Что такое VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control)

Система VTEC — что это

Автопроизводители по всему миру гордятся достижениями своих спортивных подразделений, будь то заводская конюшня в королевских гонках Формулы 1 или полностью переделанные машины для NASCAR. При этом многие наработки из этих сфер потом находят своё место под капотом серийных «гражданских» авто. Среднее звено между этими полюсами — спорткары, дорогие и редкие дорожные звери. Все шедевры инженерной мысли, построенные кропотливым трудом для взрывов адреналина на гоночных трассах, достойны восхищения. Находки и изобретения, созданные для них, толкают автоиндустрию вперёд. Казалось бы, все автомобильные открытия должны доставаться на их долю. И это отчасти правда.

Конструкторы постоянно находятся в состоянии выбора. Мощный двигатель, который отлично «ведёт» машину на больших скоростях, не очень удобен на малых, город диктует свои условия постоянными пробками и требованиями к расходу топлива в них. Найти равновесие, соблюсти баланс между такими крайностями очень непросто. У каждой именитой компании есть решение парадокса, и водители всегда находят в них как достоинства, так и недостатки. Впрочем, в этом ряду есть решение, стоящее особняком; двигатели с этой технологией производятся по сей день с 1989 года (с незначительными изменениями). Это система VTEC от Honda.

Краткая историческая справка

Строго говоря, это не один двигатель. VTEC (в переводе электронная система изменения времени и хода клапанов), по сути, представляет собой целое семейство систем управления газораспределением. Как уже было упомянуто выше, компания Honda разработала систему VTEC в 1989 году. Для того времени это была потрясающая инновация, позволившая построить атмосферный двигатель, с одного литра которого удалось «снять» ровно 100 лошадиных сил, при этом заставив его работать без провалов тяги как на низких, так и на высоких оборотах! Двигатель DOHC VTEC (с двумя распредвалами) стал мировой сенсацией.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания предполагает преобразование энергии посредством сгорания. Высвободившаяся при этом энергия толкает поршень в цилиндре. Это общеизвестно; инновация VTEC в том, что клапанами управляют не 2 «кулачка» на распредвале, как в обычных двигателях, а 3. На высоких оборотах третий кулачок оказывается задействован выдвигающимися под давлением масла штифтами. Таким образом, на низких оборотах двигатель работает как обычно, обеспечивая комфортную езду в спокойном темпе, а на высоких за счёт изменённой системы газораспределения, показывает характеристики спортивного мотора.

Такая технология принесла компании Honda славу производителей спортивных двигателей для гражданских машин. Достоинства технологии были значительны: это и компактные размеры двигателя, и «бюджетность» производственного цикла и т. д. За счёт итоговой простоты технологии ремонт двигателя Хонды не вызывал трудностей; многим покупателем пришлось по душе и то, что атмосферный двигатель лишён главного недостатка турбированных, а именно турбоямы при наборе оборотов. Момент между набором оборотов за счёт собственных ресурсов двигателя и включением турбины (раскруткой лопастей) занимает осязаемое время, которое характеризуется провалом тяги, так называемой турбоямой. Так вот, атмосферный двигатель выдаёт крутящий момент равномерно, не заставляя водителя переживать за включение турбины или интеркулера.

Спустя 2 года после выпуска DOHC Honda построила его «упрощённую» версию, SOHC. Она отличалась одним общим распредвалом вместо двух, и до 2009 года VTEC на этом движке работала только на впускных клапанах. Дело в том, что особенности конструкции не позволяли разместить кулачки на выпускных, им мешали расположенные там же свечи зажигания.

Помимо описанных двух вариаций, в разное время Honda выпускала VTEC двигатели SOHC VTEC E, i-VTEC, 3-stage SOHC VTEC. У каждого из них свой набор достоинств, они использовались как в спортивных, так и не в спортивных авто модельного ряда Honda, и надолго остались в производстве. Общая черта этих двигателей, которая заставляла покупателей раз за разом выбирать именно их надёжность. Мы уже упоминали об этом выше. Благодаря незамысловатости конструкции и своевременным (с каждым новым поколением) изменениям от инженеров Honda, двигатели VTEC всегда оставались на вершине по соотношению цена/качество. Двигатель получал в каждой фазе газораспределения настолько богатую или бедную смесь, насколько это требовалось. Из-за этого моторы отличались также экономичностью. Например, широко известно, что на одном из тестов Honda Civic с мотором SOHC VTEC E при движении со скоростью 60 км/ч потребляла всего 3,5 литра на 100 км. Помимо автомобилей, конструкторы Honda использовали эту технологию в мотоциклах.

Принципы работы

В процессе работы двигателя внутреннего сгорания впускные и выпускные клапаны управляются кулачками на распредвале. Мы уже упоминали, что отличительная черта двигателя VTEC — это наличие третьего кулачка, которого нет в других системах. Суть в том, что для оптимальной работы двигателя на разных оборотах нужны разные настройки клапанов; чем больше обороты двигателя, тем длиннее должен быть промежуток «открытости» клапана. Датчик VTEC на высоких оборотах улавливает изменение давления масла и активирует выдвижные штифты, которые задействуют в работе двигателя третий кулачок, суть системы VTEC. За счёт этого клапаны открыты дольше, в цилиндр подаётся более богатая смесь и, соответственно, возрастает мощность. Если рассмотреть ДВС того времени без VTEC, то стандартный атмосферный двигатель был либо маломощным, и тогда он обеспечивал комфортную работу на низких оборотах, либо очень мощным, и тогда он был хорош на высоких. Это создавало жёсткую дифференциацию между спортивными машинами и всеми остальными. Благодаря VTEC (а также аналогам от других производителей) сейчас такой разрыв гораздо менее заметен.

Читайте также:  Вебасто что это такое и для чего нужен вебасто

В разные поколения двигателя использовались разные датчики VTEC. Самые «продвинутые» были задействованы в системах i-VTEC; здесь их задача осталась той же, но выросла точность измерения. Связано это с особенностью технологии: с 2001 года фазы газораспределения больше не были ограничены 3 положениями, они изменялись прямо по ходу работы. Сначала угол открытия клапана менялся от 25 до 50 градусов, потом с помощью анализа данных от датчика VTEC инженеры стали по необходимости отключать несколько клапанов. Это дало возможность вывести экономичность моторов на новый уровень при сохранении привычной надёжности и безупречности работы. Смещение угла стало возможным после замены шестерни распредвала на гидравлический механизм. Используя давление масла внутри шкива как данные для анализа, компьютер отдаёт контроллеру команду открыть клапан на столько-то градусов (или не открывать его вовсе). Мгновенная обработка данных с датчика стала отличным оправданием букве i («интеллектуальный») в названии, постоянное изменение фаз газораспределения устранило снижение крутящего момента на высоких оборотах, характерное для предыдущих поколений двигателей, ещё больше усовершенствовав «выдачу» крутящего момента на низких. За счёт этой системы автомобили Honda стали ещё более экономичными. Или, напротив, ещё более мощными. Это зависело от настроек компьютера; теперь один и тот же двигатель с разным набором опций устанавливался как на спортивные, так и на «семейные» автомобили марки.

Что дальше

Сейчас Honda вовсю работает над технологией AVTEC, развитием предыдущих инкарнаций. Теперь они хотят сделать постоянно изменяемыми не только время открытия и ход клапанов, но и сам профиль кулачков, который ранее был неизменным и тем самым ограничивал возможности двигателя. Так что, возможно, в ближайшее время мы получим ещё одно инженерное чудо от этой японской компании.

Что такое VTEC и для чего он нужен

VTEC или Variable valve Timing and lift Electronic Control – автоматическая система управления величиной подъема клапанов в силовых установках Honda. Позволяет сделать контролируемым уровень наполнения камер сгорания горючей смесью в зависимости от того, с какой нагрузкой работает двигатель. Как результат, ДВС со сравнительно небольшим общим объемом цилиндров работает экономичнее на пониженных оборотах, обеспечивает наибольший крутящий момент на средних, и выдает высокую мощность на максимальных.

Нужно отметить, что экономия носит относительный характер и зависит от того, до какой степени была нажата педаль газа. Например, при обычной езде в условиях города на скорости 60 км/ч бензина на 100 км потребуется меньше. При резком ускорении, а также частой смене манеры вождения расход значительно увеличится. Это и является сутью VTEC: использовать мощность двигателя по ситуации. Когда надо, авто справится с задачами обычного городского транспортным средством, а при необходимости покажет и «гоночный» характер.

Для чего нужен VTEC

В обычном 4-тактном ДВС клапаны для впрыска горючей смеси и выпуска отработавших газов приводятся в движение кулачками. Геометрические параметры этих деталей определяют, насколько высоко может подняться каждый клапан, и как долго он будет находиться в таком положении. Чем рабочая часть кулачка длиннее и шире, тем больше при вращении распределительного вала откроется клапан. В цилиндр поступит больше топливовоздушной смеси, и силовой агрегат покажет высокую мощность с увеличением оборотов. Но чем чревато исполнение вала и кулачков ГРМ в серийном автомобилестроении именно таким образом?

Во-первых, расход топлива всегда будет запредельным, и не важно, в каком режиме работает ДВС. Во-вторых, силовая установка окажется ненадежной. Появится перегрев, повышенный износ поршневой группы, цилиндров, необходимость утяжеления и удорожания авто за счет громоздкой системы охлаждения.

По этой причине основная масса автомобилей, выпускаемых серийно для массового потребителя, имеет оптимальные размеры кулачков. Одновременно достигаются сразу две цели – экономичность и плавность хода. Инженеры из Honda пошли другим путем, создав систему VTEC, которая способна обеспечивать высокую мощность при низком среднем расходе топлива.

Читайте также:  Из Екатеринбурга в Москву на машине Блог про туризм и путешествия

Как работает VTEC

В стандартных двигателях ход каждого клапана обеспечивает один кулачок, который установлен на распредвале. В силовых установках Honda на одном цилиндре размещено по паре клапанов на впуск и выпуск. Следуя логике, в обычной конструкции силовой установки и кулачков должно быть столько же. В системах VTEC этих кулачков три – 2 крайних и 1 центральный. При низких оборотах режим работы ДВС регулируется только боковыми кулачками. Средний же с особым (так называемым «силовым») профилем включается при повышении числа оборотов.

Кулачки действуют на клапаны посредством рокеров (коромысел), которые функционируют независимо друг от друга. Как и кулачков, их на группу из 2 клапанов также три. Пока двигатель крутит вал на малых оборотах, средний кулачок не задействован. Как только срабатывает VTEC, давление масла по команде электроники смещает внутри коромысел специальный штифт. Образуется единая конструкция из боковых и среднего кулачков. Теперь поведением клапанов управляет центральный кулачок с особым профилем. Таким образом, клапаны в течение всего периода работы двигателя на повышенных оборотах открываются максимально, в камеру сгорания подается больше рабочей смеси, мощность двигателя возрастает.

Читайте также: Что такое VANOS на BMW и как он работает.

Варианты систем VTEC

Рассматривать VTEC следует не с позиций обособленной системы, а целое семейство инженерных решений, которые были реализованы в разные годы. Разновидностей VTEC в двигателях полноценных легковых автомобилей массой как минимум в 1000 кг (существует и аналоги для мотоциклов) несколько:

  • DOHC VTEC (1989-2001) – система на самом мощном безнаддувном силовом агрегате Honda до 2001 года, известном под маркой B16A. По 3 кулачка для впускных и выпускных клапанов цилиндров устанавливались на каждом из двух распределительных валов. По достижении 5000 об/мин бензиновый ДВС начинал работать с повышенной мощностью, выдавая при объеме всего 1,6 литра до 180 л. с. Все это было возможно на атмосферном давлении без турбонаддува. Для сравнения, дизельный двигатель 1J2 (TDI), которым оснащались автомобили немецкого производства с конца 1990-х годов, имеет турбонаддув, объем 1,9 л, но выдает только 110 л. с.
  • SOHC VTEC (с 1991 по 2001) – упрощенный вариант VTEC. Так как в двигателях SOHC используется единый вал с кулачками для впускных и выпускных клапанов, VTEC реализована только на впуске.
  • SOHC VTEC-E (1991-2001) – дальнейшее развитие технологии, но уже не для повышения мощности, а с целью снизить расход топлива либо нагрузку на двигатель при умеренном стиле езды. Посредством рокеров кулачки обеспечивают большее открытие только одного из двух клапанов. Второй открывается несущественно, благодаря чему образовывается сильное завихрение в районе искрения свечи. Это дает возможность применять обедненную рабочую смесь. Если ДВС переходит в режим работы на повышенных оборотах, VTEC осуществляет одинаковое открытие обоих впускных клапанов цилиндра, прибавляя таким образом мощности.
  • 3-stage SOHC VTEC (1995-2001) – третье поколение SOHC VTEC. Сочетание двух упомянутых выше разновидностей VTEC с возможностью работы в трех режимах. На малых оборотах открывается и закрывается только один клапан цилиндра, на средних – два, на высоких задействуется кулачок с особым профилем. В результате достигаются и экономичность при средней и малой нагрузке, и мощность при высокой.
  • i-VTEC (с 2001) – наиболее современная вариация VTEC. Как и прежде, используется трехкулачковый механизм управления клапанами. Важное отличие от других типов VTEC заключается в том, что моменты открытия и закрытия впускных клапанов при одном и том же положении поршня могут регулироваться интеллектуальной системой. Вследствие этого изменяется степень наполнения цилиндров рабочей смесью. На малых оборотах она меньше, на повышенных – больше.

Читайте также: Что такое ГРМ в автомобиле , для чего он нужен и как устроен.

Видео на тему

VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control)

VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control) — система динамического изменения фаз газораспределения, фирменная разработка компании Honda, принесшая ей славу строителей спортивных двигателей в гражданских автомобилях.

принцип работы системы VTEC.

Первоначально, система VTEC позволила строить компактные, но очень мощные (в соотношении объем/л.с.) двигатели без применения дополнительных устройств (турбин, интеркулеров), при этом технология производства подобных двигателей остается недорогой, а автомобиль с установленной на нем системой VTEC не испытывает проблем, характерных для турбированных автомобилей.

Виды и версии VTEC.

DOHC VTEC

Принцип работы VTEC в классическом варианте, крайне прост, — на паре распредвалов (изначально VTEC появился на двухвальном двигателе B16A) располагается один полнительный кулачок больше размера на каждый цилиндр. В режиме обычной работы двигателя этот кулачок, во время вращения распредвала, попадает в специальный паз между клапанами и не влияет на работу двигателя. Но, при достижении определенного количества оборотов (от 4500 и выше), давлением масла выдвигаются особые штифты, которые блокируют паз, связывая два клапана вместе. С этого момента, большой кулачок начинает давить непосредственно на оба клапана сразу, вызывая, тем самым, их большее открытие. Как только обороты падают, падает и давление масла, — штифт уходит на изначальную позицию и большой кулачок снова попадает в свой паз, — работа системы VTEC заканчивается, и двигатель возвращается в стандартный режим работы. Благодаря этому простому механизму, Honda удалось «снять» с обычного нетурбованного двигателя невероятную до того момента мощность — более 100 л.с. на 1 литр объема!

Читайте также:  Бесплатный номер телефона горячей линии РСА 2

SOHC VTEC

Вторая версия VTEC появилась вскоре после первой. Ее гениальность заключалась в том, что передовую систему увеличения мощности двигателя конструкторы Honda умудрились поставить в одновальный двигатель D15B, сделав его, возможно, самым передовым двигателем среди одноклассников в свое время. Разница с первой системой заключалась в том, что здесь большой кулачок работал только для впуска, — установить большой кулачок на одном распредвале еще и на выпуск оказалось технически неисполнимо, — начинала мешаться свеча зажигания. Тем не менее, даже увеличение хода впускных клапанов позволило значительно поднять мощность автомобиля со 105 до 130 л.с. на 1,5 литра объема!

SOHC VTEC E

Дальнейшее развитие системы VTEC показало, что ее можно использовать не только для увеличения мощности. Так, вскоре после версии SOHC VTEC появилась SOHC VTEC E, где буква Е означала Econimy — экономичный режим. Экономичность возникала из-за новой схемы работы VTEC, — теперь, на низких оборотах открывался только один впускной клапан, и двигатель работал на бедной смеси. С увеличением оборотов и ростом давления масла, открывался второй клапан, и двигатель получал возможность дышать «второй ноздрей». Это позволяло ему на высоких оборотах работать…. как обычному двигателю! С падением оборотом, двигатель вновь переходил на работу с одним впускным клапаном. SOHC VTEC E не давал никаких преимуществ с точки зрения мощности, зато позволил существенно снизить расход топлива. Так, автомобиль Honda Civic, оснащенный системой SOHC VTEC E в экономичном режиме, расходовал всего 3,5 л/100км, и это задолго до появления гибридных автомобилей с такими же показателями, без применения каких либо сложных технологий.

3-stage SOHC VTEC

Логическим продолжением развития системы VTEC стало появление гибридной системы, объединяющей лучшие стороны SOHC VTEC и SOHC VTEC E. Теперь двигатель стал работать в трех режимах (что собственно и отразилось в названии системы), — на низких оборотах работал один впускной клапан, на средних, — оба, на максимальных, — оба клапана через большой кулачок, что давало отличные показатели на всех трех этапах работы. Двигатель получался очень экономичным на малых оборотах, и при этом очень мощным (для своего объема, конечно) на больших. В цифрах это выражалось примерно так, — на низких оборотах, в режиме работы только 12-ю клапанами расход автомобиля составлял все те же 3,5л/100км, но при нажатии на педаль акселератора, двигатель выдавал 130 л.с. с 1,5 литров объема

i-VTEC

С появлением двигателей серии K, компания Honda разработала последнюю на настоящий момент версию системы VTEC, получившая обозначение i-VTEC (где буква «i» означает «Intellegence» — «интеллектуальный»). Сама система вернулась к истокам, — она стала устанавливаться на двигатели с двумя распределительными валами, что значительно расширило конструкторские возможности. «Интеллектуальность» же данной системы заключалась в следующем, — отныне VTEC стала управляться компьютером, а изменение фаз газораспределения стало постоянным, за счет функции регулирования угла опережения, которую получил впускной распредвал. Система i-VTEC позволила двигателям Honda получить больший крутящий момент на низких оборотах, что было постоянной проблемой для двигателей компании, — при высокой мощности они отличались малым крутящим моментом, получаемым на высоких оборотах. Версия i-VTEC если не устранила, то существенно подкорректировала этот недостаток. Система i-VTEC получила два направления — одна версия i-VTEC получила больший уклон в мощность, и стала устанавливаться на мощные моторы серии K, например в автомобилях серии Type R, или Acura RSX. Другая версия, напротив, получила «экономичное» направление, и стала устанавливаться в гражданской серии двигателей (например на автомобилях CR-V, Accord, Element, Odyssey, и других).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector