Что такое VTEC ? — Описание системы VTEC

Что же такое VTEC? Экскурс во VTEC

VTEC полностью расшифровывается как Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, что на русском означает: электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов. Впервые фирменную систему компания Honda стала устанавливать на двигатели болидов F1, а позже успешно применила новинку на серийном автомобиле Honda Integra. Именно этот автомобиль в 1989 году стал первым носителем двигателя с DOHC VTEC — легендарного B16A, котоpый выдавал 100 безнаддувных лошадиных сил с одного литра рабочего объёма, но при этом отличался хорошей тягой на низах, экономичностью и взрывным характером.

Это был первый в мире двигатель, позволяющий изменять параметры работы двигателя во время движения автомобиля. С появлением системы VTEC инженеры Honda установили качественно новый стандарт в производстве бензиновых двигателей. Как им удалось это сделать? Все расскажу, но обо всем по порядку.

Перед тем как разобраться с VTEC
Для начала нам надо вспомнить, что в стандартном двигателе впускные и выпускные клапана приводятся в действие так называемыми кулачками, а форма кулачков определяет продолжительность открытия и высоту поднятия каждого клапана в двигателе. Иными словами, темперамент двигателя практически полностью определяется существующими фазами газораспределения, которые задаются профилем (формой) кулачков распредвала.

Чем длиннее кулачок, тем выше открывается клапан и чем шире активная сторона кулачка, тем дольше клапан находится в открытом состоянии. Понятно, что чем дольше и выше будет открыт клапан, тем больше топливно-воздушной смеси попадет в цилиндр. Соответственно мощность при таком подходе будет максимальной. Так в чем же проблема?

Сделать формы кулачков под максимальную мощность и радоваться жизни. Однако, это палка о двух концах. Если сделать кулачок максимально широким и длинным, вы получите максимальную мощность на высоких оборотах. Но расход топлива будет как у танка, а надежность двигателя будет весьма сомнительной. Приходится идти на компромисс — либо экономия топлива и плавность хода, либо высокая мощность, либо ни то и ни другое, а где-то посередине, как основная масса автомобилей.

Теперь особенно вкусно будет узнать, что система VTEC позволяет обойти этот компромисс и обеспечить большую мощность при меньшем потреблении топлива. Тут будет уместна одна крылатая фраза: «И рыбку съесть…и т.д.». В нашем случае она будет звучать так: «И пульнуть и сэкономить».

Секрет VTEC – 3 кулачка на 2 клапана. В обычном режиме работают два крайних маленьких кулачка, а когда срабатывает VTEC в действие приводится центральный, загоняя клапана глубже и дольше. Конечно, экономия условная и напрямую зависит от уровня втаптывания педали газа в пол. Например, DOHC VTEC при щадящем режиме потребляет около 9,5 литров на 100 км в городском цикле. А 3-stage VTEC при постоянной скорости 60 км/ч потребляет 3,5 литра на сотню. А что за такие странные 3-stage и DOHC VTEC? Читайте дальше.

Разновидности VTEC
На сегодняшний день существует несколько разновидностей системы VTEC. Вопреки общему мнению, что VTEC это исключительно ради увеличения мощности скажу, что есть две основные подкатегории — экономичный VTEC и мощный VTEC. Итак, разновидности:

• DOHC VTEC 1989-2001 гг, cамый мощный в семействе VTEC до 2001 года
• SOHC VTEC 1991-2001 гг, середнячок, более простая конструкция по сравнению с DOHC VTEC, но и менее мощная
• SOHC VTEC-E 1991-2001 гг, самый экономичный VTEC, лишен взрывного характера
• 3-stage VTEC 1995-2001 гг, cовместил SOHC VTEC и VTEC-E, в отличие от них различает низкие, средние и высокие обороты

• DOHC i-VTEC c 2001 г, усовершенствованный DOHC VTEC
• SOHC i-VTEC c 2001 г, усовершенствованный SOHC VTEC
• 3-stage i-VTEC IMA c 2003 г, усовершенствованный 3 stage VTEC, используется на гибридных автомобилях Honda

Варианты с приставкой «i» являются потомками первых систем VTEC и используются на современных двигателях Honda. Inteligent VTEC или i-VTEC появился в начале 2001 года, как раз в момент появления 7 поколения Honda Civic и с некоторыми доработками работает на последних автомобилях Honda. Многие говорят что i-VTEC растеряла былую славу а резкий подхват после 5000 уже совсем не резкий.

Не буду спорить, но ситуация в 8 поколении мне кажется уже исправлена. Но об этом позже.
Начнем с того, что принцип работы различных VTEC немного разнится. Поэтому будем рассматривать особенности каждого вида VTEC отдельно.

DOHC VTEC, SOHC VTEC
Почему DOHC и SOHC VTEC мы рассматриваем вместе? Да все потому-что принцип работы у них абсолютно одинаковый с тем лишь различием, что на двигателях с DOHC система VTEC используется как на впуске, так и на выпуске, когда как на одновальной версии SOHC система VTEC установлена только на впуске.

Так как же работает наш пресловутый VTEC? Вспомним, что на каждый клапан в цилиндре приходится свой кулачок на распредвале. Все двигатели с системой VTEC имеют два впускных клапана и два выпускных на каждый цилиндр. Вроде и кулачков должно быть столько же сколько и клапанов? Да, но не в случае с VTEC. На «втековых» двигателях на каждую пару клапанов приходится 3 кулачка – два обычных крайних и один центральный, благодаря которому вашу задницу приятно прижмет к сиденью. Взгляните на анимацию:

Устройство и принцип работы VTEC
Как мы и упоминали ранее для каждой пары клапанов предусмотрена группа из трех кулачков, а не двух, как на обычных двигателях. 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 … БАХ! 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 кулачок вступает игру. Теперь два крайних рокера начинают работать по законам центрального кулачка, загоняя клапана глубже и на дольше.

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

SOHC VTEC-E
Если классический VTEC был настроен на максимальную производительность, то перед VTEC-E ставились совсем иные задачи — экономия топлива о чем и говорит приставка «E» — econom. Вы знаете, на сколько максимально инженеры Honda использовали производительный потенциал двигателей с классическим VTEC, на столько же хорошо им удалось построить мотор со скромным аппетитом.

В городском цикле автомобиль оснащенный двигателем с VTEC-E потребляет около 6,5-7 литров бензина на 100 км пути. Это поистине выдающийся результат, учитывая то, что такие двигатели Honda устанавливала на полноценные автомобили весом не менее тонны, а сам полуторалитровый мотор выдавал около 115 лошадиных сил. Что касается отжига, то данный тип двигателей напрочь лишен драйверских ощущений.

Такой результат достигли за счет того, 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! Если при классическом VTEC применяется дополнительный третий кулачок, то в случае с VTEC-E 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.

3-stage VTEC-E
Газораспределительный механизм 3-stage SOHC VTEC представляет собой объединение системы SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. В отличие от всех вышеописанных систем эта имеет не два режима работы, а три. В зоне низких оборотов система обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливо-воздушной смеси.

В этом случае используется только один из впускных клапанов. На средних оборотах в работу включается второй клапан, но фазы газораспределения и высота подъема клапанов не изменяются. Двигатель в этом случае реализует высокий крутящий момент. На режиме высоких оборотов оба клапана управляются одним центральным кулачком, отвечающим за снятие с двигателя максимальной мощности.

Система SOHC VTEC-E
Появившаяся одновpеменно с SOHC VTEC и схожая с ней по некотоpым констpуктивным особенностями, эта система тем не менее используется для дpугих целей. Для того, чтобы понять каким, посмотpим особенности:

1. Один pаспpедвал, 4 клапана на цилиндp.
2. Используются pоликовые коpомысла.
3. Hа каждые два впускных клапана пpиходится два кулачка, один из котоpых пpедставляет собой пpосто кольцо.
4. Аналогично SOHC VTEC.
5. Аналогично SOHC VTEC.

SOHC VTEC-E также имеет два pежима pаботы. Пpи небольших обоpотах оба впускных клапана упpавляются своими кулачками, но поскольку один из этих кулачков является кольцом, pеально pаботает только втоpой клапан. Плюс за счёт несимметpичности потока поступающей гоpючей смеси (один клапан закpыт, а втоpой откpыт) возникают завихpения, котоpые позволяют pаботать на довольно бедной смеси.

Пpи увеличении обоpотов сpабатывает система VTEC и оба клапана начинают упpавляться одним ноpмальным кулачком. Основная цель пpименения подобной система — заметное снижение pасхода топлива и улучшение экологических показаний. Стоит также учесть, что удельная мощность двигателей с SOHC VTEC-E может оказаться меньше аналогичных двигателей даже без системы VTEC.

Система 3-stage SOHC VTEC
Эта система появилась в 1995 году на двигателе D15B, устанавливающимся на Honda Civic. Она пpедставляет собой объединений двух диаметpально пpотивоположных по назначению систем: SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. Отличительные особенности:

1. Один pаспpедвал, 4 клапана на цилиндp.
2. Используются коpомысла.
3. Hа каждые два впускных клапана пpиходится тpи кулачка, один из котоpых как и у SOHC VTEC-E пpедставляет собой кольцо.
4. Аналогично SOHC VTEC, SOHC VTEC-E.
5. Аналогично SOHC VTEC, SOHC VTEC-E.

Как видно из названия, 3-stage SOHC VTEC имеет тpи pежима pаботы. Пеpвый pежим аналогичен пеpвому pежиму SOHC VTEC-E. Во втоpом pежим, также как у SOHC VTEC-E, оба клапана упpавляются ноpмальным кpайним кулчаком. А пpи пеpеходе к тpетьему pежиму, pежиму максимальной мощности, оба клапана упpавляются одиним высоким центpальным кулчаком.

Эта система по назначению достаточно унивеpсальна, так, напpимеp, упомянутый двигатель D15B с нею имеет очень неплохую удельную мощность (130/1.5=86.(6) л.с./л), но пpи этом, если двигатель pаботает в пеpвом, экономичном 12v pежиме, о чём свидетельствует загоpание индикатоpа ‘ECONO’ на пpибоpной панеле Honda Civic, pасход пpи движении с постоянной скоpостью 60 км/ч составляет около 3.5 л на 100 км.

Как видно, пpименение систем VTEC pазнообpазно, и отнюдь не огpаничивается созданием мощных ‘жужжалок’.

Интеллигентный VTEC-i
Побывав в фирменном музее Honda Collection Hall, который возвели в комплексе Twin Rings, я перестал удивляться высокой степени форсировки самых лучших современных хондовских двигателей. Ведь и в 50-е годы, и позже снять 100 л. с. с литра рабочего объема не представляло для мотористов Хонды особой проблемы!

Honda владеет уникальной технологией изготовления легких и прочных блоков цилиндров: нагретый до состояния пластичности алюминиевый сплав под давлением заполняет форму с закрепленными в ней гильзами из композитного материала

В головке блока двигателя с системой VTEC-i знакомый механизм VTEC (хорошо видны три кулачка на два клапана) соседствует с устройством поворота впускного распредвала, встроенным в звездочку цепного привода Но в начале 80-х годов степень форсировки автомобильных двигателей Honda стала снижаться — основной массе покупателей нужны были пусть не столь «крутильные», зато более тяговитые на низких оборотах моторы. Немного облегчить ситуацию помогло появление фирменной системы VTEC, которая ступенчато изменяла длительность открытия и высоту поднятия клапанов.

В нынешнем виде VTEC устроен следующим образом. На распредвале делают по три кулачка на каждые два клапана, и несложная гидравлика, встроенная в клапанные рычаги, в зависимости от оборотов поручает управление клапанами либо одному, либо другому кулачку.

На малых оборотах VTEC фактически отключает один из двух впускных клапанов на цилиндр, чтобы добиться вихревого движения заряда, на высоких — увеличивает высоту подъема обоих клапанов и фазу их открытия, увеличивая степень наполнения цилиндра. Но одного VTEC не может никак — это подстраивать фазы под обороты и режимы двигателя постоянно, как это стали делать одними из первых мотористы BMW. А именно постоянные манипуляции с фазами помогают добиться наивысшей отдачи во всем диапазоне оборотов.

В последнее время «крутить» фазы стали все кому не лень. И вот, наконец, одними из последних «сломались» и хондовцы. Но не думайте, что они изменили своим принципам и предали VTEC. Нет — они добавили к нему механизм постоянного изменения фаз газораспределения, который способен «доворачивать» распредвал на угол до 60o, и назвали комбинированную систему VTEC-i. Кстати, «i», как и у тойотовцев, здесь означает intelligent — «разумный». Когда эта система появится на серийных двигателях (Honda планирует завершить переход на новые моторы до 2005 года), японцы снова окажутся в лидерах. Ведь «крутить» распредвал уже могут многие, а вот изменять высоту подъема клапанов — пока только Honda!

Мне удалось прокатиться на седане Honda Accord с перспективным двухлитровым мотором, оснащенным системой VTEC-i. Это ураган! Причем, сохранив сумасшедший взрывной «верх», двигатель великолепен и на низких оборотах. И это на не самом высокофорсированном моторе, который развивает «всего» 180 л. с. при 7000 об/мин. Браво, Honda!

Были в этот день и еще две любопытные машины. Первая — малышка Honda Logo с… дизелем. Да-да, Honda впервые занялась самостоятельными разработками дизеля с непосредственным впрыском топлива! Естественно, делается это только с прицелом на европейский рынок — в Японии дизельных легковых машин как не было, так и нет.А второй автомобиль — седан Honda Civic — тоже был оснащен двигателем с непосредственным впрыском топлива. Но не дизельным, а бензиновым — вслед за Mitsubishi, VW и другими компаниями, Honda тоже ведет разработки моторов этого типа, способных работать на сверхобедненных смесях.

Причем хондовский мотор на малонагруженных режимах обходится смесью воздуха с бензином в сверхэкономичной пропорции 65:1 (двигатели GDI от Mitsubishi работают на смеси 40:1). Под капотом этого седана Honda Civic — опытный образец двухлитрового бензинового мотора с непосредственным впрыском топлива.

Honda Logo с перспективным турбодизелем, который при рабочем объеме 1,6 л развивает 70 л.с. и 170 Нм — неплохо для начала! Правда, водительского азарта этот мотор, напрочь «задушенный» экологическими ограничениями, по понятным причинам не вызвал. Неужели в будущем вместо радостного рыка мы будем слышать из-под капотов автомобилей Honda только скучное жужжание сверхэкономичных моторов?

Нет, в это не хочется верить. Надеюсь, и автомобили с более «чистыми» двигателями внутреннего сгорания, и грядущие электро- и гибридомобили не станут одинаково бесхарактерными. Однако чем именно будут выделяться машины будущего со стилизованной буквой Н на капоте, покажет будущее…

По материалам еженедельника «Авторевю»