Que signifie VTEC

L’abréviation VTEC est entièrement décryptée comme suit – Contrôle électronique de la distribution variable et de la levée des soupapes. Ce mécanisme est conçu pour optimiser l’écoulement du mélange air-carburant dans les chambres de combustion.

Le moteur à combustion convertit l’énergie chimique stockée dans le carburant en énergie thermique. Cette conversion a lieu lors de la combustion du mélange combustible. Celle-ci augmente la température et la pression dans le cylindre. Sous la pression, les pistons du moteur se déplacent vers le bas et poussent le vilebrequin en mouvement. C’est ainsi que l’énergie chimique est convertie en mouvement mécanique. La force mécanique est déterminée par la quantité de couple. La capacité d’un moteur à maintenir une certaine quantité de couple à un certain nombre de tours par minute est définie comme la puissance. La puissance détermine la quantité de travail qu’un moteur peut produire. L’ensemble du processus réalisé par un moteur à combustion interne n’est pas efficace à 100 %. En fait, seulement environ 30 % de l’énergie contenue dans le carburant est convertie en énergie mécanique.

La physique théorique nous dit qu’à ce rendement, il faut utiliser plus de carburant pour obtenir une puissance élevée du moteur : le résultat sera une augmentation significative de la puissance. Il est évident que dans ce cas, il est nécessaire d’utiliser un moteur avec un énorme volume de travail et de compromettre les principes de l’économie. L’autre méthode impose de précomprimer le mélange combustible au moyen d’une turbine et de le brûler ensuite dans de petits cylindres. Mais même dans ce cas, la consommation de carburant sera effrayante. À une époque, Honda a emprunté une autre voie, en entamant des recherches pour optimiser le moteur à combustion. C’est ainsi qu’est apparue la technologie VTEC, qui offre au moteur une excellente économie à bas régime et une puissance élevée lorsqu’on le « lance ».

Deux algorithmes

A mesure que le rythme du moteur augmente, l’algorithme décrit ne résiste tout simplement pas à la critique. Si le régime du vilebrequin atteint 4000 par minute, les soupapes s’ouvrent et se ferment 2000 fois par minute, soit 30 à 40 fois par seconde. À cette vitesse, il est extrêmement difficile pour le piston d’aspirer la quantité nécessaire de mélange combustible dans le cylindre. En d’autres termes, des pertes par pompage se produisent en raison de la résistance à l’admission, et c’est la principale raison pour laquelle le rendement du moteur est réduit. Pour faciliter le fonctionnement du moteur à un régime plus élevé, la soupape d’admission doit, par exemple, être ouverte plus largement. Bien entendu, il s’agit d’une description simplifiée du fonctionnement, mais elle donne une idée générale. Cependant, un tel algorithme n’est pas bon à bas régime : régler l’arbre à cames « pour la vitesse » ne fera qu’augmenter la consommation de carburant. Par conséquent, pour une meilleure efficacité, il est nécessaire de combiner les deux algorithmes de fonctionnement, qui sont concrétisés dans le mécanisme VTEC.

DOHC VTEC.

En 1989, deux modifications de la Honda Integra, la RSi et la XSi, ont fait leur entrée sur le marché intérieur japonais en utilisant le premier moteur doté du système DOHC VTEC. Son unité de puissance modèle B16A d’une capacité de 1,6 litre a atteint 160 chevaux, mais se caractérise en même temps par une bonne traction à bas niveau, une économie de carburant et un respect de l’environnement. Les fans de la marque Honda se souviennent encore de ce grand moteur et l’apprécient, d’autant plus que sa version améliorée à plusieurs reprises est encore utilisée aujourd’hui sur les modèles Civic.

Deux algorithmes

A mesure que le rythme du moteur augmente, l’algorithme décrit ne résiste tout simplement pas à la critique. Si le régime du vilebrequin atteint 4000 par minute, les soupapes s’ouvrent et se ferment 2000 fois par minute, soit 30 à 40 fois par seconde. À cette vitesse, il est extrêmement difficile pour le piston d’aspirer la quantité nécessaire de mélange combustible dans le cylindre. En d’autres termes, des pertes par pompage se produisent en raison de la résistance à l’admission, et c’est la principale raison pour laquelle le rendement du moteur est réduit. Pour faciliter le fonctionnement du moteur à un régime plus élevé, la soupape d’admission doit, par exemple, être ouverte plus largement. Bien entendu, il s’agit d’une description simplifiée du fonctionnement, mais elle donne une idée générale. Cependant, un tel algorithme n’est pas bon à bas régime : régler l’arbre à cames « pour la vitesse » ne fera qu’augmenter la consommation de carburant. Par conséquent, pour une meilleure efficacité, il est nécessaire de combiner les deux algorithmes de fonctionnement, qui sont concrétisés dans le mécanisme VTEC.

DOHC VTEC.

En 1989, deux modifications de la Honda Integra, la RSi et la XSi, ont fait leur entrée sur le marché intérieur japonais en utilisant le premier moteur doté du système DOHC VTEC. Son unité de puissance modèle B16A d’une capacité de 1,6 litre a atteint 160 chevaux, mais se caractérise en même temps par une bonne traction à bas niveau, une économie de carburant et un respect de l’environnement. Les fans de la marque Honda se souviennent encore de ce grand moteur et l’apprécient, d’autant plus que sa version améliorée à plusieurs reprises est encore utilisée aujourd’hui sur les modèles Civic.

Lorsque le moteur tourne à bas régime, les paires de soupapes d’admission et d’échappement sont ouvertes par leurs cames respectives. Leur forme, comme pour la plupart des moteurs similaires, est elliptique. Ces cames ne peuvent cependant assurer qu’un fonctionnement économique du moteur et seulement à bas régime. Lorsque l’arbre à cames atteint un régime élevé, un mécanisme spécial s’enclenche. « Inoccupée » par ce travail, la came centrale tourne et sans aucun effet sur le culbuteur central, qui n’est en aucun cas relié aux soupapes. En revanche, les trois culbuteurs comportent des trous dans lesquels une barre métallique est enfoncée sous une forte pression d’huile. Ainsi, le groupe est fixé de manière rigide et fonctionne ensuite comme une seule unité. C’est là qu’intervient la came médiane, qui n’était pas présente auparavant. Elle a une forme plus allongée et donc, lorsqu’elle est pressée, les trois culbuteurs, et donc les soupapes, descendent beaucoup plus bas et restent ouverts plus longtemps. Dans ce cas, le moteur peut respirer plus librement, développer et maintenir un couple élevé, et avoir une bonne puissance.

SOHC VTEC

Après le succès du système DOHC VTEC, Honda a abordé le développement et l’utilisation de son innovation avec encore plus de zèle. Les moteurs VTEC se sont avérés fiables et économiques, offrant une alternative viable aux plus grandes cylindrées ou à l’utilisation de turbines. C’est pourquoi le système SOHC VTEC a été introduit un peu plus tard. Comme son « homologue » DOHC, cette nouveauté était également destinée à optimiser les performances du moteur dans différents modes. Mais en raison de sa conception simple et de sa puissance plus modeste, les moteurs SOHC VTEC ont été produits en plus petits volumes. L’un des premiers moteurs à utiliser ce système simplifié a été le D15B amélioré, qui développait 130 chevaux pour une cylindrée de 1,5 litre. Ce moteur a été installé sur la Honda Civic en 1991.

Le moteur à SACT possède un seul arbre à cames pour l’ensemble du bloc-cylindres. Par conséquent, les cames d’admission et d’échappement sont situées sur le même axe. Cependant, il existe également des grappes de trois, chacune avec une came centrale spéciale. La simplicité de cette conception réside dans le fait que seules les soupapes d’admission peuvent être actionnées dans les deux modes – pour les bas et les hauts régimes. Un mécanisme intermédiaire avec une came et un culbuteur supplémentaires intercepte également, comme sur le DOHC VTEC, l’ouverture et la fermeture des soupapes d’admission, tandis que les soupapes d’échappement fonctionnent toujours en mode constant.

On pourrait avoir l’impression que le SOHC VTEC est en quelque sorte pire que le DOHC VTEC. Or, ce n’est pas le cas : ce système présente un certain nombre d’avantages, parmi lesquels la simplicité de conception, la compacité du moteur grâce à sa faible largeur et son poids réduit. En outre, le système SOHC VTEC peut facilement être utilisé sur les moteurs de la génération précédente, ce qui permet de les faire évoluer. Par conséquent, les groupes motopropulseurs SOHC VTEC atteignent les mêmes résultats, bien que moins frappants et surprenants.

SOHC VTEC-E

Si l’objectif des systèmes VTEC décrits ci-dessus est de combiner une puissance maximale à haut régime et un fonctionnement assez sûr mais économique à bas régime, le VTEC-E est conçu pour aider le moteur à atteindre une économie maximale.

Mais avant de considérer une autre invention de Honda, il est nécessaire de traiter de la théorie. On sait que le carburant est prémélangé à l’air, puis enflammé dans les cylindres (il existe une autre option – l’injection directe, lorsque l’air et le carburant entrent séparément dans les cylindres). La puissance du moteur est également affectée par l’homogénéité du mélange. En effet, à faible vitesse, le faible débit à l’admission empêche le mélange du carburant et de l’air. Par conséquent, le moteur peut avoir un fonctionnement irrégulier au ralenti. Pour éviter cela, un mélange enrichi en carburant est introduit dans les cylindres, ce qui nuit à l’économie de carburant. Le système VTEC-E est en mesure de garantir que le moteur tourne en toute confiance à bas régime avec un mélange de carburant plus pauvre. L’économie est également substantielle. Contrairement aux autres rapports, le VTEC-E ne comporte pas de cames supplémentaires. Comme cette technologie vise à réduire la consommation de carburant à bas régime, elle affecte l’action des soupapes d’admission. Le VTEC-E n’est utilisé que dans les moteurs à SACT (arbre à cames unique) à quatre soupapes par cylindre en raison de sa « propension » à consommer peu de carburant.

Contrairement aux autres moteurs VTEC, où les cames ont à peu près le même profil, les groupes motopropulseurs avec VTEC-E utilisent deux configurations. Ainsi, les soupapes d’admission sont entraînées par des cames de forme différente. L’une a un profil de came traditionnel, tandis que l’autre est presque ronde – légèrement ovale. Par conséquent, l’une des soupapes s’abaisse normalement, tandis que l’autre est à peine ouverte. Le mélange combustible passe facilement par la soupape normale, et très peu par la soupape entrouverte. En raison de l’asymétrie des flux de mélange entrant, des tourbillons bizarres se produisent dans le cylindre où l’air et le carburant se mélangent correctement. En conséquence, le moteur peut fonctionner avec un mélange pauvre. À mesure que le régime augmente, la concentration de carburant augmente, mais le mode où une seule soupape fonctionne réellement devient une nuisance. Par conséquent, à environ 2500 tr/min, le culbuteur se ferme et est actionné par la came normale. La fermeture se produit exactement de la même manière que dans les autres systèmes VTEC.

Le système VTEC-E est souvent considéré, à tort, comme une invention visant uniquement l’économie. Pourtant, par rapport aux moteurs simples, les unités dotées de ce mécanisme sont non seulement plus économiques mais aussi plus puissantes. Le premier mode, dans lequel une seule soupape fonctionne, est responsable de l’économie, et le VTEC « pur sang », qui implique une large ouverture des soupapes d’admission, est responsable des indicateurs de puissance. Si vous comparez deux moteurs similaires, dont l’un est équipé d’un mécanisme VTEC-E, l’unité simple sera 6 à 9 % plus faible et plus vorace.

Trois modes SOHC VTEC

Ce mécanisme est une combinaison des systèmes SOHC VTEC et SOHC VTEC-E. Contrairement à tous les systèmes décrits ci-dessus, celui-ci ne possède pas deux modes de fonctionnement, mais trois. Dans la zone des bas régimes, le système assure un fonctionnement économique en mélange pauvre (comme le VTEC-E). Dans ce cas, une seule des soupapes d’admission est utilisée. À mi-régime, la deuxième soupape est engagée, mais le calage et la levée des soupapes ne sont pas modifiés. Dans ce cas, le moteur réalise un couple élevé. En mode haut régime, les deux soupapes sont commandées par une seule came centrale, qui est chargée d’extraire la puissance maximale du moteur. Ce système est assez polyvalent. Par exemple, un moteur de 1,5 litre doté d’un tel mécanisme de distribution affiche une bonne puissance spécifique : 86 ch par litre de cylindrée. Dans le même temps, si le moteur fonctionne dans le premier mode économique à 12 soupapes, la consommation lors d’une conduite à une vitesse constante de 60 km / h dans une Honda Civic est d’environ 3,5 litres par 100 kilomètres.

i-VTEC

Le « i » du nom signifie intelligent, c’est-à-dire « smart ». Les anciennes versions VTEC ne sont capables d’ajuster le degré d’ouverture des soupapes que dans 2-3 modes. La conception de la nouvelle distribution variable i-VTEC suppose l’utilisation d’un système VTC (Variable Timing Control) supplémentaire en plus du système VTEC principal, ajustant en permanence le moment de l’ouverture des soupapes d’admission. L’ouverture des soupapes d’admission est fixée en fonction de la charge du moteur et est régulée en modifiant l’angle de l’arbre à cames d’admission par rapport à l’arbre à cames d’échappement. Pour les moteurs dotés du système i-VTEC, l’arbre à cames est fixé à la poulie d’entraînement par un écrou de pignon spécial qui peut le faire  » tourner  » jusqu’à un angle de 600.

L’utilisation du système VTC, ainsi que du VTEC, permet un remplissage plus efficace des cylindres du moteur avec le mélange air-carburant, ainsi que l’amélioration de la complétude de sa combustion. L’utilisation du système i-VTEC permet d’atteindre le même niveau d’accélération qu’un moteur de 2 litres, avec une économie de carburant encore meilleure que celle d’un moteur de 1,6 litres.

La famille de distribution VTEC n’a rien de magique, mais elle a un effet étonnant. Les moteurs Honda savent exactement comment s’adapter à la charge, fournissant une puissance étonnante pour une cylindrée modeste. Et en même temps, au ralenti et à bas régime, les moteurs japonais étonnent par leur économie exceptionnelle. Il est tout à fait possible que la prochaine étape dans le développement des systèmes VTEC soit un mécanisme avec des solénoïdes séparés pour chaque soupape, ce qui permettra de réguler l’ouverture des soupapes avec une précision chirurgicale.