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.

Читайте также:  Теплопроводность металлов и сплавов, коэффициент теплопроводности

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.

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.

Читайте также:  Грузовой фургон Hyundai Porter 2007 года, объем кузова 7,5 м3 б

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.

МОЙ МОТОЦИКЛ

Высокие налоги на объем двигателя и строгие экологические стандарты заставляют производителей решать сложную проблему: как создать мощный мотор внутреннего сгорания с относительно малым рабочим объемом. Система VTEC – один из способов создания малообъемного мощного движка.
Всем известный факт: в четырехтактном двигателе за управление клапанами отвечает распределительный вал. Специально сформированные кулачки на распредвале отвечают за моменты открывания впускных и выпускных клапанов. Высота открывания клапанов и время, на которое клапан открывается, обеспечивают наполнение цилиндров свежей рабочей смесью и вентиляцию при выбросе отработанных газов. Все эти параметры полностью зависят от профиля кулачков.
Из-за различного поведения газовых смесей в цилиндрах на разных режимах оборотов двигателя требуются различные настройки работы клапанов. Так, оптимальные настройки момента открывания, хода и продолжительности открывания клапана на низких оборотах обернутся недостаточным наполнением цилиндров рабочей смесью на высоких оборотах, приведут к неустойчивой работе движка и потере мощности. Таким образом, для каждого режима работы двигателя необходимо иметь свой оптимальный распредвал с определенными моментами открывания клапанов и профилями кулачков.

Принцип работы

Схема действия системы Hyper VTEC, применяемой на модели Honda VFR800. Первая иллюстрация показывает работу части системы ГРМ на низких и средних оборотах: вращающийся распредвал не открывает клапан. Когда обороты двигателя достигают отметки примерно 7000, под давлением масла смещается крошечный штифт, принимая на себя нагрузку от кулачка распредвала к клапану. Вуаля – клапан открывается!

Суть системы VTEC – это объединение нескольких профилей кулачков на одном распредвале. Таким образом, открывание клапанов может происходить на разную высоту и на разное время. Кроме того, момент открывания клапанов также может варьироваться.
Управление работой системы происходит с учетом давления масла, его температуры, температуры охлаждающей жидкости и оборотов двигателя. Функции анализа данных и выдачи необходимых управляющих команд выполняет специальное электронное устройство. В итоге, получаем двигатель, который сам способен изменять и находить оптимальные настройки газораспределения, подстраиваясь под режим эксплуатации.
Физически механизм включения и отключения клапанов достаточно прост. Все основано на давлении масла, которым управляет электроника. От масляного насоса в независимые от главной магистрали ветки подается масло. Ветки проходят в головке двигателя параллельно распределительным валам. Включение клапанов происходит при наличии достаточного давления в каналах, подводящих к ним масло. Соответственно, при пропадании давления происходит отключение клапанов. Наличие и отсутствие давления создается запирающими клапанами в концах маслоподводящих веток, поскольку масляный насос во всех режимах работы мотора выдает в целом постоянное давление. Запирающие клапаны управляются электроникой.
Механизм, непосредственно подключающий клапан, очень похож на гидрокомпенсатор, привычный в современных двигателях. Пока температура масла и охлаждающей жидкости, не достигают оптимальной – электроника не дает команды на закрытие запирающих клапанов, независимо от оборотов двигателя.

Читайте также:  ПДД Украины Движение через железнодорожные переезды Издательство Монолит

Где применяется

С 2002 года система VTEC используется в двигателе модели VFR800

Впервые систему VTEC применил концерн Honda на автомобиле Civic CRX SiR в 1989-м году. Это обеспечило 1,6-литровому мотору впечатляющую мощность в 157 л.с.
Применение VTEC на мотоциклах вызвало появление нового поколения системы – VTEC-E. Она призвана не просто повысить производительность двигателя на высоких оборотах, но и повысить экономичность на низких.
Примером применения VTEC-а является внутрияпонская модель СВ400 Super Four Hyper VTEC, выпущенная в 1999-м году. Четырехцилиндровый двигатель этого мотоцикла с четырьмя клапанами на цилиндр на низких оборотах работает с применением только двух клапанов. То есть, мотор сам ограничивает количество рабочей смеси и вентиляцию цилиндров, тем самым экономя топливо. При возрастании оборотов и давления масла подключается еще пара клапанов – как результат, мощность и эффективность двигателя повышаются. Несмотря на высокую популярность СВ400 Super Four в Украине, модели Hyper VTEC до нас доезжают редко. С 2002 года аналогичная система применяется на мотоцикле VFR800 с двигателем V4, двумя распредвалами в головках цилиндров и четырьмя клапанами на цилиндр.

Как работает VTEC: Пример на реальном двигателе Honda

Вот наглядное объяснение об устройстве японских двигателей VTEC Honda.


Если вы автолюбитель вы вероятно слышали термин «VTEC», но возможно не знаете, что он означает в автопромышленности. Если это так, то для вас есть интересное объяснение об устройстве этого типа двигателей, которые производят компания Хонда.

VTEC — это двигатель с регулируемой системой газораспределения. Например, эту систему использует компания Honda в своих двигателях. VTEC — это сокращенное название (аббревиатура) Variable valve Timing and lift Electronic Control.
В мире существует множество различных систем с изменяемой системой газораспределения (изменяется ход и времени движения клапанов).

По сути, VTEC — это технология, которая использует впускные и выпускные клапана двигателя, контролируя объем (и скорость) газов, которые входят в цилиндры и выходят из них. Латинская буква «V» в названии мотора Хонда означает Variable valve (изменяемые клапана).
В большинстве обычных двигателей ход клапанов как правило имеет стандартный размер. В двигателях VTEC клапана могут менять свой ход между различными уровнями.

Система VTEC изменяя давление масла позволяет переключаться между различными профилями кулачков, толкающие клапана силового агрегата. Например, при более высоких оборотах двигателя кулачковые профиль позволяет увеличить подъем клапанов. Это позволяет подавать в цилиндры двигателя больше кислорода, в результате чего генерируется больше лошадиных сил.

Двигатели VTEC появились в конце 1980-х годов. С тех пор компания Хонда использовала эти силовые агрегаты на многих своих автомобилях, включая NSX, Integra Type R, S2000 и Civic Type R.
Кстати, двигатели Хонда с изменяемой системой газораспределения отличается от таких же моторов других компаний.

Так, большинство других производителей для изменения фазы газораспределения используют повышенное давление масла и изменение угла распредвала относительно шкива, что позволяет выставлять системе определенное зажигание (раннее, позднее, среднее). Система VTEC от Хонда же использует совершенно другой принцип работы системы газораспределения.

Объяснение этого процесса одними словами недостаточно. Лучше всего, конечно, если посмотрите несколько роликов, объясняющих что же это за двигатели Хонда с системой VTEC.

Ссылка на основную публикацию
Что такое Launch Control и как он работает
Старт с ланча что это Лонч (launch) – маркетинг-менеджмент запуска нового продукта. Лонч - выпуск на рынок нового продукта, сопровождающийся...
Что лучше Ниссан Террано или Рено Дастер сравнение и отличия братьев-близнецов
Сравнение Renault Duster и Nissan Terrano в чем отличия, что лучше Внешний вид Ниссан Террано внешне похож на Рено Дастер,...
Что лучше новая Лада или подержанная иномарка
Иномарка с пробегом или новая отечественная Лада Мои читатели меня просят высказать мнение на вопрос выбора автомобиля. Рынок автомобилей переполнен,...
Что такое mAh (миллиампер-часы) на аккумуляторе
Что такое mAh (миллиампер-часы) на аккумуляторе Всем привет. Автономность работы ноутбука, мобильного телефона, источника бесперебойного питания -зависит от параметра аккумулятора,...
Adblock detector