Приветствую всех на канале "Car Channel"!
В Японии правительство взимает налог, который основан на объеме двигателя и японские производители автомобилей решили, что будет целесообразно начать разработку такой системы, которая позволит выжать максимум из двигателей меньшего объема. Так например, компания Toyota, для увеличения мощности двигателя использовала турбонаддув. Компания Mazda использовала роторный двигатель на некоторых моделях автомобилей. Но компания Honda решила внедрить совершенно новую разработку, которая позволяет изменять профиль кулачка во время работы двигателя.
Конструкторам постоянно приходится выбирать. Мощный двигатель, который показывает свой потенциал на высоких скоростях - не очень удобен на малых, особенно если автомобиль эксплуатируется в городской среде. Город диктует свои правила постоянными пробками и расходом топлива в них. Найти "золотую средину" и соблюсти баланс между такими крайностями не просто. У каждой крупной компании есть свое решение этой проблеме, но в 1989 году, компания Honda изобрела систему, которая стала, скажем так фундаментом, для остальных компаний и называется она VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control - система электронного управления фазами газораспределения и подъемом клапанов).
Технология VTEC была разработана инженером Ikuo Kajitani и выпущена на рынок в 1989 году, на модели Honda Integra XSi (двигатель B16).
В статье я расскажу вам немного об истории создания системы, устройстве и принципе действия.
Немного из истории создания
Как я уже говорил, компания Honda показала миру систему VTEC в 1989 году. Для тех времен это был настоящий прорыв, который позволил сконструировать атмосферный двигатель объемом в 1 литр и выдающий ровно 100 лошадиных сил, и при этом, двигатель работал без провалов тяги как на низких, так и на высоких оборотах. Двигатель DOHC VTEC (имеющий два распредвала) стал мировой сенсацией.
Эта технология принесла компании Honda славу производителей спортивных двигателей для гражданских машин. Технология имеет ряд достоинств: бюджетность в производстве, компактные размеры двигателя, хорошие показатели на дороге и т.д. Благодаря простоте технологии, ремонт двигателей с этой системой не вызывал трудностей. Многим автовладельцам пришлось по душе то, что атмосферный двигатель лишен главного недостатка турбированных, а именно - турбоямы при повышении оборотов. Момент между повышением оборотов двигателя и включением в работу турбину занимает определенное время, которое и называют турбоямой. А атмосферный двигатель выдает крутящий момент равномерно.
Прошло 2 года с момента выпуска DOHC и Honda решила изобрести его "упрощенную" версию - SOHC. Эта версия отличалась одним общим распредвалом и до 2009 года, на таких двигателях VTEC работала только на впускных клапанах. Дело заключалось в конструкции, которая не позволяла разместить кулачки на выпускных клапанах, поскольку им мешали расположенные там же свечи зажигания.
Но и на этом компания Honda не остановилась. В разное время она выпускала двигателя SOHC VTEC E, i-VTEC, 3-stage SOHC VTEC. Каждый из двигателей имеет свои достоинства, устанавливали их как на спортивные автомобили, так и на обычные "семейные" автомобили. Общее у этих двигателей было то, что они обладали высокой надежностью, что повысило их спрос на рынке.
В каждой фазе газораспределения двигатель получал настолько богатую или бедную смесь, на сколько это требовалось, что так же влияло и на его расход, который в свою очередь был не велик.
Благодаря простоте конструкции, двигателя VTEC всегда оставались лучшими в соотношении цена/качество.
Технология VTEC используется не только на автомобилях. Конструкторы так же применяют ее и в мотоциклах.
Составляющие системы VTEC
VTEC состоит из:
- Блокирующий механизм;
- Малые кулачки;
- Впускной клапан;
- Коромысло (рокер) первого впускного клапана;
- Промежуточное коромысло;
- Коромысло второго впускного клапана;
- Большой кулачок (кулачок высоких оборотов).
А - режим низких оборотов;
Б - переход с одного режима на другой;
В - режим высоких оборотов двигателя.
Как я уже говорил, конструкция системы ничего сложного не имеет. На рисунке видно, что на малых оборотах задействовано 2 кулачка распредвала (2), но когда обороты повышаются, повышается и давление масла, которое в свою очередь воздействует на блокирующий механизм (1), в работу вступает большой кулачок(3), который уже воздействует на все три коромысла, которые были заблокированы при помощи блокирующего механизма(1).
Принцип работы
Как вы знаете, в процессе работы двигателя процесс осуществления открытия и закрытия клапанов, происходит при помощи кулачков на распределительном вале. Выше я уже упоминал о том, что отличительной чертой двигателя VTEC является наличие третьего кулачка, которого нет в других системах. В обычных двигателях, для оптимальной работы двигателя на разных оборотах нужны разные регулировки клапанов. Чем больше обороты двигателя, тем дольше должно быть время открытия клапана. В системе VTEC используется датчик, который на высоких оборотах улавливает изменение давления масла и активирует специальные выдвижные штифты, которые блокируют свободное перемещение коромысел (рокеров) и пускают в работу третий кулачок.
Пока двигатель работает на малых оборотах, средний кулачок не задействован. Как только обороты двигателя увеличиваются, срабатывает датчик VTEC, давление масла увеличивается и смещает специальный штифт внутрь коромысел (рокеров). Образуется единая система из трех коромысел и на нее теперь воздействует только средний кулачок с особым профилем. В связи с этим, клапаны в течении всего периода работы двигателя на высоких оборотах открываются максимально, в камеру сгорания попадает больше рабочей смеси и мощность двигателя возрастает.
Время шло и прогресс не стоял на месте. Инженеры Honda придумывали новые датчики VTEC и самый технологичный датчик был задействован в системе i-VTEC. Задача оставалась та же, но выросла точность измерения. Благодаря анализу данных от датчика VTEC, компьютер мог отключать несколько клапанов. Например, в городской среде, когда приходится стоять в огромных пробках, нету необходимости в большой мощности и система могла отключить несколько клапанов, что существенно влияет на экономию топлива и сохранение при этом надежности двигателя. Смещение угла открытия клапана стало возможным после замены шестерни распредвала на гидравлический механизм. Используя данные давления масла внутри шкива, компьютер дает контролеру команду открыть клапана на определенный угол или не открывать вообще.
Буква i в названии системы значит intellectual (интеллектуальный). И это доказывает то, что обработка данных с датчика осуществляется мгновенно.
Постоянное изменение фаз газораспределения позволило устранить снижение крутящего момента на высоких оборотах, характерное для предыдущих версий двигателей. Благодаря внедрению этой системы, автомобили стали более экономичными или наоборот, более мощными. Все зависело от настроек компьютера. Один и тот же двигатель с разным набором функций устанавливается как на спортивные, так и на обычные автомобили.
Виды систем VTEC
- DOHC VTEC (1989-2001) – использовалась на самом мощном силовом агрегате, который известен под маркой В16А. Для впускных и выпускных клапанов на двух распредвалах используется по 3 кулачка. При достижении 5000-5500 об/мин двигатель начинал работать с повышенной мощностью, выдавая до 180 л.с при объеме двигателя в 1.6л. Для сравнения, дизельный мотор немецкого производства объемом 1.9л, имея турбонаддув выдает мощность всего 110 л.с;
- SOHC VTEC (с 1991 по 2001) – упрощенный вариант VTEC. Здесь используется один распредвал с кулачками для впускных и выпускных клапанов и VTEC работает только на такте впуска;
- SOHC VTEC-E (1991-2001) – здесь инженеры решили сделать упор не на повышение мощности, а на понижение расхода топлива и нагрузку на двигатель, при умеренном стиле езды. Коромысла в этой системе обеспечивают большее открытие одного из двух клапанов. Второй же клапан открывается несущественно. Такой способ дает возможность применять обедненную рабочую смесь. Но на высоких оборотах VTEC осуществляет одинаковое открытие обоих клапанов, прибавляя мощность;
- 3-stage SOHC VTEC (1995-2001) – является третьим поколением SOHC VTEC. В нем сочетаются две упомянутых выше разновидности VTEC, что позволяет работать системе в трех режимах. На малых оборотах открывается или закрывается только один клапан цилиндра, на средних два клапана, а на высоких в действие включается тот самый средний кулачок с особым профилем. В этой системе достигается экономичность на малых и средних оборотах, а на высоких - мощность;
- i-VTEC (с 2001) – самый современный вариант VTEC. Используется всё тот же трехкулачковый механизм. Но управление происходит при помощи интеллектуальной системы. Об этой системе я рассказывал более подробно чуть выше.
Заключение
Время идет,а за ним и прогресс. На рынке появляется все больше различных систем, которые улучшают характеристики двигателя, увеличивают экономию топлива, помогают водителю в различных ситуациях, но стоит отдать должное компании Honda. Я считаю, что она внесла революционный вклад в автомобилестроение. Для многих компаний она послужила толчком, для создания более мощных и экономичных двигателей.
Думаю, на данный момент инженеры Honda работают над каким-нибудь новым проектом, который позволит еще больше раскрыть весь потенциал двигателя, Так что, возможно, в ближайшее время мы получим очередное инженерное чудо от этой компании.
Спасибо всем за прочтение статьи. Ставьте лайки, подписывайтесь на канал и оставляйте комментарии, впереди у нас еще много интересного!
Пока!
