поставлять двигатели Valvematic объемом 1,6 и 1,8 литра, в то время как Toyota Motor Manufacturing Poland (TMMP) будет осуществлять поставки новой 6-ступенчатой коробки передач для двигателей Valvematic.




* на правах рекламы

Нравится!
Класс!