Двигатели Хонда ВТЕК (Honda VTEC): особенности, характеристики, плюсы и минусы

(2)

Как работает VTEC система: расположение и типы Система VTEC — The Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, электронно-управляемая система фазы клапанов, ее наличие обусловлено моделью двигателя, а именно моделью ГБЦ, соленоидами подачи масла и блока управления двигателям ECU с распределенным впрыском. На нижнем изображении показано место на ГБЦ, где находятся соленоиды VTEC, отвечающие за включение рокера с большим ходом. На втором изображении показано, где находится VTEC — бочонок соленоида говорит о том, что в двигателе установлен VTEC. Существуют разновидности одновальной SOHC системы VTEC, к сожалению, вторая система DOHC VTEC не устанавливалась на моторах серии D D14, D15, D16. Сопротивление клапана соленоида VTEC 14-30ом, при 12 Вольт.

Вид соленоида двустэйжевой системы VTEC

Место расположения соленоида на блоке ГБЦ Honda Civic

Что такое VTEC, как работает VTEC, смысл системы

По простому, электронно-управляемая система фазы клапанов, или просто VTEC. достаточно понять пару основ для чего она нужна и все встанет на своим места. Обычный 4х тактный двигатель, тянет воздух из атмосферы при давление в 1 бар, тоесть примерно 760ммрт (Так же это 1 атмосфера или 101кПа). С увеличением оборотов, возрастает и скрость движения поршня. На низких оборотах поршень засасывает воздух максимально чисто на сколько возможно, тоесть поршень медленно опускаясь засывает объем с давелнием в 1 атмосферу. С увеличением скорости поршня, давление снижается, тк уже не хватает времени чтобы воздух был при нормальных условиях. Вы наверное видели графики с диностенда, где пиковая мощность около 5000-6000 оборотов, а дальше линия мощности падает. Это потому что двигатель не может засосать воздуха больше, он на столько разрежен (то есть молекул воздуха мало) что становиться трудно раскрутить мотор. Вариантов решения много, убрать сопротивление воздуха путем установки нулевого фильтра, холодного впуска, увеличением диаметра дросселя, портирование каналов впуска или нагнетать воздух под давлением. Но, Honda придумала свой способ. При достижение критической точки достижения мотора мощности (примерно 5500 оборотов), включается система VTEC на впускных клапанах, которая держит клапана немного дольше открытыми чем обычно, что дает дополнительное время на “всос” воздуха. теперь мертвая точка смещается в диапазон 7000. Любая работа с впускной системой типа портинга дает прибавку к мощности на верхах но может отнять очки по тяге на низах, так как момент так же смещается на более выскокие обороты, до которых еще надо расскрутить двигатель, воздуха очень много. что делать? душить двигатель на низах, уменьшийть пропускаемость воздуха к примерну уменьшив диаметр дроссельной заслонки. Наверное вы слышали что 8 клапанный двигатель на низах имеет больший потенциал чем 16 клапанный. Вот это тоже самое. Инженеры Honda придумали систему ECO-VTEC, принцип работы которого не просто сохранить топливо а еще и “задушить” двигатель до 2500 оборотов (примерно) чтобы вытащить максимальную тягу, при работе всего 12 клапанов.

В сумме получается, что при полном VTEC 3-Stage, низы задушены и имеют хороший момент, далее работа в нормальном 16 клапанном режиме, и активация на высоких оборотах уже VTEC чтобы воздуха попало больше. Вот и все что нужно знать из азов по VTEC.

Двигатели Хонда ВТЕК (Honda VTEC): особенности, характеристики, плюсы и минусы

Практически каждый автолюбитель хоть бы раз в жизни встречал символы под капотом той или иной машины в виде аббревиатур — VTEC или I-VTEC. Но что означает данная маркировка, знает не каждый любитель автомобилей. Сокращенное понятие VTEC расшифровывается, как «Variable Valve Timing and Lift Electronic Control», что переводится, как электронная система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов в силовой установке. Основным предназначением электронной системы регулировки фаз газораспределения является оптимизация прохождения топливно-воздушной смеси в камеры сгорания двигателя.

Рекомендуем ознакомиться со статьей: Честный обзор Ниссан Кашкай (Nissan Qashqai) J11 2021

Впервые электронная система изменения фаз газораспределения появилась в 1989 году и дойдя до нашего времени успела уже 2 раза серьезно усовершенствоваться. Поэтому сегодня мы можем видеть на некоторых новых машинах 3-е поколение системы. Сама по себе технология VTEC использует в своей работе возможности электроники и механики, что дает силовой установке очень эффективно управлять возможностями одновременно 2-ух распределительных валов, а в упрощенных двигателях формата SOHC — одним распредвалом. Система осуществляет контроль числа оборотов с диапазонами мотора таким образом, что компьютер автомобиля может активировать и подключить к работе дополнительные кулачки. Делается это для того, чтобы подобрать наиболее оптимальный режим работы.

1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО МОТОРОВ С СИСТЕМОЙ VTEC

Главной особенностью двигателей с системой VTEC в сравнение с традиционными силовыми установками является достижение максимального крутящего момента на более низких оборотах. Если брать характеристики разных моторов, то хорошо видно, что у одних максимум крутящего момента достигается на пониженных оборотах в диапазоне от 1800 до 3000, а у других на более повышенных, например в диапазоне от 3500 до 4500 оборотов в минуту.

Вышеописанные моменты в разнице достижения максимальных оборотов двигателями объясняется тем, что в случае более эффективного наполнения топливом камер сгорания цилиндров, дает возможность получения высокого крутящего момента на низких оборотах. Кроме того, получение высокого крутящего момента при определенных оборотах также зависит от конструкции выпускного тракта и тех или иных настроек газораспределительного механизма автомобиля. Другими словами говоря, эффективность силовой установки напрямую определяется фазами газораспределения. Справочно заметим, что данные фазы образуются благодаря особому профилю кулачков распределительного вала.

Чтобы более детально представлять принцип работы двигателя с системой VTEC, возьмем для примера двс, который работает при 20 оборотах в минуту, то есть впускные и выпускные клапана установки задействованы 10 раз в минуту, то есть достаточно редко. Для снятия же максимального крутящего момента при таких оборотах, впускной клапан обязан открываться почти в начале такта всасывания, то есть, когда поршень начинает свое движение от верхней мертвой точки, а затем закрывается в момент возврата поршня в нижнюю мертвую точку. По точно такой же схеме функционирует выпускной клапан, то есть никаких задержек с опережениями в работе клапанного механизма быть не должно, в противном случае крутящий момент снизится.

Вот именно при всем вышеописанном алгоритме работы происходит оптимальное наполнение камер сгорания цилиндров топливно-воздушной смесью и эффект от работы мотора получается наивысшим. По такому сценарию и функционирует двигатель с системой VTEC.

Цифры, которые мы привели выше для примера являются бутафорией, в реальности же частота вращения двигателя может увеличиваться до 3500-4000 оборотов в минуту и впускной с выпускным клапана в таком варианте открываются, а затем закрываются уже при показателях в 1800-2000 раз в минуту или примерно 30-35 раз за 1 секунду, что считается довольно часто. При таком режиме работы мотора на всасывание поршнем новой порции заряда, времени остается очень мало.

Вот поэтому только к моменту, когда поршень силовой установки достигает нижней мертвой точки, скорость подачи топлива, а следовательно и ее расход через проходное сечение выпускных клапанов достигают максимальных значений. В этот момент впускной клапан закрывается и основная доля порции свежего топлива, больше не может проникнуть в камеры сгорания, так как она просто на просто натыкается на закрытый клапан, который преждевременно захлопывается. В этом случае мотор начинает, как бы глохнуть, в результате чего мощность временно незначительно снижается, а максимальные обороты уменьшаются. Вся эта схема работы — заслуга фаз газораспределения системы VTEC.

Справочно заметим, что последнее 3-е поколение двигателей работающих в паре с системой VTEC имеют усредненные регулировки фаз газораспределения, которые рассчитаны на разные случаи жизни. Усредненные настройки фаз газораспределения получаются благодаря специальному профилю кулачков распределительного вала. Кроме того, конструкторы и инженеры доработали систему до такой степени, что для того, чтобы двигатель функционировал в оптимальных условиях на разных оборотах был сконструирован особый газораспределительный механизм.

В такой системе распредвал снабжается разными кулачками, как для низких, так и для высоких оборотов коленвала мотора. Благодаря чему достигается различный момент для открытия и закрытия кулачков, а также образуется высокая мощность на повышенных оборотах силовой установки.

2. КАКИЕ ДВИГАТЕЛИ ОСНАЩАЮТСЯ VTEC? ОСОБЕННОСТИ И ПОКОЛЕНИЯ СИСТЕМ ВТЕК

Первым двигателем, который стал работать с технологией VTEC стал мотор с системой SOHC, которая обладает одним распредвалом в механизме газораспределения и применяется только для впускных клапанов. Эффективность данного двигателя и системы VTEC незначительно ниже, чем у DOHC VTEC. Однако конструкция и ремонтопригодность намного проще, что также сказалось на компактных габаритах с массой силовой установки.

С течением времени двигатель SOHC стал снабжаться усовершенствованной системой VTEC-E, которая способна максимально снижать расход потребляемого топлива, что в свою очередь вызывает улучшение экологических показателей. Такой двигатель на низких оборотах функционирует на обедненной смеси, которая проникает в камеры цилиндров только через один единственный впускной клапан. Когда топливно-воздушная смесь попадает в камеры, то она завихряется и обеспечивается ее устойчивое сгорание. В том случае, если происходит увеличение оборотов двигателя, то автоматически срабатывает система VTEC-E, которая блокирует сразу впускной и выпускной клапана. После чего начинается совместная работа мотора и экономичной системы.

Затем через определенное количество времени японские инженеры с компании Honda, на автомобили которой в основном и устанавливается система VTEC, разработали газораспределительный механизм SOHC 3-stage. В паре с этим двигателем и начала действовать технология VTEC. Силовая установка SOHC 3-stage имеет 3 режима работы, в отличие от обычного «СОХСа», который имеет только 2 режима. Заметим, что в зоне низких оборотов, система VTEC в тандеме с таким мотором обеспечивает экономичный режим функционирования двигателя на обедненной смеси и в этом случае применяется только одни единственных впускной клапан.

На средних же оборотах к работе подключается 2-ой клапан, однако фазы газораспределения и высота подъема клапанов не меняется. Кроме того, в таком алгоритме работы, силовая установка достигает высокого крутящего момента. Что касается режима высоких оборотов, то тут два клапана управляются 1-им центральным кулачком, который отвечает за снятие с мотора максимальной мощности.

После чего на свет появилась силовая установка с 2-мя распредвалами и известной почти каждому автолюбителю своей маркировкой DOHC. Данный двигатель также стал активно использоваться компанией Honda для своих автомобилей совместно с технологией VTEC. Фундаментом для конструирования такого мотора стал широко используемый в автомобилестроении 4-х клапанный механизм газораспределения. В двигателях DOHC VTEC предусмотрено для каждого ряда клапанов, как впускных, так и выпускных специальное устройство в виде отдельного распредвала.

Следующей особенностью мотора является то, что на каждые 2 клапана приходиться по 3 кулачка, расположенных на распредвале. Два боковых кулачка нужны для функционирования силовой установки в случае возникновения низких и средних оборотов, а центральный необходим для высоких оборотов. Воздействие кулачков на клапана осуществляется при помощи рокера, которых также 3 единицы на 2 клапана.

Кроме того, рокеры снабжены гидравлически управляемыми небольшими поршнями, в задачу которых входит сдвигание и соединение механизма в одно целое при появлении определенного воздействия на них. Что касается среднего рокера, то он скомпонован специальной пружиной. Данная пружина обеспечивает систематический контакт кулачка с рокером на низких, а также средних оборотах.

Справочно заметим, что когда силовая установка DOHC VTEC функционирует на низких оборотах, то рокеры находятся в не заблокированном состоянии и каждый из них производит независимое движение, которое соответствует траектории кулачка. Что касается среднего кулачка, то он вращается с остальными компонентами, но участия в процессе работы газораспределительного механизма участия не принимает.

После того, как мотор переходит в режим повышенных оборотов, то автомобильный компьютер электронного типа отдает команду своему исполняющему узлу на повышение давления масла, с целью приведения в движение небольших поршней системы, которые расположены в рокерах для передвижения последних. Это в свою очередь приводит к полной блокировке рокеров. Для чего все это нужно? Дело в том, что после таких незамысловатых действий, все элементы вышеописанной группы, станут полностью подконтрольными центральному кулачку. Благодаря этому центральный кулачок теперь будет самостоятельно управлять функционированием сразу 2-ух клапанов системы.

Следующей технологией, которой стали снабжаться двигатели с механизмом изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов, стала система VTC, которая непрерывно стала регулировать момент начала открытия впускных клапанов. Такая конструкция устройств получила название i-VTEC и стала базироваться на проверенном временем двигателе DOHS (DOHS i-VTEC). В силовых установках снабженных такой системой, фазы открытия впускных клапанов устанавливаются в зависимости от нагрузки мотора и настраиваются при помощи изменения угла впускного распредвала относительно выпускного.

Исходя из мнений специалистов, использование системы VTEC дает возможность более эффективно наполнять камеры сгорания цилиндров топливно-воздушной смесью. Это в свою очередь отражается в увеличении конечной мощности мотора, которая повышается в среднем на 20-25 процентов, а крутящий момент примерно на 10-15 процентов. Кроме того, благодаря такой системе происходит оптимизация расхода топлива и его дальнейшее снижение, в среднем на 15-20 процентов, что является довольно существенной экономией.

В заключении отметим, что вышеописанные двигатели в сочетании с технологией VTEC в принципе не представляют из себя вечных или сверхъестественных моторов, но эффект, который они дают в процессе функционирования просто удивляет. Силовые установки VTEC являются основными для японских автомобилей Honda и они прекрасно умеют подстраиваться под различную нагрузку, выдавая оптимальную мощность при небольшом рабочем объеме. Кроме того, как мы сказали ранее, такие двигатели не перестают удивлять своей экономичностью, особенно на холостом и малом ходах.

ИСТОЧНИК МАТЕРИАЛА — НАШ КАНАЛ ЯНДЕКС ДЗЕН

Принцип работы VTEC

Покажу на примере самого известного и простого анимационного изображения, объясняющего 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.

Анимационная демонстрация части работы системы VTEC

Давления масла толкает “защелки” рокеров, которыми блокируется основные и средний рокер. Теперь клапаны открываются глубже — дольше. В этот же момент в блоке управления двигателем мозге ECU переключаются топливные карты и карты зажигания. За счет обогащенной смеси и более длительного открытия клапанов появляется более мощный импульс для толкания поршня.

Принцип действия включения рокера VTEC

Длительность открытия клапана VTEC Как вы понимаете, длительность открытия клапана VTEC зависит от оборотов двигателя RPM. Примерно на 5500 оборотах VTEC включается, при 4600 (примерно) VTEC выключается. На автоматической коробке до 4 передачи включение VTEC составляет не более 5 секунд, система автоматизирована и при достижении оборотов и скорости переключает передачу, а значит, сбрасывает обороты RPM. По времени работы системы VTEC это всего несколько секунд, но именно они дают настоящий прирост. Втек не включается на нетралке, и режиме парковки в автомате и вараторе.

Общая концепция

Чтобы разобраться, что такое VTEC, рассмотрим, чем отличаются обычный и спортивный распредвалы. Конструктивно оба валы одинаковы, но у последнего высота кулачков больше, чем у обычного, а геометрия их – более плавная. За счет такой формы кулачков спортивные распредвалы обеспечивают лучшее наполнение цилиндров из-за увеличенных времени и высоты открытия клапанов.

VTEС совмещает в себе конструктивные особенности простого и спортивного распредвалов, что позволяет автоматически регулировать фазы газораспределения в зависимости от условий работы мотора. На малых оборотах система задействует кулачки с обычной геометрией, поэтому экономно расходуется топливо, а на высоких – с увеличенной высотой, обеспечивая максимальный выход мощности.

VTEC 3-Stage: что это такое

Наконец я расскажу о системе VTEC 3-Stage, (3 стейдж). Данная система установлена так же в ГБЦ, устанавливалась после 1996 года. Имеет 2 соленоида. Управляется 12вольтами, при подаче открывается клапан подачи масла, если есть конечно давление масла. Ставился на JDM моторе D15B, одновальной SOHC, и конечно не B серии. Вещь довольно интересная и пользуется спросом. Имеет 3 стадии, совмещает все режимы работы всех видов SOHC D серии. ECU были нескольких типов, но только OBD2 серии, ниже список всех ECU p2j 3-Stage

• OBD2A 37820-P2J-J62 Вариатор
• OBD2A 37820-P2J-J63 Вариатор
• OBD2A 37820-P2J-J61 Вариатор
• ​OBD2A 37820-P2J-003 Механика
• OBD2B 37820-P2J-J11 Механика
• OBD2B 37820-P2J-J81 Вариатор от Vi-RS
• OBD2B 37820-P2J-J71 Вариатор

Конструктивные особенности

Рассмотрим, что такое ВТЕК на Хонде на примере двигателя с системой ГРМ DOHC, поскольку на этом моторе она впервые начала использоваться и является конструктивно самой простой. Особенность этого газораспределительного механизма — применение 4 клапанов на каждый цилиндр (по паре впускных и выпускных, работающих синхронно) и двух распредвалов, каждый из которых отвечает за открытие своих клапанов.

Принцип действия включения рокера VTEC

Выключение рокера VTEC

VTEC на этом двигателе имеет два режима работы и подразумевает использование трех кулачков на пару клапанов (как впускных, так и выпускных), вместо двух. Третий кулачок – с увеличенной высотой и плавной геометрией (повторяет форму кулачка спортивного распредвала) и размещен он между двумя обычными.

Крайние кулачки (с обычной формой) воздействуют на клапаны не напрямую, а через рокеры, коромысла, толкатели (в зависимости от конструкции ГРМ). У центрального кулачка тоже есть рокер (коромысло), но они никакого воздействия на клапаны не имеют. Зато в них проделан масляный канал и установлены выдвигающиеся штифты, которые заходя в специальные углубления крайних рокеров (кромысел), соединяют между собой рокеры и обеспечивают их синхронное движение.

Масляный канал, проделанный в осях рокеров и центральном рокере, оснащен клапаном-соленоидом, управляемым ЭБУ мотора, что позволяет контролировать подачу масла, которое подаётся в VTEC.

VTEC 3-Stage: принцип работы

Как работает VTEC 3-Stage, первая стадия начинается от 0 RPM и заканчивается в 4000 RPM. в этой стадии ГБЦ работает как VTEC-E. Работает только 12 клапанов. в каждом цилиндре работает два выпускных клапана но только один впускной. Это позволяет делать экономичный и плавный разгон. Следующая стадия, это работа всех 16 клапанов. Включается первый VTEC соленоид. Обычный режим, работает от 4000 до 6000 Последняя третья стадия, включается второй клапан, впускные клапана открываются на больший период, что позволяет дать больше топливной смеси. Работа от 6000 и до конечной точки работы Отключается вся система в обратном порядке, сначала 2й соленоид, потом 1 соленоид.

Пора за работу

Теперь когда вы знаете как работает VTEC пора его ставить на свой D14A3 или D14A4, предлагаю воспользоваться переводом статьи DoDo Joris, которой пользовался я, либо воспользоваться моей статьей об установке VTEC. Тем не менее, удачи в ваших экспериментах.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 5 / 5. Количество оценок: 2

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Десятка отличных VTEC-моторов

Если вы подумываете о вышей первой хонде под проект, или размышляете о двигателе под своп, то данный список будет интересен

B16A

Куда ставили:1989-1993 JDM Integra XSi, RSi; 1989-1991 Civic CRX SiR

Мощность/Момент:160л.с./152Н.м.

Чем хорош: Первый DOHC VTEC, который вы можете себе позволить.

B16B Type R

Куда ставили:1997-2000 JDM Civic Type R

Мощность/Момент:185л.с./160Н.м.

Чем хорош:Версия B18C с уменьшенным ходом поршня, хорошо держит высокие обороты.

B18C1

Куда ставили:1994-2001 Integra GS-R

Мощность/Момент:170л.с./173Н.м.

Чем хорош:Первый 1.8 VTEC, с двухступенчатым впускным коллектором.

B18C Type R

Куда ставили:1995-2001 JDM Integra Type R

Мощность/Момент:200л.с./185Н.м.

Чем хорош:Самый мощный из B-серии

C32B Type R

Куда ставили:2002-2005 JDM NSX-R

Мощность/Момент:290л.с./303Н.м.

Чем хорош:Скурпулезно сбалансированная версия стандартного NSX двигателя. Нереально дорого, не найти.

F20C1

Куда ставили:2000-2005 S2000

Мощность/Момент:240л.с./207Н.м.

Чем хорош:Считается наиболее производительным четырехцилиндровым двигателем, отлично раскручивается, не в ущерб средним оборотам.

H22A1

Куда ставили:1993-1996 Prelude VTEC

Мощность/Момент:190л.с./214Н.м.

Чем хорош:Первый биг-блок Хонды. За ним рекорды в драге и история марки.

J37A4

Куда ставили:2009-2013 TL SH-AWD

Мощность/Момент:305л.с./370Н.м.

Чем хорош:Самый мощный на сегодня Хондовский мотор

K20A Type R

Куда ставили:01-05 Civic, Integra Type R

Мощность/Момент:212л.с./202Н.м.

Чем хорош:Топовый двигатель K-серии, вариант сваперам

VTC

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.

Аббревиатура VTC расшифровывается как Variable Timing Control, что в переводе означает «Система изменения фаз газораспределения». По сути, расшифровка названия имеет тот же смысл, что и VTEC. В принципе цель этих систем одна и та же, но каждая это делает по-разному и в тоже время дополняет друг друга. Дополнительная система VTC установлена и воздействует только на впускной распредвал.

При высоких оборотах времени на открытие-закрытие клапанов значительно меньше, хотя топливо-воздушной смеси нужно подавать больше. Следовательно, необходимо увеличить фазу открытия и высоту подъема клапана чем и занимается VTEC, а система VTC «создает благоприятные условия» для эффективной работы VTEC.

Если система VTEC с помощью дополнительного кулачка позволяет вогнать клапаны глубже и незначительно увеличивает время открытого состояния, то VTC дает возможность довернуть распредвал таким образом, что клапаны откроются раньше, что способствует более эфективному продуванию цилиндров.

В отличие от основной системы VTEC, которая включается в определенном диапазоне оборотов, дополнительная система VTC работает постоянно и непрерывно, регулируя момент открытия впускных клапанов в зависимости от нагрузки на двигатель. Давайте разберемся, как она это делает.

Вывод

Если не вдаваться в особенности конструкции моторов с DOHC i-VTEC можно утверждать, что суть темы в этой статье раскрыта. На самом деле, новый DOHC i-VTEC в обоих его проявлениях это старый добрый VTEC дополненный новой интеллектуальной «фишкой» VTC. И именно за счет VTC моторы с DOHC i-VTEC (оба подвида) стали работать гораздо эластичнее моторов с VTEC первого поколения и имеют больше тяги на низах.

Несомненно, новые моторы производительнее, технологичнее и лучше, однако новый VTEC кое-что утратил — за счет приобретенных качеств включение VTEC, которое так «заводило» стало, практически, незаметным. И все же DOHC i-VTEC впечатляет.. «вгоняет» и «доворачивает».

Разновидности DOHC i-VTEC

DOHC i-VTEC DOHC VTEC + VTC

DOHC i-VTEC I SOHC VTEC-E + VTC + не втековый выпускной распредвал

По большому счету префикс «i» в названиях системы подразумевает, что в паре с системой VTEC работает VTC. Но перед тем как разобраться, что такое VTC вспомним принцип работы традиционных VTEC и VTEC-E, так как DOHC i-VTEC в обоих его проявлениях основан именно на принципах работы VTEC первого поколения.