Valve timing diagram (2NZ-FE engine without VVT-i, leaded gasoline type)

TDCValve overlap

Intake valve opens

Exhaust valve closes

Exhaust valve opens

34

BDC

43

Intake valve closes

Compression stroke

Exhaust stroke

Intake stroke

Combustion (power) stroke

In.

In.

In.

In.

Ex. Ex.

Ex. Ex.

22

Valve Timing

Camshaft Timing Oil Control Valve

VVT-iController

Camshaft Position Sensor

Crankshaft Position Sensor

Air FlowMeter

Engine ECU

ThrottlePositionSensor

Engine Control System VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent) System

VVT-i system di rancang untuk mengontrol intake camshaft sehingga menghasilkan valve timing yang sesuai dengan kondisi mesin

Water Temp. Sensor

Deskripsi : Umumnya timing valve sudah tetap, tetapi sistem VVT-i menggunakan tekanan hidraulik untuk mengganti rotasi intake camshaft dan mengubah valve timing. Ini memungkinkan untuk meningkatkan output, meningkatkan efisiensi bahan bakar, dan menurunkan tingkat emisi.

Crankshaft Position Sensor

Air Flow Meter

Throttle Position Sensor

Water Temp. Sensor

Vehicle Speed Sensor

Camshaft Position Sensor

Target ValveTiming

Correction

Actual Valve Timing

Camshaft TimingOil Control Valve

Duty Control

Feedback

[Engine ECU]

Engine Control System Sistem VVT-i

Sesuai dengan signal-signal berikut, ECU menghitung timing katup yang optimal

Menggunakan kecepatan mesin, volume udara masuk, throtlle position dan water temperatur, ECU mesin dapat menghitung valve timing yang optimal untuk setiap kondisi pengendaraan dan mengatur camshaft timing oil control valve. Juga ECU mesin menggunakan signal dari camshaft position sensor dan crankshaft position sensor untuk mendeteksi valve timing aktual, sehingga ada kontrol feedback untuk mencapai target valve timing

Peerforma beban penuhSelama kecepatan medium dan rendah pada beban tinggi

Beban mesin

Selama suhu rendah, selama kecepatan rendah dengan beban ringan, atau selama beban ringan

Kecepatan mesin

Selama kecepatan tinggi pada beban tinggi

Selama beban medium

: Waktu katup dimajukan: Waktu katup dimundurkan.

VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent)☼ Selama suhu rendah, selama kecepatan rendah dengan beban ringan, atau selama beban ringan

Intake valve timing dimundurkan dan overlap katup dikurangi, untuk mengurangi blowback gas buang kesisi intake manifold, ini akan menstabilkan kondisi idling dan meningkatkan efisiensi bahan bakar dan kemampuan starter.

☼ Selama beban medium atau selama kecepatan rendah dan medium pada beban berat.

Intake valve tiiming dimajukan dan overlap katup ditingkatkan untuk meningkatkan EGR internal dan mengurangi kehilangan pompa. Ini akan meningkatkan kontrol emisi dan efisiensi bahan bakar. Sebagai tambahan, pada saat yang sama waktu penutupan intak valve dimajukan untuk mengurangi intak blowback kesisi intake dan meningkatkan efisiensi volumetrik.

☼Selama kecepatan tinggi pada beban berat

Intake valve timing dimajukan dan overlap katup ditingkatkan untuk meningkatkan EGR internal dan mengurangi pumping loss. Ini akan meningkatkan kontrol emisi dan efisiensi bahan bakar. Sebagai tambahan, pada saat yang sama waktu penutupan intake valve dimajukan untuk mengurangi intake blowback ke sisi intake dan meningkatkan efisiensi volumetrik.

Sebagai tambahan lagi, Feedback Control Signal digunakan untuk menjaga intake valve timing actual pada waktu yang ditargetkan dengan menggunakan camshaft position sensor.

Improved outputHigh speedBeban Berat

Improved torque/outputLow/Middle speedBeban Berat

Improved startingStarting/Stopping

Better fuel economy improved emission controlBeban Medium

Stable fast idle better fuel economyTemp. Rendah

Ensured engine stabilityBeban Ringan

Stable idle rpm, Better fuel economyIdling

EffectValve TimingKeadaan MesinIN

EXIN

EXIN

EX

Retard

Advance

INEX

INRetardEX

INEX

INEX

Engine Control System Sistem VVT-i

Cara kerja VVT-i

Selama Idling

Mengurangi overlap untuk mengurangi aliran balik ke arah intake

Mengurangi overlap untuk mengurangi aliran balik ke arah intake

Efek : 1. Menstabilkan rpm idle2. Hemat Bahan bakar

Efek : Memastikan stabilitas mesin

Menaikan overlap untuk mengurangi internal EGR untuk mengurangi pumping loss Efek :

1. Hemat bahan bakar2. Memperbaiki emisi

Memajukan intake valve close timing untuk memperbaiki efisiensi volumetrikEfek :

Memperbaiki torsi pada Low sampai Medium speed range

IN

IN

IN

IN

EX

EX

EX

EX

TDC

BDC

Latest Timing

To retard Side

To Advance Side

To Advance Side

Beban Ringan

Beban Medium

Low sampai Medium Speed Range dengan Beban besar

High Speed Range dengan beban besar

ObjectiveKerja Kerja Objective

Temperatur rendah

- Saat Start- Menghentikan Mesin

Memundurkan intake valve close timing untuk memperbaiki efisiensi volumetric

Mengurangi overlap untuk mengurangi aliran balik ke intake dan membuat kondisi Lean Burn (kurus), dan menstabilkan idling saat fast idle

Mengurangi oveoverlap untuk mengurengi aliran balik ke intake

Efek : Memperbaiki output

Efek : 1.Mestabilkan rpm2.Hemat bahan bakar

Efek : Memperbaiki stabilitas

Latest Timing

To retard Side

Latest Timing

EX

EX

EX

IN

IN

IN

Engine Control System VVT-i System

Controller terdiri dari housing yang digerakkan timing chain dan vane yang bersatu dengan intake camshaft

Oil Pressure[In Operation] [At a Stop]

Timing Rotor

Housing Lock Pin

Sprocket

Vane (Fixed on Intake Camshaft)

Intake Camshaft

Engine Control Systempengatur VTT-i

Pin pengunci Vane(terpasang pada Intake camshaft)

Intake camshaft

Housing

Tekanan oli

Selama stop Selama operasiPin pengunci

Camshaft oil control valve

PegasTekanan oli

Drain Drain

Katup spool

(Sisi maju)(Sisi mundur)

CoilPlunger

spool valve

Advance sideRetard side)

Konstruksi

Aktuator sistem VVT-i terdiri dari VVT-i Controller yang mengubah intake camshaft, tekanan oli yang merupakan gaya gerak VVT-i controller, dan camshaft timing oil control valve yang mengontrol jalur oli.

1. VVT-i Controller ( Pengatur VVT-i)

Controller terdiri dari housing yang diatur oleh timing chain dan vane ( baling-baling) yang dipasangkan pada intake camshaft.Tekanan oli yang dikirim dari jalur Advance side ( sisi maju ) atau dari jalur Retard side ( sisi mundur) intake camshaft merotasikan vane VVT-i controller pada arah melingkar untyuk secara terus menerus mengubah intake valve timing.Saat mesin dimatikan, intake camshaft bergerak ke kondisi retard maxsimum ( mundur maksimum ) untyuk menjaga kemampuan starter. Ketika tekanan oli tidak ke VVT-i controller dengan segera setelah mesin starter, lock pin mengunci mekanisme kerja VVT-i controller untuk mencegah ketukan

2. Camshaft timing oil control valve

Katup ini mengikuti duty control dari ECU mesin untuk mengontrol posisi spool valve dan mendistribusikan tekanan oli yang diberikan ke VVT-i controller ke sisi maju ( advance side ) atau ke sisi mundur ( retard side ).saat mesin dimatikan, intake valve timing berada pada susdut mundur maksimum.

Engine Control System VVT-i System

Camshaft timing oil control valve mengontrol posisi spool valve sesuai dengan duty control dari ECU mesin

To VVT-i Controller(Advanced Side) (Retard Side)

EngineECU

DrainOil

PressureCoil Plunger

Spoolvalve

Spring

Sleeve

KONSTRUKSI

Engine Control SystemTo VVT-i Controller(Advanced Side)

EngineECU

DrainOilPressure

Plunger

Spoolvalve

CARA KERJA

ADVANCE

Camshaft timing oil control valve menetapkan saluran oli pada VVT-i controller untuk maju (Advance), mundur (Retard) atau menahan (Hold) sesuai dengan signal ECU mesin.VVT-i controller memutar intake camshaft pada waktu posisi advance, retard atau hold sesuai posisi dimanan tekanan oli digunakan.AdvanceBila posisi camshaft timing control valve seperti pada ilustrasi diatas, dengan signal advance dari ECU mesin, tekanan oli yang dihasilkan digunakan pada bagian ruangan vane untuk memutar camshaft pada arah timing advance

Engine Control System

To VVT-i Controller(Retard Side)

EngineECU

Drain OilPressure

Plunger

Spoolvalve

CARA KERJARETARD

RetardBila posisi camshaft timing oil control valve seperti ilustrasi diatas, dengan signal Retard dari ECU mesin, tekanan oli yang dihasilkan digunakan pada bagian ruangan vane untuk memutar camshaft pada arah timing retard.HoldSetelah mencapai target timing , valve timing ditahan dengan cara menahan camshaft timing oil control valve pada posisi netral kecuali kalau kondisi kerjanya berubah.

Engine Control System

ECU mesin

3. Tahan

Tekanan oli

CARA KERJAHOLD

ECU mesin mengkalkulasikan sudut target valve timing sesuai dengan kondisi operasi.Setelah mengeset ke target valve timing, camshaft timing oil control valve menjada jalur oli tertutup ( lihat gambar), untuk menjaga arus valve timing

OilPressure

To VVT-i ControllerEngine

ECU

HOLD POSITION

Spoolvalve

HoldSetelah mencapai target timing , valve timing ditahan dengan cara menahan camshaft timing oil control valve pada posisi netral kecuali kalau kondisi kerjanya berubah.