Чем отличается двигатель vtec

Чем отличается двигатель vtec

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.

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.
Читать еще:  Автосигнализация шериф запуск двигателя

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

Каково предназначение системы VTEC в двигателях Honda?

Двигатель с системой VTEC – еще экономичнее, еще продуктивней

Если вы уже читали наш материал: «Как работает двигатель автомобиля?», то знаете о клапанах, которые впускают в двигатель воздух и выводят из него выхлопной газ. Клапанами управляет распределительный вал. Чтобы открывать и закрывать клапаны, распредвал использует вращающиеся кулачки.

Существует связь между вращением кулачков, и тем, сколько оборотов в минуту делает двигатель. Представьте, что автомобильный мотор вращается крайне медленно – всего 10-20 оборотов в минуту, поэтому один полный цикл оборота поршня занимает несколько секунд. В реальности невозможно заставить мотор работать на таких оборотах, но мы только представляем для примера. В нашем «идеальном» примере распредвал будет работать так, чтобы, как только поршень начинал движение вниз в такте впуска воздуха и бензина, открывался впускной клапан. Впускной клапан закроется как раз в тот момент, когда поршень достигнет нижнего предела. Тогда выпускной клапан будет открываться, когда поршень достигнет нижнего предела в такте сгорания, и закроется, когда поршень завершит такт выхлопа. Расписанный процесс позволил бы мотору работать с максимальным коэффициентом полезного действия. При описанной схеме работы газораспределительной системы камеры сгорания эффективно наполняются топливно-воздушной смесью и эффект работы мотора становится наивысший. Но описанная идеальная схема возможна только на очень маленькой скорости.

При увеличении оборотов движка, эта конфигурация для распределительного вала не срабатывает. Если двигатель работает на скорости в 4 000 оборотов в минуту, то клапаны за одну минуту открываются и закрываются 2 000 раз, или от 30 до 40 раз каждую секунду. Когда впускной клапан открывается во время верхней части такта впуска, то газораспределительная система не успевает всосать эффективное количество воздуха в цилиндр за предельно короткое время (доли секунды). Поэтому, для эффективной работы мотора на более высоком диапазоне оборотов в минуту, вы бы предпочли, чтобы входной клапан открывался прежде чем начнется такт впуска. А еще лучше, если он начал бы открываться еще во время выхлопного такта (или такта выпуска), чтобы к тому времени, когда поршень начнет двигаться вниз во время такта впуска, клапан был уже открыт и давал свободный ток воздуху в цилиндр в течение всего такта впуска. Это немного упрощенное объяснение, уверены, вы поняли основную идею процесса.

Японские инженеры просчитали, что для максимальной производительности мотора Honda на низких оборотах, клапаны должны открываться и закрываться иначе, чем, если бы они это делали на высоких скоростях двигателя. Если в двигатель поставить низкооборотистый распределительный вал, то на высоких оборотах он будет не эффективен. Если поставить распредвал высоких оборотов, на низких оборотах толку от него будет мало. С таким распредвалом вы даже не сможете завести автомобиль.

Что такое система VTEC в двигателях Honda?

Купив автомобиль Honda c системой VTEC, получаешь интеллектуального помощника, который контролирует все процессы газораспределения двигателя внутреннего сгорания, без дополнительной помощи. VTEC – система переменного хронометража открытия клапанов и электронный контроль за их поднятием (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). Это электронная и механическая система в двигателях Honda, которая позволяет мотору использовать несколько валов одновременно, эффективно их сочетая. Когда мотор работает в разных скоростных диапазонах, компьютер активирует альтернативные кулачки на распределительном валу и меняет хронометраж открытия клапанов. Так, двигатель Honda получает лучшие показатели высокоскоростного и низкоскоростного распределительного вала одновременно. От этого уменьшается износ движка, и увеличивается коэффициента полезного действия. Двигателя с системой VITEC имеют усредненные настройки фаз газораспределения за счет специального профиля кулачков распределительного вала. Для оптимальной работы усредненной настройки фаз газораспределения японцами создан специальный газораспределительный механизм.

Последний разработанный двигатель Honda DOHC с четырехклапанным механизмом газораспределения, имеет два распредвала с тремя кулачками на каждый ряд клапанов как впускных, так и выпускных. На каждый два клапана идет по три кулачка. Боковые кулачки нужны для низких и средних оборотов, а средний кулачок служит для высоких.

Подобную систему пытались внедрить в BMW Zagato Coupe немецкие инженеры BMW, но проект остался на стадии разработки.

Производители двигателей часто экспериментируют с системами, позволяющими бесконечный переменный хронометраж открытия клапанов. О попытках инженеров Zap-Online.ru уже писали здесь. Представьте себе эффективность мотора, если бы каждый клапан имел бы соленоид управляемый через компьютер. Тогда не пришлось бы полагаться на работу распределительного вала. Вы бы получили максимальную производительность мотора на каждом диапазоне оборотов. Это что-то, чего мы так с нетерпением ждем в будущем.

Ну и на последок система VTEC в действии.

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

Читать еще:  Шаг двигателя что это

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!

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.

Технология VTEC: DOHC i-VTEC (продолжение)

Общественная организация НАПА предоставляет техническую информацию по современным системам и узлам автомобиля.

Для удобного использования материалы структурированы по категориям на сайте НАПА. Список тем будет постепенно пополняться.

Принцип работы DOHC i-VTEC

На сегодняшний день DOHC i-VTEC – это одна из лучших технологических разработок компании Honda в системе изменения фаз ГРМ, которую применили к автомобилям общего пользования.

Civic Type R, Civic Si, RSX Type S, Accord Euro-R, S2000 – все эти автомобили оснащены системой DOHC i-VTEC.

Вернемся к теории. Непосредственное влияние на процесс газораспределения оказывают кулачки распределительных валов, вернее профиль кулачка, который определяет момент и продолжительность открытия клапана.

Профиль кулачка должен удовлетворять следующие условия:

□ Клапан должен быстро открываться и быстро закрываться. Величина хода клапана должна быть максимально возможной.

□ Процесс движения в целом должен выбираться таким образом, чтобы не вызывать недопустимо больших колебаний пружины клапана.

Читать еще:  Что такое смесеобразование в двигателе

Если бы существовала возможность создать кулачки, которые отвечали бы всем современным требованиям и запросам по мощности, расходу топлива и токсичности на всем диапазоне работы двигателя, то появление таких систем, как VTEC было бы необъяснимым. Разумеется, создать такие кулачки невозможно.

Время открытия клапанов во время работы двигателя на высоких оборотах, сокращается. Для того, чтобы достигнуть оптимального наполнения цилиндра топливно-воздушной смесью, а после сгорания очистить цилиндры от отработавших газов, клапаны должны открываться раньше и закрываться позже. Подобрать с подходящим профилем кулачек очень легко, однако на низких оборотах за такое газораспределение придется расплачиваться. И дело не только в том, что технические показатели двигателя будут снижены, возрастет расход топлива, а в том, что неэффективная работа двигателя приведет к скорой поломке двигателя. Через преждевременно отрытый выпускной клапан из цилиндра в выпускной коллектор попадут отработавшие газы, еще имевшие нерастраченную на полезную работу энергию, т.е. недогоревшее топливо, которое будет догорать в выпускном коллекторе. По причине позднего закрытия того же выпускного клапана в выпускной коллектор до воспламенения может попасть часть свежей горючей смеси. Другая часть свежего заряда может оказаться также «за бортом» через не успевший закрыться впускной клапан. Эта часть топливно-воздушной смеси попадет обратно во впускной коллектор.

Вы скажите, что с этим неплохо справлялся DOHC VTEC предыдущего поколения, зачем изобретать что-то новое. DOHC i-VTEC позволяет справиться со всеми вышеописанных препятствиями на низких оборотах и обеспечить существенную отдачу на средних и высоких оборотах.

Существуют два типа разновидности DOHC i-VTEC:

  • DOHC i-VTECDOHC VTEC + VTC
  • DOHC i-VTEC ISOHC VTEC-E + VTC + стандартный вал распределительный выпускной

Система

Тип VTEC

VTC

VTEC на впуске и выпуске. Момент срабатывания VTEC — 5800 об.мин.

на впускном распредвале

VTEC-E на впуске, выпускной распредвал стандартный. Момент срабатывания VTEC — 2500 об.мин.

на впускном распредвале

В названии буква «і» означает, что в данном двигателе в паре с системой VTEC работает VTC.

Variable Timing Control (VTC) — является разновидностью технологии системы изменения фаз газораспределения и дополняет VTEC. Принцип работы VTC от компании Honda такой же, как у системы система VVT-i от Toyota. В зависимости от условия работы двигателя, система VTC плавно изменять фазы газораспределения. Это достигается путем поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных клапанов.

На высоких оборотах на открытие-закрытие клапанов время значительно сокращается, но при этом количество топливно-воздушной смеси в цилиндры необходимо подавать больше. Следовательно, для полного заполнения камеры сгорания, необходимо увеличить фазу открытия и высоту подъема клапанов, что и реализует VTEC, а система VTC «создает благоприятные условия» для эффективной работы VTEC.

Если система VTEC благодаря дополнительному кулачку, открывает клапана на большую высоту и незначительно увеличивает время открытого состояния, то VTC поворачивает распредвал таким образом, что клапана открываются раньше, что способствует более эффективному наполнению цилиндров.

В отличие от основной системы VTEC, которая включается в определенном диапазоне оборотов, то дополнительная система VTC работает постоянно и непрерывно, регулируя момент открытия впускных клапанов в зависимости от нагрузки на двигатель. Давайте разберемся, как она это делает.

Механизм работы VTC

Исполнительная часть системы VTC, как и VVT-i интегрирована в шкив впускного вала распределительного. Если шкив это цельная конструкция, одна монолитная часть, то шкив VTC состоит из нескольких частей.

Одна из частей — корпус шкива VTC, который через цепь ГРМ соединен со шкивом выпускного и коленчатого валов. Внутренняя часть шкива VTC – деталь с лопатками (ротор), которая имеет свободный ход внутри шкива VTC и жестко закреплена на впускном валу. Лопатки разделяют полость внутри корпуса шкива VTC на две части и имеют свободный ход. Полученные по обе стороны лопаток полости заполняются моторным маслом. Подавая масло в одну из полостей, происходит проворачивание вала в одну или другую сторону и таким образом происходит изменение угла перекрытия клапанов, т.е. изменение угла открытия и закрытие впускных клапанов относительно выпускных.

*Угол перекрытия (перекрытие клапанов) – это угол положения впускных клапанов относительно выпускных, при котором впускные и выпускные клапаны одновременно открыты. Проще говоря, это момент времени, когда впускные и выпускные клапаны одновременно открыты.

Роль регулирования подачи масла в одну или другую полость в этом процессе играет соленоид VTC. Получая данные о нагрузке на двигатель, блок управления двигателем (ECU) посылает команду, и соленоид направляет давление масла в одну из сторон.

Принцип работы соленоида напоминает работу золотника гидроусилителя руля, только с небольшой разницей, что в случае с гидроусилителем потоком масла управляет человек. В зависимости от условий работы двигателя, блок управления двигателем посылает команду на соленоид, а он в свою очередь направляет масло в один из каналов. Из канала масло поступает в полость шкива и избыточным давлением воздействует на одну из сторон лопатки. Воздействуя на лопатку шкива с одной стороны, система заставляет лопатку выдавливать масло с другой стороны.

На холостых и низких оборотах двигателя, при малой нагрузке, система VTC доводит угол перекрытия клапанов до минимума, чтобы двигатель работал стабильно. При увеличении нагрузки система плавно увеличивает угол перекрытия. На высоких оборотах при большой нагрузке система поворачивает распредвал (увеличивает угол перекрытия) до максимально возможного уровня. Величина угла перекрытия клапанов зависит от модели двигателя и, как правило, находится в пределах 25 — 50 градусов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector