0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое система vtec на двигателях хонда

Что такое VTEC и для чего он нужен

VTEC или Variable valve Timing and lift Electronic Control – автоматическая система управления величиной подъема клапанов в силовых установках Honda. Позволяет сделать контролируемым уровень наполнения камер сгорания горючей смесью в зависимости от того, с какой нагрузкой работает двигатель. Как результат, ДВС со сравнительно небольшим общим объемом цилиндров работает экономичнее на пониженных оборотах, обеспечивает наибольший крутящий момент на средних, и выдает высокую мощность на максимальных.

Нужно отметить, что экономия носит относительный характер и зависит от того, до какой степени была нажата педаль газа. Например, при обычной езде в условиях города на скорости 60 км/ч бензина на 100 км потребуется меньше. При резком ускорении, а также частой смене манеры вождения расход значительно увеличится. Это и является сутью VTEC: использовать мощность двигателя по ситуации. Когда надо, авто справится с задачами обычного городского транспортным средством, а при необходимости покажет и «гоночный» характер.


Двигатель рабочим объемом 1,8 литра оснащенный системой i-VTEC, устанавливается на модель Civic 8-го поколения. Этот Двигатель одновременно объединяет в себе как высокие мощностные характеристики, так и улучшенную топливную экономичность. Двигатель оснащается системой i-VTEC, которая позволяет регулировать фазы газораспределения для достижения максимальной эффективности в режимах быстрого старта и ускорения автомобиля, достигая высоких характеристик крутящего момента. Во время равномерного движения или в других режимах с низкой нагрузкой, система устанавливает запаздывание момента открытия и закрытия впускных клапанов для улучшения топливной экономичности. Использование системы i-VTEC позволяет достичь приемистости эквивалентной двигателям с рабочим объемом 2 литра, при этом топливная экономичность даже лучше чем у 1,6 литрового двигателя, устанавливаемого на 7th модель Civic, делая новый Двигатель одним из наиболее эффективных в мире. Во время движения на постоянной скорости, новый Двигатель имеет особенно высокие показатели по топливной экономичности, сравнимые с показателями двигателей с рабочим объемом 1,5 литра.

На обыкновенном двигателе, при условиях движения с малой нагрузкой, дроссельная заслонка обычно частично прикрыта, чтобы управлять количеством подаваемой топливно-воздушной смеси. При этом в результате впускного сопротивления дроссельной заслонки, возникают насосные потери, и это главная причина, по которой уменьшается эффективность работы двигателя. Однако, благодаря системе i-VTEC, момент открытия и закрытия впускного клапана запаздывает, что позволяет регулировать объем поступающей топливно-воздушной смеси. Дроссельная заслонка, в этом случае, остается достаточно открытой даже при низких условиях нагрузки на Двигатель, что позволяет значительно уменьшить насосные потери — до 16%. Совместно с мерами по ослаблению трения в Двигателе это выливается в существенное снижение расхода топлива.

Система DBW² (Drive By Wire-«управление-по-проводам») обеспечивает высокоточный контроль дроссельной заслонки во время изменения фаз газораспределения, обеспечивая ровные характеристики движения, оставляя водителя в неведении о каких-либо колебаниях крутящего момента. Среди прочих инновационных решений присутствуют впускной коллектор с изменяемой длиной, который создающий оптимальный эффект инерции, еще больше улучшающий эффективность впускного устройства и масляные форсунки охлаждения поршней, охлаждающие их и предотвращающие детонацию в Двигателе. Все эти решения позволяют достичь высокого крутящего момента в диапазоне оборотов, присущих обыкновенному каждодневному вождению. Новый Двигатель обладает высокими показателями мощностных характеристик: максимальная выходная мощность 103 кВт(140 л.с.) при 6 300 минˉ¹ и максимальный крутящий момент 174 Нм (17,7 кгс) при 4 300 минˉ¹. Он также обладает более низким выхлопом вредных газов, благодаря 2-слойному каталитическому нейтрализатору выхлопных газов, установленному непосредственно после выпускного коллектора и высокоточному управлению составом топливно-воздушной смеси.

В добавление к этому новый CIVIC имеет алюминиевый блок цилиндров, что позволяет создать более жесткую раму двигателя; алюминиевые клапанные коромысла, высокопрочные штампованные шатуны, узкий, бесшумный цепной привод распредвала, и другие инновационные решения, который делают Двигатель более компактным и легким.

Технические характеристики двигателя

Тип двигателя и число цилиндров
Бензиновый, рядный с водяным охлаждением, 4 цилиндра

Рабочий объем (см&#179
1,798

Диаметр и ход поршня (мм)
81 x 87.3

Макс. мощность (кВт [л.с.]/минˉ&#185
103 [140]/6 300

Макс.крутящий момент (Нм [кгс]/ минˉ&#185
174 [17,7]/4 300

Степень сжатия
10.5

*Все данные вычислены согласно собственных испытаний Honda

1) i-VTEC – intelligent variable valve timing and lift electronic control — Эта система, обозначение которой значит «интеллектуальный – Электронный Контроль Момента открытия и высоты Подъёма Клапана», позволяет двигателям Honda работать по двум бесспорно разным характеристикам. Говоря просто, к системе VTEC добавлена система изменения фаз газораспределения двигателя, изменяющая положения впускного распредвала относительно выпускного. На малых оборотах с помощью данной системы достигаются такие фазы газораспределения, которые обеспечивают высокий устойчивый крутящий момент и достаточную мощность. На повышенных оборотах, фазы распределительного вала изменяются таким образом, что это позволяет достигать максимальной мощности с минимальными выбросами. Таким образом, система i-VTEC позволяет получить отличную динамику в любых скоростных режимах двигателя.

2) DBW — Drive By Wire-(управление-по-проводам). Другими словами эта система называется – электронная педаль газа. Она стала неотъемлемой частью современного автомобиля с тех пор как появилась система курсовой устойчивости, корректирующая действия водителя при срыве автомобиля в занос. DBW также немного корректирует нажатие водителя на педаль газа, создавая наиболее оптимальные характеристики управления дроссельной заслонкой для достижения как высокой мощности, так и низкого расхода топлива .

3) VTEC – variable valve timing and lift electronic control (Электронный Контроль Момента открытия и высоты Подъёма Клапана). Эта уникальная система одна из наших наиболее известных и успешных технологий. Разработанная впервые для автомобилей Формулы 1 эта система стала устанавливаться на серийные автомобили с 1989 года. VTEC делает двигатели необычайно эластичными, объединяя традиционно несовместимые высокую мощность и низкое потребление топлива. Двигатель с системой VTEC, по сути, объединяет в себе два двигателя, обладая двумя пиками крутящего момента. В обычных скоростных режимах двигателя, что обычно имеет место при эксплуатации за городом, двигатель работает традиционно, с открытием клапанов, которое обеспечивает высокий устойчивый крутящий момент во всём скоростном диапазоне двигателя приблизительно до 6000 мин-1 для эластичного и экономичного вождения. На повышенных частотах двигателя, система VTEC изменяет момент открытия и степень открытия впускного и выпускного клапанов, обеспечивая достижение характеристик двигателей с большой степенью открытия клапанов, а именно усиления максимальной мощности и динамики ускорения автомобиля. Система исключительно надежна. За все годы выпуска не было зарегистрировано ни одного гарантийного случая.

p/s Если модернаторы сочтут что это уже обсуждалось, пусть уничтожат эту тему. Просто решил систематизировать.
Знаю что это не новость, но на данном форуме так детально работа двигателя нигде не описана.

Устройство системы DOHC i-VTEC ( втэк ) от Honda

На сегодняшний день DOHC i-VTEC – это вершина технологий, которые Honda применяет к дорожным автомобилям. Civic Type R, Civic Si, RSX Type S, Accord Euro-R, S2000 – все они связаны красным сердцем под названием DOHC i-VTEC.

DOHC i-VTEC — система управления газораспределением в двигателе. И чтобы приступить к объянениям самой сути системы не лишним было бы вспомнить, что такое газораспределение и основные ее составляющие.

Газораспределение – это ничто иное как процесс впуска в цилиндры двигателя свежего заряда топливно-воздушной смеси и выпуска отработавших газов. Мощность и крутящий момент, расход топлива и токсичность выхлопов напрямую зависят от эффективности газораспределения, т.е. на сколько эффективно цилиндры наполняются свежим топливом и насколько эффективно избавляются от продуктов ее сгорания.

Двигатель Honda с DOHC i-VTEC

Если капнуть глубже, то окажется, что непосредственное влияние на процесс газораспределения оказывают кулачки рапределительных валов. Вернее их профиль, высота и угловое положение кулачков впускных относительно выпускных.

Если бы существовала возможность создать кулачки с профилем и углом, обеспечивающие наилучшие мощностные, экономичные и токсичные показатели во всем диапазоне оборотов двигателя, появление таких систем как VTEC было бы необъяснимым. Разумеется, такие кулачки создать невозможно, поэтому VTEC существует.

Во время работы на высоких оборотах время, в течение которого клапаны открыты, сокращается. Для того, чтобы достигнуть оптимального наполнения цилиндра топливно-воздушной смесью, а после сгорания избавиться от отработавших газов, клапаны должны открываться раньше и закрываться позже, увеличивая тем самым время «открытости» клапанов. Подобрать кулачкам соответствующий профиль очень легко, однако на низких оборотах за такое газораспределение придется расплачиваться. Через преждевременно отрытый выпускной клапан из цилиндра в выпускной тракт попадут отработавшие газы, еще имевшие нерастраченную на полезную работу энергию, т.е. недогоревшее топливо.

По причине позднего закрытия того же выпускного клапана вслед за этим в выпускной коллектор до воспламенения может попасть часть свежей горючей смеси. Другая часть свежего заряда может оказаться также «за бортом» через неуспевший закрыться впускной клапан. Эта часть топливно-воздушной смеси попадет обратно во впускной коллектор. Понятно, что такая работа двигателя далеко не эффективна, а потери и по расходу топлива и по мощности очевидны.

DOHC i-VTEC позволяет избежать вышеописанных неприятностей на низких оборотах и обеспечить существенную отдачу на «верхах» и средних оборотах. В принципе, с этим не плохо справлялся DOHC VTEC предыдущего поколения, однако у DOHC i-VTEC больше тяги на низах, чем старый DOHC VTEC похвастаться не может. Возможно, это не единственное различие между старым и новым двухвальным VTEC. К сожалению, на красноголовых DOHC i-VTEC не ездил, поэтому проводить дальнейшее сравнение просто не имею права. Уверен, что у каждого из них найдутся свои плюсы и минусы. Однако новый DOHC i-VTEC производительней и этот факт стоит признать.

В ходе длинного вступления вы, наверное, подумали, что DOHC i-VTEC система не имеющая разновидностей. Впрочем, сама Honda позиционирует ее без деления, хотя на самом деле DOHC i-VTEC имеет два подвида, которые берут свои корни с предыдущего поколения VTEC.

Разновидности DOHC i-VTEC

DOHC i-VTEC DOHC VTEC + VTC

DOHC i-VTEC I SOHC VTEC-E + VTC + не втековый выпускной распредвал

СистемаТип VTECVTC
DOHC i-VTECVTEC на впуске и выпуске. Момент срабатывания VTEC — 5800 об.мин.на впускном распредвале
DOHC i-VTEC IVTEC-E на впуске, выпускной распредвал стандартный. Момент срабатывания VTEC — 2500 об.мин.на впускном распредвале

По большому счету префикс «i» в названиях системы подразумевает, что в паре с системой VTEC работает VTC. Но перед тем как разобраться, что такое VTC вспомним принцип работы традиционных VTEC и VTEC-E, так как DOHC i-VTEC в обоих его проявлениях основан именно на принципах работы VTEC первого поколения.

Читать еще:  Что такое фактор устойчивости двигателя

DOHC i-VTEC

Вспомним, что в стандартном двигателе на каждый клапан в цилиндре приходится свой кулачок на распредвале. Однако, в моторах с DOHC i-VTEC на каждые два клапана предусмотрено 3 кулачка на распредвале – два стандартных крайних и один центральный кулачок с более агрессивным профилем, который вступает в работу с момента включения системы VTEC. Т.е принцип действия нового DOHC VTEC (составляющую DOHC i-VTEC) абсолютно идентичен работе DOHC VTEC первого поколения

Устройство и принцип работы VTEC, как составлющей системы DOHC i-VTEC

Два внешних кулачка отвечают за работу двигателя на низких оборотах, а центральный подключается на высоких оборотах. Обратите внимание, что кулачки воздействуют на клапана не непосредственно, а через так называемые коромысла/рокеры, которых тоже три на два клапана.

До тех пор пока система VTEC отдыхает, каждый рокер работает независимо друг от друга. Внешние кулачки обеспечивают открытие клапанов, а центральный кулачок, хотя и вращается вместе с остальными, но до поры до времени работает в холостую. Как только двигатель переходит в режим высоких оборотов система VTEC включается (5800 оборотов в минуту). Посредством давления масла система смещает специальные поршеньки (sinchronizing pin) внутри рокеров таким образом, что все три рокера превращаются в одну единую конструкцию. До этого работавший вхолостую центральный кулачок вступает в игру. Теперь два крайних рокера начинают работать по законам центрального кулачка, загоняя клапана глубже.

Таким образом, в режиме VTEC в цилиндры поступает больше топливно-воздушной смеси, и как следствие, значительное увеличение мощности.

DOHC i-VTEC I

Немного по другому работает VTEC-E – составляющая системы DOHC i-VTEC I. Если DOHC i-VTEC настроен на максимальную производительность, то главная задача для DOHC i-VTEC I — экономия топлива при «достойной тяге».

Устройство и принцип работы VTEC в DOHC i-VTEC I

Суть системы в том, что на малых оборотах двигатель работает на обедненной топливо-воздушной смеси, которая поступает в его цилиндры только через один впускной клапан. Да, да — именно один, тем самым превращая 16-клапанный 4-х цилиндровый двигатель в 12-ми клапанный. Если у DOHC i-VTEC применяется дополнительный третий кулачок, то в случае с DOHC i-VTEC I один из двух кулачков на низких оборотах попросту отключен. Попадая в цилиндр только через один клапан рабочая смесь начинает интенсивно завихряться, благодаря чему сгорание становится более эффективным и устойчивым. При увеличении оборотов (2500 оборотов и выше) срабатывает система VTEC и, только тогда, оба клапана начинают совместную работу.

Принцип действия DOHC i-VTEC I точно такой как и у VTEC-E первого поколения. Отличие лишь в том, что в DOHC i-VTEC I два распредвала — впускной с VTEC-E и стандартный выпускной.

VTC — это та дополнительная составляющая, которая превращает DOHC VTEC в новый «DOHC i-VTEC» и «VTEC-E» в «DOHC i-VTEC I». Это механизм, который доворачивает впускной распределительный вал относительно выпускного с помощью давления масла.

Аббревиатура VTC расшифровывается как Variable Timing Control, что в переводе означает «Система изменения фаз газораспределения». По сути, расшифровка названия имеет тот же смысл, что и VTEC. В принципе цель этих систем одна и та же, но каждая это делает по разному и в тоже время дополняет друг друга. Дополнительная система VTC установлена и воздействует только на впускной распредвал.

При высоких оборотах времени на открытие-закрытие клапанов значительно меньше, хотя топливо-воздушной смеси нужно подавать больше. Следовательно, необходимо увеличить фазу открытия и высоту подъема клапана чем и занимается VTEC, а система VTC «создает благоприятные условия» для эффективной работы VTEC.

Если система VTEC с помощью дополнительного кулачка позволяет вогнать клапаны глубже и незначительно увеличивает время открытого состояния, то VTC дает возможность довернуть распредвал таким образом, что клапаны откроются раньше, что способствует более эфективному продуванию цилиндров.
В отличие от основной системы VTEC, которая включается в определенном диапазоне оборотов, дополнительная система VTC работает постоянно и непрерывно, регулируя момент открытия впускных клапанов в зависимости от нагрузки на двигатель. Давайте разберемся, как она это делает.

Механизм работы VTC

Исполнительная часть системы VTC интегрирована в шкив впускного распредвала. Если обычный шкив это цельная конструкция, один кусок металла, то шкив VTC состоит из нескольких частей.

Одна из частей — корпус шкива VTC, который жестко закреплен цепью ГРМ со шкивами выпускного и коленчатого валов. Другая часть — лопатка шкива VTC — деталь которая имеет свободный ход внутри шкива VTC и которая жестко закреплена с впускным распредвалом. Полость внутри корпуса шкива VTC, в которой лопатка имеет свободный ход заполнена моторным маслом. Подвод масла в полость шкива организована с двух сторон от лопатки. Таким образом, подавая давление масла в одну из сторон мы крутим лопатку в другую сторону. А воздействуя на лопатку шкива VTC мы напрямую воздействуем на распредвал с кулачками и, как следствие, изменяем угол положения впускных кулачков относительно выпускных.

Роль управляющего в этом процессе играет соленоид VTC. Получая данные о нагрузке на двигатель с ECU соленоид направляет давление масла в одну из сторон.

Как это происходит. К соленоиду VTC подведено моторное масло, которое имеет определенное системное давление, которое передается соленоиду VTC. Внутри соленоида происходит разделение направления масла на два канала — назовем их условно красный канал и желтый канал. Оба из этих каналов ведут от соленоида к полости шкива VTC, в котором лопатка шкива VTC имеет свободный ход. Красный канал подведен с одной стороны лопатки шкива, а желтый — с другой.

Угол перекрытия (перекрытие клапанов) – это угол положения впускных клапанов относительно выпускных, при котором впускные и выпускные клапаны одновременно открыты. Проще говоря, это момент времени, когда впускные и выпускные клапаны одновременно открыты.

В зависимости от условий работы двигателя соленоид направляет давление масла либо в красный либо в желтый канал. И если давление направлено, например, в красный канал, то с желтого канала происходит слив — воздействуя на лопатку шкива с одной стороны, система заставляет лопатку выдавливеть масло с другой стороны.

На холостых оборотах и на низких оборотах при малой нагрузке двигателя система VTC доводит угол перекрытия клапанов до минимума, чтобы двигатель работал стабильно. При увеличении нагрузки система плавно увеличивает угол перекрытия. На высоких оборотах при большой нагрузке система доворачивает распредвал (увеличивает угол перекрытия) до максимально возможного уровня. Величина угла перекрытия клапанов зависит от модели двигателя и как правило находится в пределах 25 — 50 градусов.

Если не вдаваться в особенности конструкции моторов с DOHC i-VTEC можно утверждать, что суть темы в этой статье раскрыта. На самом деле, новый DOHC i-VTEC в обоих его проявлениях это старый добрый VTEC дополненный новой интеллектуальной «фишкой» VTC. И именно за счет VTC моторы с DOHC i-VTEC (оба подвида) стали работать гораздо эластичнее моторов с VTEC первого поколения и имеют больше тяги на низах.

Несомненно, новые моторы производительнее, технологичнее и лучше, однако новый VTEC кое-что утратил — за счет приобретенных качеств включение VTEC, которое так «заводило» стало, практически, незаметным. И все же DOHC i-VTEC впечатляет.. «вгоняет» и «доворачивает».

Принцип работы

Как работает VTEC

При работе двигателя на малых и средних оборотах ЭБУ «держит» закрытым клапан-соленоид, давление масла в каналах рокеров отсутствует, и открытие клапанов осуществляется от кулачков с обычной геометрией. Центральный же кулачок воздействует на рокер (коромысло), но поскольку они не связаны с крайними рокерами, то он работает «вхолостую».

При достижении определенных оборотов коленчатого вала, ЭБУ открывает соленоид и масло под давлением подается в каналы, затем поступает в полость центрального рокера (коромысла) и выталкивает из посадочных мест штифты. Эти штифты выдвигаясь, попадают в проточки крайних рокеров. Благодаря этому, рокеры получаются соединенными и двигаются синхронно, как единая конструкция. При этом, поскольку высота центрального кулачка больше, чем боковых, он начинает «задавать» движение рокерам, что и обеспечивает большее время и высоту открытия клапанов.

Одновременно с переходом на использование центрального кулачка распредвала ЭБУ корректирует работу впуска, подавая в цилиндры больше топлива, и как итог повышая мощность.

После снижения оборотов до средних ЭБУ закрывает соленоид, рокеры разъединяются и открытие клапанов снова происходит от боковых кулачков с обычной геометрией.

VTEC конструкторами Хонда постоянно совершенствуется, поэтому помимо DOHC VTEC она включает в себя несколько видов с разными конструктивными особенностями.

SOHC VTEC

Конструкция VTEC на двигателях с газораспределительным механизмом SOHC отличается от DOHC. В этом ГРМ используется только один распредвал, который приводит в действие впускные пары клапанов цилиндра и выпускные. Из-за этого установка по три кулачка на каждую пару привела бы к увеличению длины вала, а соответственно и головки блока. Дополнительно невозможность использования VTEC на выпускных клапанах обусловлена тем, что между ними проходит свечной колодец. Поэтому конструкторы Хонда на двигателях SOHC применили VTEC только на впускных.

Что касается функционирования, то у SOHC VTEC принцип работы не отличается от DOHC VTEC.

VTEC-E

Следующим этапом развития стала VTEC-E на тех же моторах SOHC. Конструкторы сделали ставку на максимальную экономичность двигателя. И сделано это было путем уменьшения высоты профиля одного из боковых кулачков. В результате, при малых нагрузках впускные клапаны открывались на разную высоту (один оставался почти закрытым), что позволило использовать на этом режиме функционирования мотора обедненную смесь. После же задействования соленоида оба открывались на одинаковую высоту.

Вас также заинтересует:

SOHC VTEC 3-stage

SOHC VTEC 3-stage отличается наличием трех режимов работы, что позволило подстраивать функционирование ГРМ под рабочие условия мотора. Конструкторы в этом виде совместили SOHC VTEC и VTEC-E, что и позволило получить три режима работы:

  1. Малые обороты коленвала. При таком режиме система копирует работу VTEC-E – из двух впускных открывается только один, который обеспечивает высокую экономичность мотора;
  2. Средняя нагрузка. При достижении таких рабочих условий включается в действие второй впускной.
  3. Высокие обороты. На этом режиме открытием клапанов начинает «заведовать» центральный кулачок с высоким профилем.

Трехрежимная работа VTEC реализована путем установки дополнительного клапана-соленоида. В результате открытием первого осуществляется подключение второго впускного клапана, а задействованием второго – переход на работу клапанов с высокопрофильным кулачком.

Читать еще:  Что такое неоновый двигатель

Система 3-stage SOHC VTEC

Данная система была разработана в 1995 году и установлена на двигатель D15B, который устанавливался на Honda Civic. Эта система пpедставляет собой объединение двух пpотивоположных по назначению систем: SOHC VTEC-E и SOHC VTEC . Отличительные особенности этой системы:

  1. Используются коpомысла.
  2. Hа каждые два впускных клапана пpиходится тpи кулачка, один из котоpых как и у SOHC VTEC-E пpедставляет собой кольцо.
  3. Один pаспpедвал, четыре клапана на цилиндp.

Как мы можем заметить из названия, 3-stage SOHC VTEC имеет уже тpи pежима pаботы. Пеpвый и второй pежим такойже, как и в системе SOHC VTEC-E . Пpи пеpеходе к pежиму максимальной мощности (это тpетьий pежим), оба клапана упpавляются одиним высоким центpальным кулчаком. Система эта по своему предназначению унивеpсальна. Напpимеp, вышеупомянутый двигатель D15B устанавливаемый на Honda Civic с этой системой имеет очень хорошую удельную мощность (130 hp ), а вот если двигатель pаботает в экономичном (первом) 12 v pежиме, о этом предупреждает сигнализатор на приборной панели ‘ECONO’, pасход пpи движении с одинаковой скоpостью 37,28 миль в час составляет около 3.5 л (!) на 100 км .

Что такое VTEC и как он работает?

  • Что такое VTEC и как он работает?
  • Принципы работы системы VTEC
  • Разновидности системы
  • Семейство DOHC VTEC
  • Семейство SOHC VTEC
  • Семейство i-VTEC

VTEC в расшифровке звучит как Variable Valve Timing and Lift Electronic Control (электронная система для управления высоты подъема и времени открытия клапанов). Основными преимуществами стали экономичность, тяга на низах, взрывной характер. Открытие состояло в том, что это был первый двигатель, параметры которого можно менять во время движения машины. Благодаря данной системе появился качественный новый стандарт бензиновых двигателей.

  • Принципы работы системы VTEC
  • Разновидности системы
    • Семейство DOHC VTEC
    • Семейство SOHC VTEC
    • Семейство i-VTEC

Принципы работы системы VTEC

При сравнении характеристик двигателей заметно, что максимальный крутящий момент у одних достигается на оборотах 1800-3000 об/мин (низкие), а у других – на 3000-4500 об/мин (высокие). Это можно объяснить тем, что наиболее эффективное заполнение цилиндров топливно-воздушной смесью, получение максимального крутящего момента осуществимо на определенных оборотах, в зависимости от системы впускного тракта и настроек газораспределительной конструкции. То есть фазы газораспределительного механизма определяют «темперамент» двигателя, и задать их можно профилем кулачков распредвала.

Например, рассмотрим двигатель, который работает на 20 об/мин, клапаны задействуются 10 раз/мин (достаточно редко). Чтобы снять на таких оборотах максимальный момент, клапаны должны открываться на начале такта всасывания, когда только начинается движение поршня от ВМТ (верхней мертвой точки), и закрываться, когда поршень приходит в НМТ (нижнюю мертвую точку). То есть работа клапанного механизма не должна иметь никаких задержек, чтобы не упал крутящий момент. Так можно повысить эффективность во время наполнения цилиндров новым зарядом.

Если достигнуть 4000 об/мин (частота вращения), клапаны (впускной и выпускной) открываться и закрываться будут 33 раза в секунду (2000 раз/мин) – достаточно часто.

Для того, чтобы улучшить наполнение цилиндров ТВС на высоких оборотах, настройте впускной клапан так, чтобы открытие происходило до того, как поршень приходит в нижнюю мертвую точку, а закрывался позже – после прохождения в верхнюю мертвую точку. В таком случае мощность на высоких оборотах возрастет. Конструкторы вынуждены делать среднюю регулировку фаз газораспределения и выбирать подходящий профиль кулачков распредвала. Данный подход не слишком оптимален.

Система VTEC как раз создана для того, чтобы двигатель работал в идеальных условиях на любых оборотах. У двигателей VTEC имеется специальный механизм, распредвал которого имеет кулачки для оборотов (низких и высоких) коленчатого вала в двигателе, этим достигается различный момент открывания, закрывания и высоты подъема клапанов. Это обеспечивает стабильность на средних и низких оборотах, а также хорошую мощность на высоких.

Разновидности системы

Сегодня система VTEC имеет множество разновидностей. Две основные подкатегории основываются на экономичности и мощности. Разновидности системы:

DOHC VTEC (1989-2001) считался самым мощным до 2001 года;

SOHC VTEC (1991-2001) – более простой, но также мощный;

SOHC VTEC-E (1991-2001) – наиболее экономичный, не имеет взрывного характера;

3-stage VTEC (1995-2001) совмещает SOHC VTEC и VTEC-E, но различает средние, высокие и редкие обороты.

DOHC i-VTEC (с 2001)

SOHC i-VTEC (с 2006)

DOHC i-VTEC I (с 2001)

3-stage i-VTEC (с 2006) ֪– только на гибридах.

Варианты, где имеется приставка «i» (Intelligent) – потомки первых двигателей VTEC, используются на современных двигателях Хонды. i-VTEC создан в 2001 году, во время появления Honda Civic (7 поколения), обновленная версия работает на новых двигателях Honda.

Семейство DOHC VTEC

В основе конструкции DOHC VTEC лежит газораспределительный механизм з 4 клапанами. Для каждого клапана VTEC (впускного и выпускного) предусмотрен отдельный распределительный вал. Каждая пара клапанов имеет 3 кулачка (на распределительном вале). Боковые предназначены для небольших оборотов, центральный для высоких. Кулачки влияют на клапаны через рокера (три рокера на два клапана). Каждый рокер оборудован гидравлическим поршеньком, который в случае управляемых воздействий смещается и соединяется в одно целое. В среднем рокере находится специальная пружина – обеспечивает контакт кулачка и рокера на небольших оборотах.

Во время работы мотора на невысоких оборотах рокера не блокируются, поэтому каждый из них независимо движется по закону, что описан соответствующему кулачку. Средний кулачок также вращается с остальными, но не принимает никакого участия в работе газораспределительного механизма. Когда двигатель переходит на режим высоких оборотов – получает команду на исполняющее устройство и заставляет перемещаться поршеньки в рокерах. Из-за этого рокера заблокируются. Вследствие все элементы становятся под контролем центрального кулачка, и он сможет самостоятельно управлять клапанами.

Семейство SOHC VTEC

Данная система имеет один распределительный вал и подходит для впускных клапанов. Эффективность работы ниже, чем у DOHC VTEC, но у SOHC VTEC имеют меньшие габариты и массу, а также более простую конструкцию.

Главная задача – как можно больше снизить расход топлива и сделать двигатели более экологическими. Топливно-воздушная смесь поступает в цилиндры через впускной клапан на малых оборотах. Когда смесь попадает в цилиндры, она завихряется и интенсивно сгорает. Когда количество оборотов растет, система VTEC срабатывает, и клапаны начинают работать совместно.

В 3-stage SOHC VTEC газораспределительный механизм имеет уже 3 режима работы. На низких оборотах двигатель работает экономично на обедненной ТВС. Используется только один впускной клапан.

Второй клапан включается на средних оборотах, но высота клапанов и фазы газораспределения не меняются. Мотор реализует высокий крутящий момент. Во время режима высоких оборотов 2 клапана находятся под управлением центрального кулачка, который отвечает за съём максимальной мощности с двигателя.

Семейство i-VTEC

i-VTEC предусматривает использование дополнительной системы VTC, которая регулирует момент открытия впускных клапанов. В зависимости от нагрузки двигателя задаются фазы открытия клапанов, и отрегулировать их можно, изменив угол установки впускного вала относительно выпускного.

Система VTC дает возможность эффективного наполнения цилиндров двигателя ТВС. Из-за этого мощность двигателя может увеличиться до 20%, крутящий момент на 10%, снижается расход топлива и выбрасывание вредных веществ на 10-20%. Головка блока мотора с системой VTEC-i находится рядом с механизмом поворота распределяющего впускного вала (встроен в цепочку цепного привода).

Система изменила высоту поднятия и длительность открытия клапанов. Сегодня механизм устроен так, что на распределительном вале имеются по 3 кулачка на 2 клапана. Гидравлика несложная, встроенная в рычаги клапанов. Управление клапанами получает какой-нибудь кулачок в зависимости от оборотов. Когда обороты маленькие, VTEC выключает один з клапанов (впускных) на цилиндр, тем самым добиваясь движения заряда. На больших оборотах – высота подъема и фаза открытия клапанов увеличивает степень наполнения цилиндра.

Но, так как подкручивать фазы сейчас популярно, это стали делать и инженеры Хонды. Они добавили к VTEC механизм, который постоянно изменяет фазы и докручивает распределяющий вал до 60 градусов. Система получила название VTEC-i («intelligent» – разумный).

Главное отличие от всех марок автомобилей в том, что Хонда, кроме подкручивания распределяющего вала, может изменить высоту подъема клапанов, а это не менее важно!

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

«i-VTEC»

Шильдик » i-VTEC» красуется на всех Хондах с этими моторами. Считается, что это круто, что двигатели с этой системой сочетают повышенную мощность и экономичность. Давайте разбираться.

«i-VTEC» — это по сути фирменный знак (вроде торговой марки) комплекса из двух систем:

— VTEC — Variable valve Timing and lift Electronic Control (Электронное управление длительностью и подъёмом клапана );

— VTC — Variable Timing Control (Управление изменяемой фазой).

Для чего всё это нужно? Для начала немного вспомним теорию, что такое мощность двигателя и от чего она зависит. В общем смысле мощность – это способность двигателя производить некую работу в единицу времени. Чем выше мощность, тем большую работу может он выполнить за одно и то же время. В двигателе внутреннего сгорания мощность складывается из силы давления на поршень во время такта рабочего хода, умноженной на количество этих тактов. Всё просто: один такт — одна «работа», три такта — в три раза больше. Таким образом, чем больше скорость вращения двигателя (и соответственно количество рабочих тактов), тем больше его мощность, т.е. мощность двигателя непостоянна. Но тогда как это соотносится с теми «лошадками», которые указаны в характеристиках двигателя? Смотрим внимательно: в характеристиках двигателя указывается МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ и в некоторых случаях указывается ещё скорость вращения (обороты) двигателя при которых эта мощность достигается. Казалось бы, в чём проблема? Делаем обороты выше и получаем мощность больше! Но не так всё просто, существует множество проблем ограничивающих скорость вращения ДВС и главная из них – ИНЕРЦИЯ. Например, поршень совершает возвратно-поступательные движения, во время которых двигается в одну сторону, останавливается, двигается в другую и всё это время тратится энергия на разгоны и остановки. Из-за инерции конструкторы двигателей ведут постоянную борьбу за уменьшение массы деталей двигателя. Но есть ещё одна субстанция, с чьей инерцией бороться сложнее — ВОЗДУХ. Тот самый воздух, которым питается двигатель. Несмотря на то, что воздух кажется таким лёгким и невесомым, он всё таки имеет массу. А если он имеет массу, то он имеет и инерцию. И на тех скоростях, с какими происходят процессы в двигателе, эта инерция является существенной, ведь при вращении двигателя со скоростью 1000 об/мин. время впуска составляет 15 микросекунд (0,015 с.). А на скорости в 5000 об. – всего 3 микросекунды! И за это время порцию воздуха объёмом в поллитра нужно переместить из коллектора в цилиндр. Задачка не легче, чем поймать, летящую в тебя гирю.

Читать еще:  Шевроле круз как промыть систему охлаждения двигателя

С одной стороны, чем выше скорость вращения двигателя тем больше рабочих тактов совершает он за единицу времени и тем больше создаваемая им мощность. Но с другой стороны, чем выше обороты, тем меньше времени отводится на заполнение цилиндра топливо-воздушной смесью, тем меньше её попадёт в цилиндр и сгорит там, а значит меньше будет работа выполненная цилиндром за один такт. Поэтому у стандартного современного бензинового шестнадцатиклапанного двигателя до скорости примерно 5000-6000 об/мин. мощность растёт, но с дальнейшим увеличением скорости начинается падение мощности, обусловленное ухудшением наполняемости цилиндров. Вот где ограничивается максимальная мощность!

Для её повышения конструкторам приходится изворачиваться и делать время открытия клапанов больше чем время одного такта (всем известно, что клапан начинает открываться до начала такта, а закрывается после окончания такта ). Как это возможно? Ведь если в цилиндре например начинается сжатие, а впускной клапан ещё открыт, то рабочая смесь будет выдавливаться обратно! На самом деле тут инерция выступает в роли союзника – во время впуска воздух движется из коллектора в цилиндр и мгновенно он остановиться не может, сжатие уже началось, а воздух по инерции ещё движется в сторону цилиндра и к тому моменту, когда он остановится и начнёт движение обратно клапан уже закроется. Но и тут засада: как далеко можно одному такту (например впуска) «заползать на территорию» другого такта (например сжатия)? Это зависит от скорости вращения коленчатого вала: на высоких скоростях можно сделать большее перекрытие тактов — за счёт инерции воздуха и малого времени такта впуска возникает эффект продувки, это позволяет двигателю «дышать» в полную силу и получить от него большую мощность. Но на малых оборотах всё будет наоборот – время перекрытия получается достаточно большим и инерция тут уже не поможет: сжатие с открытым впускным клапаном начнёт выгонять воздух обратно, или преждевременный выпуск не даст доделать свою работу рабочим газам, что снизит мощность двигателя и увеличит расход топлива. По этой причине конструкторы двигателей идут на компромисс и «настраивают» газораспределительный механизм на средние обороты, что в конечном итоге ограничивает максимальную мощность двигателя.

Для улучшения наполняемости цилиндров смесью применяются разные способы, например популярный сейчас турбонаддув. Система VTEC позволяет разрешить конфликт иным путём: газораспределительные валы имеют два набора кулачков разной формы – одни для низких оборотов, другие для высоких.

За счёт переключения кулачков обеспечивается оптимальные высота и время подъёма клапанов для экономичной езды на малых оборотах, и оптимальные параметры для получения максимальной мощности на высоких оборотах.

Правда и тут есть нюанс: параметры кулачков оптимизированы под крайние режимы. А что делать в промежуточных, ведь переключение параметров происходит скачкообразно? В интернете можно найти видео, где на двадцатилетних «заряженных» Цивиках демонстрируется резкий «подхват» с рывком. Но двигатели серии «K» работают гораздо эластичнее, т.к. систему VTEC разработчики дополнили системой изменения угла поворота одного распредвала относительно другого – VTC.

На фото справа — звёздочка впускного распредвала с открытым актуатором VTC. Наружная и внутренняя часть актуатора разделены полостями, в которые нагнерается масло под давлением. Полости чередуются (условно чётные и нечётные), давление в чётных и нечётных полостях меняется при помощи клапана управления. В зависимости от разницы этих давлений внутренняя часть звёздочки поворачивается относительно внешней в ту или иную сторону.
Теперь появилась возможность плавно изменять перекрытие фаз и за счёт этого оптимизировать работу ГРМ во всём диапазоне оборотов двигателя. На сайте www.procivic.ru можно посмотреть очень красивые динамические картинки, илюстрирующие работу VTC:

С таким арсеналом инженеры Хонды смогли без применения наддува отодвинуть «планку» падения мощности на 1500-2000 об. выше и из «атмосферного» двигателя выжать бОльшую максимальную мощность так, что бы не страдала эффективность двигателя на малых и средних нагрузках. И это действительно сделало семейство этих двигателей неординарным: «табун в две сотни лошадей» из двухлитрового атмосферника – согласитесь, впечатляет!

А теперь от триумфа переходим к реальности. Двигателей, у которых полностью реализованы возможности i-VTEC, в линейке «K» меньшинство. Такими моторами могут похвастаться например владельцы Honda Accord с седьмого поколения (после 2002 г.в.) с двигателем K24A3:

У этого двигателя двойной набор кулачков и на впуске и на выпуске, переключение VTEC на 6000 об/мин., степень сжатия 10,5 : 1, и выдаёт он 190 л.с. на 7000 об/м. с крутящим моментом 223 Нм на 4500 об/м.

Другой вариант реализации i-VTEC у двигателя K20A (без цифры после буквы A) тоже с выдающимися характеристиками. У этого мотора переключение кулачков только на впуске, а выпускной распредвал имеет по одному кулачку на каждый цилиндр, и через сдвоенный рычаг он открывает два клапана сразу.

Эти двигатели выдают 220 л.с. на 8000 об/м. и крутящий момент 206 Нм на 7000 об/м. Японцы ставили их на машины «для себя»: праворульные Civic Type-R, Integra, Stream…

Ещё раз обратите внимание на характеристики K24A3 и K20A: двигатель бОльшего объёма имеет меньшую максимальную мощность — 190 л.с. против 220! Дьявол как обычно укрывается в деталях — у K20A максимальная мощность развивается на 8000 оборотов против 7000 у K24A3. Как часто Вы крутите мотор до «красной зоны»? Вот именно. Но зато максимальный крутящий момент у K24A3 выше — 223Нм и достигается он на вполне повседневных оборотах — 4500, а «двухлитровик» для его максимальных 206 Нютонов надо крутить до 7000 об. Почувствуйте разницу.

Что имеют остальные моторы этого знаменитого семейства? Большинство «гражданских» Хонд, которые катаются на просторах Американских континентов, Европы, в т.ч. России и СНГ, имеют незаурядные дефорсированные версии этого замечательного двигателя: K20A1 (европейский Stream 01-06 г.), K20A3 (американский Civic 02-05 г.), K20A4 (европейская CR-V 02-06 г.), K24A1 (американская CR-V 02-06 г.), K24A4 (Element 03-06 г.), K24Z1 (американская CR-V 07-11 г.), K24Z4 (европейская CR-V 07-12 г.) и т.д. Список довольно длинный.
Выпускные распредвалы этих двигателей имеют по одному кулачку на цилиндр. А впускные распредвалы формально по два кулачка, но фактически тоже по одному:

Смотрим ещё внимательнее на впускной вал:

Коромысло двойное (а не тройное), один (на фото справа) кулачок нормальный, а второй (левый) слегка выпуклый почти круглый! Когда VTEC выключен, работает только один клапан, а второму клапану круглый кулачок делает «лёгкий массаж». И только когда включается VTEC (тут это происходит на 3000 об.мин.), рокеры объединяются и оба клапана работают по одному стандартному кулачку.
Не верится? Вот в подтверждение сказанного, диаграмма из оригинального сервис-мануала без всяких купюр и редактирования:

Маленький бугорок на левой диаграмме – это работа второго клапана на низких оборотах.
Получается, что до 3000 об/мин. мотор придушен, а после трёх тысяч – это обычный «шестнадцатиклапанник».
Ну и какой толк от такого VTECа? Официально считается, что такое решение придаёт экономичности двигателю на малых нагрузках. Ерунда это! На малых оборотах в двигатель поступает небольшое количество смеси и совершенно неважно, через одну «дырку» она туда будет засасываться или через две. Тот же самый «экономический» эффект легко можно получить просто уменьшив угол открытия дроссельной заслонки и ECM (блок управления двигателем) автоматически уменьшит количество подаваемого в двигатель топлива.

Могу взять на себя смелость заявить, что малофорсированные двигатели из линейки «К» по своим базовым характеристикам несильно отличаются от своих предшественников того же объёма. Предлагаю сравнить основные параметры двухлитровых двигателей, которыми оснащались CR-V первых трёх поколений для европейского рынка (несмотря на множество различий, все они вписаны в одинаковые габариты и примерно одинаковы по массе):

CR-V 1 (с 1999 г.в.)CR-V 2CR-V 3
ДвигательB20ZK20A4R20A
Рабочий объём197319981997
Степень сжатия9,69,810,5
Макс. мощность147 л.с. (110кВт) при 6200 об/м150 л.с. (112 кВт) при 6500 об/м150 л.с. (112 кВт) при 6200 об/м
Крутящий момент180 Нм при 5500 об/м192 Нм при 4000 об/м189 Нм при 4200 об/м
Макс. обороты6800 об/мин.6800 об/мин.7100 об/мин.

Как видим K20 немного лучше своего предшественника B20 и даже своего последователя R20, прежде всего это касается крутящего момента, в чём лично я вижу заслугу системы VTC, в остальном различия незначительны или их нет.
Благодаря опять же VTC, двигатели «К» вписываются в более строгие экологические нормы «Евро 4» даже без применения дополнительной системы рециркуляции выпускных газов EGR (частичная рециркуляция видимо обеспечивается за счёт перекрытия фаз).
А что с расходом топлива? Тут конечно надо понимать, что расход зависит не только от двигателя, но и от других характеристик автомобиля, условий его эксплуатации, стиля вождения и даже времени года… Но анализируя информацию из интернета, общаясь с владельцами CR-V на работе, да и из личного опыта, могу сказать, что тут «революции» не произошло – у CR-V всех поколений средний расход примерно одинаковый: 9-11 л./100км. по трассе, и до 15 л. в городе.

«Мораль сей басни такова»: в большинстве случаев шильдик «iVTEC»- не более чем рекламная фенька, и мало характеризует реальные способности двигателя. Такие двигатели легко отличить хотя бы по заявленной максимальной мощности — примерно 150 л.с. для 2.0 л.объёма, и 160 л.с. для 2.4л., что не очень то выделяет их на фоне обычных шестнадцатиклапанных моторов того же объёма. Хотя маретинговая уловка делает своё дело — я много раз слышал рассказы от владельцев Хонд с «недоВТЕКовыми» моторами про реальный подхват после 3000 тыс. оборотов. Магия убеждения!

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector