что такое система vtec i

Двигатели Хонда ВТЕК (Honda VTEC): особенности, характеристики, плюсы и минусы

Практически каждый автолюбитель хоть бы раз в жизни встречал символы под капотом той или иной машины в виде аббревиатур — VTEC или I-VTEC. Но что означает данная маркировка, знает не каждый любитель автомобилей. Сокращенное понятие VTEC расшифровывается, как «Variable Valve Timing and Lift Electronic Control», что переводится, как электронная система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов в силовой установке. Основным предназначением электронной системы регулировки фаз газораспределения является оптимизация прохождения топливно-воздушной смеси в камеры сгорания двигателя.

Впервые электронная система изменения фаз газораспределения появилась в 1989 году и дойдя до нашего времени успела уже 2 раза серьезно усовершенствоваться. Поэтому сегодня мы можем видеть на некоторых новых машинах 3-е поколение системы. Сама по себе технология VTEC использует в своей работе возможности электроники и механики, что дает силовой установке очень эффективно управлять возможностями одновременно 2-ух распределительных валов, а в упрощенных двигателях формата SOHC — одним распредвалом. Система осуществляет контроль числа оборотов с диапазонами мотора таким образом, что компьютер автомобиля может активировать и подключить к работе дополнительные кулачки. Делается это для того, чтобы подобрать наиболее оптимальный режим работы.

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО МОТОРОВ С СИСТЕМОЙ VTEC

Главной особенностью двигателей с системой VTEC в сравнение с традиционными силовыми установками является достижение максимального крутящего момента на более низких оборотах. Если брать характеристики разных моторов, то хорошо видно, что у одних максимум крутящего момента достигается на пониженных оборотах в диапазоне от 1800 до 3000, а у других на более повышенных, например в диапазоне от 3500 до 4500 оборотов в минуту.

Вышеописанные моменты в разнице достижения максимальных оборотов двигателями объясняется тем, что в случае более эффективного наполнения топливом камер сгорания цилиндров, дает возможность получения высокого крутящего момента на низких оборотах. Кроме того, получение высокого крутящего момента при определенных оборотах также зависит от конструкции выпускного тракта и тех или иных настроек газораспределительного механизма автомобиля. Другими словами говоря, эффективность силовой установки напрямую определяется фазами газораспределения. Справочно заметим, что данные фазы образуются благодаря особому профилю кулачков распределительного вала.

Чтобы более детально представлять принцип работы двигателя с системой VTEC, возьмем для примера двс, который работает при 20 оборотах в минуту, то есть впускные и выпускные клапана установки задействованы 10 раз в минуту, то есть достаточно редко. Для снятия же максимального крутящего момента при таких оборотах, впускной клапан обязан открываться почти в начале такта всасывания, то есть, когда поршень начинает свое движение от верхней мертвой точки, а затем закрывается в момент возврата поршня в нижнюю мертвую точку. По точно такой же схеме функционирует выпускной клапан, то есть никаких задержек с опережениями в работе клапанного механизма быть не должно, в противном случае крутящий момент снизится.

Вот именно при всем вышеописанном алгоритме работы происходит оптимальное наполнение камер сгорания цилиндров топливно-воздушной смесью и эффект от работы мотора получается наивысшим. По такому сценарию и функционирует двигатель с системой VTEC.

Цифры, которые мы привели выше для примера являются бутафорией, в реальности же частота вращения двигателя может увеличиваться до 3500-4000 оборотов в минуту и впускной с выпускным клапана в таком варианте открываются, а затем закрываются уже при показателях в 1800-2000 раз в минуту или примерно 30-35 раз за 1 секунду, что считается довольно часто. При таком режиме работы мотора на всасывание поршнем новой порции заряда, времени остается очень мало.

Вот поэтому только к моменту, когда поршень силовой установки достигает нижней мертвой точки, скорость подачи топлива, а следовательно и ее расход через проходное сечение выпускных клапанов достигают максимальных значений. В этот момент впускной клапан закрывается и основная доля порции свежего топлива, больше не может проникнуть в камеры сгорания, так как она просто на просто натыкается на закрытый клапан, который преждевременно захлопывается. В этом случае мотор начинает, как бы глохнуть, в результате чего мощность временно незначительно снижается, а максимальные обороты уменьшаются. Вся эта схема работы — заслуга фаз газораспределения системы VTEC.

Справочно заметим, что последнее 3-е поколение двигателей работающих в паре с системой VTEC имеют усредненные регулировки фаз газораспределения, которые рассчитаны на разные случаи жизни. Усредненные настройки фаз газораспределения получаются благодаря специальному профилю кулачков распределительного вала. Кроме того, конструкторы и инженеры доработали систему до такой степени, что для того, чтобы двигатель функционировал в оптимальных условиях на разных оборотах был сконструирован особый газораспределительный механизм.

В такой системе распредвал снабжается разными кулачками, как для низких, так и для высоких оборотов коленвала мотора. Благодаря чему достигается различный момент для открытия и закрытия кулачков, а также образуется высокая мощность на повышенных оборотах силовой установки.

2. КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ ОСНАЩАЮТСЯ VTEC? ОСОБЕННОСТИ И ПОКОЛЕНИЯ СИСТЕМ ВТЕК

Первым двигателем, который стал работать с технологией VTEC стал мотор с системой SOHC, которая обладает одним распредвалом в механизме газораспределения и применяется только для впускных клапанов. Эффективность данного двигателя и системы VTEC незначительно ниже, чем у DOHC VTEC. Однако конструкция и ремонтопригодность намного проще, что также сказалось на компактных габаритах с массой силовой установки.

С течением времени двигатель SOHC стал снабжаться усовершенствованной системой VTEC-E, которая способна максимально снижать расход потребляемого топлива, что в свою очередь вызывает улучшение экологических показателей. Такой двигатель на низких оборотах функционирует на обедненной смеси, которая проникает в камеры цилиндров только через один единственный впускной клапан. Когда топливно-воздушная смесь попадает в камеры, то она завихряется и обеспечивается ее устойчивое сгорание. В том случае, если происходит увеличение оборотов двигателя, то автоматически срабатывает система VTEC-E, которая блокирует сразу впускной и выпускной клапана. После чего начинается совместная работа мотора и экономичной системы.

Затем через определенное количество времени японские инженеры с компании Honda, на автомобили которой в основном и устанавливается система VTEC, разработали газораспределительный механизм SOHC 3-stage. В паре с этим двигателем и начала действовать технология VTEC. Силовая установка SOHC 3-stage имеет 3 режима работы, в отличие от обычного «СОХСа», который имеет только 2 режима. Заметим, что в зоне низких оборотов, система VTEC в тандеме с таким мотором обеспечивает экономичный режим функционирования двигателя на обедненной смеси и в этом случае применяется только одни единственных впускной клапан.

На средних же оборотах к работе подключается 2-ой клапан, однако фазы газораспределения и высота подъема клапанов не меняется. Кроме того, в таком алгоритме работы, силовая установка достигает высокого крутящего момента. Что касается режима высоких оборотов, то тут два клапана управляются 1-им центральным кулачком, который отвечает за снятие с мотора максимальной мощности.

После чего на свет появилась силовая установка с 2-мя распредвалами и известной почти каждому автолюбителю своей маркировкой DOHC. Данный двигатель также стал активно использоваться компанией Honda для своих автомобилей совместно с технологией VTEC. Фундаментом для конструирования такого мотора стал широко используемый в автомобилестроении 4-х клапанный механизм газораспределения. В двигателях DOHC VTEC предусмотрено для каждого ряда клапанов, как впускных, так и выпускных специальное устройство в виде отдельного распредвала.

Следующей особенностью мотора является то, что на каждые 2 клапана приходиться по 3 кулачка, расположенных на распредвале. Два боковых кулачка нужны для функционирования силовой установки в случае возникновения низких и средних оборотов, а центральный необходим для высоких оборотов. Воздействие кулачков на клапана осуществляется при помощи рокера, которых также 3 единицы на 2 клапана.

Кроме того, рокеры снабжены гидравлически управляемыми небольшими поршнями, в задачу которых входит сдвигание и соединение механизма в одно целое при появлении определенного воздействия на них. Что касается среднего рокера, то он скомпонован специальной пружиной. Данная пружина обеспечивает систематический контакт кулачка с рокером на низких, а также средних оборотах.

Справочно заметим, что когда силовая установка DOHC VTEC функционирует на низких оборотах, то рокеры находятся в не заблокированном состоянии и каждый из них производит независимое движение, которое соответствует траектории кулачка. Что касается среднего кулачка, то он вращается с остальными компонентами, но участия в процессе работы газораспределительного механизма участия не принимает.

После того, как мотор переходит в режим повышенных оборотов, то автомобильный компьютер электронного типа отдает команду своему исполняющему узлу на повышение давления масла, с целью приведения в движение небольших поршней системы, которые расположены в рокерах для передвижения последних. Это в свою очередь приводит к полной блокировке рокеров. Для чего все это нужно? Дело в том, что после таких незамысловатых действий, все элементы вышеописанной группы, станут полностью подконтрольными центральному кулачку. Благодаря этому центральный кулачок теперь будет самостоятельно управлять функционированием сразу 2-ух клапанов системы.

Следующей технологией, которой стали снабжаться двигатели с механизмом изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов, стала система VTC, которая непрерывно стала регулировать момент начала открытия впускных клапанов. Такая конструкция устройств получила название i-VTEC и стала базироваться на проверенном временем двигателе DOHS (DOHS i-VTEC). В силовых установках снабженных такой системой, фазы открытия впускных клапанов устанавливаются в зависимости от нагрузки мотора и настраиваются при помощи изменения угла впускного распредвала относительно выпускного.

Исходя из мнений специалистов, использование системы VTEC дает возможность более эффективно наполнять камеры сгорания цилиндров топливно-воздушной смесью. Это в свою очередь отражается в увеличении конечной мощности мотора, которая повышается в среднем на 20-25 процентов, а крутящий момент примерно на 10-15 процентов. Кроме того, благодаря такой системе происходит оптимизация расхода топлива и его дальнейшее снижение, в среднем на 15-20 процентов, что является довольно существенной экономией.

В заключении отметим, что вышеописанные двигатели в сочетании с технологией VTEC в принципе не представляют из себя вечных или сверхъестественных моторов, но эффект, который они дают в процессе функционирования просто удивляет. Силовые установки VTEC являются основными для японских автомобилей Honda и они прекрасно умеют подстраиваться под различную нагрузку, выдавая оптимальную мощность при небольшом рабочем объеме. Кроме того, как мы сказали ранее, такие двигатели не перестают удивлять своей экономичностью, особенно на холостом и малом ходах.

ИСТОЧНИК МАТЕРИАЛА — НАШ КАНАЛ ЯНДЕКС ДЗЕН

Источник

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.

Для чего нужен VTEC

В обычном 4-тактном ДВС клапаны для впрыска горючей смеси и выпуска отработавших газов приводятся в движение кулачками. Геометрические параметры этих деталей определяют, насколько высоко может подняться каждый клапан, и как долго он будет находиться в таком положении. Чем рабочая часть кулачка длиннее и шире, тем больше при вращении распределительного вала откроется клапан. В цилиндр поступит больше топливовоздушной смеси, и силовой агрегат покажет высокую мощность с увеличением оборотов. Но чем чревато исполнение вала и кулачков ГРМ в серийном автомобилестроении именно таким образом?

Во-первых, расход топлива всегда будет запредельным, и не важно, в каком режиме работает ДВС. Во-вторых, силовая установка окажется ненадежной. Появится перегрев, повышенный износ поршневой группы, цилиндров, необходимость утяжеления и удорожания авто за счет громоздкой системы охлаждения.

По этой причине основная масса автомобилей, выпускаемых серийно для массового потребителя, имеет оптимальные размеры кулачков. Одновременно достигаются сразу две цели – экономичность и плавность хода. Инженеры из Honda пошли другим путем, создав систему VTEC, которая способна обеспечивать высокую мощность при низком среднем расходе топлива.

Как работает VTEC

В стандартных двигателях ход каждого клапана обеспечивает один кулачок, который установлен на распредвале. В силовых установках Honda на одном цилиндре размещено по паре клапанов на впуск и выпуск. Следуя логике, в обычной конструкции силовой установки и кулачков должно быть столько же. В системах VTEC этих кулачков три – 2 крайних и 1 центральный. При низких оборотах режим работы ДВС регулируется только боковыми кулачками. Средний же с особым (так называемым «силовым») профилем включается при повышении числа оборотов.

Кулачки действуют на клапаны посредством рокеров (коромысел), которые функционируют независимо друг от друга. Как и кулачков, их на группу из 2 клапанов также три. Пока двигатель крутит вал на малых оборотах, средний кулачок не задействован. Как только срабатывает VTEC, давление масла по команде электроники смещает внутри коромысел специальный штифт. Образуется единая конструкция из боковых и среднего кулачков. Теперь поведением клапанов управляет центральный кулачок с особым профилем. Таким образом, клапаны в течение всего периода работы двигателя на повышенных оборотах открываются максимально, в камеру сгорания подается больше рабочей смеси, мощность двигателя возрастает.

Читайте также: Что такое VANOS на BMW и как он работает.

Варианты систем VTEC

Рассматривать VTEC следует не с позиций обособленной системы, а целое семейство инженерных решений, которые были реализованы в разные годы. Разновидностей VTEC в двигателях полноценных легковых автомобилей массой как минимум в 1000 кг (существует и аналоги для мотоциклов) несколько:

Источник

Nav view search

Навигация

Искать

Про Хондовские двигатели серии «К» в интернете написано довольно много статей, а обсуждений на различных форумах ещё больше. Казалось бы: нет необходимости возвращаться к этой теме и писать что то ещё. Но вот читая всё э то, в том числе в «родном» CRV-клубе, я регулярно обнаруживаю, что в сети культивируются некие стереотипы, которые по моему мнению не всегда соответствуют действительности. Как правило они базируются на выводах, сделанных кем то и когда то, и не всегда эти выводы обоснованы. Дело доходит до смешного: статьи из разных источников, написанные в разное время, содержат абсолютно совпадающие абзацы, что чётко говорит о заимствовании авторами друг у друга. А потом всё это разносится по форумам и таким образом зарождаются мифы, которые живут и множатся, навсегда оторвавшись от первоисточника. Точно так же в народе рождались сказки, и со временем трудно разобраться: где правда, а где вымысел.

Вот об этом я и хочу порассуждать, попробовать обосновать или опровергнуть некоторые мифы про двигатели серии «К», а кого то познакомить с этими двигателями.

Часть первая:

«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.

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 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.

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…

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):

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.

Источник