Двигатели хонда и электронная система изменения времени и хода клапанов vtec-e, vtc, ivtec

Как работает VTEC

В стандартных двигателях ход каждого клапана обеспечивает один кулачок, который установлен на распредвале. В силовых установках Honda на одном цилиндре размещено по паре клапанов на впуск и выпуск. Следуя логике, в обычной конструкции силовой установки и кулачков должно быть столько же. В системах VTEC этих кулачков три – 2 крайних и 1 центральный. При низких оборотах режим работы ДВС регулируется только боковыми кулачками. Средний же с особым (так называемым «силовым») профилем включается при повышении числа оборотов.

Кулачки действуют на клапаны посредством рокеров (коромысел), которые функционируют независимо друг от друга. Как и кулачков, их на группу из 2 клапанов также три. Пока двигатель крутит вал на малых оборотах, средний кулачок не задействован. Как только срабатывает VTEC, давление масла по команде электроники смещает внутри коромысел специальный штифт. Образуется единая конструкция из боковых и среднего кулачков. Теперь поведением клапанов управляет центральный кулачок с особым профилем. Таким образом, клапаны в течение всего периода работы двигателя на повышенных оборотах открываются максимально, в камеру сгорания подается больше рабочей смеси, мощность двигателя возрастает.

3-ступенчатый VTEC [ править ]

Трехступенчатый VTEC — это версия, в которой используются три разных профиля кулачка для управления синхронизацией и подъемом впускных клапанов. Из-за того, что эта версия VTEC была спроектирована вокруг головки клапана SOHC, пространство было ограничено; поэтому VTEC может изменять только открытие и закрытие впускных клапанов. В этом приложении объединены улучшения экономии топлива VTEC-E и производительность обычного VTEC. На холостом ходу до 2500–3000 об / мин, в зависимости от условий нагрузки, один впускной клапан открывается полностью, а другой открывается незначительно, что достаточно для предотвращения скопления топлива за клапаном, что также называется 12-клапанным режимом. Этот 12-клапанный режим приводит к завихрению всасываемого заряда, что увеличивает эффективность сгорания, что приводит к улучшенному конечному крутящему моменту и лучшей экономии топлива. При 3000-5400 об / мин, в зависимости от нагрузки, включается один из соленоидов VTEC,что заставляет второй клапан блокироваться на выступе распределительного вала первого клапана. Этот метод, также называемый 16-клапанным режимом, напоминает обычный режим работы двигателя и улучшает кривую мощности в среднем диапазоне. При 5500–7000 об / мин включается второй соленоид VTEC (теперь оба соленоида включены), так что оба впускных клапана используют средний, третий выступ распределительного вала. Третий лепесток настроен на высокую производительность и обеспечивает пиковую мощность на верхнем пределе диапазона оборотов.Третий лепесток настроен на высокую производительность и обеспечивает пиковую мощность на верхнем пределе диапазона оборотов.Третий лепесток настроен на высокую производительность и обеспечивает пиковую мощность на верхнем пределе диапазона оборотов.

В более новой версии 3-ступенчатого i-VTEC объединены VTC и PGM-FI, чтобы позволить ЭБУ управлять всем диапазоном режимов, чтобы добиться большего улучшения экономии топлива и производительности. Honda CR-Z способна непрерывно переключаться между нижним и стандартным режимами от 1000 до 2250 об / мин и переходить в высокий режим кулачка с 2250 об / мин и выше на SOHC.

Для чего нужен VTEC

В обычном 4-тактном ДВС клапаны для впрыска горючей смеси и выпуска отработавших газов приводятся в движение кулачками. Геометрические параметры этих деталей определяют, насколько высоко может подняться каждый клапан, и как долго он будет находиться в таком положении. Чем рабочая часть кулачка длиннее и шире, тем больше при вращении распределительного вала откроется клапан. В цилиндр поступит больше топливовоздушной смеси, и силовой агрегат покажет высокую мощность с увеличением оборотов. Но чем чревато исполнение вала и кулачков ГРМ в серийном автомобилестроении именно таким образом?

Во-первых, расход топлива всегда будет запредельным, и не важно, в каком режиме работает ДВС. Во-вторых, силовая установка окажется ненадежной

Появится перегрев, повышенный износ поршневой группы, цилиндров, необходимость утяжеления и удорожания авто за счет громоздкой системы охлаждения.

По этой причине основная масса автомобилей, выпускаемых серийно для массового потребителя, имеет оптимальные размеры кулачков. Одновременно достигаются сразу две цели – экономичность и плавность хода. Инженеры из Honda пошли другим путем, создав систему VTEC, которая способна обеспечивать высокую мощность при низком среднем расходе топлива.

Различия между VTEC и i-VTEC

VTEC – это система синхронизации, разработанная Honda Motor Corporation, которая используется на различных моделях Honda и Acura на всех основных автомобильных рынках. VTEC расшифровывается как переменная синхронизация клапанов и электронное управление лифтом. Система была модернизирована до i-VTEC в начале 2000-х годов, что добавило регулировку фаз впускного распредвала. Внедрение VTEC отличается в разных семействах двигателей в диапазоне Honda и Acura, поэтому, например, i-VTEC, реализованный в современных двигателях Honda серии R, отличается от системы i-VTEC, оснащенной двигателями серии K.

Основы системы VTEC

Отличительной чертой системы Honda VTEC является возможность изменения фаз газораспределения, когда выхлопные клапаны закрываются и открываются в головке двигателя. Изменяя подъем и продолжительность работы клапана, двигатель может оптимизировать работу как на низком, так и на высоком конце. До разработки двигателей VTEC приходилось выбирать, где в диапазоне оборотов двигатель будет оптимизирован для производительности. Двигатели VTEC имеют порог (обычно 4500 об/мин), выше которого система VTEC задействует третий рычаг качания, который удерживает клапаны открытыми в течение более длительных периодов времени, улучшая мощность высокого уровня. Система была реализована в одно- и двухдвигательных двигателях.

я-VTEC

i-VTEC (интеллектуальное электронное управление регулированием фаз газораспределения и подъема клапана) был представлен в 2002 году на североамериканском рынке. Система i-VTEC добавила дополнительный контроль для впускных клапанов на низких и средних уровнях дроссельной заслонки, таким образом улучшая низкую и частичную реакцию дроссельной заслонки от двигателя. Таким образом, система i-VTEC обеспечивает все преимущества высокопроизводительной открытой дроссельной заслонки традиционной конструкции VTEC, обеспечивая при этом лучшую работу двигателя на низких и частичных оборотах.

Улучшения двигателя и специфические профили i-VTEC

Система i-VTEC была внедрена в более современный двигатель серии K, в отличие от системы VTEC более старых двигателей серии B. Существует эффективная система i-VTEC и экономичная система i-VTEC. Вариант исполнения позволял использовать три кулачковых лепестка на цилиндр как для впуска, так и для выпуска, тогда как экономичная система i-VTEC имеет только два лепестка на впускном кулачке и не имеет управления VTEC на выпускном кулачке. Исполнение версии привело к дополнительным 40 лошадиным силам в двигателях серии K.

AVTEC

Непрерывные усилия Honda по улучшению базовой формулы VTEC продолжаются с помощью системы AVTEC (усовершенствованный электронный регулятор фаз газораспределения и жизнеобеспечения), впервые анонсированной в 2006 году. Хотя Honda не достигла первоначальной цели выпуска AVTEC к 2009 году, система продолжает развиваться. AVTEC объединяет бесступенчатое управление фазой с системой i-VTEC. По оценкам Honda, эта система приведет к повышению эффективности использования топлива на 13 процентов.

АВТЕК [ править ]

Двигатель AVTEC ( Advanced VTEC ) был впервые анонсирован в 2006 году. Он сочетает в себе плавно регулируемый ход клапана и регулировку фаз газораспределения с плавным регулированием фазы. Изначально Honda планировала производить автомобили с двигателями AVTEC в течение следующих 3 лет. Хотя предполагалось, что впервые он будет использоваться в Honda Accord 2008 года, в автомобиле вместо этого используется существующая система i-VTEC. По состоянию на конец 2017 года ни один автомобиль Honda не использует систему AVTEC.

Отличия от других VTEC

Усовершенствованная технология VTEC от Honda сильно отличается от своих предыдущих воплощений, поскольку больше не полагается на переключение между двумя наборами кулачков на данном распредвале . Вместо этого используется один кулачок.на клапан и два коромысла на клапан, при этом второй коромысел имеет подвижную точку поворота, тем самым обеспечивая переменный подъем кулачка. В усовершенствованных двигателях VTEC по-прежнему используется теперь стандартный механизм с регулируемым углом наклона кулачка с регулируемым давлением масла. Объединив эти две технологии, компания Honda разработала бесступенчатую систему фаз газораспределения и подъема (VVTL). Предыдущие версии VTEC включали только ступенчатый VVTL, т.е. High-Low. С введением i-VTEC системы получили бесступенчатую регулировку фаз газораспределения, но по-прежнему только ступенчатый подъем, т.е. High-Low. «Бесконечно изменяемая» часть A-VTEC — это то, что выделяет его как серьезный эволюционный шаг в мире VTEC.

Патент

Соответствующий патент США (6 968 819) был подан 5 января 2005 г.

Advanced VTEC имеет стандартный распределительный вал и коромысла, прикрепленные, как обычно, с верхним расположением распределительного вала, и коромысла, нажимающие на тарельчатые клапаны . Распределительный вал окружен частично открытым барабаном, к которому через точку поворота прикреплены вторичные коромысла. Эти вторичные коромысла, которые имеют профиль разной глубины (аналогично кулачкам), приводятся в действие непосредственно распредвалом, как ножницы. Первичные коромысла приводятся в действие вторичными (прикрепленными к барабану) коромыслами. Барабан будет вращаться только для того, чтобы продвинуть или замедлить положение вторичных коромысел, чтобы воспользоваться их изменяющимся профилем. Таким образом, изменяя положение барабана вокруг его оси, каждый профиль кулачка изменяется на оптимальную высоту для максимальной производительности двигателя.без ущерба для эффективности использования топлива на более низких скоростях.

Принцип действия

Если сравнивать параметры разных моторов, то можно заметить, что у одних наибольший пик момента вращения достигается на минимальных (до 3000), а у других — на максимальных (до 4500) оборотах. Как уже упоминалось, многое зависит от конструкции тракта впуска и настройки каждой конкретной взятой системы ГРМ, а также формы кулачков данного механизма.

Представьте на секунду мотор, который работает с частотой вращения в 20 оборотов в минуту. При этом клапаны выпуска и впуска были бы в работе 10 раз за минуту, то есть максимально редко. Чтобы снять наибольший момент на такой частоте вращения, клапан впуска должен открываться на  начальном этапе такта всасывания — в момент, когда поршень начинает движение от ВМТ (верхняя позиция), а закрываться во время подхода поршня к нижней предельной позиции. Таким же должен быть и клапан выпуска (в противном случае мощность будет падать).

Повышая частоту вращения мотора до 4000 оборотов в минуту, можно добиться открытия и закрытия клапана впуска уже с большей частотой — до 2 тысяч раз за минуту или 33 колебаний за секунду. При такой схеме работы времени на всасывание практически не остается. Лишь к моменту, когда поршень становится в позицию нижней точки скорость движения и расход будут максимальными. Но в этот же момент произойдет закрытие клапана, что не даст главной порции заряда проникнуть в цилиндры из-за рано прикрытого проема. Такая ситуация приводит к «задыханию» силового узла. Итог — снижение мощности и небольшие пиковые обороты.

Настройку можно осуществить и по другому принципу. К примеру, для лучшего наполнения камеры сгорания топливовоздушной смеси клапану впуска дается команда открыться на долю секунды раньше, еще до момента, пока поршень окажется в своей верхней точке. При этом команда на закрытие после прохода поршнем нижней позиции также дается с задержкой. С другой стороны, клапан выпуска будет открываться на доли секунд раньше (до момента достижения поршнем нижней позиции), а запираться, наоборот, уже после достижения верхней точки. В данном случае растет пик момента вращения и как следствие, повышается мощность.

Уже отмечалось, что в реальной ситуации конструкторы вынуждены идти на усреднение параметров регулирования фаз, определяясь с конкретным размером кулачков. Но такой принцип устарел. Разработчики Хонда, благодаря созданию системы VTEC, сумели обойти ограничения. Новые моторы отличаются особым механизмом ГРМ, распределительный вал которого имеет разные по величине кулачки. Как следствие, обеспечивается различные моменты в конкретные временные промежутки, а также меняется высота подъема каждого из клапанов силового узла.

Что в итоге? Благодаря такому совершенствования мотора, последний выдает максимальную стабильность на небольших и средних оборах, и наибольшую мощность при пиковом вращении коленвала. Принцип же усреднения, который был описан выше, здесь не применяется.

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.

Сказки про К. Часть первая — «i-VTEC».

Про Хондовские двигатели серии «К» в интернете написано довольно много статей, а обсуждений на различных форумах ещё больше. Казалось бы: нет необходимости возвращаться к этой теме и писать что то ещё. Но вот читая всё э то, в том числе в «родном» CRV-клубе, я регулярно обнаруживаю, что в сети культивируются некие стереотипы, которые по моему мнению не всегда соответствуют действительности. Как правило они базируются на выводах, сделанных кем то и когда то, и не всегда эти выводы обоснованы. Дело доходит до смешного: статьи из разных источников, написанные в разное время, содержат абсолютно совпадающие абзацы, что чётко говорит о заимствовании авторами друг у друга. А потом всё это разносится по форумам и таким образом зарождаются мифы, которые живут и множатся, навсегда оторвавшись от первоисточника. Точно так же в народе рождались сказки, и со временем трудно разобраться: где правда, а где вымысел.

Вот об этом я и хочу порассуждать, попробовать обосновать или опровергнуть некоторые мифы про двигатели серии «К», а кого то познакомить с этими двигателями.

Хорошие или плохие форсированные моторы на автомобилях Хонда?

С самого создания компании её основателем- японцем Соитиро Хонда, кроме автомобилей и другой техники, одним из освоенных направлений в машиностроении и по настоящее время остаётся разработка и изготовление двигателей. Автомобильные бензиновые и дизельные двигатели Хонда в основном все форсированные. По результатам эксплуатации хондовские движки зарекомендовали себя заслуженно с хорошей стороны прежде всего по качеству и надёжности, что и повлияло на широкую известность и славу компании во всём мире. Среди японских производителей автомобильных двигателей по надёжности компания Хонда занимает почётное первое место. Именно двигатели Honda и принесли лавры компании сделав её продукцию покупаемой и востребованной во всём мире. Расчёт Соитиро Хонда на собственное производство моторов был сделан правильно, это позволило снизить затраты на производство одного из конечных продуктов- автомобилей. Ведь покупка двигателей сторонних производителей для сборки автомобилей не сделает компанию ведущей в области машиностроения по многим причинам, таким как уникальность, инновации и др.

Принцип работы

Как работает VTEC

При работе двигателя на малых и средних оборотах ЭБУ «держит» закрытым клапан-соленоид, давление масла в каналах рокеров отсутствует, и открытие клапанов осуществляется от кулачков с обычной геометрией. Центральный же кулачок воздействует на рокер (коромысло), но поскольку они не связаны с крайними рокерами, то он работает «вхолостую».

При достижении определенных оборотов коленчатого вала, ЭБУ открывает соленоид и масло под давлением подается в каналы, затем поступает в полость центрального рокера (коромысла) и выталкивает из посадочных мест штифты. Эти штифты выдвигаясь, попадают в проточки крайних рокеров. Благодаря этому, рокеры получаются соединенными и двигаются синхронно, как единая конструкция. При этом, поскольку высота центрального кулачка больше, чем боковых, он начинает «задавать» движение рокерам, что и обеспечивает большее время и высоту открытия клапанов.

Одновременно с переходом на использование центрального кулачка распредвала ЭБУ корректирует работу впуска, подавая в цилиндры больше топлива, и как итог повышая мощность.

После снижения оборотов до средних ЭБУ закрывает соленоид, рокеры разъединяются и открытие клапанов снова происходит от боковых кулачков с обычной геометрией.

VTEC конструкторами Хонда постоянно совершенствуется, поэтому помимо DOHC VTEC она включает в себя несколько видов с разными конструктивными особенностями.

SOHC VTEC

Конструкция VTEC на двигателях с газораспределительным механизмом SOHC отличается от DOHC. В этом ГРМ используется только один распредвал, который приводит в действие впускные пары клапанов цилиндра и выпускные. Из-за этого установка по три кулачка на каждую пару привела бы к увеличению длины вала, а соответственно и головки блока. Дополнительно невозможность использования VTEC на выпускных клапанах обусловлена тем, что между ними проходит свечной колодец. Поэтому конструкторы Хонда на двигателях SOHC применили VTEC только на впускных.

Что касается функционирования, то у SOHC VTEC принцип работы не отличается от DOHC VTEC.

VTEC-E

Следующим этапом развития стала VTEC-E на тех же моторах SOHC. Конструкторы сделали ставку на максимальную экономичность двигателя. И сделано это было путем уменьшения высоты профиля одного из боковых кулачков. В результате, при малых нагрузках впускные клапаны открывались на разную высоту (один оставался почти закрытым), что позволило использовать на этом режиме функционирования мотора обедненную смесь. После же задействования соленоида оба открывались на одинаковую высоту.

Вас также заинтересует:

SOHC VTEC 3-stage

SOHC VTEC 3-stage отличается наличием трех режимов работы, что позволило подстраивать функционирование ГРМ под рабочие условия мотора. Конструкторы в этом виде совместили SOHC VTEC и VTEC-E, что и позволило получить три режима работы:

1. Малые обороты коленвала. При таком режиме система копирует работу VTEC-E – из двух впускных открывается только один, который обеспечивает высокую экономичность мотора;
2. Средняя нагрузка. При достижении таких рабочих условий включается в действие второй впускной.
3. Высокие обороты. На этом режиме открытием клапанов начинает «заведовать» центральный кулачок с высоким профилем.

Трехрежимная работа VTEC реализована путем установки дополнительного клапана-соленоида. В результате открытием первого осуществляется подключение второго впускного клапана, а задействованием второго – переход на работу клапанов с высокопрофильным кулачком.

Узкие места мотора, типичные неисправности

В процессе увеличения пробега происходит достаточно резвый износ распредвалов, иногда появляются масляные течи, начинают уставать подушки, «гулять» обороты. Поговорим более предметно о проблемах в целом надежного и тяговитого движка. Чаще всего из неисправностей водителей одолевают:

1. Стук двигателя. Говорит об пороговом износе выпускного распредвала. Типичная проблема мотора 2.4 di dohc i-vtec, поскольку он форсирован и повышенный износ запчастей несущих основную нагрузку не представляет собой ничего необычного. Потребуется заменить распредвал.
2. Либо попытаться добиться устранения стука путем регулировки клапанной группы.

Течи масла. Вызывается прохудением переднего сальника на коленвале. Нужна замена на оригинальный.
Плавающие обороты. Данный вопрос не всегда тривиален, но простая чистка заслонки и клапана холостого хода часто служит ее решением.
Вибрация мотора. Вероятен износ подушек ДВС, при большем пробеге и невысоком качестве дорог не исключено их проседание и износ, и, как следствие, растяжение цепи ГРМ.

Ранее в первых версиях наблюдался локальный перегрев 4-го цилиндра, но с доработкой вопрос был решен. Движок капризный и потребляет исключительно качественное топливо и проверенное масло. Если средств на топливо и расходники не жалеть, то легко добегает до 300 тыс. км пробега. В процессе эксплуатации служит долго и надежно.

Двигатель имеет около 20-ти модификаций и спортивные версии, которые легко тюнингуются под конкретные условия. На заряженные спорт-версии есть постоянный спрос.

Особенности моторов К24

Моторы данной серии прекрасно сбалансированы по тяге и мощности, причем японские инженеры сумели сделать его и весьма экономичным. Расход топлива по городу колеблется в диапазоне 13-16 литров/100 км, по трассе – 8-11литров/100 км. Компьютерные данные, декларируемые бортовым устройством отражают средний расход, который составляет – 11,8 литров/100 км пробега.

Тем не менее у уставших моторов проявляются характерные черты. Перечислим некоторые из неисправностей:

Дроссель и вариации при холостом ходе

Заслонки устанавливают 2-х типов: механические и электронные. У первых коксуются клапаны регулировки холостого хода. В электронных – выходят из строя датчики положения.

Термоклапан быстрого холостого хода.

Механизм подает воздух к соплам топливных форсунок. Если он выходит из строя, двигатель глохнет в течение нескольких секунд после запуска, либо натужно гудит на холостых.

Клапан-барабан изменения длины впускного коллектора.

Когда клапан теряет вакуум, либо барабан заклинивает при нерегулярной замене воздушного фильтра, то на бортовом компьютере показывают ошибки с кодами P1078 и P1077. Требуется снятие и промывка клапана-барабана вместе с впускным коллектором.

Клапан VTEC.

При экономии на качестве масла происходит отказ этого механизма, что приводит к ограничению оборотов и потере мощности. На борту фиксируется ошибка P1259 или P2646. Изнашивается не сама деталь, а металлическая сетка-фильтр между клапаном и ГБЦ, что потребует замену прокладки.

Соленоид VTC.

«Стрекотание» движка при холодном запуске и ошибки P0341, P1009 и P2646 укажут на неправильную работу этого устройства. Муфта может потрескивать с отметки пробега в 80-90 тыс. км. Необходима замена сетки-фильтра и других компонентов.

Цепь ГРМ.

К 200 тысячам пробега цепь ГРМ подвержена растягиванию. Она не шумит в этом положении, а выявить растяжение поможет оценка выступа штока гидронатяжителя: более 16 мм требует замены узла. Состояние цепи может быть проанализировано также при совмещении меток на звездах и шкиве. Дельта в 1 см и более – также повод выполнить замену ГРЦ.

Износ кулачков на распредвале.

Кулачки истираются интенсивнее, если опять же залито низкокачественное масло, а замена его происходит не вовремя. Также проблема может проявиться при несвоевременной сервисной регулировке зазоров клапанов. Заливайте масло с рекомендуемой в паспорте авто вязкостью и проверяйте вовремя тепловые зазоры клапанов, чтобы избежать подобной проблемы.