CVVTシステムの装置と動作原理
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4ストローク内燃エンジンには、ガス分配機構が装備されています。 それがどのように機能するかはすでにあります 別のレビュー..。 要するに、このメカニズムは、シリンダーの点火順序（いつ、どのくらいの時間、燃料と空気の混合物をシリンダーに供給するか）を決定することに関係しています。
タイミングはカムシャフトを使用し、カムの形状は一定のままです。 このパラメータは、エンジニアによって工場で計算されます。 対応するバルブが開く瞬間に影響します。 このプロセスは、内燃機関の回転数、負荷、MTCの構成のいずれにも影響されません。 この部品の設計に応じて、バルブタイミングをスポーティな運転モードに設定するか（吸気バルブと排気バルブが異なる高さで開き、標準とは異なるタイミングになる場合）、または測定することができます。 カムシャフトの変更についてもっと読む。 ここで.
このようなエンジンで空気とガソリン/ガスの混合物を形成するための最適な瞬間（ディーゼルエンジンでは、VTSはシリンダー内で直接形成されます）は、カムの設計に直接依存します。 そして、これはそのようなメカニズムの主な欠点です。 車の移動中、エンジンはさまざまなモードで動作するため、混合気の形成が常に効率的に行われるとは限りません。 モーターのこの機能により、エンジニアは移相器を開発するようになりました。 それがどのようなCVVTメカニズムであるか、その動作原理、その構造、および一般的な誤動作を考慮してください。
CVVTクラッチ付きエンジンとは
つまり、cvvt機構を搭載したモーターは、エンジンの負荷やクランクシャフトの回転数に応じてタイミングが変化するパワーユニットです。 このシステムは90年代に人気を博し始めました。 前世紀。 ますます多くの内燃機関のガス分配メカニズムは、カムシャフト位置の角度を修正する追加の装置を受け取り、これのおかげで、それは吸気/排気段階の作動に遅れ/前進を提供することができた。
このようなメカニズムの最初の開発は、1983年のアルファロメオモデルでテストされました。 その後、大手自動車メーカーの多くがこのアイデアを採用しました。 それらのそれぞれは、異なる移相器ドライブを使用しました。 それは、機械的バージョン、油圧駆動バージョン、電気制御バージョン、または空気圧バージョンである可能性があります。
通常、cvvtシステムはDOHCファミリーの内燃エンジンで使用されます（バルブタイミングメカニズムにはXNUMXつのカムシャフトがあり、それぞれが独自のバルブグループ（吸気または排気システム）用に設計されています）。 ドライブの変更に応じて、移相器は、吸気バルブグループまたは排気バルブグループのいずれか、または両方のグループの動作を調整します。
CVVTシステムデバイス
自動車メーカーはすでに移相器のいくつかの修正を開発しています。 それらはデザインとドライブが異なります。
最も一般的なのは、タイミングチェーンの張力の程度を変更する油圧リングの原理に基づいて機能するオプションです（ベルトの代わりにタイミングチェーンが装備されている車種の詳細については、以下を参照してください）。 ここで).
CVVTシステムは、連続可変タイミングを提供します。 これにより、クランクシャフトの速度に関係なく、シリンダーチャンバーが空気/燃料混合物の新しい部分で適切に満たされることが保証されます。 一部の変更は、吸気バルブグループのみを操作するように設計されていますが、排気バルブグループにも影響するオプションもあります。
油圧式の移相器には、次の装置があります。
- ソレノイドコントロールバルブ;
- オイルフィルター;
- 油圧クラッチ（またはECUからの信号を受信するアクチュエーター）。
システムの最高の精度を確保するために、その各要素はシリンダーヘッドに取り付けられています。 オイルの圧力によってメカニズムが機能するため、システムにはフィルターが必要です。 定期的なメンテナンスの一環として、定期的に清掃または交換する必要があります。
油圧クラッチは、インレットバルブグループだけでなく、アウトレットにも取り付けることができます。 XNUMX番目のケースでは、システムはDVVT（デュアル）と呼ばれます。 さらに、次のセンサーがインストールされています。
- DPRV（カムシャフトの各回転をキャプチャし、ECUにインパルスを送信します）;
- DPKV（クランクシャフトの速度を記録し、ECUにインパルスを送信します）。 このセンサーのデバイス、さまざまな変更、および動作原理について説明します。 別々に.
マイクロプロセッサは、これらのセンサーからの信号に基づいて、カムシャフトの回転角を標準位置からわずかに変更するために必要な圧力を決定します。 さらに、インパルスはソレノイドバルブに送られ、そこからオイルが流体継手に供給されます。 油圧リングの一部の変更には、ライン内の圧力を調整する独自のオイルポンプがあります。 このシステムの配置は、よりスムーズな位相補正です。
上記のシステムの代替として、一部の自動車メーカーは、簡素化された設計で位相シフターのより安価な変更をパワーユニットに装備しています。 油圧制御のクラッチで作動します。 この変更には、次のデバイスがあります。
- 油圧クラッチ;
- ホールセンサー（その動作について読む ここで）。 カムシャフトに取り付けられています。 それらの数はシステムモデルによって異なります。
- 両方のカムシャフトの流体継手。
- 各クラッチに取り付けられたローター。
- 各カムシャフトの電気油圧式ディストリビューター。
この変更は次のように機能します。 移相器ドライブはハウジングに封入されています。 それは、カムシャフトに取り付けられた内部部分、旋回ローターで構成されています。 外側の部分はチェーンのために回転し、一部のモデルのユニットではタイミングベルトが回転します。 ドライブエレメントはクランクシャフトに接続されています。 これらの部品の間には、油で満たされた空洞があります。
ローターの回転は、潤滑システム内の圧力によって保証されます。 このため、ガス分配の前進または遅れがあります。 このシステムには個別のオイルポンプはありません。 給油はメインオイルブロワーから供給されます。 エンジン回転数が低いと、システム内の圧力が低くなるため、後で吸気バルブが開きます。 リリースも後で発生します。 速度が上がると、潤滑システム内の圧力が上昇し、ローターがわずかに回転するため、リリースが早く発生します（バルブのオーバーラップが形成されます）。 システム内の圧力が弱い場合、吸気行程もアイドル時よりも早く開始します。
エンジンが始動したとき、および内燃エンジンがアイドリングしているときの一部の車種では、流体継手のローターがブロックされ、カムシャフトとの剛性のあるカップリングがあります。 パワーユニットの始動時にシリンダーが可能な限り効率的に充填されるように、タイミングシャフトは内燃エンジンの低速モードに設定されます。 クランクシャフトの回転数が増えると、移相器が作動し始めます。これにより、すべてのシリンダーの位相が同時に補正されます。
油圧カップリングの多くの変更では、作業キャビティにオイルがないため、ローターがロックされます。 オイルが部品の間に入るとすぐに、圧力がかかると部品は互いに切り離されます。 プランジャーペアが取り付けられ、これらの部品を接続/分離し、ローターをブロックするモーターがあります。
CVVTカップリング
cvvt流体継手、または移相器の設計では、メカニズムの本体に固定されている鋭い歯を持つギアがあります。 タイミングベルト（チェーン）が付いています。 この機構の内部では、ギアはガス分配機構のシャフトにしっかりと取り付けられたローターに接続されています。 これらの要素の間には空洞があり、ユニットの稼働中にオイルで満たされます。 ライン内の潤滑剤の圧力から、要素が切り離され、カムシャフトの回転角がわずかにずれます。
クラッチ装置は次のもので構成されています。
- ローター;
- 固定子;
- ロックピン。
XNUMX番目の部分は、移相器が必要に応じてモーターを緊急モードに移行できるようにするために必要です。 これは、たとえば、油圧が劇的に低下したときに発生します。 この時点で、ピンはドライブスプロケットとローターの溝に移動します。 この穴はカムシャフトの中心位置に対応します。 このモードでは、混合物形成の効率は中速でのみ観察されます。
VVTコントロールバルブソレノイドのしくみ
cvvtシステムでは、移相器の作動キャビティに入る潤滑剤の圧力を制御するために電磁弁が必要です。 メカニズムには次のものがあります。
- プランジャー;
- コネクタ;
- 春;
- ハウジング;
- バルブ;
- 給油および排水路;
- 巻き取り。
基本的には電磁弁です。 これは、車の車載システムのマイクロプロセッサによって制御されます。 電磁石がトリガーされるECUからインパルスが受信されます。 スプールはプランジャーを通って移動します。 オイルの流れの方向（対応するチャネルを通過する）は、スプールの位置によって決まります。
どのように動作します
移相器の動作を理解するために、モーターの動作モードが変化したときのバルブタイミングプロセス自体を理解しましょう。 それらを条件付きで分割すると、次のXNUMXつのモードがあります。
- アイドリングターン。 このモードでは、タイミングドライブとクランク機構の回転数が最小になります。 大量の排気ガスが吸気管に入るのを防ぐために、後の吸気バルブの開放に向けて遅延角度を変更する必要があります。 この調整のおかげで、エンジンはより安定して作動し、排気ガスの毒性は最小限に抑えられ、ユニットは必要以上の燃料を消費しなくなります。
- 小さな負荷。 このモードでは、バルブのオーバーラップは最小限に抑えられます。 効果は同じです：吸気システムに（それについてもっと読む ここで）、最小量の排気ガスが入り、モーターの動作が安定します。
- 中程度の負荷。 このモードでユニットが安定して動作するためには、バルブのオーバーラップを大きくする必要があります。 これにより、ポンピング損失が最小限に抑えられます。 この調整により、より多くの排気ガスが吸気管に入ることができます。 これは、シリンダー内の媒体の温度の値が小さい場合に必要です（VTSの組成中の酸素が少ない）。 ちなみに、この目的のために、現代のパワーユニットは再循環システムを装備することができます（それについて詳しく読んでください 別々に）。 これにより、窒素酸化物の含有量が減少します。
- 低速での高負荷。 この時点で、吸気バルブは早く閉じるはずです。 これにより、トルクの量が増加します。 バルブグループの重複はないか、最小限に抑える必要があります。 これにより、モーターがスロットルの動きにより明確に反応できるようになります。 車が動的な流れで動いているとき、この要素はエンジンにとって非常に重要です。
- 高いクランクシャフト速度での高負荷。 この場合、内燃エンジンの最大出力を削除する必要があります。 このためには、バルブのオーバーラップがピストンのTDCの近くで発生することが重要です。 これは、吸気バルブが開いている間、最大電力が短期間でできるだけ多くのBTCを必要とするためです。
内燃機関の運転中、カムシャフトは特定のバルブオーバーラップ率を提供する必要があります（運転シリンダーの入口と出口の両方の開口部が吸気行程で同時に開いている場合）。 ただし、VTS燃焼プロセスの安定性、シリンダーの充填効率、最適な燃料消費量、および最小の有害排出物のために、このパラメーターは標準ではなく変更する必要があります。 したがって、XXモードでは、バルブのオーバーラップは必要ありません。この場合、ある程度の燃料が未燃のまま排気管に入り、触媒が時間の経過とともに影響を受けるためです（詳細に説明されています）。 ここで).
しかし、速度が上がると、混合気の燃焼プロセスによってシリンダー内の温度が上昇することが観察されます（キャビティ内の酸素が増える）。 この効果がモーターの爆発を引き起こさないように、VTSの体積は同じままである必要がありますが、酸素の量はわずかに減少する必要があります。 このため、システムは両方のグループのバルブをしばらく開いたままにして、排気ガスの一部が吸気システムに流入するようにします。
これはまさに位相調整器が行うことです。 CVVTメカニズムは、リードとラグのXNUMXつのモードで動作します。 それらの機能が何であるかを考えてみましょう。
前進
クラッチの設計にはオイルが供給されるXNUMXつのチャネルがあるため、モードは各キャビティ内のオイルの量によって異なります。 エンジンが始動すると、オイルポンプが潤滑システム内の圧力を高め始めます。 物質はチャネルを通って電磁弁に流れます。 ダンパーブレードの位置は、ECUからのインパルスによって制御されます。
位相の進行方向へのカムシャフトの回転角を変更するために、バルブフラップは、オイルが前進の原因となる流体継手チャンバーに入るチャネルを開きます。 同時に、背圧を排除するために、オイルがXNUMX番目のチャンバーからポンプで排出されます。
遅れ
必要に応じて（これは、プログラムされたアルゴリズムに基づいて車の車載システムのマイクロプロセッサによって決定されることを思い出してください）、少し後で吸気バルブを開くと、同様のプロセスが発生します。 今回のみ、オイルは鉛室からポンプで排出され、目的のチャネルを介してXNUMX番目の流体継手チャンバーにポンプで送られます。
最初のケースでは、流体継手のローターがクランクシャフトの回転に逆らって回転します。 XNUMX番目のケースでは、アクションはクランクシャフトの回転方向で行われます。
CVVTロジック
CVVTシステムの特徴は、クランクシャフトの速度や内燃機関の負荷に関係なく、シリンダーに混合気の新しい部分を最も効率的に充填できるようにすることです。 このような移相器にはいくつかの変更があるため、それらの動作のロジックは多少異なります。 ただし、一般的な原則は変更されていません。
プロセス全体は、従来、次のXNUMXつのモードに分けられます。
- アイドリングモード。 この段階で、電子機器によって移相器が回転し、後で吸気バルブが開きます。 これは、モーターをよりスムーズに動作させるために必要です。
- 平均RPM。 このモードでは、カムシャフトは中央位置にある必要があります。 これにより、このモードの従来のエンジンと比較して燃料消費量が少なくなります。 この場合、内燃機関からの最も効果的なリターンがあるだけでなく、その排出もそれほど有害ではありません。
- 高速および最高速度モード。 この場合、パワーユニットの最大電力を削除する必要があります。 これを確実にするために、システムはカムシャフトを吸気バルブの以前の開口部に向かってクランクします。 このモードでは、吸気がより早くトリガーされ、より長く続く必要があります。これにより、非常に短い期間（クランクシャフトの速度が速いため）、シリンダーは必要な量のVTSを受け取り続けます。
主な不具合
移相器に関連するすべての障害を一覧表示するには、システムの特定の変更を検討する必要があります。 ただし、CVVTの故障の症状のいくつかは、点火や燃料供給など、パワーユニットおよび関連システムの他の誤動作と同じであることに言及する価値があります。 このため、移相器の修理を進める前に、これらのシステムが正常に機能していることを確認する必要があります。
最も一般的なCVVTシステムの誤動作を考慮してください。
位相センサー
バルブタイミングを変更するシステムでは、位相センサーが使用されます。 最も一般的に使用されるセンサーはXNUMXつあり、XNUMXつは吸気カムシャフト用、もうXNUMXつは排気カムシャフト用です。 DFの機能は、エンジン動作のすべてのモードでカムシャフトの位置を決定することです。 燃料システムはこれらのセンサーと同期しているだけでなく（ECUは燃料を噴霧するポイントを決定します）、点火も行います（ディストリビューターはVTSを点火するために特定のシリンダーに高電圧パルスを送信します）。
位相センサーの故障は、エンジンの消費電力の増加につながります。 これは、最初のシリンダーが特定のストロークを実行し始めたときにECUが信号を受信しないためです。 この場合、電子機器はパラフェーズ注入を開始します。 これは、燃料供給の瞬間がDPKVからのパルスによって決定されるときです。 このモードでは、インジェクターはXNUMX倍の頻度でトリガーされます。
このモードのおかげで、モーターは動作し続けます。 最も効率的な瞬間には、混合気の形成のみが発生しません。 このため、ユニットの出力が低下し、燃料消費量が増加します（車種によって異なります）。 位相センサーの故障を判断するための兆候は次のとおりです。
- 燃料消費量が増加しました。
- 排気ガスの毒性が高まっています（触媒がその機能に対応できなくなった場合、この症状には排気管からの特有の臭い、つまり未燃燃料の臭いが伴います）。
- 内燃機関のダイナミクスが低下しました。
- パワーユニットの不安定な動作が観察されます（XXモードでより顕著になります）。
- 整頓すると、エンジン緊急モードランプが点灯しました。
- エンジンの始動が困難（スターターの動作の数秒間、ECUはDFからパルスを受信せず、その後、パラフェーズ噴射モードに切り替わります）。
- モーター自己診断システムの動作に障害があります（車種によっては、これは内燃エンジンの始動時に発生し、最大10秒かかります）。
- 第4世代以降のHBOを搭載している場合は、本機の運転中断がより深刻になります。 これは、車両制御ユニットとLPGユニットの動作に一貫性がないためです。
DFは主に、自然な摩耗や高温、絶え間ない振動によって故障します。 センサーの残りの部分は、ホール効果に基づいて機能するため、安定しています。
カムシャフトタイミングの損失のエラーコード
車載システムを診断する過程で、機器がこのエラーを記録する場合があります（たとえば、ルノー車の車載システムでは、DF080コードに対応します）。 これは、インテークカムシャフトの回転角の変位のタイミングに違反していることを意味します。 これは、システムがECUが示すよりも激しく回転する場合です。
このエラーの症状は次のとおりです。
- きちんとしたエンジン警報;
- アイドル速度が高すぎる、または変動している。
- エンジンを始動するのは難しいです。
- 内燃機関は不安定です。
- 特定のモードでは、ユニットはストールします。
- エンジンからノックが聞こえます。
- 燃料消費量が増加します。
- 排気ガスが環境基準を満たしていません。
エラーP0011は、エンジンオイルの汚れ（グリースの交換が時間どおりに行われない）またはそのレベルが低いために発生する可能性があります。 また、位相シフターウェッジが0011つの位置にある場合にも、同様のコードが表示されます。 車種によって電子機器が異なるため、このエラーのコードも異なる可能性があることを考慮する価値があります。 多くのモデルでは、記号P0016（PXNUMX）があります。
電磁弁
接点の酸化は、このメカニズムで最も頻繁に観察されます。 この誤動作は、デバイスのコンタクトチップをチェックしてクリーニングすることで解消されます。 あまり一般的ではないのは、特定の位置にあるバルブウェッジです。そうしないと、通電しても作動しない場合があります。 システムの別の変更によるバルブが移相器に取り付けられている場合、それも機能しない可能性があります。
電磁弁を確認するために分解します。 次に、ステムが自由に動くかどうかをチェックします。 これを行うには、XNUMX本のワイヤーをバルブ接点に接続し、短時間（バルブ巻線が焼損しないようにXNUMX〜XNUMX秒以内）バッテリー端子で閉じます。 バルブが作動している場合、カチッという音が聞こえます。 それ以外の場合は、部品を交換する必要があります。
潤滑圧力
この故障は移相器自体の保守性には関係ありませんが、システムの効果的な動作はこの要因に依存します。 潤滑システム内の圧力が弱い場合、ローターはカムシャフトを十分に回転させません。 通常、これはまれであり、潤滑油の交換スケジュールが適用されます。 エンジンのオイルをいつ交換するかについての詳細は、以下をお読みください。 別々に.
位相調整器
電磁弁の誤動作に加えて、移相器自体が極端な位置のXNUMXつで詰まる可能性があります。 もちろん、このような故障でも、車は運転を続けることができます。 位相レギュレーターがXNUMXつの位置でフリーズしているモーターは、可変バルブタイミングシステムが装備されていない場合と同じように機能することを覚えておく必要があります。
位相調整器が完全にまたは部分的に壊れていることを示すいくつかの兆候は次のとおりです。
- タイミングベルトは異音で動作します。 このような誤動作に遭遇した一部の運転手は、ディーゼルユニットの操作に似た音が移相器から聞こえます。
- カムシャフトの位置によっては、エンジンの回転数が不安定になります（アイドル、ミディアム、ハイ）。 この場合、出力電力は著しく低くなります。 このようなエンジンは、XXモードでうまく機能し、加速中にダイナミクスを失う可能性があります。その逆も同様です。スポーツ運転モードでは、安定していますが、アクセルペダルを離すと「チョーク」が始まります。
- バルブタイミングがパワーユニットの動作モードに調整されないため、タンクからの燃料の排出が速くなります（一部の車種では、これはそれほど顕著には観察されません）。
- 排気ガスは、未燃燃料の刺激臭を伴って、より有毒になります。
- エンジンが暖まると、浮遊速度が観察されます。 この時点で、移相器はより強いクラックルを放出する可能性があります。
- コンピュータ診断中に見られる対応するエラーを伴うカムシャフトの一貫性の違反（この手順の実行方法については、以下をお読みください） 別のレビューで).
位相調整器自体は、ブレードの自然な摩耗により故障する可能性があります。 通常、これは100万から200万の後に発生します。ドライバーがオイル交換の推奨事項を無視すると（古いグリースは流動性を失い、より小さな金属片が含まれます）、流体継手ローターの故障ははるかに早く発生する可能性があります。
また、回転機構の金属部分の摩耗により、信号がアクチュエータに到達すると、カムシャフトはエンジン動作モードが必要とする以上に回転する可能性があります。 フェーザーの効率は、クランクシャフトとカムシャフトの位置センサーの問題によっても影響を受けます。 信号が正しくないため、ECUはガス分配メカニズムをエンジン動作モードに誤って調整する場合があります。
さらにまれに、自動車の車載システムの電子機器に障害が発生します。 ECUのソフトウェア障害が原因で、ECU自体に障害がない場合でも、誤ったパルスが発生したり、単にエラーの修正が開始されたりする場合があります。
サービス
移相器はモーター動作の微調整を提供するため、パワーユニットの動作効率はそのすべての要素の保守性にも依存します。 このため、メカニズムは定期的なメンテナンスが必要です。 注目に値する最初の要素はオイルフィルターです（メインフィルターではなく、流体継手に送られるオイルを洗浄する要素）。 平均して、30 kmの走行ごとに、清掃するか、新しいものと交換する必要があります。
この手順（クリーニング）はどのドライバーでも処理できますが、一部の車ではこの要素を見つけるのが困難です。 多くの場合、オイルポンプとソレノイドバルブの間のギャップにあるエンジン潤滑システムのラインに取り付けられます。 フィルタを分解する前に、まずその外観の説明を確認することをお勧めします。 エレメントのクリーニングに加えて、メッシュとボディが損傷していないことを確認する必要があります。 フィルター自体は非常に壊れやすいので、作業を行うときは注意が必要です。
利点と欠点
多くの運転手は、可変バルブタイミングシステムをオフにする可能性について疑問を持っています。 もちろん、サービスステーションのマスターは簡単に移相器をオフにすることができますが、この場合モーターが不安定になることを100％確信できるため、誰もこのソリューションにサブスクライブすることはできません。 移相器なしでのさらなる運転中のパワーユニットの保守性の保証に疑問の余地はありません。
したがって、CVVTシステムの利点には次の要素が含まれます。
- これは、内燃機関の任意の動作モードで最も効率的なシリンダーの充填を提供します。
- 同じことが、混合気の燃焼効率と、さまざまな速度およびエンジン負荷での最大出力の除去にも当てはまります。
- さまざまなモードでMTCが完全に燃焼するため、排気ガスの毒性が低減されます。
- ユニットの容量が大きいにもかかわらず、エンジンの種類によっては、まともな燃費が見られます。
- 車は常にダイナミックなままであり、より高い回転数で、パワーとトルクの増加が観察されます。
CVVTシステムは、さまざまな負荷と速度でモーターの動作を安定させるように設計されているという事実にもかかわらず、いくつかの欠点がないわけではありません。 第一に、タイミングにXNUMXつまたはXNUMXつのカムシャフトを備えた従来のモーターと比較して、このシステムは追加の部品量です。 これは、別のユニットが車に追加されることを意味します。これは、輸送を整備するときに注意が必要であり、故障の可能性のある追加の領域です。
次に、移相器の修理または交換は、資格のある技術者が行う必要があります。 第三に、電子機器による移相器は、パワーユニットの動作の微調整を提供するため、そのコストは高い。 そして結論として、現代のモーターに移相器が必要な理由とその仕組みについての短いビデオをご覧になることをお勧めします。
質問と回答：
CVVTとは何ですか？ バルブタイミング（連続可変バルブタイミング）を変更するシステムです。 車速に合わせて吸気バルブと排気バルブの開放タイミングを調整します。
CVVTカップリングとは何ですか？ これは、可変バルブタイミングシステムの主要なアクチュエータです。 移相器とも呼ばれます。 バルブ開放モーメントをシフトします。
デュアルCVVTとは何ですか？ これは、可変バルブタイミングシステムの変更です。 デュアル-ダブル。 これは、このようなタイミングベルトにXNUMXつの移相器が取り付けられていることを意味します（XNUMXつは吸気用、もうXNUMXつは排気バルブ用）。
