Система VTEC для двигуна машини

Автомобільні двигуни внутрішнього згоряння постійно вдосконалюються, інженери намагаються "вичавити" максимальну потужність і крутний момент, особливо не вдаючись до збільшення об'єму циліндрів. Японські автоінженер прославилися тим, що їх атмосферні мотори, ще в 90-х роках минулого століття, з об'ємом 1000 см³ отримували 100 кінських сил. Йдеться про автомобілі Honda, які відомі пріємістимі моторами, особливо завдяки системі VTEC.

Отже, в статті детально розберемося з тим, що собою являє VTEC, як це працює, принцип роботи та конструктивні особливості.

Що таке система VTEC

Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, що в перекладі на російську, як електронна систему управлінням часу відкриття і висоти підйому клапана газорозподільного механізму. Простими словами, це система зміни фаз ГРМ. Даний механізм придуманий не просто так.

Відомо, що атмосферний двигун внутрішнього згоряння має вкрай обмежені можливості віддачі максимальної потужності, а так звана "полку" крутного моменту настільки коротка, що двигун працює ефективно лише в певному діапазоні оборотів. Звичайно, установка турбіни вирішує цю проблему цілком, однак нас цікавить атмосферний мотор, який дешевше у виробництві і простіше в експлуатації.

Ще в 80-і роки минулого століття, японські інженери компанії Honda задумалися над тим, як змусити малолітражний двигун працювати ефективно на всіх режимах, виключити "зустріч" клапана з циліндром і збільшити робочі обороти до 8000-9000 в хв.

Сьогодні автомобілі Honda оснащуються 3 серією системи VTEC, яка відрізняється наявністю складної електроніки, що відповідає за величину підйому і час відкриття клапанів для трьох режимів роботи (низькі, середні і високі обороти).

На неодружених і низьких оборотах система забезпечує паливну економічність за рахунок збідненої суміші, а досягаючи середні та високі обороти – максимальну потужність.

До речі, нове покоління "Втеча" дозволяє з двох впускних клапанів відкривати один, що дозволяє в міському режимі значно економити паливо.

Основні принципи роботи

Коли двигун працює в режимі малих і середніх оборотів, електронний блок управління ДВС тримає закритим соленоїдний клапан, тиск масла в рокерів відсутня, а клапана працюють в штатному режимі від обертання основних кулачків распредвала.

По досягненню певних оборотів, при яких потрібна максимальна віддача, ЕБУ посилає сигнал на соленоїд, який при відкритті пропускає під тиском масло в порожнину рокерів, і рухає штифти, змушуючи працювати ті самі кулачки, змінюють висоту підйому клапанів і час їх відкриття. 

Одночасно блок керування двигуном коригує співвідношення палива до повітря, подаючи в циліндри збагачену суміш для отримання максимального крутного моменту.

Як тільки обороти мотора падають, соленоїд перекриває масляний канал, штифти стають у вихідне положення, а клапана працюють від бічних кулачків.

Таким чином, робота системи забезпечує ефект маленької турбіни.

різновиди VTEC

За більш ніж 30 років застосування системи, існують чотири види VTEC:

•  DOHC VTEC;
•  SOHC VTEC;
•  i-VTEC;
•  SOHC VTEC-E.

Незважаючи на різновиди системи управління часом і ходом клапанів, принцип роботи у них однаковий, відрізняється лише виконання конструкції і схема управління.

Система DOHC VTEC

У 1989 році для внутрішнього японського ринку випустили дві модифікації Honda Integra - XSi та RSi. Двигун об'ємом 1.6 літрів оснащувався VTEC, а максимальна потужність становила 160 к.с. Примітно те, що двигун на низьких оборотах відрізняється гарною прийомистістю, паливною економічністю та екологічністю. До речі, цей двигун випускається досі лише в модернізованому варіанті.

Конструктивно мотор DOHC оснащений двома розподільними і чотирма клапанами на циліндр. Кожна пара клапанів оснащена трьома кулачками спеціальної форми, два з яких працюють на низьких і середніх оборотах, а центральний "підключається" на високих.

Зовнішні два кулачка безпосередньо, через рокера, повідомляються з клапанами, в той час як центральний кулачок працює вхолосту до моменту досягнення певних оборотів.

Бічні кулачки распредвала виконані стандартної еліпсоїдної форми, проте забезпечують паливну економічність лише на малих обертах. При підвищенні оборотів середній кулачок, під впливом тиску масла, активізується, і завдяки більш округлої і більшою формою, відкриває клапан в необхідний момент і на велику висоту. За рахунок цього відбувається поліпшене наповнення циліндрів, забезпечується необхідна продування, а паливно-повітряна суміш згоряє з максимальною ефективністю.

Системи SOHC VTEC

Застосування VTEC виправдало надії японських інженерів, і вони вирішили продовжити розвивати інновацію. Тепер такі мотори є безпосередніми конкурентами агрегатів з турбіною, причому перший конструктивно простіше і дешевше в експлуатації.

У 1991 році на двигун D15B з системою газорозподіл SOHC також встановили VTEC, і при скромному обсязі 1,5 літра мотор "видавав" 130 к.с. Конструкція силового агрегату передбачає наявність єдиного распредвала. Відповідно кулачки знаходяться на одній осі.

Принцип роботи спрощеної конструкції мало чим відрізняється від інших: тут також використовується три кулачка на пару клапанів, а система працює тільки для впускних клапанів, в той час як випускні клапана, незалежно від оборотів, працюють в штатному геометричному і тимчасовому режимі.

Спрощена конструкція має свої переваги в тому, що такий двигун компактніше і легше, а це важливо для динамічних показників автомобіля і компонування авто в цілому. 

Система I-VTEC

Напевно ви знаєте такі автомобілі, як Honda Accord 7 і 8 покоління, а також кросовер CR-V, які оснащені моторами з системою i-VTEC. В даному випадку, буква "i" позначає слово intelligent, тобто "розумний". Щодо попередніх серій, нове покоління, завдяки впровадженню додаткової функції VTC, який працює постійно, повністю контролюючи момент початку відкриття клапанів.

Тут впускні клапана не тільки відкриваються рано чи пізно і на певну висоту, але і распредвал може доворачивать на певний кут завдяки гайки-шестірні кріплення того самого розподільного вала. В цілому система виключає "провали" крутного моменту, забезпечує хороший розгін, а також помірний витрата палива.

Система SOHC VTEC-E

Чергове покоління "ВТЕЧ" робить акцент на досягнення максимальної економії палива. Для розуміння роботи VTEC-E звернемося до теорії роботи двигуна з циклом Отто. Отже, паливно-повітряна суміш виходить в результаті змішування повітря і бензину у впускному колекторі або безпосередньо в циліндрі. Крім того, важливий фактор ефективності горіння суміші - її однорідність.

На малих обертах ступінь всмоктування повітря мала, а значить змішування палива з повітрям малоефективно, а значить ми маємо справу з нестабільною роботою мотора. Для забезпечення рівної роботи силового агрегату, в циліндри надходить збагачена суміш.

Система VTEC-E не має в конструкції додаткових кулачків, тому як вона спрямована виключно на економію палива і відповідність високим екологічним нормам. 

Також відмінна особливість VTEC-E полягає у застосуванні кулачків різної форми, один з яких стандартної форми, а другий – овальної. Таким чином, один впускний клапан відкривається в штатному діапазоні, а другий ледве відкривається. Через один клапан паливно-повітряна суміш надходить у повному обсязі, у той час як другий клапан, через низьку пропускну здатність дає ефект завихрення, а значить суміш згорить з повною ефективністю. Після 2500 об/хв другий клапан також починає працювати, як і перший за рахунок замикання кулачка за таким самим принципом, як і у вищеописаних систем.

До речі, VTEC-E спрямований не тільки на економію, а й на 6-10% могутніше простих атмосферних моторів, за рахунок широкого діапазону крутного моменту. Тому не дарма, свого часу, VTEC став серйозним конкурентів турбованим двигунам.

3-ступінчаста система SOHC VTEC

Відмінна риса 3-stage полягає в тому, що система спрямована на роботу VTEC у трьох режимах, простими словами – інженери об'єднали три покоління VTEC в одне ціле. Три режими роботи виглядають так:

• на малих обертах двигуна повністю копіюється робота VTEC-E, де повноцінно відкривається тільки один клапан з двох;
• на середніх оборотах повноцінно відкриваються два клапана;
• на високих оборотах в роботу вступає центральний кулачок, відкриваючи клапан на максимальну висоту.

Для Трьохрежимний роботи конструктивно передбачений додатковий соленоїд.

Доведено, що такий мотор, при постійній швидкості 60 км / год показав витрату палива 3.6 л на 100 км.

Виходячи з опису VTEC, ця система покликана вважатися надійним, так як в конструкції застосовується трохи супутніх деталей. Важливо розуміти, що підтримка повноцінної роботи такого мотора, має виходити з своєчасного обслуговування, а також використання моторного масла з певною в'язкістю і пакетом присадок. Також деякі власники не розуміють, що VTEC має свої фільтра-сіточки, які додатково захищають соленоїди і кулачки від брудного масла, і міняти ці сітки необхідно кожні 100 000 км.

Питання та відповіді:

Що таке i VTEC та як він працює? Це електронна система, яка змінює час та висоту відкриття клапанів газорозподільного механізму. Це модифікація аналогічної системи VTEC, розробленої Honda.

У чому особливості конструкції та принцип роботи системи VTEC? На два клапани покладається по три кулачки (не два). Залежно від конструкції ГРМ крайні кулачки контактують із клапанами через рокери, коромисли чи штовхачі. У такій системі є два режими роботи фаз газорозподілу.