125497 (Система запалювання сучасних автомобілів), страница 2

Абревіатура VTEC повністю розшифровується як - Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. У перекладі на українську - це електронна система керування часом відкриття і висотою підйому клапанів. Або простіше: електронна система регулювання фаз газорозподілу. Усього на даний момент існують чотири різні системи: DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E і 3-stage VTEC, але загальний принцип роботи у них однаковий: використання для конкретного клапана різних по профілю кулачків для різних режимів роботи, шляхом замикання рокерів або коромисел невеликим стержнем, що рухається під тиском оливи. Тобто, як видно, система дуже проста і надійна.

Що таке VTEC?

Двигун внутрішнього згоряння перетворює хімічну енергію палива в теплову енергію. Щоб збільшити теплову енергію в циліндрі треба збільшувати тиск. Тиск на поршнях породжує механічну силу, що обертає колінчатий вал. Ця механічна сила виміряється моментом, що крутить. Здатність двигуна витримувати деякий рівень моменту, що крутить, для визначених оборотів у хвилину виміряється потужністю. Потужність - міра роботи двигуна. Цей процес перетворення - ефективний не на 100%. Фактично, тільки приблизно 30% енергії палива перетвориться в механічну енергію.

Фізика говорить, що для даного рівня ефективності, більш висока витрата палива необхідна для двигуна, щоб зробити велику роботу. Так що стає очевидно, що, якщо Ви хочете більшу кількість потужності, Ви повинні збільшити витрата палива. Один шлях до досягнення цієї мети полягає в тому, щоб мати двигун більшого обсягу. Більший двигун з великими циліндрами буде спалювати більша кількість палива за оборот, чим двигун з меншим обсягом. Інший метод - стиск паливно-повітряної суміші. У такий спосіб навіть при тім, що розмір циліндра та ж самий, більше кількість палива спалюється за оборот. Другий метод називають форсована індукція.

Honda досліджувала інший метод: зберігаючи розмір двигуна тим же самим, крутити двигун швидше, щоб споживати більша кількість палива. У будь-якому випадку, більша кількість спаленого палива, волоче більша кількість потужності, зробленої двигуном.

Зі збільшенням частоти оборотів двигуна, більша кількість паливно-повітряної суміші повинне "вдихати" і "видихатися" двигуном. Таким чином, щоб витримати високі частоти обертання двигуна, впускні і випускні клапана повинні відкритися добре і широко. Інакше Ви маєте щось, подібне до астми: двигун не може одержати досить суміші через обмеження.

Абревіатура VTEC повністю розшифровується в такий спосіб - Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. У перекладі на українську - це електронна система керування часом відкриття і висотою підйому клапанів. Або простіше: електронна система регулювання фаз газорозподілу.

Відомо, що зміна довжини фаз впуску і випуску дозволяє змінювати характеристики двигуна і широко застосовується в тюнінзі і підготовці двигунів для спорту. Але спортсмени можуть поміняти фази тільки перед гонкою, установивши розподільний вал зі зміненими розмірами кулачків. При цьому максимальна віддача від двигуна досягається в досить вузькому діапазоні оборотів. Даючи приріст потужності на "верхах", такий вал неминуче приносить утрату моменту на середніх оборотах або навпаки.

Гонщики справляються з цією незручністю, але далеко не кожному звичайному водієві сподобається їздити, постійно ганяючи стрільцеві тахометра, приміром, між 6500 і 8000 об/хв. Тому фірмою Honda і була розроблена система VTEC, що автоматично змінює фази газорозподілу, для досягнення найкращих характеристик у будь-яких умовах роботи двигуна.

З'явившись у 1990 році, система VTEC двічі модернізувалася, і сьогодні ми маємо справу з її третьою серією, відмінна риса якої в тому, що оптимальний час і величина відкриття впускних клапанів підбирається електронікою для трьох режимів роботи двигуна: на низьких, середніх і високих оборотах. Раніше система розрізняла тільки два режими (низькі і середні обороти були для VTEC єдині).

У зоні низьких оборотів VTEC забезпечує економічний режим роботи двигуна на збідненій паливно-повітряній суміші. На середніх оборотах фази газорозподіли змінюються так, щоб одержати максимальний момент, що крутить. Ну, а коли обороти двигуна високі, система вважає, що вже не до економії, головне - одержати максимальну потужність.

Система VTEC установлюється на трьох 16-клапанних двигунах Honda: 1,6-літровий із двома розподільчими валами (самий потужний, саме він встановлений на Civic VTi - DOHC), 1,6-літровий одновальний (SOHC VTEC) і 1,5-літровий також з одним розподільчим валом (SOHC VTEC-E, 3-stage VTEC). Останній примітний тим, що в ньому на низьких оборотах із двох впускних клапанів відкривається лише один. Тим самим досягається значна економія, результат якої - 6,7 літра бензину на 100 кілометрів на "міському циклі".

Опис різних систем VTEC

Усього на даний момент існують чотири різні системи: DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E і 3-stage VTEC, але загальний принцип у них однаковий: використання для конкретного клапана різних по профілі кулачків для різних режимів роботи, шляхом замикання рокерів або коромисел невеликим стержнем, що зрушується тиском оливи. Як видно, система дуже проста і надійна.

Система DOHC VTEC

Можливо це звучить дивно, але система VTEC придумана і реалізована більше десяти років тому. У квітні 1989 року в Японії було представлено нове покоління автомобіля Honda Integra, на деяких модифікаціях якого (XSi, RSi, кузова E-DA6, E-DA6) стояв дивовижніший двигун DOHC, що видавав 100 без наддувних к. с. з одного літра робочого об’єму, але при цьому відрізнявся гарною тягою на низах, паливною економічністю й екологічною чистотою. Це був легендарний B16A, по істині фантастичний двигун, що з невеликими змінами випускається і донині. На цьому двигуні встановлена DOHC VTEC система, особливостями якої є наступне:

Два розподільчих вала, 4 клапани на циліндр.

Використання рокерів.

На кожні два клапани приходиться три кулачки на розподільному валі.

Система VTEC використовується на обох розподільчих вала, як впускному, так і випускному.

Система DOHC VTEC має два режими. У звичайному кожен клапан керується своїм кулачком (це зовнішні кулачки в кожній трійці), а в режимі максимальної потужності обидва клапани керуються одним центральним кулачком. Основне призначення системи DOHC VTEC - дуже висока питома потужність (до 100 к. с. /л і більше) і гарна при цьому тяга на низах.

Подивимося, як працює DOHC VTEC. Малюнок показує спрощене представлення впускного клапана VTEC (робота випускних клапанів аналогічна). Так для кожної пари клапанів, є три виступи під кулачки. Два на зовнішній стороні - низькооборотні, а той, що в середині - високооборотний. Два низькооборотних кулачки пускають у хід два штовхача клапанів, що у свою чергу штовхають клапани. Високооборотний ковпачок пускає в хід „послідовник”, що схожий за формою на штовхач, але не пускає в хід ніякий клапан. Малюнки показують круглу секцію кулачків, що стосуються штовхача й еліптичну секцію, що не вказує нікуди. Таким чином на цій стадії клапани закриті.

Під час роботи на низьких оборотах, два зовнішніх кулачки безпосередньо пускають у хід два штовхача. Ці низкооборотні кулачки оптимізовані для плавного прийому і низької витрати палива. Високооборотний кулачок пускає в хід послідовник. Але так як послідовник не зв'язаний ні з чим, то це ні до чого не приводить. Цей процес ілюстрований малюнком.

На високих оборотах, масляний тиск висуває вісь рокерів через штовхачі і „послідовник", зв'язуючи ці три частини воєдино. А так як високооборотний кулачок виштовхує сильніше, ніж низкооборотний, два штовхача тепер прямують за профілем високооборотного кулачка. Профіль высокооборотного кулачка розроблений так, щоб відкривати клапани ширше і на більш тривалий час, у такий спосіб дозволяючи більшій кількості суміші ввійти в циліндр.

Так працює VTEC. Малюнок - зображення фактичного DOHC VTEC двигуна. Зверніть увагу, що є два розподільчих вала, один для впускних клапанів і один для випускних. Для кожної пари клапанів є три контури кулачка: два контури кулачка на зовнішній стороні й одним контуром кулачка в середині.

Система SOHC VTEC

Ця система з'явилася трохи пізніше. Один з перших двигунів, що використовують SOHC VTEC став обновлений 'дідок' D15B з 130 к. с., 1,5 л, що встановлювався з 1991 року на Honda Civic. Відмінні риси цієї системи:

Один розподільчий вал, 4 клапани на циліндр.

Використовуються роликові коромисла.

На кожні два впускних клапани приходиться три кулачки.

Система VTEC використовується тільки для впускних клапанів.

Провід для свічі проходить між коромислами випускних клапанів.

Система SOHC VTEC має два режими роботи, аналогічних режимам DOHC VTEC. Може показатися, що SOHC VTEC гірше, ніж DOHC VTEC. Це не так, SOHC VTEC має деякі переваги, такі як простота конструкції, менша ширина двигуна, менша вага, можливість відносно легко використовувати неї на двигунах попереднього покоління (D15B, ZC/D16A). Призначення SOHC VTEC звичайно таке ж як і в DOHC VTEC, але не стільки сильно виражене, а для слабофоpсованих двигунів - згладжування кривої крутного моменту.

Система SOHC VTEC-E

Дана система з’явилась одночасно з SOHC VTEC і схожа з нею по деяким конструктивним особливостями, ця система проте використовується для інших цілей. Для того, щоб зрозуміти яким, розглянемо особливості:

Один розподільчий вал, 4 клапани на циліндр.

Використовуються роликові коромисла.

На кожні два впускних клапани приходиться два кулачки, один із яких являє собою просте кільце.

Аналогічно SOHC VTEC.

Аналогічно SOHC VTEC.

SOHC VTEC-E також має два режими роботи. При невеликих оборотах обоє впускних клапана керуються своїми кулачками, але оскільки один з цих кулачків є кільцем, реально працює тільки другий клапан. Плюс за рахунок несиметричності потоку пальної суміші, що надходить, (один клапан закритий, а другий відкритий) виникають завихрення, що дозволяють працювати на досить бідній суміші. При збільшенні оборотів спрацьовує система VTEC і обидва клапани починають керуватися одним нормальним кулачком. Основна мета застосування подібної система - помітне зниження витрати палива і поліпшення екологічних показань. Варто також врахувати, що питома потужність двигунів з SOHC VTEC-E може виявитися менше аналогічних двигунів навіть без системи VTEC.

VTEC-E - завихрення на звичайному VTEC механізмі. Тоді як задача VTEC - витяг потужності на високих оборотах при збереженні плавності на низьких, VTEC-E - це надзвичайно бідна паливно-повітряна суміш на низьких оборотах, для збільшення економічності. Іншими словами, технологія VTEC використовується, щоб оптимізувати протилежні кінці діапазону оборотів різними способами

Паливо змішується з повітрям і потім спалахує в циліндрах для одержання крутного моменту. Який ми отримаємо момент в підсумку безпосередньо залежить від того, у якому співвідношенні і наскільки добре паливо і повітря змішані. Менша кількість палива при більшій кількості повітря називається "збідненою" сумішшю, в іншому випадку "збагаченою". На низьких оборотах впуск звичайного двигуна проходить на невеликій швидкості, через що паливо і повітря не дуже добре перемішуються. Щоб компенсувати неоптимальне змішування для підтримки плавності роботи, необхідна злегка збагачена суміш (тобто більша витрата палива). VTEC-E штучно збільшує швидкість впуску, створюючи циркулюючий ефект усередині циліндра. Це дозволяє паливу і повітрю краще перемішуватися, і, отже, використовувати суміш бідніше, ніж звичайно. Результат цього - велика економія палива при роботі на низьких оборотах. Тепер розглянемо, як працює VTEC-E докладніше.

На відміну від звичайних механізмів VTEC, у двигуні VTEC-E немає ніяких додаткових кулачків. Так що кожна пара клапанів працює від двох кулачків. Так як VTEC-E просто збільшує швидкість впуску на низьких оборотах, те цей механізм торкається тільки дії впускних клапанів. VTEC-E застосовується тільки в SOHC двигунах через його задачу, спрямовану тільки на економічність. Усе це означає, що ми тільки повинні розглянути два впускних кулачки і зв'язані з ними штовхачі і клапани, щоб одержати повне розуміння VTEC-E.