Valvematiс Toyota Rav 4. История появления и особенности эксплуатации
Проблема управления клапанами в бензиновых двигателях долгое время ставила японские силовые агрегаты на посредственные позиции в гонке технического оснащения среди мировых лидеров производства. Система VVT-I и Dual VVT-I оправдала свои надежды лишь на некоторых типах авто, в частности, на мощных и объемистых двигателях.
Для наиболее популярных агрегатов объемом от 1.6 до 2.0 литров в 2007 году инженеры Toyota разработали новую систему управления клапанов – Valvematic. Система получила широкое распространение на самых популярных бензиновых двигателях Toyota.
Принцип управления системой клапанов
Новая разработка частично решает проблемы с использованием некачественного топлива. Valvematic автоматически подстраивается под стиль вождения и под другие условия, что позволяет ей контролировать не только эффективность работы клапанов, но и безопасность эксплуатации двигателя.
Valvematic Toyota Разобраться в том, что это такое, и как действует вся система, поможет тезисное описание принципа ее действия:
- бесступенчатое изменение фаз работы клапанов;
- эффективное и уникальное изменение высоты подъема клапанов (главная особенность);
- возможность подстраиваться под скорость и условия движения, обеспечивая необходимую мощность двигателя.
С помощью контроля подъема клапанов японцам удалось добиться отличных результатов в эксплуатационных характеристиках двигателей. Но Valvematic не работает с объемистыми двигателями свыше 2 литров. На данный момент Toyota использует технологию на 1.6, 1.8 и 2-литровых бензиновых силовых агрегатах.
Принцип работы системы прост – происходит контроль количества воздуха, который поступает в ДВС в процессе работы. Так изменяется обогащение топливной смеси и регулируется потенциал двигателя в разных ситуациях.
Valvematic на каких двигателях
В дополнение к материалу о двигателях серии ZR отдельно приведем описание системы с фирменным обозначением Valvematic (VM) — бесступенчатого изменения высоты подъема впускных клапанов.
Valvematic позволяет изменять высоту подъема впускного клапана в диапазоне 0,9..10,9 мм. Соответственно, угол открытого состояния клапана изменяется в пределах 106..260° поворота коленчатого вала.
Управление VM неразрывно связано с управлением изменением фаз газораспределения (VVT-i) и электронным управлением дроссельной заслонкой (ETCS-i). Эффект
На индикатороной диаграмме показано, каким образом рабочий процесс в двигателе с VM отличается от обычного (в данном случае — на режимах холостого хода и при нагрузке 30%).
— В отличие от обычного двигателя, при работе VM дроссельная заслонка практически постоянно поддерживается в положении полного открытия, при этом дозирование топливовоздушной смеси осуществляется изменением высоты подъема клапанов.
Преимущества технологии
После разработки новой системы управления клапанами Toyota смогла сделать свои моторы более универсальными. Предыдущее поколение бензиновых агрегатов практически на всех седанах и хэтчбеках показало значительные неполадки при эксплуатации в сложных условиях, использовании плохого топлива и так далее.
Двигатель Valvematic обладает следующими вескими преимуществами:
- снижение расхода топлива в среднем на 10%;
- значительное увеличение мощности и эластичности работы агрегата;
- сокращение выброса CO2 на 12% (на примере ДВС 1.6 литра).
Система Valvematic Toyota получила массу положительных отзывов специалистов, ведь инженерам японской корпорации удалось значительно повысить КПД агрегатов, уменьшив при этом их реальный расход топлива.
Toyota RAV4 Верный друг › Logbook › RAV4 . P1047 . VALVEMATIC И ЕГО ДРУЗЬЯ.
RAV4 . P1047 . VALVEMATIC И ЕГО ДРУЗЬЯ.
Открылись ворота бокса и из-за угла, слегка «прищурившись», показался в анфас «Рафик». После, послушно выполнив команду водителя, попытался демонстративно резво заскочить внутрь строения, но «споткнувшись» об реальность заглох. Нужно отдать ему должное, завелся сразу же и всё в такой же демонстративной попытке щегольнуть заглох метра через 3 пути. Открылась дверь и из машины показался хозяин, явно приболевшего транспортного средства, с непонятным выражением лица, лично у меня создалось мнение, что он отказывался в это верить. Слегка осунувшись и повесив голову, владелец аккуратно закрыл водительскую дверь, а мысли его, судя по выражению глаз, были где-то очень далеко. Скорбь владельца понятна, но наша задача вернуть ему улыбку, а значит будем чтИть Рафика сканером буржуйским да мультимарочным Аки винище, сорри, автора понесло. ЧтИм …
УПС … P1047 … Не вижу смысла подключать Techstream … Вопрос хозяина был предсказуем и поэтому прозвучал практически синхронно с мыслью в моей голове. Сколько? Давайте узнавать, сочувствуя, произнес я … Лучше бы не узнавали. Прайс на новый узел оказался весьма не демократичным. Бегло просмотрев несколько предложений, выражение лица клиента чётко дало понять, что 50-60 тЫр ни клиент, ни, тем более, его лицо, платить не готовы. А почему менять, спросил я у клиента, приподняв одну бровь и искренне выразив непонимание. Клиент, казалось, воспринял меня как забулдыгу возле магазина, который с искренним участием поинтересовался его ходом дел. Потому что он не ремонтируется, со знанием дела ответил клиент, подняв на меня глаза … А мы попробуем, с задорной пионЭрской улыбкой на лице, выпалил я, добавив после паузы, Вы не против? Лицо клиента, лишённое надежды, сказало «Да». Денек выдался суматошный, поэтому я не отфоткал процесс демонтажа привода, но в сети на эту тему куча материала, за сИм будем считать, что это не проблема. Единственное что нужно учесть, это то, что демонтаж – монтаж привода происходит с заменой прокладки клапанной крышки, равно как и с её снятием и установкой. Некоторое время заняла негигиеничная работа ииииии внимааааание, ВОТ ОН!
Исходя из кода ошибки, описания клиента и увиденного при приёме автомобиля, я предположил, что модулю не нравится положение его ротора. А раз оно так, значит подозреваемый локализован и дабы он предстал перед публикой, кое-кому нужно сделать трепанацию:
Сказано – сделано. Виновник душевного расстройства клиента, молча лежал на столе и выглядел, как убеждённый фруктоед, внутренности его были чисты и свежи, в целом, можно было сказать, что наша суета его абсолютно не интересовала, ему было вполне комфортно. В процессе разговора с клиентом был выяснен очень важный аспект, буйный нрав и полное отрицание серого социума, привод начинал проявлять по мере прогрева автомобиля, на холодную старался не выделяться из серой массы механизмов подкапотного пространства. А раз так, то нам не обойтись без лучшего друга электронщика:
Вальвематик Toyota RAV4: Особенности и ремонт
Система Valvematic – это агрегат, отвечающий за управление клапанами и устанавливаемый на большинство двигателей серии ZR. В частности такие устройства можно встретить на моделях японского концерна Toyota, включая компактный кроссовер RAV4. С 2007 года инженеры марки оснащают системой Valvematic силовые агрегаты, работающие на бензине.
Структура и принцип действия
Это устройство необходимо для изменения уровня подъема впускного клапана, который варьируется от 0,9 до 10,9 мм или от 106 до 260 градусов поворота коленчатого вала. Система Valvematic обеспечивает бесступенчатую смену фаз работы клапанного механизма, позволяет подстроиться под скоростные и динамические характеристики в конкретный момент управления автомобилем. Ее устанавливают на моторы RAV4, чей объем не превышает 2 литра.
Принцип работы устройства сравнительно простой: оно изменяет количество кислорода, которое поступает к силовому агрегату в ходе работы. В зависимости от этого корректируются показатели обогащения топлива, что влияет на параметры мощности ДВС. Благодаря этому Тойота демонстрирует отличные результаты при разгоне и езде на больших скоростях.
Частые неисправности и их причины
В среднем ресурс устройства составляет 150-200 тысяч км, после этого многие владельцы машин с Valvematic сталкиваются с возникновением различных поломок. Наиболее характерными являются следующие проблемы:
- Появление посторонних звуков, стука. Обычно причина заключается в деформации пластины спускного клапана, из-за чего лопасть отклоняется и задевает клапанную крышку. В новом механизме деталь расположена в отливной части насоса. Другая возможная причина стука – работа бегунка, который расположен с обратной стороны агрегата.
- Появление ошибки с кодом P1047 или U011B. Это указывает на неисправности цепи питания первого ряда. Обычно речь идет о выходе из строя контроллера; данная проблема характерна для серии силовых агрегатов ZR fae, которые ставятся в том числе на Рав 4. В этом случае мотор переключается в аварийный режим, и двигаться со скоростью выше 40 км/ч становится невозможно, обороты не держатся выше 2000. Однако иногда этого не происходит, и автомобилист отмечает только ухудшение разгона и увеличившийся расход бензина. Если перезапустить мотор, проблема исчезает, но только на время.
- На приборной панели загорается код ошибки P2649. Это значит, что механизм подал команду на подъем клапана, но датчик не показывает наличие нужного давления. Такая проблема может быть вызвана выходом из строя самого датчика, но это достаточно редкое явление: чаще причина кроется в засорении сетки.
В большинстве случаев «вальвематик» требуется менять целиком, это задача довольно затратная, поскольку деталь стоит недешево. В некоторых ситуациях ремонт более дешевый. В любом случае проводить его нужно в сервисе, мастера которого знают, как обращаться с подобными механизмами. Нельзя пытаться отремонтировать агрегат своими руками, поскольку это чревато более серьезными дефектами.
Особенности ремонта
При восстановлении системы требует замены головка блока цилиндров, это наиболее затратный вариант. Чаще всего речь идет о необходимости замены изношенных бугелей, но они не продаются по отдельности, и приходится менять целый узел. Некоторые мастера устанавливают бугели с другого мотора, однако нет никакой гарантии, что элементы подойдут, и неисправность не возникнет снова сразу после починки.
Если на приборной панели загорается ошибка P1047 или 2649, следует проверить электронную плату; как сообщают владельцы на форумах, чаще всего требуется поменять контроллер, поскольку причина заключается в повреждении контактов. Перед снятием требуется демонтировать крышку клапанов, а перед установкой новой детали позаботиться о наличии прокладки между контроллером и блоком мотора. Запчасть меняют механическим способом.
Некоторые владельцы обращаются в сервис, чтобы им вовсе отключили Valvematic. Такая работа обязательно должна предусматривать настройку карт в прошивке, чтобы двигатель не потерял в мощности, и при управлении не проявлялось падение оборотов.
Где лучше ремонтировать?
Проводить восстановление системы желательно в сервисе, который имеет хорошую репутацию и где работают опытные мастера, использующие современное оборудование. Некоторые компании проводят демонтаж узла с полной правкой данных в картах. При полной замене блок «вальвематика» лучше брать в магазине, где предлагаются сертифицированные запчасти, а на каждую позицию оформляется письменная гарантия. Попытки обратиться в сомнительную мастерскую или починить поломку самостоятельно при отсутствии опыта зачастую заставляют владельца только зря потратить время и деньги.
Система Valvematic
В дополнение к материалу о двигателях серии ZR отдельно приведем описание системы с фирменным обозначением Valvematic (VM) — бесступенчатого изменения высоты подъема впускных клапанов.
Valvematic позволяет изменять высоту подъема впускного клапана в диапазоне 0,9..10,9 мм. Соответственно, угол открытого состояния клапана изменяется в пределах 106..260° поворота коленчатого вала.
Управление VM неразрывно связано с управлением изменением фаз газораспределения (VVT-i) и электронным управлением дроссельной заслонкой (ETCS-i).
Эффект
На индикатороной диаграмме показано, каким образом рабочий процесс в двигателе с VM отличается от обычного (в данном случае — на режимах холостого хода и при нагрузке 30%).
— В отличие от обычного двигателя, при работе VM дроссельная заслонка практически постоянно поддерживается в положении полного открытия, при этом дозирование топливовоздушной смеси осуществляется изменением высоты подъема клапанов.
 | — В начале такта впуска давление во впускном коллекторе у VM близко к атмосферному, благодаря чему значительно уменьшаются насосные потери при ходе поршня вниз. |
 | — После того, как необходимое количество смеси поступило в цилиндр, впускные клапаны закрываются. Поскольку поршень продолжает движение вниз, то разрежение в цилиндре увеличиватся, насосные потери растут и в двигателе с VM. |
 | — Хотя к концу ходя поршня разрежение в цилиндрах обоих двигателей сравнивается, однако у VM наполнение необходимым объемом смеси произошло эффективнее. |
| Valvematic | VVT |
| Фазы: Изменяются бесступенчато | Фазы: Изменяются бесступенчато |
| Высота подъема клапанов: Изменяется бесступенчато | Высота подъема клапанов: Не изменяется |
| Преимущества: Точный контроль фаз и высоты подъема в зависимости от условий движения, что позволяет развить одинаковую мощность с меньшими затратами. | Преимущества: Управление фазами газораспределения или для улучшения экономичности, или для повышения мощности, в зависмости от условий движения. |
 |  |
Режимы работы
| Состояние | — | Функционирование | Эффект |
| Запуск двигателя / Глушение двигателя |  | — Рабочий угол впускных клапанов 200°. — Впускные клапаны закрываются в точке, близкой к НМТ, уменьшая перекрытие для улучшения компрессии. | — Улучшение пусковых характеристик |
| Холостой ход (повышенные обороты) |  | — Рабочий угол впускных клапанов 250°. — Высота подъема клапанов увеличивается для увеличения перекрытия, усиливается внутренняя рециркуляция отработавших газов. | — Снижение выбросов NOx и CH |
| До прогрева двигателя (кроме повышенных оборотов холостого хода) |  | — Рабочий угол впускных клапанов 240°. — Увеличение эффективности на такте впуска. | — Увеличение мощности — Снижение расхода топлива |
| Двигатель прогрет (нагрузка от низкой до средней) |  | — Рабочий угол впускных клапанов 106-245°. — Согласованная работа с VVT и ETCS. — Высота подъема клапанов изменяется с целью более раннего закрытия для уменьшения насосных потерь. — Изменяются фазы выпускных клапанов. | — Снижение расхода топлива |
| Двигатель прогрет (нагрузка высокая) |  | — Рабочий угол впускных клапанов 230-260°. — Согласованная работа с VVT и ETCS. — Высота подъема клапанов изменяется с целью более позднего закрытия для улучшения наполнения. — Изменяются фазы выпускных клапанов. | — Увеличение мощности — Снижение расхода топлива — Уменьшение температуры выхлопа |
Конструкция
Механизм привода ГРМ. 1 — привод VVT (выпуск), 2 — привод VVT (впуск), 3 — распределительный вал выпускных клапанов, 4 — распределительный вал впускных клапанов, 5 — контроллер Valvematic, 6 — рокер, 7 — гидрокомпенсатор, 8 — клапан, 9 — впускной клапан, 10 — выпускной клапан, 11 — демпфер цепи, 12 — башмак натяжителя, 13 — гидронатяжитель цепи.
Контроллер VM
— Состоит из усилителя (EDU), электромотора и винтового механизма.
— Бесщеточный электродвигатель — 3-фазный, постоянного тока, с неодимовыми магнитами.
— Усилитель управляет работой электромотора, задает расчетный и определяет фактический угол поворота ротора. Для этого служат датчик угла (определяющий угол поворота ротора) и датчик положения (определяющий количество оборотов ротора).
— Винтовой механизм, имеющий конструкцию планетарной передачи, преобразует вращение ротора электромотора в поступательное перемещение управляющего штока. Смазка механизма осуществляется моторным маслом.
— Эпициклы с прямой нарезкой зубьев соединены с корпусом механизма, солнечные шестерни установлены на управляющем штоке, кроме того, водила сателлитов находятся в зацеплении с левосторонней винтовой резьбой на корпусе и правосторонней резьбой на штоке. Количество зубьев: эпицикл — 50, сателлит — 10, солнце — 31. Винтовая резьба: эпицикл — 5-заходная левосторонняя, сателлит — 1-заходная левосторонняя, солнце — 4-заходная правосторонняя.
— Электромотор вращает корпус механизма с эпициклами, которые, в свою очередь, приводят во вращение сателлиты. Солнечные шестерни и шток перемещаются в осевом направлени, управляя высотой подъема клапанов.
1 — контроллер VM, 2 — выпуск масла, 3 — впуск масла, 4 — датчик положения, 5 — усилитель 6 — бесщеточный электродвигатель, 7 — статор, 8 — ротор, 9 — подшипник, 10 — винтовой механизм.
1 — сателлит 1, 2 — водило, 3 — корпус, 4 — винт водила, 5 — эпицикл 1, 6 — эпицикл 2, 7 — солнечная шестерня 1, 8 — солнечная шестерня 2, 9 — управляющий шток.
— Привод бесступенчатого изменения высоты подъема клапанов состоит из управляющего штока, ползуна, роликового и качающихся промежуточных рычагов, демпфера.
— Управляющий шток передает поступательное перемещение от контроллера VM на ползуны. Ползуны имеют косые зубья, находящиеся в зацеплении с внутренними зубьями на роликовом и качающихся рычагах, они определяют взаимное положение этих рычагов.
Роликовый рычаг находится в контакте с кулачком распредвала впускных клапанов, его перемещение передается через ползун на качающиеся рычаги, которые воздействуют на рокеры и открывают впускные клапаны. Демпфер постоянно поджимает роликовый рычаг и позволяет ему отслеживать профиль кулачка распредвала.
1 — шток, 2 — ось рычагов, 3 — качающийся рычаг, 4 — роликовый рычаг, 5 — ползун, 6 — демпфер, 7 — распределительный вал впускных клапанов, 8 — рокер, 9 — впускной клапан, 10 — гидрокомпенсатор.
Система Valvematic
Проблема управления клапанами в бензиновых двигателях долгое время ставила японские силовые агрегаты на посредственные позиции в гонке технического оснащения среди мировых лидеров производства. Система VVT-I и Dual VVT-I оправдала свои надежды лишь на некоторых типах авто, в частности, на мощных и объемистых двигателях.
Для наиболее популярных агрегатов объемом от 1.6 до 2.0 литров в 2007 году инженеры Toyota разработали новую систему управления клапанов – Valvematic. Система получила широкое распространение на самых популярных бензиновых двигателях Toyota.
Принцип управления системой клапанов
Новая разработка частично решает проблемы с использованием некачественного топлива. Valvematic автоматически подстраивается под стиль вождения и под другие условия, что позволяет ей контролировать не только эффективность работы клапанов, но и безопасность эксплуатации двигателя.
- бесступенчатое изменение фаз работы клапанов;
- эффективное и уникальное изменение высоты подъема клапанов (главная особенность);
- возможность подстраиваться под скорость и условия движения, обеспечивая необходимую мощность двигателя.
С помощью контроля подъема клапанов японцам удалось добиться отличных результатов в эксплуатационных характеристиках двигателей. Но Valvematic не работает с объемистыми двигателями свыше 2 литров. На данный момент Toyota использует технологию на 1.6, 1.8 и 2-литровых бензиновых силовых агрегатах.
Принцип работы системы прост – происходит контроль количества воздуха, который поступает в ДВС в процессе работы. Так изменяется обогащение топливной смеси и регулируется потенциал двигателя в разных ситуациях.
Преимущества технологии
После разработки новой системы управления клапанами Toyota смогла сделать свои моторы более универсальными. Предыдущее поколение бензиновых агрегатов практически на всех седанах и хэтчбеках показало значительные неполадки при эксплуатации в сложных условиях, использовании плохого топлива и так далее.
Двигатель Valvematic обладает следующими вескими преимуществами:
- снижение расхода топлива в среднем на 10%;
- значительное увеличение мощности и эластичности работы агрегата;
- сокращение выброса CO2 на 12% (на примере ДВС 1.6 литра).
Система Valvematic Toyota получила массу положительных отзывов специалистов, ведь инженерам японской корпорации удалось значительно повысить КПД агрегатов, уменьшив при этом их реальный расход топлива.
Есть ли недостатки?
Как у любого технологического новшества, у Valvematic также есть негативные отзывы водителей и экспертов. Одной из причин таких отзывов является посторонний звук в работе двигателя. Этот звук напоминает цоканье плохо настроенных клапанов. Но он проходит после 10-15 тысяч пробега мотора.
Еще одной проблемой для автомобилей с большим пробегом стал контроллер системы, который не подлежит ремонту. Замена его обходится в большую сумму денег, но автомобилям с пробегом до 200 тысяч километров подобная неисправность не грозит.
Подобные недостатки с лихвой перекрываются преимуществами системы.
Конкуренты и будущее
Еще в 2001 году немецкий концерн BMW начал внедрять систему Valvetronic, которая также управляла высотой подъема клапана и обогащением смеси во время движения. Но эффективность немецкой технологии значительно меньше. Немцы направили потенциал системы на обеспечение долгосрочной эксплуатации двигателя.
В ближайшем будущем японские инженеры планируют обеспечить использование Valvematic в более объемистых агрегатах концерна Toyota. Это может обеспечить водителей экономией топлива на уровне 13-17% и значительным увеличением максимальной отдачи двигателя.