Двигатель vtc что это

Изящное решение без потери мощности

Аббревиатура VTEC полностью расшифровывается следующим образом — Variable Valve Timing and Lift Electronic Control.

В переводе на русский язык означает «электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов» или, если говорить языком специалистов, электронная система регулировки фаз газораспределения.

Этот механизм предназначен для того, чтобы оптимизировать прохождение воздушно-топливной смеси в камеры сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию, накопленную в топливе, в тепловую. Такое преобразование происходит во время сгорания горючей смеси. При этом возрастает температура и давление в цилиндре.

Под давлением поршни двигателя опускаются вниз и, толкая коленчатый вал, приводят его в движение. Так химическая энергия преобразуется в механическое движение. Механическая сила определяется величиной крутящего момента.

Способность двигателя поддерживать некоторую величину крутящего момента при некотором числе оборотов в минуту определяется как мощность. Мощность определяет, какую работу может производить двигатель.

Весь процесс, осуществляемый двигателем внутреннего сгорания, не эффективен на 100%. На самом деле всего около 30% энергии, содержащейся в топливе, преобразуются в механическую энергию.

Теоретическая физика говорит о том, что при данном КПД для достижения высокой отдачи от мотора необходимо использовать больше топлива: в результате существенно возрастет мощность. Очевидно, что в этом случае нужно использовать двигатель с огромным рабочим объемом и поступиться принципами экономичности.

Другой метод диктует необходимость предварительно сжимать топливную смесь посредством турбины и затем сжигать ее в цилиндрах небольшого размера. Однако и в этом случае расход топлива будет пугающим. В свое время концерн Honda пошел по иному пути, начав исследования с целью оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания.

В результате появилась технология VTEC, наделяющая мотор отменной экономичностью на низких оборотах и высокой мощностью при его «раскручивании».

Два алгоритма

Если сравнить скоростные характеристики различных двигателей, то нетрудно заметить, что у одних максимум крутящего момента достигается на низких оборотах (в диапазоне 1800-3000 об/мин), у других — на более высоких (в диапазоне 3000-4500 об/мин).

Оказывается, есть зависимость между тем, каким образом на распределительном валу установлены кулачки, открывающие клапаны, и тем, какую мощность развивает мотор на различных оборотах коленчатого вала. Чтобы понять, чем это вызвано, представьте себе двигатель, работающий крайне медленно. Например, при 10-20 оборотах в минуту рабочий цикл в одном цилиндре занимает 1 секунду.

При опускании поршня впускной клапан открывается, позволяя горючей смеси наполнить цилиндр, и закрывается, когда поршень достигает нижней мертвой точки. После завершения цикла сгорания поршень начнет движение вверх. При этом откроется выпускной клапан, позволив отработавшим газам покинуть рабочий объем цилиндра и закроется, когда поршень достигнет верхней мертвой точки.

Такой алгоритм был бы идеален, если бы мотор работал на минимуме оборотов. Однако в реальной жизни двигатель куда энергичней.

С ростом ритма работы мотора описанный алгоритм просто не выдерживает критики. Если число оборотов коленвала достигает 4000 в минуту, клапаны открываются и закрываются 2000 раз ежеминутно, или 30-40 раз каждую секунду.

На такой скорости поршню чрезвычайно сложно всосать в цилиндр необходимый объем горючей смеси. То есть в результате впускного сопротивления возникают насосные потери, и это главная причина, по которой уменьшается эффективность работы двигателя.

Для облегчения участи мотора при работе на больших оборотах приходится, например, шире открывать впускной клапан. Разумеется, это упрощенное описание работы, но оно дает общее представление.

Однако на малых оборотах такой алгоритм не годится: настройка распредвала «на скорость» лишь увеличит расход топлива. Следовательно, для лучшей эффективности нужно сочетать оба алгоритма работы, которые воплощены в механизме VTEC.

Появившись в 1989 году, система VTEC дважды модернизировалась, и сегодня мы имеем дело с ее третьей серией.

Система VTEC использует возможности электроники и механики и позволяет двигателю эффективно распоряжаться возможностями сразу двух распредвалов, или, в упрощенных версиях, одного.

Контролируя число оборотов и диапазоны работы силового агрегата, его компьютер может активизировать дополнительные кулачки с тем, чтобы подобрать наилучший режим работы.

DOHC VTEC

В 1989 году на внутренний японский рынок поступили две модификации Honda Integra — RSi и XSi, использовавшие первый двигатель с системой DOHC VTEC. Ее силовой агрегат модели B16A при объеме 1,6 литра достигал мощности в 160 л.с.

, но при этом отличался хорошей тягой на низах, топливной экономичностью и экологической чистотой.

Поклонники марки Honda до сих пор помнят и ценят этот великолепный мотор, тем более что его многократно усовершенствованный вариант и по сей день используется на моделях Civic.

Двигатель с системой DOHC VTEC имеет два pаспpедвала (один для впускных, другой для выпускных клапанов) и 4 клапана на цилиндр. Для каждой пары клапанов предусмотрена особая конструкция — группа из трех кулачков.

Следовательно, если мы имеем дело с 4-цилиндровым 16-клапанным мотором с двумя распредвалами, то таких групп будет 8. Каждая группа занимается отдельной парой клапанов. Два кулачка расположены на внешних сторонах группы и отвечают за действие клапанов на низких оборотах, а средний подключается на высоких оборотах.

Внешние кулачки непосредственно контактируют с клапанами: опускают их при помощи коромысел (рокеров). Отдельный средний кулачок до поры до времени вращается и вхолостую нажимает на свое коромысло, которое активируется при достижении определенного высокого числа оборотов коленвала.

В дальнейшем эта центральная часть отвечает за открытие и закрытие клапанов, хотя и действует как специальный промежуточный механизм.

Когда двигатель работает на малом ходу, пары впускных и выпускных клапанов открываются соответствующими кулачками. Их форма, как и у большинства аналогичных моторов, выполнена в виде эллипса. Однако эти кулачки способны обеспечивать лишь экономичный режим работы двигателя и только на малых оборотах.

При достижении высокой скорости вращения распредвала задействуется специальный механизм. «Незанятый» до этого работой средний кулачок вращался и без какого-либо эффекта нажимал на среднее коромысло, никак не связанное с клапанами. Однако во всех трех коромыслах предусмотрены отверстия, в которые под высоким давлением масла загоняется металлический пруток.

Таким образом, группа жестко фиксируется и в дальнейшем работает как одно целое. Тут в работу вступает отдыхавший до этого средний кулачок. Он имеет более продолговатую форму и поэтому при его нажатии все три коромысла, а значит и клапана, опускаются гораздо ниже и на больший промежуток времени остаются открытыми.

В этом случае двигатель может «дышать» свободнее, развивать и поддерживать высокий крутящий момент и хорошую мощность.

SOHC VTEC

После успеха системы DOHC VTEC компания Honda с еще большим рвением подошла к развитию и использованию своей новации. Моторы с VTEC проявили себя как надежные и экономичные, стали реальной альтернативой увеличению рабочего объема или использованию турбин. Поэтому несколько позднее была представлена система SOHC VTEC.

Подобно своему «коллеге» DOHC новинка также предназначалась для оптимизации работы двигателя в разных режимах. Но из-за простоты своей конструкции и более скромных показателей мощности двигатели с SOHC VTEC выпускались меньшими объемами. Одним из первых двигателей, использующих упрощенную систему, стал обновленный агрегат D15B, выдававший 130 л.с. при объеме в 1,5 л.

Этот мотор с 1991 устанавливался года на Honda Civic.

В моторе SOHC предусмотрен один-единственный распредвал на весь блок цилиндров. Поэтому кулачки впускных и выпускных клапанов располагаются на одной оси. Однако здесь также предусмотрены группы-тройки, в каждой из которых есть один специальный центральный кулачок.

Простота конструкции заключается в том, что в двух режимах — для низких и для высоких оборотов — могут работать только впускные клапана.

Промежуточный механизм с дополнительным кулачком и коромыслом также как и в случае с DOHC VTEC перехватывает на себя открытие и закрытие впускных клапанов, в то время как выпускные всегда работают в постоянном режиме.

Может создаться впечатление, что SOHC VTEC в чем-то хуже, чем DOHC VTEC.

Однако это не так: эта система имеет ряд преимуществ, среди которых простота конструкции, компактность двигателя за счет его незначительной ширины, меньший вес.

Кроме того SOHC VTEC возможно вполне легко использовать на двигателях пpедыдущего поколения, тем самым модернизируя их. В итоге силовые агрегаты с SOHC VTEC достигают тех же результатов, пусть и не столь ярких и удивительных.

SOHC VTEC-E

Если назначение описанных выше систем VTEC состоит в сочетании максимальной мощности на предельных оборотах и довольно уверенной, но экономичной работе на «низах», то VTEC-E призвана помочь двигателю в достижении предельной экономии.

Но прежде чем рассмотреть очередное изобретение Honda необходимо разобраться с теорией. Известно, что топливо предварительно смешивается с воздухом и затем воспламеняется в цилиндрах (есть еще иной вариант — непосредственный впрыск, при котором воздух и топливо поступают в цилиндры отдельно). На мощность двигателя также влияет и то, насколько однородна такая смесь.

Дело в том, что на малых оборотах невысокая скорость потока при всасывании препятствует смешению топлива и воздуха. В результате на холостом ходу двигатель может работать неуверенно. Чтобы предотвратить это, в цилиндры поступает обогащенная топливом смесь, что сказывается на экономичности.

Система VTEC-E способна обеспечить уверенную работу двигателя на малых оборотах на обедненной топливом горючей смеси. При этом также достигается существенная экономия. В отличие от других механизмов, в системе VTEC-E нет никаких дополнительных кулачков. Так как эта технология нацелена на снижение потребления топлива на малых оборотах, то и затрагивает она действие впускных клапанов.

VTEC-E применяется только в SOHC-двигателях (с одним распредвалом) с четырьмя клапанами на цилиндp из-за его «склонности» к низкому расходу топлива.

В отличие от других VTEC-моторов, где кулачки имеют приблизительно одинаковый профиль, в силовых агрегатах с VTEC-E используются две конфигурации. Таким образом, впускные клапана приводятся в движение кулачками различной формы. Профиль одного из них имеет традиционную форму, а другой практически круглый — слегка овальный.

Поэтому один из клапанов опускается в нормальном режиме, а другой едва приоткрывается. Горючая смесь проходит через нормальный клапан легко, а через приоткрытый — весьма скудно. Из-за несимметричности потоков поступающей смеси в цилиндре возникают причудливые завихpения, в которых воздух и топливо смешиваются должным образом.

В результате двигатель может pаботать на бедной смеси. С увеличением оборотов концентрация топлива растет, но режим, при котором реально работает лишь один клапан, становится помехой. Поэтому, приблизительно при достижении 2500 об/мин коромысла замыкаются и приводятся в движение нормальным кулачком.

Замыкание происходит точно так же как и в других системах VTEC.

Систему VTEC-E часто незаслуженно считают изобретением, нацеленным исключительно на экономию. Тем не менее, по сравнению с простыми моторами, агрегаты с таким механизмом не только экономичнее, но и мощнее.

За экономию отвечает первый режим, в котором работает один клапан, а за показатели мощности — «чистокровный» VTEC, подразумевающий широкое открытие впускных клапанов.

Если сравнить два аналогичных мотора, один из которых оборудован механизмом VTEC-E, то простой агрегат окажется на 6-9% слабее и прожорливей.

Трехрежимный SOHC VTEC

Этот механизм представляет собой объединение системы SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. В отличие от всех описанных выше систем эта имеет не два режима работы, а три. В зоне низких оборотов система обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливовоздушной смеси (как VTEC-E). В этом случае используется только один из впускных клапанов.

На средних оборотах в работу включается второй клапан, но фазы газораспределения и высота подъема клапанов не изменяются. Двигатель в этом случае реализует высокий крутящий момент. На режиме высоких оборотов оба клапана управляются одним центральным кулачком, отвечающим за снятие с двигателя максимальной мощности. Эта система достаточно универсальна.

Так, например, двигатель объемом 1,5 литра с таким газораспределительным механизмом проявляет неплохую удельную мощность: 86 л.с. на 1 л. рабочего объема. Одновременно с этим, если двигатель работает в первом, экономичном 12-клапанном режиме, расход при движении с постоянной скоростью 60 км/ч на автомобиле Honda Civic составляет около 3,5 л на 100 км.

i-VTEC

Буква «i» в названии означает intelligent, то есть «умный». Прежние версии VTEC способны регулировать степень открытия клапанов лишь в 2-3 режимах.

Конструкция нового газораспределительного механизма i-VTEC предполагает использование помимо основной системы VTEC дополнительную систему VTC (Variable Timing Control), непрерывно регулирующую момент начала открытия впускных клапанов.

Открытие впускных клапанов задается в зависимости от нагрузки двигателя и регулируется посредством изменения угла установки впускного распределительного вала относительно выпускного. В двигателях с i-VTEC распредвал крепится к приводному шкиву через специальную гайку-шестерню, которая способная «доворачивать» его на угол до 600.

Применение системы VTC на ряду с VTEC позволяет эффективнее наполнять цилиндры двигателя топливо-воздушной смесью, а также улучшить полноту ее сгорания. Использование механизма i-VTEC позволяет достичь приемистости эквивалентной двигателям с рабочим объемом 2 литра, при этом топливная экономичность даже лучше чем у 1,6 литрового двигателя.

Семейство газораспределительных механизмов VTEC не представляет собой ничего волшебного, но дает просто поразительный эффект. Моторы Honda прямо-таки умеют подстраиваться под нагрузку, предоставляя удивительную мощность при скромном рабочем объеме.

И в то же время на холостом и малом ходах японские моторы поражают выдающейся экономичностью.

Вполне возможно, что следующим этапом в развитии систем VTEC станет механизм с отдельными соленоидами на каждый клапан, что позволит с хирургической точностью регулировать открытие клапанов.

 Евгений Дударев

Что такое система VTEC и как она работает?

Система изменения фаз газораспределения (VTC)

Система изменения фаз газораспределения (VTC — Variable Timing Control) позволяет изменять фазы газораспределения в зависимости от условий работы, для получения максимальной мощности и уменьшение токсичности отработавших газов.Система VTC изменяет фазы газораспределения посредством изменения углового положения распределительного вала впускных клапанов.

Основным отличием от системы VTEC, которая также изменяет фазы газораспределения, является то, что система VTC изменяет фазы газораспределения постоянно, в зависимости от условий работы.

На рисунке «Регулирование фазами газораспределения системой VTC», наглядно представлено, что момент открытия впускного клапана изменяется на 50 градусов в сторону опережения. Эта величина, может варьироваться в пределах 25-50 градусов, так на автомобилях Honda Integra это 50 градусов, на Honda Element 25 градусов.

Регулирование фазами газораспределения системой VTC

  Покраска суппортов на ВАЗ своими руками

Работа системы VTC

Схема системы изменения фаз газораспределения (VTC):1 — шкив коленчатого вала, 2 — датчик положения коленчатого вала, 3 — распределительный вал выпускных клапанов, 4 — задатчик, 5 — датчик положения распределительного вала выпускных клапанов, 6 — датчик положения распределительного вала впускных клапанов, 7 — распределительный вал впускных клапанов, 8 — сигнал датчика положения распределительного вала, 9 — сигнал датчика положения коленчатого вала.

При большом угле перекрытия клапанов, уменьшаются насосные потери, в результате увеличивается топливная экономичность.

Также имеет место «эффект рециркуляции отработавших газов» (EGR effect)*, в результате чего уменьшается температура сгорания в соответствии с увеличением доли отработавших газов, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота (NOx) и углеводородов (НС).

* — EGR effect, в данном случае можно соотнести с термином остаточных газов. Данный эффект достигается организацией закрутки потоков, таким образом, чтобы часть отработавших газов поступала обратно в камеру сгорания.

На режимах холостого хода система управления уменьшает перекрытие клапанов, для стабильности сгорания и уменьшения частоты вращения.

В случае неисправности системы VTEC, управление системой VTC прекращается, и газораспределительный механизм работает по обычной классической схеме. Фазы газораспределения впускных клапанов регулируются по программе, заложенной в блоке управления.

Регулировка осуществляется с помощью муфты системы изменения фаз газораспределения (VTC), установленной на распределительном вале впускных клапанов и электропневмоклапана системы изменения фаз газораспределения (VTC).

В зависимости от необходимости увеличения или уменьшения времени открытия впускных клапанов электропневмоклапан подает масло под давлением в отверстие для управления опережением или в отверстие для управления запаздыванием в муфте (рисунок «Работа системы VTC»).

Муфта действует на распределительный вал выпускных клапанов, в результате чего впускные клапана открываются либо раньше, либо позже.

Система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов (VTEC)

Касаясь истории, система VTEC была внедрена в двигатели Honda с двумя распределительными валами (DOHC) в 1989 году и нашла применение почти на всех сериях двигателей и получает свое техническое развитие и применение на самых последних автомобилях Honda.

Первые поколения систем VTEC изменяли продолжительность открытия клапанов и высоту подъема клапанов.

Как правило, система управляла впускными клапанами, и аббревиатура VTEC понималась, как система изменения фаз газораспределения и высоты подъема впускных клапанов (Variable Intake Timing and Lift).

Данная система позволяла получить увеличение мощности на высокой частоте вращения и экономичности на низкой частоте вращения.

Дальнейшее развитие системы, применяемой на двигателях серии K20, K24 позволило улучшить показатели топливной экономичности, экологичности и достигать максимальной мощности.

Система получила название i-VTEC, система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов (Variable valve Timing and lift Electronic Control).

Здесь надо понимать, что систему изменения высоты подъема клапанов дополняет система изменения фаз газорас-пределения (VTC):

• i-VTEC = VTEC + VTC
• Система i-VTEC впервые серийно была установлена на двигатели серии К20, а первый серийный автомобиль, на который в 2001 году был установлен этот двигатель Honda Stream, а с 2001 года устанавливались на Honda Civic Type R, Honda Integra и другие. Совместное управление системами VTC и VTEC показано на рисунке и в таблице:
• «Совместное управление системами VTC и VTEC»

  ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ЗАДНЕЙ ПОДВЕСКИ

Таблица. Совместное управление системами VTС и VTEC

Режим	№	Функции	VTC
Холостой ход	1	Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации обратного выброса отработавших газов во впускной канал	Начальный угол открытия впускного клапана (позднее открытие)
Средняя нагрузка	2	Перекрытие клапанов увеличивается, при этом снижаются «насосные» потери и часть отработавших газов поступает на впуск	Изменения угла открытия впускного клапана в сторону опережения
Большая нагрузка	3	Перекрытие клапанов оптимизируется по углу поворота, для улучшения пополнения и обеспечения кривой крутящего момента	Максимальный угол опережения открытия впускного клапана

Однако, даже здесь, применительно к двигателям одной серии установлены немного разные системы VTEC, поэтому в данном контексте будет рассмотрена система VTEC двигателей серии K20 и K24. Система VTEC позволяет изменять угол перекрытия клапанов и высоту подъема клапанов, в зависимости от оборотов коленчатого вала и нагрузки на двигатель.

Система VTEC используемая на более экономичных современных автомобилях, позволяет изменять высоту подъема только у клапанов распределительного вала впускных клапанов. На автомобилях, с более высокими показателями мощности система VTEC может изменять высоту подъема как у впускных, так и выпускных клапанов, что показано на рисунке «Работа системы VTEC.»

Основными элементами на которых базируется идеология системы VTEC, является распределительный вал c несколькими кулачками на один клапан или пару клапанов и коромысла, обегающие каждый кулачок распределительного вала.

На рисунке «Коромысла системы VTEC» и приведенных выше, показаны распределительные валы и кулачки. Надо отметить, что число клапанов на цилиндр равно четырем, где используются два впускных и два выпускных клапана. Рассмотрим более детально работу системы VTEC каждого типа.

Тип 1. (2 кулачка на распределительном валу впускных клапанов)

При низкой частоте вращения коленчатого вала каждое коромысло обегает профиль своего кулачка: первичное коромысло — первичный кулачок, вторичное коромысло — вторичный кулачок. Так как кулачки на распределительном валу имеют разную высоту, то ходы клапанов различны. При этом высота первичного кулачка больше высоты вторичного кулачка.

1 — первичное коромысло, 2 — вторичное коромысло, 3 — ось коромысел, 4 — пружина, 5 — синхронизирующий палец.

На высокой частоте вращения, для увеличения хода второго впускного клапана, в первичное коромысло из системы смазки, посредством управления, электропневмоклапан системы VTEC подает под давлением моторное масло, синхронизирующий палец выдвигается и фиксируется во вторичном коромысле. Первичное и вторичные коромысла начинают работать совместно по профилю большего кулачка. В результате оба клапана работают синхронно и ход клапанов одинаковый.

1 — первичное коромысло, 2 — вторичное коромысло, 3 — ось коромысел, 4 — синхронизирующий палец, 5 — моторное масло.

Тип 2. (3 кулачка на распределительных валах впускных и выпускных клапанов)

На низкой частоте вращения коленчатого вала каждое коромысло обегает профиль своего кулачка: первичное коромысло — первичный кулачок, вторичное коромысло — вторичный кулачок, среднее коромысло работает по среднему кулачку.

Таким образом, средний кулачок не оказывает никакого действия на работу обоих впускных клапанов, можно сказать что работает «вхолостую».

В зависимости от инженерных решений, первичный и вторичные кулачки могут быть как одинаковыми, обеспечивающие одинаковые хода клапанов на данном режиме, так и отличающиеся, с разной высотой кулачков.

Ход клапанов на режиме малых частот вращения меньше хода, при работе двигателя на высоких частотах вращения, когда кулачки совместно работают по большему профилю среднего кулачка. Поэтому иногда встречается обозначение кулачков «Low» и «High».

1 — первичное коромысло, 2 — среднее коромысло, 3 — вторичное коромысло.

Тип 1. (2 кулачка на распределительном валу впускных клапанов).

  Как устранить стук и скрип в передней подвеске автомобиля

1. Тип 2.

   (3 кулачка на распределительных валах впускных и выпускных клапанов)

2. Работа системы VTEC
3. 1 — распределительный вал, 2 — первичный кулачок, 3 — средний кулачок, 4 — вторичный кулачок, 5 — ось коромысел, 6 — пружина, 7, 9 — синхронизирующий палец, 8 — среднее коромысло, 10 — моторное масло, 11 — первичное коромысло.
4. На высокой частоте вращения, что бы коромысла работали совместно, в первичное коромысло (11) из системы смазки (10) посредством управления электропневмоклапан системы VTEC подает под давлением моторное масло, синхронизирующие пальцы (9) и (7) выдвигается и фиксируется в среднем (8) и во вторичном коромыслах, соответственно.

Тип 1. (2 кулачка на распределительном валу впускных клапанов).

Тип 2. (3 кулачка на распределительных валах впускных и выпускных клапанов). Коромысла системы VTEC. 1 — ролики, 2 — первичное коромысло, 3 — вторичное коромысло, 4 — синхронизирующий палец, 5 — среднее коромысло.

Первичное и вторичные коромысла начинают работать по профилю среднего — большего кулачка. В результате клапана имеют одинаковый ход и работают по профилю среднего кулачка. В этом случае первичное и вторичное коромысла работают «вхолостую».

Микитенко АндрейБушин Сергей

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.

Принцип работы

Как работает VTEC

При работе двигателя на малых и средних оборотах ЭБУ «держит» закрытым клапан-соленоид, давление масла в каналах рокеров отсутствует, и открытие клапанов осуществляется от кулачков с обычной геометрией. Центральный же кулачок воздействует на рокер (коромысло), но поскольку они не связаны с крайними рокерами, то он работает «вхолостую».

При достижении определенных оборотов коленчатого вала, ЭБУ открывает соленоид и масло под давлением подается в каналы, затем поступает в полость центрального рокера (коромысла) и выталкивает из посадочных мест штифты.

Эти штифты выдвигаясь, попадают в проточки крайних рокеров. Благодаря этому, рокеры получаются соединенными и двигаются синхронно, как единая конструкция.

При этом, поскольку высота центрального кулачка больше, чем боковых, он начинает «задавать» движение рокерам, что и обеспечивает большее время и высоту открытия клапанов.

• Одновременно с переходом на использование центрального кулачка распредвала ЭБУ корректирует работу впуска, подавая в цилиндры больше топлива, и как итог повышая мощность.
• После снижения оборотов до средних ЭБУ закрывает соленоид, рокеры разъединяются и открытие клапанов снова происходит от боковых кулачков с обычной геометрией.
• VTEC конструкторами Хонда постоянно совершенствуется, поэтому помимо DOHC VTEC она включает в себя несколько видов с разными конструктивными особенностями.

SOHC VTEC

Конструкция VTEC на двигателях с газораспределительным механизмом SOHC отличается от DOHC. В этом ГРМ используется только один распредвал, который приводит в действие впускные пары клапанов цилиндра и выпускные.

Из-за этого установка по три кулачка на каждую пару привела бы к увеличению длины вала, а соответственно и головки блока. Дополнительно невозможность использования VTEC на выпускных клапанах обусловлена тем, что между ними проходит свечной колодец.

Поэтому конструкторы Хонда на двигателях SOHC применили VTEC только на впускных.

Что касается функционирования, то у SOHC VTEC принцип работы не отличается от DOHC VTEC.

VTEC-E

Следующим этапом развития стала VTEC-E на тех же моторах SOHC. Конструкторы сделали ставку на максимальную экономичность двигателя. И сделано это было путем уменьшения высоты профиля одного из боковых кулачков.

В результате, при малых нагрузках впускные клапаны открывались на разную высоту (один оставался почти закрытым), что позволило использовать на этом режиме функционирования мотора обедненную смесь.

После же задействования соленоида оба открывались на одинаковую высоту.

Вас также заинтересует:

SOHC VTEC 3-stage

SOHC VTEC 3-stage отличается наличием трех режимов работы, что позволило подстраивать функционирование ГРМ под рабочие условия мотора. Конструкторы в этом виде совместили SOHC VTEC и VTEC-E, что и позволило получить три режима работы:

1. Малые обороты коленвала. При таком режиме система копирует работу VTEC-E – из двух впускных открывается только один, который обеспечивает высокую экономичность мотора;
2. Средняя нагрузка. При достижении таких рабочих условий включается в действие второй впускной.
3. Высокие обороты. На этом режиме открытием клапанов начинает «заведовать» центральный кулачок с высоким профилем.

Трехрежимная работа VTEC реализована путем установки дополнительного клапана-соленоида. В результате открытием первого осуществляется подключение второго впускного клапана, а задействованием второго – переход на работу клапанов с высокопрофильным кулачком.

Технология VTEC: DOHC i-VTEC (продолжение)

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.

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-VTEC DOHC VTEC + VTC
• DOHC i-VTEC I SOHC VTEC-E + VTC + стандартный вал распределительный выпускной

Система	Тип VTEC	VTC
DOHC i-VTEC	VTEC на впуске и выпуске. Момент срабатывания VTEC — 5800 об.мин.	на впускном распредвале
DOHC i-VTEC I	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.