Система VTEC. Принцип работы.
Система VTEC стала настоящим прорывом в вопросах совершенствования системы ГРМ. Кавова особенность данной системы? В чем заключается принцип ее действия? Виды системы VTEC. На эти и ряд других вопросов дает ответ наша статья.
Стоимость ремонтаНайти запчасть

При изучении характеристик ряда авто все чаще попадается такой термин, как VTEC. В чем же суть данного определения? Полная расшифровка - «Variable valve Timing and lift Electronic Control».  Сущность - динамическая корректировка (изменения) фаз газораспределительной системы. В переводе на русский язык аббревиатура VTEC - «Электронная система по управлению высотой и временем открытия клапанов». Разработчик - компания Хонда. Первоначально системы VTEC активно внедрялись на двигателях спортивных авто, а впоследствии были реализованы и на обычном транспорте.



Нюансы системы

Главная особенность VTEC - возможность сформировать контактный и мощный мотор без использования вспомогательных элементов (к примеру, компрессора или турбины). Плюс таких доработок - простота технологии, что позволяет избежать удорожания. Авто с установленной на них системой VTEC не знают проблем, которые актуальны для турбированных моторов.

Первопроходцем в установке стала компания Хонда, устанавливающая системы VTEC на своих болидах. Со временем новая электроника появилась и на серийных авто, к примеру, на Хонда Интегра. Именно Integra в 1989 году получила мотор, выдающий мощность около 100 «лошадей» всего с одного литра объема. При этом к положительным качествам авто можно было отнести отличную тягу на низких оборотах, реальную экономию и взрывной характер.

Данный мотор был единственным на планете, позволяющим менять ключевые параметры прямо на ходу. Появление VTEC задало тон другим производителям бензиновых моторов и выдало миру совершенно новый стандарт качества.



О чем нужно знать?

Чтобы разобраться в работе системы, стоит знать ряд нюансов работы стандартного силового узла. Так, на обычном моторе клапаны впуска и выпуска работают, благодаря специальным кулачкам. От формы последних во многом зависит высота поднятия и время открытия любого из клапанов силового узла. По сути, характер мотора определяется уже действующими газораспределительными фазами, задаваемыми формой распредвальных кулачков.

Чем больше длина кулачка, тем сильнее поднимается клапан. Кроме этого, чем большая ширина у активной части, тем большее время клапан мотора будет в открытом состоянии. Логично предположить, что чем большее время открыт клапан, тем более серьезные объемы горючей смеси будет попадать в цилиндр. При таком подходе мощность мотора будет наибольшей.

Казалось бы, достаточно сделать идеальную форму кулачков, и мотор будет выдавать максимальную мощность. Но не все так просто. Если придать кулачку максимальную длину и ширину, то можно получить наибольшую мощь на больших оборотах. Но при этом затраты горючего будут огромны. В такой ситуации нужно искать золотую середину между экономией топлива и плавностью хода с одной стороны и наибольшей мощностью с другой. Именно так и поступает большая часть производителей.

Использование системы VTEC дает возможность быстро и эффективно обойти существующие правила, обеспечив силовому узлу наибольшую мощь при  минимальных затратах бензина.



Принцип действия

Если сравнивать параметры разных моторов, то можно заметить, что у одних наибольший пик момента вращения достигается на минимальных (до 3000), а у других - на максимальных (до 4500) оборотах. Как уже упоминалось, многое зависит от конструкции тракта впуска и настройки каждой конкретной взятой системы ГРМ, а также формы кулачков данного механизма.

Представьте на секунду мотор, который работает с частотой вращения в 20 оборотов в минуту. При этом клапаны выпуска и впуска были бы в работе 10 раз за минуту, то есть максимально редко. Чтобы снять наибольший момент на такой частоте вращения, клапан впуска должен открываться на  начальном этапе такта всасывания - в момент, когда поршень начинает движение от ВМТ (верхняя позиция), а закрываться во время подхода поршня к нижней предельной позиции. Таким же должен быть и клапан выпуска (в противном случае мощность будет падать).

Повышая частоту вращения мотора до 4000 оборотов в минуту, можно добиться открытия и закрытия клапана впуска уже с большей частотой - до 2 тысяч раз за минуту или 33 колебаний за секунду. При такой схеме работы времени на всасывание практически не остается. Лишь к моменту, когда поршень становится в позицию нижней точки скорость движения и расход будут максимальными. Но в этот же момент произойдет закрытие клапана, что не даст главной порции заряда проникнуть в цилиндры из-за рано прикрытого проема. Такая ситуация приводит к «задыханию» силового узла. Итог - снижение мощности и небольшие пиковые обороты.

Настройку можно осуществить и по другому принципу. К примеру, для лучшего наполнения камеры сгорания топливовоздушной смеси клапану впуска дается команда открыться на долю секунды раньше, еще до момента, пока поршень окажется в своей верхней точке. При этом команда на закрытие после прохода поршнем нижней позиции также дается с задержкой. С другой стороны, клапан выпуска будет открываться на доли секунд раньше (до момента достижения поршнем нижней позиции), а запираться, наоборот, уже после достижения верхней точки. В данном случае растет пик момента вращения и как следствие, повышается мощность.

Уже отмечалось, что в реальной ситуации конструкторы вынуждены идти на усреднение параметров регулирования фаз, определяясь с конкретным размером кулачков. Но такой принцип устарел. Разработчики Хонда, благодаря созданию системы VTEC, сумели обойти ограничения. Новые моторы отличаются особым механизмом ГРМ, распределительный вал которого имеет разные по величине кулачки. Как следствие, обеспечивается различные моменты в конкретные временные промежутки, а также меняется высота подъема каждого из клапанов силового узла.

Что в итоге? Благодаря такому совершенствования мотора, последний выдает максимальную стабильность на небольших и средних оборах, и наибольшую мощность при пиковом вращении коленвала. Принцип же усреднения, который был описан выше, здесь не применяется.



Виды и особенности

Сегодня есть несколько видов моторов типа VTEC, имеющих ряд отличительных особенностей:

  • DOHC VTEC - «классика» системы. Принцип действия здесь наиболее простой и понятный для обычного обывателя. На группе распределительных валов монтируется особый кулачок немного большей величины (для каждого из цилиндров). В стандартном режиме данный кулачок (при вращении распредвала) проникает в проем между клапанами и не сказывается на работе силового узла. Как только частота вращения достигает параметра в 4,5 тысячи оборотов и более, созданное в системе давление масла начинает выдавливать специальные штифты. Последние осуществляют блокировку паза и связывают клапаны между собой. С данного момента кулачок давит на оба клапана одновременно, приводя к еще большему открытию. При снижении оборотов,  соответственно, уменьшается и давление смазывающего состава в системе. При этом штифт занимает свое первоначальное место, а большой кулак - имеющийся паз. Как следствие, система DOHC VTEC завершает свою работу. Благодаря внедрению столь незамысловатой системы, разработчикам компании Хонда удалось добиться невероятной мощности - около 100 «лошадей» из расчета всего на литр объема силового узла.

  • SOHC VTEC - следующая версия системы, которая появилась уже через несколько лет. Здесь конструкторы внесли ряд изменений в общие принципы работы системы. Так, для повышения мощности на мотор D15B была поставлена более эффективная и уникальная по своему действию система. Разница между первым и вторым вариантам была незначительна. Во втором случае кулачок, имеющий больший размер, работал исключительно на впуск. Как оказалось, поставить столь крупный кулачок еще и на выпуск стало невозможным - мешала свеча зажигания. С другой стороны, повышение хода клапанов впуска давало возможность повысить мощность со 105 до 130 «лошадей» из расчета на 1,5 литра объема.

  • SOHC VTEC E - следующий этап развития системы. Здесь разработчикам удалось доказать, что преимущества системы можно использовать не только для общего повышения мощности. Так, появление символа «E» показывало на улучшение характеристик мотора в плане экономичности. Такая возможность была обусловлена совершенно новой схемой работы системы. В новой SOHC VTEC E при достижении низких оборотов происходило открытие только одного клапана впуска, а сам мотор начинал работать в режиме обедненной смеси. Но как только обороты росли, увеличивалось и давление масла. В итоге происходило открытие второго клапана, позволяющего «вдохнуть» мотору свободнее. При этом силовой узел даже на больших оборотах мог работать как обычный двигатель. При снижении частоты вращения силовой узел снова переводился на работу в классическом режиме, где был задействован только один клапан. Здесь уже не обеспечивалось дополнительной мощности, но можно было свести к минимуму затраты горючей смеси. К примеру, система SOHC VTEC E установлена на модели Civic (Хонда), обеспечивающей расход топлива всего 3,5 литра на «сотню». Другие производители о подобных достижениях на тот период могли только мечтать.

  • 3-stage SOHC VTEC - система, которая стала продолжением существующих на данный период разработок. Особенность - гибридность, то есть объединение лучших качеств серии SOHC VTEC E (экономного варианта) и SOHC VTEC. В новом типе исполнения мотор начал работать в 3-х режимах, что нашло свое отражение и в элементах системы. Так, при минимальном вращении коленвала к работе подключался только один клапан впуска, на средних - пара, а на максимальных - два клапана работали с применением наибольшего кулачка. Как следствие, двигатель выдавал наибольшие параметры во всех режимах работы. Такая особенность делала мотор экономичным на минимальных оборотах и более мощным - при максимальной оборотистости. Если приводить цифры, то результаты получались следующими. «Прожорливость» автомобиля при небольшой частоте вращения составляла всего 3,5 литра на сотню. С другой стороны, при нажатии на «гашетку» мотор выдавал почти 130 «лошадей» всего с 1,5 литров объема.

  • i-VTEC. После выпуска моторов новой серии К компанией Хонда были разработаны новые моторы - i-VTEC, в которых буква «i» свидетельствовала об интеллектуальности автомобиля. При этом разработчики вернулись к своей первоначальной идее и стали монтировать системы на моторах с двумя распределительными валами. «Умность» системы состояла в том, что теперь управление VTEC производил компьютер, а фазы газораспределения менялись регулярно, благодаря регулированию опережающего угла на распредвале впуска. Благодаря системе i-VTEC, машины Хонда получили максимальный момент вращения даже при небольшой оборотистости. В дальнейшем разработка серии i-VTEC пошла по двум путям. С одной стороны, разработчики сделали упор на мощность, а с другой - на экономию.


Итоги

Разработка системы VTEC стало настоящим прорывом, позволившим задать тон для многих производителей авто. Нововведение позволило эффективней  наполнить цилиндры мотора горючей смесью и получить прирост мощности на 20%, более низкий момент вращения (на 10%), уменьшенные расходы топлива и снижение выхлопов углекислого газа на 15-20%.

Стоимость ремонтаНайти запчасть

Система VTEC. Принцип работы.