Системы VTC/VTEC на HONDA двигателях К20,К24
Система изменения фаз газораспределения (VTC)
Система изменения фаз газораспределения (VTC — Variable Timing Control)
позволяет изменять фазы газораспределения в зависимости от условий работы,
для получения максимальной мощности и уменьшение токсичности отработавших газов.Система VTC изменяет фазы газораспределения посредством изменения углового положения распределительного вала впускных клапанов.
Основным отличием от системы VTEC, которая также изменяет фазы газораспределения, является то, что система VTC изменяет фазы газораспределения постоянно, в зависимости от условий работы.
На рисунке «Регулирование фазами газораспределения системой VTC», наглядно представлено, что момент открытия впускного клапана изменяется на 50 градусов в сторону опережения. Эта величина, может варьироваться в пределах 25-50 градусов, так на автомобилях Honda Integra это 50 градусов, на Honda Element 25 градусов.
Регулирование фазами газораспределения системой VTC
Схема системы изменения фаз газораспределения (VTC):1 — шкив коленчатого вала, 2 — датчик положения коленчатого вала, 3 — распределительный вал выпускных клапанов, 4 — задатчик, 5 — датчик положения распределительного вала выпускных клапанов, 6 — датчик положения распределительного вала впускных клапанов, 7 — распределительный вал впускных клапанов, 8 — сигнал датчика положения распределительного вала,
9 — сигнал датчика положения коленчатого вала.
При большом угле перекрытия клапанов, уменьшаются насосные потери, в результате увеличивается топливная экономичность. Также имеет место «эффект рециркуляции отработавших газов» (EGR effect)*, в результате чего уменьшается температура сгорания в соответствии с увеличением доли отработавших газов, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота (NOx) и углеводородов (НС).
* — EGR effect, в данном случае можно соотнести с термином остаточных газов. Данный эффект достигается организацией закрутки потоков, таким образом, чтобы часть отработавших газов поступала обратно в камеру сгорания.
На режимах холостого хода система управления уменьшает перекрытие клапанов, для стабильности сгорания и уменьшения частоты вращения.
В случае неисправности системы VTEC, управление системой VTC прекращается, и газораспределительный механизм работает по обычной классической схеме.
Фазы газораспределения впускных клапанов регулируются по программе, заложенной в блоке управления. Регулировка осуществляется с помощью муфты системы изменения фаз газораспределения (VTC), установленной на распределительном вале впускных клапанов и электропневмоклапана системы изменения фаз газораспределения (VTC). В зависимости от необходимости увеличения или уменьшения времени открытия впускных клапанов электропневмоклапан подает масло под давлением в отверстие для управления опережением или в отверстие для управления запаздыванием в муфте (рисунок «Работа системы VTC»). Муфта действует на распределительный вал выпускных клапанов, в результате чего впускные клапана открываются либо раньше, либо позже.
Система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов (VTEC)
Касаясь истории, система VTEC была внедрена в двигатели Honda с двумя распределительными валами (DOHC) в 1989 году и нашла применение почти на всех сериях двигателей и получает свое техническое развитие и применение на самых последних автомобилях Honda.
Первые поколения систем VTEC изменяли продолжительность открытия клапанов и высоту подъема клапанов. Как правило, система управляла впускными клапанами, и аббревиатура VTEC понималась, как система изменения фаз газораспределения и высоты подъема впускных клапанов (Variable Intake Timing and Lift). Данная система позволяла получить увеличение мощности на высокой частоте вращения и экономичности на низкой частоте вращения.
Дальнейшее развитие системы, применяемой на двигателях серии K20, K24 позволило улучшить показатели топливной экономичности, экологичности и достигать максимальной мощности. Система получила название i-VTEC, система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов (Variable valve Timing and lift Electronic Control). Здесь надо понимать, что систему изменения высоты подъема клапанов дополняет система изменения фаз газорас-пределения (VTC):
Система i-VTEC впервые серийно была установлена на двигатели серии К20, а первый серийный автомобиль, на который в 2001 году был установлен этот двигатель Honda Stream, а с 2001 года устанавливались на Honda Civic Type R, Honda Integra и другие. Совместное управление системами VTC и VTEC показано на рисунке и в таблице:
«Совместное управление системами VTC и VTEC»
Таблица. Совместное управление системами VTС и VTEC
Источник
DOHC i-VTEC или «двухвальный дьявол» от Honda
Если вышеописанные ощущения вам знакомы, если вы владелец драйв-кара с красноголовым DOHC i-VTEC под капотом или вы мечтайте о таковом, но не понимаете как хондовские атмосферники способны творить такое.. эта статья как раз об этом.
На сегодняшний день DOHC i-VTEC – это вершина технологий, которые Honda применяет к дорожным автомобилям. Civic Type R, Civic Si, RSX Type S, Accord Euro-R, S2000 – все они связаны красным сердцем под названием DOHC i-VTEC.
DOHC i-VTEC – система управления газораспределением в двигателе. И чтобы приступить к объянениям самой сути системы не лишним было бы вспомнить, что такое газораспределение и основные ее составляющие.
Газораспределение – это ничто иное как процесс впуска в цилиндры двигателя свежего заряда топливно-воздушной смеси и выпуска отработавших газов. Мощность и крутящий момент, расход топлива и токсичность выхлопов напрямую зависят от эффективности газораспределения, т.е. на сколько эффективно цилиндры наполняются свежим топливом и насколько эффективно избавляются от продуктов ее сгорания.
Двигатель Honda с DOHC i-VTEC
Если капнуть глубже, то окажется, что непосредственное влияние на процесс газораспределения оказывают кулачки рапределительных валов. Вернее их профиль, высота и угловое положение кулачков впускных относительно выпускных.
 |  |
 |  |
Если бы существовала возможность создать кулачки с профилем и углом, обеспечивающие наилучшие мощностные, экономичные и токсичные показатели во всем диапазоне оборотов двигателя, появление таких систем как VTEC было бы необъяснимым. Разумеется, такие кулачки создать невозможно, поэтому VTEC существует.
Во время работы на высоких оборотах время, в течение которого клапаны открыты, сокращается. Для того, чтобы достигнуть оптимального наполнения цилиндра топливно-воздушной смесью, а после сгорания избавиться от отработавших газов, клапаны должны открываться раньше и закрываться позже, увеличивая тем самым время «открытости» клапанов. Подобрать кулачкам соответствующий профиль очень легко, однако на низких оборотах за такое газораспределение придется расплачиваться. Через преждевременно отрытый выпускной клапан из цилиндра в выпускной тракт попадут отработавшие газы, еще имевшие нерастраченную на полезную работу энергию, т.е. недогоревшее топливо.
По причине позднего закрытия того же выпускного клапана вслед за этим в выпускной коллектор до воспламенения может попасть часть свежей горючей смеси. Другая часть свежего заряда может оказаться также «за бортом» через неуспевший закрыться впускной клапан. Эта часть топливно-воздушной смеси попадет обратно во впускной коллектор. Понятно, что такая работа двигателя далеко не эффективна, а потери и по расходу топлива и по мощности очевидны.
DOHC i-VTEC позволяет избежать вышеописанных неприятностей на низких оборотах и обеспечить существенную отдачу на «верхах» и средних оборотах. В принципе, с этим не плохо справлялся DOHC VTEC предыдущего поколения, однако у DOHC i-VTEC больше тяги на низах, чем старый DOHC VTEC похвастаться не может. Возможно, это не единственное различие между старым и новым двухвальным VTEC. К сожалению, на красноголовых DOHC i-VTEC не ездил, поэтому проводить дальнейшее сравнение просто не имею права. Уверен, что у каждого из них найдутся свои плюсы и минусы. Однако новый DOHC i-VTEC производительней и этот факт стоит признать.
В ходе длинного вступления вы, наверное, подумали, что DOHC i-VTEC система не имеющая разновидностей. Впрочем, сама Honda позиционирует ее без деления, хотя на самом деле DOHC i-VTEC имеет два подвида, которые берут свои корни с предыдущего поколения VTEC.
- DOHC i-VTECDOHC VTEC + VTC
- DOHC i-VTEC ISOHC VTEC-E + VTC + не втековый выпускной распредвал
| Система | Тип VTEC | VTC |
|---|---|---|
| DOHC i-VTEC | VTEC на впуске и выпуске. Момент срабатывания VTEC – 5800 об.мин. | на впускном распредвале |
| DOHC i-VTEC I | VTEC-E на впуске, выпускной распредвал стандартный. Момент срабатывания VTEC – 2500 об.мин. | на впускном распредвале |
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.
DOHC i-VTEC
Вспомним, что в стандартном двигателе на каждый клапан в цилиндре приходится свой кулачок на распредвале. Однако, в моторах с DOHC i-VTEC на каждые два клапана предусмотрено 3 кулачка на распредвале – два стандартных крайних и один центральный кулачок с более агрессивным профилем, который вступает в работу с момента включения системы VTEC. Т.е принцип действия нового DOHC VTEC (составляющую DOHC i-VTEC) абсолютно идентичен работе DOHC VTEC первого поколения
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 система VTEC включается (5800 оборотов в минуту). 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 центральный кулачок вступает в игру. Теперь два крайних рокера начинают работать по законам центрального кулачка, загоняя клапана глубже.
Таким образом, в режиме VTEC в цилиндры поступает больше топливно-воздушной смеси, и как следствие, значительное увеличение мощности.
DOHC i-VTEC I
Немного по другому работает VTEC-E – составляющая системы DOHC i-VTEC I. Если DOHC i-VTEC настроен на максимальную производительность, то главная задача для DOHC i-VTEC I – экономия топлива при “достойной тяге”.
Суть системы в том, 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, тем самым превращая 16-клапанный 4-х цилиндровый двигатель в 12-ми клапанный. Если у DOHC i-VTEC применяется дополнительный третий кулачок, то в случае с DOHC i-VTEC I 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.
Принцип действия DOHC i-VTEC I точно такой как и у VTEC-E первого поколения. Отличие лишь в том, что в DOHC i-VTEC I два распредвала – впускной с VTEC-E и стандартный выпускной.
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.
Механизм работы VTC
Исполнительная часть системы VTC интегрирована в шкив впускного распредвала. Если обычный шкив это цельная конструкция, один кусок металла, то шкив VTC состоит из нескольких частей.
Одна из частей – корпус шкива VTC, который жестко закреплен цепью ГРМ со шкивами выпускного и коленчатого валов. Другая часть – лопатка шкива VTC – деталь которая имеет свободный ход внутри шкива VTC и которая жестко закреплена с впускным распредвалом. Полость внутри корпуса шкива VTC, в которой лопатка имеет свободный ход заполнена моторным маслом. Подвод масла в полость шкива организована с двух сторон от лопатки. Таким образом, подавая давление масла в одну из сторон мы крутим лопатку в другую сторону. А воздействуя на лопатку шкива VTC мы напрямую воздействуем на распредвал с кулачками и, как следствие, изменяем угол положения впускных кулачков относительно выпускных.
Роль управляющего в этом процессе играет соленоид VTC. Получая данные о нагрузке на двигатель с ECU соленоид направляет давление масла в одну из сторон.
Как это происходит. К соленоиду VTC подведено моторное масло, которое имеет определенное системное давление, которое передается соленоиду VTC. Внутри соленоида происходит разделение направления масла на два канала – назовем их условно красный канал и желтый канал. Оба из этих каналов ведут от соленоида к полости шкива VTC, в котором лопатка шкива VTC имеет свободный ход. Красный канал подведен с одной стороны лопатки шкива, а желтый – с другой.
Угол перекрытия (перекрытие клапанов) – это угол положения впускных клапанов относительно выпускных, при котором впускные и выпускные клапаны одновременно открыты. Проще говоря, это момент времени, когда впускные и выпускные клапаны одновременно открыты.
В зависимости от условий работы двигателя соленоид направляет давление масла либо в красный либо в желтый канал. И если давление направлено, например, в красный канал, то с желтого канала происходит слив – воздействуя на лопатку шкива с одной стороны, система заставляет лопатку выдавливеть масло с другой стороны.
На холостых оборотах и на низких оборотах при малой нагрузке двигателя система VTC доводит угол перекрытия клапанов до минимума, чтобы двигатель работал стабильно. При увеличении нагрузки система плавно увеличивает угол перекрытия. На высоких оборотах при большой нагрузке система доворачивает распредвал (увеличивает угол перекрытия) до максимально возможного уровня. Величина угла перекрытия клапанов зависит от модели двигателя и как правило находится в пределах 25 – 50 градусов.
* * *
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”.
Источник
