Система VTEC для двигателя машины

Автомобильные двигатели внутреннего сгорания постоянно совершенствуются, инженеры пытаются “выжать” максимальную мощность и крутящий момент, в особенности не прибегая к увеличению объема цилиндров. Японские автоинженеры прославились тем, что их атмосферные моторы, еще в 90-х годах прошлого века, с объема 1000 см³ получали 100 лошадиных сил. Речь идет об автомобилях Honda, которые известные приемистыми моторами, в особенности благодаря системе VTEC.

Итак, в статье подробно разберемся с тем, что собой представляет VTEC, как это работает, принцип работы и конструктивные особенности.

Что такое система VTEC

Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, что в переводе на русский, как электронная систему управлением времени открытия и высоты подъема клапана газораспределительного механизма. Простыми словами, это система изменения фаз ГРМ. Данный механизм придуман не просто так.

Известно, что атмосферный двигатель внутреннего сгорания имеет крайне ограниченные способности отдачи максимальной мощности, а так называемая “полка” крутящего момента настолько коротка, что двигатель работает эффективно лишь в определенном диапазоне оборотов. Конечно, установка турбины решает эту проблему всецело, однако нас интересует атмосферный мотор, который дешевле в производстве и проще в эксплуатации.

Еще в 80-е годы прошлого века, японские инженеры компании Honda задумались над тем, как заставить малолитражный двигатель работать эффективно на всех режимах, исключить “встречу” клапана с цилиндром и увеличить рабочие обороты до 8000-9000 в мин.

Сегодня автомобили Honda оснащаются 3 серией системы VTEC, которая отличается наличием сложной электроники, отвечающей за величину подъема и время открытия клапанов для трех режимов работы (низкие, средние и высокие обороты).

На холостых и низких оборотах система обеспечивает топливную экономичность за счет обедненной смеси, а достигая средние и высокие обороты — максимальную мощность.

Кстати, новое поколение “ВТЕЧЬ” позволяет из двух впускных клапанов открывать один, что позволяет в городском режиме значительно экономить топливо.

Основные принципы работы

Когда двигатель работает в режиме малых и средних оборотов, электронный блок управления ДВС держит закрытым соленоидный клапан, давление масла в рокерах отсутствует, а клапана работают в штатном режиме от вращения основных кулачков распредвала.

По достижению определенных оборотов, при которых требуется максимальная отдача, ЭБУ посылает сигнал на соленоид, который при открытии пропускает под давлением масло в полость рокеров, и двигает штифты, заставляя работать те самые кулачки, меняющие высоту подъема клапанов и время их открытия. 

Одновременно блок управления двигателем корректирует соотношение топлива к воздуху, подавая в цилиндры обогащенную смесь для получения максимального крутящего момента.

Как только обороты мотора падают, соленоид перекрывает масляный канал, штифты становятся в исходное положение, а клапана работают от боковых кулачков.

Таким образом, работа системы обеспечивает эффект маленькой турбины.

Разновидности VTEC

За более чем 30 лет применения системы, существуют четыре вида VTEC:

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

Несмотря на разновидности системы управления временем и ходом клапанов, принцип работы у них одинаков, отличается лишь исполнение конструкции и схема управления.

Система DOHC VTEC

В 1989 году, для внутреннего японского рынка выпустили две модификации Honda Integra — XSi и RSi. Двигатель, объемом 1.6 литров оснащался VTEC, а максимальная мощность составляла 160 л.с. Примечательно то, что мотор на низких оборотах отличается хорошей приемистостью, топливной экономичностью и экологичностью. Кстати, этот двигатель выпускается до сих пор, только в модернизированном варианте.

Конструктивно мотор DOHC оснащен двумя распредвалами и четырьмя клапанами на цилиндр. Каждая пара клапанов оснащена тремя кулачками специальной формы, два из которых работают на низких и средних оборотах, а центральный “подключается” на высоких.

Внешние два кулачка непосредственно, через рокера, сообщаются с клапанами, в то время как центральный кулачок работает вхолостую до момента достижения определенных оборотов.

Боковые кулачки распредвала выполнены стандартной эллипсоидной формы, однако обеспечивают топливную экономичность лишь на малых оборотах. При повышении оборотов средний кулачок, под воздействием давления масла, активизируется, и благодаря более округлой и большей формой, открывает клапан в необходимый момент и на большую высоту. За счет этого происходит улучшенное наполнение цилиндров, обеспечивается необходимая продувка, а топливно-воздушная смесь сгорает с максимальной эффективностью.

Система SOHC VTEC

Применение VTEC оправдало надежды японских инженеров, и они решили продолжить развивать инновацию. Теперь такие моторы являются непосредственными конкурентами агрегатам с турбиной, причем первый конструктивно проще и дешевле в эксплуатации.

В 1991 году на двигатель D15B с системой газораспределение SOHC также установили VTEC, и при скромном объеме 1,5 литра мотор “выдавал” 130 л.с. Конструкция силового агрегата предусматривает наличие единственного распредвала. Соответственно кулачки находятся на одной оси.

Принцип работы упрощенной конструкции мало чем отличается от других: здесь также используется три кулачка на пару клапанов, а система работает только для впускных клапанов, в то время как выпускные клапана, вне зависимости от оборотов, работают в штатном геометрическом и временном режиме.

Упрощенная конструкция имеет свои преимущества в том, что такой двигатель компактнее и легче, а это немаловажно для динамических показателей автомобиля и компоновки авто в целом. 

Система i-VTEC

Наверняка вы знаете такие автомобили, как Honda Accord 7 и 8 поколения, а также кроссовер CR-V, которые оснащены моторами с системой i-VTEC. В данном случае, буква “i” обозначает слово intelligent, то есть “умный”. Относительно предыдущих серий, новое поколение, благодаря внедрению дополнительной функции VTC, который работает постоянно, полностью контролируя момент начала открытия клапанов.

Здесь впускные клапана не только открываются раньше или позже и на определенную высоту, но и распредвал может доворачиваться на определенный угол благодаря гайке-шестерне крепления того самого распределительного вала. В целом система исключает “провалы” крутящего момента, обеспечивает хороший разгон, а также умеренный расход топлива.

Система  SOHC VTEC-E

Очередное поколение “ВТЕЧЬ” делает акцент на достижение максимальной экономии топлива. Для понимания работа VTEC-E, обратимся к теории работы двигателя с циклом Отто. Итак, топливно воздушная смесь получается в результате смешивания воздуха и бензина во впускном коллекторе или непосредственно в цилиндре. Помимо прочего, немаловажный фактор эффективности горения смеси — ее однородность.

На малых оборотах степень всасывания воздуха малая, а значит смешивание топлива с воздухом малоэффективно, а значит мы имеем дело с нестабильной работой мотора. Для обеспечения ровной работы силового агрегата, в цилиндры поступает обогащенная смесь.

Система VTEC-E не имеет в конструкции дополнительных кулачков, потому как она направлено исключительно на экономию топлива и соответствие высоким экологическим нормам. 

Также, отличительная особенность VTEC-E заключается в применении кулачков разной формы, один из которых стандартной формы, а второй — овальной. Таким образом, один впускной клапан открывается в штатном диапазоне, а второй еле приоткрывается. Через один клапан топливно-воздушная смесь поступает в полном объеме, в то время как второй клапан, из-за низкой пропускной способности дает эффект завихрения, а значит смесь сгорит с полной эффективностью. После 2500 об/мин второй клапан также начинает работать, как и первый за счет замыкания кулачка по такому же принципу, как и у вышеописанных систем.

Кстати, VTEC-E направлен не только на экономию, но и на 6-10% мощнее простых атмосферных моторов, за счет широкого диапазона крутящего момента. Поэтому не зря, в свое время, VTEC стал серьезным конкурентов турбированным двигателям.

Система 3-stage SOHC VTEC

Отличительная особенность 3-stage заключается в том, что система направлена на работу VTEC в трех режимах, простыми словами — инженеры объединили три поколения VTEC в одно целое. Три режима работы выглядят следующим образом:

• на малых оборотах двигателя полностью копируется работа VTEC-E, где полноценно открывается только один клапан из двух;
• на средних оборотах полноценно открываются два клапана;
• на высоких оборотах в работу вступает центральный кулачок, открывая клапан на максимальную высоту.

Для трехрежимной работы конструктивно предусмотрен дополнительный соленоид.

Доказано, что такой мотор, при постоянной скорости 60 км/ч показал расход топлива 3.6 л на 100 км.

Исходя из описания VTEC, эта система призвана считаться надежной, так как в конструкции применяется немного сопутствующих деталей. Важно понимать, что поддержание полноценной работы такого мотора, должно исходить из своевременного обслуживания, а также использования моторного масла с определенной вязкостью и пакетом присадок. Также некоторые владельцы не подразумевают, что VTEC имеет свои фильтра-сеточки, которые дополнительно защищают соленоиды и кулачки от грязного масла, и менять эти сетки необходимо каждые 100 000 км.

Вопросы и ответы:

Что такое i VTEC и как он работает? Это электронная система, которая изменяет время и высоту открытия клапанов газораспределительного механизма. Это модификация аналогичной системы VTEC, разработанной компанией Honda.

В чем особенности конструкции и принцип работы системы VTEC? На два клапана полагается по три кулачка (не два). В зависимости от конструкции ГРМ крайние кулачки контактируют с клапанами через рокеры, коромысла или толкатели. В такой системе имеется два режима работы фаз газораспределения.