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丰田可变气门正时VVT-iW技术解析

2021-10-09 20:00:16·  来源：汽车动力总成  
　
VVT是指对发动机进排气门的控制。简单来说，通过机械结构或者电控来实现对汽车发动机配气机构的控制，控制分为两个部分，一是控制气门的正时；二是控制气门的升
VVT是指对发动机进排气门的控制。简单来说，通过机械结构或者电控来实现对汽车发动机配气机构的控制，控制分为两个部分，一是控制气门的正时；二是控制气门的升程。所以配有VVT系统发动机的配气机构统称为可变气门系统。那么上述由VVT延伸出来的这些发动机技术有何"独家秘笈"呢？

CVVT、DVVT、VVT-i、VVT-iW包括i-VTEC都是在VVT技术基础上的延伸， VVT-iW是丰田公司在VVT-i基础上，对智能可变气门正时系统的升级，意义为超广角气门可变正时系统。也是丰田发动机实现奥托与阿特金森双循环模式。VVT-iW是将原有的VVT-i的控制气门正时的范围变大，满足发动机工况的更大跨度的需求。因此VVT-iW可以满足更大排量发动机对气门正时的控制，所以VVT-i在很多丰田的低排量自然吸气发动机上比较常见，而VVT-iW则是在大家熟悉的D-4 ST 2.0T发动机的固有技术，目前丰田增大了VVT-iW双循环发动机的使用范围。

Type VVT-iW - 两个凸轮轴均采用单链正时驱动，进气和排气凸轮轴链轮中带有叶片转子的可变气门正时机构，进气调节范围扩大。应用于发动机：6AR-FSE、8AR-FTS、8NR-FTS、2GR-FKS



VVT-iW系统（可变气门正时-智能宽）允许根据发动机工况平滑改变气门正时。这是通过在 75-80°（曲轴旋转角度）范围内相对于驱动链轮旋转进气凸轮轴来实现的。
与传统 VVT 相比，扩展范围主要位于延迟侧。在该方案的第二个凸轮轴上安装了传统的 VVT-i 驱动器。



VVT-i 系统（可变气门正时 - 智能）允许根据发动机工作条件平稳地改变气门正时。这是通过在 50-55°（曲轴旋转角度）范围内相对于驱动链轮旋转排气凸轮轴来实现的。
进气 VVT-iW 和排气 VVT-i的组合作用提供以下效果：
1. 开始（EX - 提前，IN - 中间）。为确保可靠启动，两个独立的锁销用于将转子保持在中间位置。
2. 部分负载（EX - 延迟，IN - 延迟）。允许发动机通过米勒/阿特金森循环运行，减少泵送损失并提高燃油效率。
3. 中到高负载（EX - 延迟，IN - 提前）。提供所谓的内部废气再循环，并改善排气。
VVT-iW 执行器

带有叶片转子的 VVT-iW 执行器安装在进气凸轮轴上。两个锁销将转子固定在中间位置。辅助弹簧扭矩施加在前进方向，使转子返回到中间位置，以实现可靠的锁定操作。它提供正常的发动机启动，停止在延迟位置。


VVT-iW 执行器。1 - 中央螺栓，2 - 辅助弹簧，3 - 前盖，4 - 转子，5 - 锁销，6 - 外壳（链轮），7- 后盖，8 - 进气凸轮轴。a - 锁定槽。

机油控制阀集成在中央螺栓中。其中控制油道具有最小长度以在低温下提供最大响应速度和正常响应。控制阀由VVT-iW电磁柱塞驱动。


a - 重置，b - 提前室，c - 延迟室，d - 机油，e - 锁定销

阀门设计允许分别独立控制提前和延迟电路的两个锁销。它允许将转子固定在 VVT-iW 控制的中间位置。
VVT-iW 电磁阀安装在正时链盖上并直接连接到可变气门正时执行器。



ECM 将电磁阀切换到提前位置并移动控制阀的滑阀。发动机油在压力下供应到提前室的转子，与凸轮轴一起沿提前方向转动。


1 - 转子，2 - 来自 ECM，3 - VVT-iW 电磁阀。a- 旋转方向，b - 延迟室，c - 提前室，d - 到提前室，e - 来自延迟室，f- 排放，g - 油压。

ECM 将电磁阀切换到延迟位置并移动控制阀的滑阀。处于压力下的发动机油被供应到延迟室中的转子，使其与凸轮轴一起沿延迟方向转动。


1 - 转子，2 - 来自 ECM，3 - VVT-iW 电磁阀。a- 旋转方向，b - 延迟室，c - 提前室，d - 到提前室，e - 来自延迟室，f- 排放，g - 油压。

ECM 根据行驶条件计算目标角度，达到设定位置后将控制阀切换到空档，直到下一次外部条件发生变化。
VVT-i 执行器

带有叶片转子的 VVT-i 执行器安装在排气凸轮轴上（传统或新型 - 油控制阀集成在中央螺栓中）。当发动机停止时，锁销将转子保持在正常启动的最大提前位置。
辅助弹簧扭矩施加在提前方向上，以在关闭发动机后返回转子和锁的可靠操作。


VVT-i 执行器 (AR)。1 - 辅助弹簧，2 - 外壳，3 - 转子，4 - 锁销，5 - 链轮，6 - 凸轮轴。a - 停止，b - 操作。


VVT-i 执行器 (GR)。1 - 中央螺栓，2 - 前盖，3 - 外壳，4 - 转子，5 - 后盖，6 - 排气凸轮轴。

ECM 根据凸轮轴位置传感器的信号，通过电磁阀控制油流以提前和延迟油室。当发动机停止时，阀芯由弹簧移动以确保最大提前角。


VVT 阀 (AR)。1 - 电磁阀。a - 弹簧，b - 套筒，c - 阀芯，d - 到执行器（推进室），e - 到执行器（延迟室），f - 排放，g - 油压。


VVT 阀 (GR)。1 - 电磁阀。a - 排放，b - 到执行器（推进室），c - 到执行器（延迟室），d - 油压。

ECM 将电磁阀切换到提前位置并移动控制阀的滑阀。发动机油在压力下供应到提前室的转子，与凸轮轴一起沿提前方向转动。


1 - 转子，2 -VVT-i 电磁阀，3 - 来自 ECM。a - 旋转方向，b - 油压，c - 排放。

ECM 将电磁阀切换到延迟位置并移动控制阀的滑阀。处于压力下的发动机油被供应到延迟室中的转子，使其与凸轮轴一起沿延迟方向转动。



ECM 根据行驶条件计算目标角度，达到设定位置后将控制阀切换到空档，直到下一次外部条件发生变化。
注：文章引用数据与图片来源toyota-club.net
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