Суббота, 20.01.2018, 19:52
Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Статистика



Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0
Мини-чат
Ресурсы

Канал YOUTUBE autoscienceAiD

Профиль Google+ Autoscience

Группа Вконтакте Autoscience

Главная » 2017 » Декабрь » 11 » Технология VTEC
22:42
Технология VTEC

Среди множества технологий Honda, есть одна прочно ассоциирующаяся с брендом — VTEC. VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control) — электронная система изменения времени и хода клапанов. Используется в двигателях внутреннего сгорания фирмы Honda. Система позволяет эффективно управлять наполнением топливно-воздушной смесью камер сгорания в условиях атмосферного давления.

Реализация VTEC разнообразна, поэтому это не одна технология, а целое "семейство" систем управляемого газораспределения фирмы Honda.

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, который выдавал 100 безнаддувных лошадиных сил с одного литра рабочего объёма, но при этом отличался хорошей тягой на низах, экономичностью и взрывным характером.

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания впускные и выпускные клапаны управляются кулачками распределительного вала (Рис. 1). Форма этих кулачков определяет момент начала открытия, ход и конец открытия клапана относительно процесса работы двигателя.

Рис. 1. Распределительный вал с рокером

Из-за различного поведения топливо-воздушной смеси и отработанных газов в цилиндре до и после зажигания на разных оборотах двигателя требуются различные настройки работы клапанов.

Оптимальное соотношение момента, хода и продолжительности открытия клапана на низких оборотах выльются в недостаточное наполнение цилиндров на высоких оборотах, что сильно уменьшит выходную мощность, и наоборот, оптимальные настройки для высоких оборотов приведут к неустойчивой работе на холостом ходу. Лучший вариант, когда система управления двигателя умеет изменять эти установки в широких пределах, подстраиваясь под текущие условия.

Приходится идти на компромисс, либо экономия топлива и плавность хода, либо высокая мощность, либо ни то и ни другое, а где-то посередине, как у основной массы автомобилей.

Четырехтактный двигатель берет воздух из атмосферы при давлении в 1 бар, то есть примерно 760 мм.рт.ст. (также это 1 атмосфера или 101 кПа). С увеличением оборотов возрастает и скорость движения поршня. На низких оборотах поршень засасывает воздух максимально полно, насколько это возможно, то есть поршень, медленно опускаясь, засасывает объем с давлением в 1 атмосферу. С увеличением скорости поршня давление снижается, так как уже не хватает времени для большего наполнения из-за аэродинамических потерь во впускном тракте.

Типичная внешнескоростная характеристика бензинового малолитражного двигателя показывает пиковую мощность при 5000-6000 оборотов, а дальше линия мощности падает. Это происходит в связи с тем, что двигатель не может засосать больше воздуха, он настолько разрежен, (то есть молекул воздуха мало) что для повышения оборотов дальше не хватает мощности.

Существуют различные варианты решения этой проблемы. Однако Honda придумала свой способ. При достижении пиковой мощности (примерно на 5500 об/мин) включается система VTEC для впускных клапанов (Рис. 2), которая держит их немного дольше открытыми чем обычно, что дает дополнительное время на засасывание воздуха.

ПРИНЦИП РАБОТЫ VTEC

По достижению давления масла в двигателе, а также достижению оборотов, обычно 5500 RPM за счет соленоида открывается клапан VTEC, который подает масло в систему газораспределения.

Рис. 2. Анимация работы части системы VTEC

Рис. 3. Принцип действия включения рокера VTEC

Давления масла толкает "защелки" рокеров, которыми блокируется основные и средний рокер. Теперь клапаны открываются глубже — дольше, блок управления двигателя ECU увеличивает подачу топлива и изменяет углы опережения зажигания для получения большей мощности.

Разновидности VTEC

На сегодняшний день существует несколько разновидностей системы VTEC. Вопреки общему мнению касательно того, что VTEC работает исключительно ради увеличения мощности, есть две основные подкатегории: экономичный VTEC и мощный VTEC. Ниже приведены 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, совместил SOHC VTEC и VTEC-E, в отличие от них различает низкие, средние и высокие обороты · DOHC i-VTEC c 2001 года · DOHC i-VTEC I c 2001 года · SOHC i-VTEC c 2006 года

· 3-stage i-VTEC (только на «гибридах») c 2006 года

DOHC VTEC, SOHC VTEC

Рис. 4. коромысло и распределительный вал

Почему DOHC и SOHC VTEC мы рассматриваем вместе? Это связано с тем, 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.

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. Получается и кулачков должно быть столько же сколько и клапанов? Да, но не в случае с VTEC.

На двигателях на каждую пару клапанов приходится 3 кулачка: два обычных крайних и один центральный. Два внешних кулачка отвечают за работу двигателя на низких оборотах, а центральный подключается на высоких оборотах. До тех пор, пока система VTEC не работает, каждый рокер работает независимо друг от друга.

Внешние кулачки обеспечивают открытие клапанов, а центральный кулачок, хотя и вращается вместе с остальными, но работает вхолостую. Как только двигатель переходит в режим высоких оборотов 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 в работу. Теперь два крайних рокера начинают работать по законам центрального кулачка, открывая клапаны глубже и дольше.

SOHC VTEC-E

Если классический VTEC был настроен на максимальную производительность, то перед VTEC-E ставились совсем иные задачи, а именно экономия топлива, о чем и говорит приставка «E» - econom. В городском цикле автомобиль оснащенный двигателем с VTEC-E потребляет около 6,5-7 литров бензина на 100 км пути. Это отличный результат, учитывая то, что такие двигатели Honda устанавливала на полноценные автомобили весом не менее тонны, а сам полуторалитровый мотор выдавал около 115 л.с.

Такой результат был достигнут за счет того, что на малых оборотах двигатель работает на обедненной топливо-воздушной смеси, которая поступает в его цилиндры только через один впускной клапан. 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 об/мин и выше) срабатывает система VTEC, и только тогда оба клапаны начинают совместную работу.

3-stage VTEC-E

Газораспределительный механизм 3-stage SOHC VTEC представляет собой объединение системы SOHC VTEC и SOHC VTEC-E (Рис. 5). 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.

i-VTEC

  

Рис. 5. ГБЦ без крышки, внешний вид

Дальнейшее развитие VTEC технологии

Применяется VTC (Variable Timing Control) в дополнении к самому VTEC. VTC - это та дополнительная составляющая, которая превращает DOHC VTEC в новый «DOHC i-VTEC» и «VTEC-E» в «DOHC i-VTEC I». Это механизм, который доворачивает впускной распределительный вал относительно выпускного с помощью давления масла (Рис. 6).

Рис. 6. Механизм работы VTC

В зависимости от оборотов двигателя шестерня впускного распредвала - фазовращатель, позволяет изменять его фазу на значительный угол -25...+25 градусов, т.е. на 50 градусов по углу поворота коленчатого вала. Система управляется контроллером двигателя, посредством электромагнитно управляемого золотника, перепускающего масло из одной полости фазовращателя в другую. Используются такие параметры, как угол опережения зажигания, состав выхлопных газов, положение дросселя для вычисления угла смещения фазы - поворота ротора фазовращателя.

В аббревиатуре i-VTEC подразумевается система (intelligent), регулирующая работу сразу двух систем VTEC и VTC, достигая беспрецедентный баланс мощности и экономичности.

Просмотров: 63 | Добавил: vdtrix34 | Теги: двс, Двигатель, газораспределение, VTEC, клапанный механизм | Рейтинг: 4.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]