System VTEC dla silnika samochodowego

Motoryzacyjne silniki spalinowe są stale ulepszane, inżynierowie starają się „wycisnąć” maksymalną moc i moment obrotowy, zwłaszcza bez uciekania się do zwiększania objętości cylindrów. Japońscy inżynierowie motoryzacyjni zasłynęli z tego, że ich silniki atmosferyczne w latach 90. ubiegłego wieku otrzymywały 1000 koni mechanicznych z objętości 100 cm³. Mowa o samochodach Hondy, które znane są z silników z przepustnicą, zwłaszcza dzięki systemowi VTEC.

Tak więc w artykule przyjrzymy się bliżej, czym jest VTEC, jak to działa, zasada działania i cechy konstrukcyjne.

Co to jest system VTEC

Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, przetłumaczone na język rosyjski, jako elektroniczny system kontroli czasu otwarcia i skoku zaworu mechanizmu dystrybucji gazu. Krótko mówiąc, jest to system zmiany czasu. Ten mechanizm został wymyślony nie bez powodu.

Wiadomo, że wolnossący silnik spalinowy ma skrajnie ograniczone możliwości maksymalnej mocy wyjściowej, a tak zwana „półka” momentu obrotowego jest tak krótka, że ​​silnik pracuje wydajnie tylko w określonym zakresie prędkości. Oczywiście instalacja turbiny całkowicie rozwiązuje ten problem, ale interesuje nas silnik atmosferyczny, który jest tańszy w produkcji i łatwiejszy w obsłudze.

W latach 80. ubiegłego wieku japońscy inżynierowie Hondy zaczęli się zastanawiać, jak sprawić, by silnik subkompaktowy działał wydajnie we wszystkich trybach, wyeliminować „spotkania” zaworów z cylindrem i zwiększyć prędkość roboczą do 8000-9000 obr / min.

Dziś samochody Hondy wyposażone są w system 3 Series VTEC, który charakteryzuje się obecnością wyrafinowanej elektroniki odpowiedzialnej za wielkość wzniosu i czasy otwarcia zaworów dla trzech trybów pracy (niskie, średnie i wysokie obroty).

Na biegu jałowym i niskich prędkościach system zapewnia oszczędność paliwa dzięki ubogiej mieszance, a osiąganie średnich i wysokich prędkości - maksymalną moc.

Nawiasem mówiąc, nowa generacja "VTECH" pozwala na otwarcie jednego z dwóch zaworów dolotowych, co pozwala znacznie zaoszczędzić paliwo w trybie miejskim.

Podstawowe zasady pracy

Gdy silnik pracuje na niskich i średnich prędkościach, elektroniczna jednostka sterująca silnika spalinowego utrzymuje zawór elektromagnetyczny zamknięty, nie ma ciśnienia oleju w wahaczach, a zawory działają normalnie od obrotu głównych krzywek wałka rozrządu.

Po osiągnięciu określonych obrotów, przy których wymagana jest maksymalna moc, ECU wysyła sygnał do elektrozaworu, który po otwarciu podaje olej pod ciśnieniem do wnęki wahaczy i przesuwa sworznie, zmuszając te same krzywki do pracy zmieniającej wysokość skoku zaworów i ich czas otwarcia. 

Jednocześnie ECM dostosowuje stosunek paliwa do powietrza poprzez wtryskiwanie bogatej mieszanki do cylindrów w celu uzyskania maksymalnego momentu obrotowego.

Gdy tylko prędkość obrotowa silnika spada, solenoid zamyka kanał olejowy, kołki wracają do swojego pierwotnego położenia, a zawory działają z bocznych krzywek.

W ten sposób działanie układu zapewnia efekt małej turbiny.

Odmiany VTEC

W ciągu ponad 30 lat użytkowania systemu istnieją cztery typy VTEC:

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

Pomimo odmian systemu sterowania czasem i skoku zaworu, zasada działania jest taka sama, różnią się tylko konstrukcją i schematem sterowania.

System DOHC VTEC

W 1989 roku dwie modyfikacje Hondy Integra zostały wypuszczone na krajowy rynek japoński - XSi i RSi. Silnik o pojemności 1.6 litra został wyposażony w VTEC, a maksymalna moc wynosiła 160 KM. Warto zauważyć, że silnik przy niskich prędkościach charakteryzuje się dobrą reakcją przepustnicy, oszczędnością paliwa i przyjaznością dla środowiska. Nawiasem mówiąc, ten silnik jest nadal produkowany, tylko w zmodernizowanej wersji.

Strukturalnie silnik DOHC jest wyposażony w dwa wałki rozrządu i cztery zawory na cylinder. Każda para zaworów wyposażona jest w trzy specjalnie ukształtowane krzywki, z których dwie działają przy niskich i średnich prędkościach, a centralna jest „łączona” przy dużych prędkościach.

Dwie zewnętrzne krzywki komunikują się bezpośrednio z zaworami poprzez wahacz, podczas gdy środkowa krzywka pracuje na biegu jałowym, aż do osiągnięcia określonej prędkości.

Boczne krzywki wałka rozrządu są standardowo elipsoidalne, ale zapewniają oszczędność paliwa tylko przy niskich obrotach. Wraz ze wzrostem prędkości uruchamia się środkowa krzywka pod wpływem ciśnienia oleju, która ze względu na swój bardziej zaokrąglony i większy kształt otwiera zawór w wymaganym momencie i na większą wysokość. Dzięki temu poprawia się napełnianie cylindra, zapewnione jest niezbędne czyszczenie, a mieszanka paliwowo-powietrzna jest spalana z maksymalną wydajnością.

System SOHC VTEC

Zastosowanie VTEC spełniło oczekiwania japońskich inżynierów i postanowili oni dalej rozwijać innowację. Obecnie takie silniki są bezpośrednimi konkurentami jednostek z turbiną, a ten pierwszy jest konstrukcyjnie prostszy i tańszy w eksploatacji.

W 1991 roku VTEC został również zamontowany na silniku D15B z systemem dystrybucji gazu SOHC, a przy niewielkiej pojemności 1,5 litra silnik „wytwarzał” 130 KM. Konstrukcja jednostki napędowej przewiduje pojedynczy wałek rozrządu. W związku z tym krzywki znajdują się na tej samej osi.

Zasada działania uproszczonej konstrukcji niewiele różni się od pozostałych: wykorzystuje ona również trzy krzywki na parę zaworów, a układ działa tylko dla zaworów dolotowych, natomiast zawory wydechowe niezależnie od prędkości pracują w standardowym trybie geometrycznym i czasowym.

Uproszczona konstrukcja ma swoje zalety polegające na tym, że taki silnik jest bardziej zwarty i lżejszy, co ma znaczenie dla dynamicznych osiągów samochodu i układu samochodu jako całości. 

System I-VTEC

Z pewnością znasz takie auta jak Honda Accord 7. i 8. generacji, a także crossover CR-V, które są wyposażone w silniki z systemem i-VTEC. W tym przypadku litera „i” oznacza słowo inteligentny, czyli „inteligentny”. W porównaniu z poprzednią serią nowa generacja, dzięki wprowadzeniu dodatkowej funkcji VTC, która działa w sposób ciągły, w pełni kontrolując moment, w którym zawory zaczynają się otwierać.

Tutaj zawory dolotowe nie tylko otwierają się wcześniej lub później i na określoną wysokość, ale również wałek rozrządu można obrócić o określony kąt dzięki nakrętce koła zębatego, która zabezpiecza ten sam wałek rozrządu. Generalnie system eliminuje „spadki” momentu obrotowego, zapewnia dobre przyspieszenie, a także umiarkowane zużycie paliwa.

System SOHC VTEC-E

Następna generacja „VTECH” koncentruje się na osiągnięciu maksymalnej oszczędności paliwa. Aby zrozumieć działanie VTEC-E, zwróćmy się do teorii silnika z cyklem Otto. Tak więc mieszankę paliwowo-powietrzną uzyskuje się przez zmieszanie powietrza i benzyny w kolektorze dolotowym lub bezpośrednio w cylindrze. Między innymi ważnym czynnikiem wpływającym na efektywność spalania mieszanki jest jej jednorodność.

Przy małych prędkościach stopień poboru powietrza jest niewielki, co powoduje, że mieszanie paliwa z powietrzem jest nieefektywne, co oznacza, że ​​mamy do czynienia z niestabilną pracą silnika. Aby zapewnić płynną pracę jednostki napędowej, wzbogacona mieszanka dostaje się do cylindrów.

System VTEC-E nie ma w konstrukcji dodatkowych krzywek, ponieważ ma na celu wyłącznie oszczędność paliwa i zgodność z wysokimi normami środowiskowymi. 

Charakterystyczną cechą VTEC-E jest również zastosowanie krzywek o różnych kształtach, z których jeden ma standardowy kształt, a drugi jest owalny. Tak więc jeden zawór wlotowy otwiera się w normalnym zakresie, a drugi ledwo się otwiera. Przez jeden zawór mieszanka paliwowo-powietrzna wchodzi w całości, natomiast drugi zawór, ze względu na małą przepustowość, daje efekt wirowania, co oznacza, że ​​​​mieszanka wypali się z pełną wydajnością. Po 2500 obr./min drugi zawór również zaczyna działać, podobnie jak pierwszy, zamykając krzywkę w taki sam sposób, jak w układach opisanych powyżej.

Nawiasem mówiąc, VTEC-E jest ukierunkowany nie tylko na oszczędność, ale także o 6-10% mocniejszy niż proste silniki atmosferyczne, ze względu na szeroki zakres momentu obrotowego. Dlatego nie na próżno, kiedyś VTEC stał się poważnym konkurentem dla silników z turbodoładowaniem.

3-stopniowy system SOHC VTEC

Charakterystyczną cechą 3-stopniowego systemu jest to, że system jest nastawiony na pracę VTEC w trzech trybach, w prostych słowach - inżynierowie połączyli trzy generacje VTEC w jedną. Trzy tryby działania są następujące:

• przy niskich obrotach silnika działanie VTEC-E jest całkowicie kopiowane, gdy tylko jeden z dwóch zaworów otwiera się całkowicie;
• przy średniej prędkości dwa zawory całkowicie otwarte;
• przy wysokich obrotach środkowa krzywka załącza się, otwierając zawór do maksymalnej wysokości.

Dodatkowy elektromagnes przeznaczony jest do pracy w trzech trybach.

Udowodniono, że taki silnik przy stałej prędkości 60 km / h wykazywał spalanie 3.6 litra na 100 km.

Opierając się na opisie VTEC, system ten należy uznać za niezawodny, ponieważ w projekcie jest kilka towarzyszących części. Ważne jest, aby zrozumieć, że utrzymanie pełnej pracy takiego silnika musi wynikać z terminowej konserwacji, a także stosowania oleju silnikowego o określonej lepkości i pakiecie dodatków. Ponadto niektórzy właściciele nie sugerują, że VTEC ma własne filtry siatkowe, które dodatkowo chronią elektrozawory i krzywki przed brudnym olejem, a te sita należy wymieniać co 100 000 km.

Pytania i odpowiedzi:

Co to jest i VTEC i jak to działa? Jest to układ elektroniczny zmieniający rozrząd i wysokość rozrządu. Jest to modyfikacja podobnego systemu VTEC opracowanego przez Hondę.

Jakie są cechy konstrukcyjne i jak działa system VTEC? Dwa zawory są podtrzymywane przez trzy krzywki (nie dwie). W zależności od konstrukcji rozrządu zewnętrzne krzywki stykają się z zaworami poprzez wahacze, wahacze lub popychacze. W takim układzie istnieją dwa tryby pracy rozrządu.