汽车发动机VTEC系统
 

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汽车内燃发动机一直在不断改进,工程师们正在试图“挤压”最大功率和扭矩,尤其是在不增加气缸体积的情况下。 日本汽车工程师以其上世纪90年代的大气发动机从1000立方厘米的容积中获得100马力的知名度而闻名。 关于汽车 本田,以加速马达而闻名,尤其是借助VTEC系统。

因此,在本文中,我们将仔细研究VTEC是什么,它如何工作,工作原理和设计功能。

汽车发动机VTEC系统

什么是VTEC系统

可变气门正时和升程电子控制,翻译成俄语,是一种电子系统,用于控制气体分配机构的气门的打开时间和升程。 简而言之,这是一个用于更改计时时间的系统。 该机制的发明是有原因的。

 

众所周知,自然吸气式内燃机的最大功率输出能力极其有限,并且所谓的“搁架”扭矩是如此之短,以至于发动机仅在一定的速度范围内才能有效地运转。 当然,安装涡轮机可以完全解决此问题,但是我们对制造便宜且易于操作的大气发动机感兴趣。

早在上世纪80年代,本田的日本工程师就开始思考如何使超小型发动机在所有模式下均能有效工作,消除气门与气缸的“对接”并将工作速度提高至8000-9000 rpm。

如今,本田汽车配备了3系列VTEC系统,其特点是复杂的电子设备负责三种操作模式(低速,中速和高速)的升程和气门开启时间。

 

在怠速和低转速下,该系统在中高转速下提供稀薄的燃油经济性和最大功率。

顺便说一下,新一代“ VTECH”可以打开两个进气门之一,从而可以在城市模式下大大节省燃油。

汽车发动机VTEC系统

工作的基本原则

当发动机以低速和中速运行时,内燃机的电子控制单元将电磁阀保持关闭状态,摇杆中没有油压,并且这些阀通过主凸轮轴凸轮的旋转而正常运行。

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在达到要求的最大输出的特定转速时,ECU会向螺线管发送信号,当螺线管打开时,其将压力下的油传递到摇杆腔中,并移动销,迫使相同的凸轮工作,从而改变气门升程高度及其打开时间。 

同时,ECM通过将丰富的混合气注入气缸以获得最大扭矩来调节燃油/空气比。

发动机转速下降后,电磁阀就会关闭机油通道,销子返回其原始位置,并且气门从侧凸轮操作。

 

因此,系统的运行提供了小型涡轮机的效果。

VTEC的品种

在30多年的系统使用中,有四种类型的VTEC:

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

尽管时间和气门冲程控制系统多种多样,但工作原理是相同的,只是设计和控制方案有所不同。

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DOHC VTEC系统

1989年,针对日本国内市场发布了本田Integra的两种改进版本-XSi和RSi。 1.6升发动机装有VTEC,最大功率为160马力。 值得注意的是,低速发动机具有良好的节气门响应,燃油效率和环境友好性。 顺便说一下,该引擎仍在生产中,仅是现代化版本。

在结构上,DOHC发动机每个气缸配备两个凸轮轴和四个气门。 每对阀均配备三个特殊形状的凸轮,其中两个以低速和中速运行,而中央的一个以高速“连接”。

外部的两个凸轮通过摇杆直接与气门连通,而中间的凸轮则空转直到达到一定速度。

侧凸轮轴凸轮制成标准的椭圆形,但仅在低rpm时才提供燃油效率。 当速度上升时,中间凸轮在油压的作用下被激活,并且由于其更圆的形状和更大的形状,它在需要的时刻将阀打开到更大的高度。 由此,改善了气缸的填充,提供了必要的净化,并且燃料-空气混合物以最大的效率燃烧。

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SOHC VTEC系统

VTEC的应用满足了日本工程师的期望,他们决定继续进行创新。 现在,这类电动机是带有涡轮机的设备的直接竞争对手,而前者在结构上更简单,更便宜。

1991年,VTEC还安装在带有SOHC气体分配系统的D15B发动机上,适度的1,5升容积使发动机“产生”了130 hp的功率。 动力单元的设计提供单个凸轮轴。 因此,凸轮在同一轴线上。

简化设计的操作原理与其他设计没有太大区别:每对气门还使用三个凸轮,并且该系统仅适用于进气门,而排气门无论速度如何,均以标准几何和时间模式运行。

简化的设计的优点在于,这种发动机更紧凑,更轻,这对于汽车的动态性能和整个汽车的布局都很重要。 

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I-VTEC系统

当然,您知道第七代和第八代本田雅阁以及CR-V跨界车等配备了i-VTEC系统电机的汽车。 在这种情况下,字母“ i”代表“智能”一词,即“智能”。 与以前的系列相比,由于引入了附加功能VTC,该新一代产品一直工作,可以完全控制阀门开始开启的时刻。

在这里,进气门不仅迟早打开到一定高度,而且由于同一凸轮轴的齿轮螺母,凸轮轴也可以一定角度旋转。 通常,该系统消除了扭矩“下降”,提供了良好的加速度以及适度的燃油消耗。

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SOHC VTEC-E系统

下一代“ VTECH”致力于实现最大的燃油经济性。 为了了解VTEC-E的运行,让我们转向奥托循环的发动机运行理论。 因此,通过在进气歧管中或直接在气缸中混合空气和汽油获得燃料-空气混合物。 其中,混合物燃烧效率的重要因素是其均匀性。

在低速时,进气程度低,这意味着将燃料与空气混合无效,​​这意味着我们正在处理不稳定的发动机运转。 为了确保动力装置的平稳运行,浓缩的混合物会进入气缸。

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VTEC-E系统在设计中没有额外的凸轮,因为它专用于节省燃油并符合高环境标准。 

另外,VTEC-E的显着特征是使用了不同形状的凸轮,其中一个是标准形状,另一个是椭圆形。 因此,一个进气门在正常范围内打开,而第二个几乎没有打开。 燃料-空气混合物通过一个阀充分流动,而第二个阀由于其低流量而产生涡旋效应,这意味着混合物将充分燃烧。 在2500 rpm之后,由于凸轮的关闭,第二个阀也像第一个一样开始工作,与上述系统中的方法相同。

顺便说一下,由于扭矩范围广,VTEC-E不仅着眼于经济性,而且比简单的大气发动机还要强大6-10%。 因此,这并不是徒劳的,一次,VTEC已成为涡轮增压发动机的重要竞争对手。

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3级SOHC VTEC系统

简单来说,三阶段系统的显着特征是该系统旨在以三种模式运行VTEC-工程师将三代VTEC组合为一个整体。 三种操作模式如下:

  • 在低发动机转速下,完全复制了VTEC-E的操作,其中两个阀中只有一个完全打开;
  • 中速时,两个阀门完全打开;
  • 高转速时,中心凸轮啮合,将气门打开到最大高度。

附加螺线管设计用于三模式操作。

事实证明,这种电动机以60 km / h的恒定速度行驶时,每3.6 km的燃油消耗为100升。

根据VTEC的描述,该系统被认为是可靠的,因为设计中很少有相关部件。 重要的是要理解,要保持此类电动机的完整运行,必须从及时维护以及使用具有一定粘度的机油和添加剂包开始。 另外,有些所有者并不暗示VTEC拥有自己的网状过滤器,该滤网还可以保护螺线管和凸轮免受脏油的侵害,因此必须每100公里更换一次这些滤网。

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