Co oznacza skr贸t VTEC

Skr贸t VTEC mo偶na w pe艂ni rozszyfrowa膰 w nast臋puj膮cy spos贸b 鈥 elektroniczna regulacja zmiennych faz rozrz膮du i skoku zawor贸w. Mechanizm ten ma za zadanie zoptymalizowa膰 przep艂yw mieszanki paliwowo-powietrznej do kom贸r spalania.

Silnik spalinowy przekszta艂ca energi臋 chemiczn膮 zawart膮 w paliwie w energi臋 ciepln膮. Przemiana ta zachodzi podczas spalania mieszanki palnej. Powoduje to wzrost temperatury i ci艣nienia w cylindrze. Pod wp艂ywem ci艣nienia t艂oki silnika poruszaj膮 si臋 w d贸艂 i wprawiaj膮 w ruch wa艂 korbowy. W ten spos贸b energia chemiczna jest zamieniana na ruch mechaniczny. Si艂a mechaniczna jest okre艣lana przez wielko艣膰 momentu obrotowego. Zdolno艣膰 silnika do utrzymania pewnego momentu obrotowego przy pewnej liczbie obrot贸w na minut臋 jest okre艣lana jako moc. Moc okre艣la ilo艣膰 pracy, jak膮 mo偶e wykona膰 silnik. Ca艂y proces wykonywany przez silnik spalinowy nie jest w 100% wydajny. W rzeczywisto艣ci tylko oko艂o 30% energii zawartej w paliwie jest przekszta艂cane w energi臋 mechaniczn膮.

Fizyka teoretyczna m贸wi nam, 偶e przy takiej sprawno艣ci, aby uzyska膰 wysok膮 moc silnika, nale偶y zu偶y膰 wi臋cej paliwa: w rezultacie nast膮pi znaczny wzrost mocy. Oczywiste jest, 偶e w tym przypadku konieczne jest zastosowanie silnika o du偶ej pojemno艣ci roboczej i kompromis z zasadami ekonomii. Inna metoda wymaga, aby mieszanka paliwowa by艂a wst臋pnie spr臋偶ana za pomoc膮 turbiny, a nast臋pnie spalana w ma艂ych cylindrach. Ale nawet w tym przypadku zu偶ycie paliwa b臋dzie zatrwa偶aj膮ce. W pewnym momencie Honda posz艂a inn膮 drog膮, rozpoczynaj膮c badania nad optymalizacj膮 silnika spalinowego. W rezultacie powsta艂a technologia VTEC, kt贸ra zapewnia silnikowi doskona艂膮 ekonomi臋 przy niskich obrotach i du偶膮 moc przy 鈥瀔r臋ceniu korb膮鈥.

Jak dzia艂a uk艂ad VTEC

Skr贸t VTEC mo偶na w pe艂ni rozszyfrowa膰 w nast臋puj膮cy spos贸b 鈥 elektroniczna regulacja zmiennych faz rozrz膮du i skoku zawor贸w. Mechanizm ten ma za zadanie zoptymalizowa膰 przep艂yw mieszanki paliwowo-powietrznej do kom贸r spalania.

Silnik spalinowy przekszta艂ca energi臋 chemiczn膮 zawart膮 w paliwie w energi臋 ciepln膮. Przemiana ta zachodzi podczas spalania mieszanki palnej. Powoduje to wzrost temperatury i ci艣nienia w cylindrze. Pod wp艂ywem ci艣nienia t艂oki silnika poruszaj膮 si臋 w d贸艂 i wprawiaj膮 w ruch wa艂 korbowy. W ten spos贸b energia chemiczna jest zamieniana na ruch mechaniczny. Si艂a mechaniczna jest okre艣lana przez wielko艣膰 momentu obrotowego. Zdolno艣膰 silnika do utrzymania pewnego momentu obrotowego przy pewnej liczbie obrot贸w na minut臋 jest okre艣lana jako moc. Moc okre艣la ilo艣膰 pracy, jak膮 mo偶e wykona膰 silnik. Ca艂y proces wykonywany przez silnik spalinowy nie jest w 100% wydajny. W rzeczywisto艣ci tylko oko艂o 30% energii zawartej w paliwie jest przekszta艂cane w energi臋 mechaniczn膮.

Fizyka teoretyczna m贸wi nam, 偶e przy takiej sprawno艣ci, aby uzyska膰 wysok膮 moc silnika, nale偶y zu偶y膰 wi臋cej paliwa: w rezultacie nast膮pi znaczny wzrost mocy. Oczywiste jest, 偶e w tym przypadku konieczne jest zastosowanie silnika o du偶ej pojemno艣ci roboczej i kompromis z zasadami ekonomii. Inna metoda wymaga, aby mieszanka paliwowa by艂a wst臋pnie spr臋偶ana za pomoc膮 turbiny, a nast臋pnie spalana w ma艂ych cylindrach. Ale nawet w tym przypadku zu偶ycie paliwa b臋dzie zatrwa偶aj膮ce. W pewnym momencie Honda posz艂a inn膮 drog膮, rozpoczynaj膮c badania nad optymalizacj膮 silnika spalinowego. W rezultacie powsta艂a technologia VTEC, kt贸ra zapewnia silnikowi doskona艂膮 ekonomi臋 przy niskich obrotach i du偶膮 moc przy 鈥瀔r臋ceniu korb膮鈥.

Dwa algorytmy

Je艣li por贸wna膰 charakterystyki pr臋dko艣ciowe r贸偶nych silnik贸w, 艂atwo zauwa偶y膰, 偶e niekt贸re silniki osi膮gaj膮 maksymalny moment obrotowy przy niskich obrotach (w zakresie 1800-3000 obr./min), inne 鈥 przy wy偶szych (w zakresie 3000-4500 obr./min). Okazuje si臋, 偶e istnieje zale偶no艣膰 mi臋dzy sposobem zamocowania krzywek otwieraj膮cych zawory na wale rozrz膮du a tym, jak膮 moc osi膮ga silnik przy r贸偶nych pr臋dko艣ciach obrotowych wa艂u korbowego. Aby zrozumie膰, co jest tego przyczyn膮, nale偶y wyobrazi膰 sobie silnik pracuj膮cy bardzo wolno. Na przyk艂ad przy 10-20 obrotach na minut臋 cykl pracy w jednym cylindrze trwa 1 sekund臋. Gdy t艂ok obni偶a si臋, otwiera si臋 zaw贸r wlotowy, umo偶liwiaj膮c nape艂nienie cylindra mieszank膮 paln膮, i zamyka si臋, gdy t艂ok osi膮gnie dolny martwy punkt. Po zako艅czeniu cyklu spalania t艂ok zacznie unosi膰 si臋 do g贸ry. Spowoduje to otwarcie zaworu wydechowego, umo偶liwiaj膮c spalinom opuszczenie obj臋to艣ci roboczej cylindra, i zamkni臋cie go, gdy t艂ok osi膮gnie g贸rny martwy punkt. Taki algorytm by艂by idealny, gdyby silnik pracowa艂 z minimaln膮 liczb膮 obrot贸w na minut臋. W rzeczywisto艣ci jednak silnik jest znacznie bardziej energiczny.

W miar臋 jak rytm pracy silnika wzrasta, opisany algorytm po prostu nie wytrzymuje krytyki. Je艣li obroty wa艂u korbowego osi膮gn膮 4000 na minut臋, zawory otwieraj膮 si臋 i zamykaj膮 2000 razy na minut臋, czyli 30-40 razy na sekund臋. Przy takiej pr臋dko艣ci t艂ok ma ogromne trudno艣ci z zassaniem do cylindra niezb臋dnej ilo艣ci mieszanki palnej. Oznacza to, 偶e w wyniku opor贸w wlotowych powstaj膮 straty pompowania, co jest g艂贸wn膮 przyczyn膮 obni偶enia sprawno艣ci silnika. Aby u艂atwi膰 prac臋 silnika przy wy偶szych obrotach, nale偶y na przyk艂ad szerzej otworzy膰 zaw贸r dolotowy. Oczywi艣cie jest to uproszczony opis dzia艂ania, ale daje og贸lne wyobra偶enie. Jednak taki algorytm nie sprawdza si臋 przy niskich obrotach: dostosowanie wa艂ka rozrz膮du 鈥瀌o pr臋dko艣ci鈥 spowoduje jedynie zwi臋kszenie zu偶ycia paliwa. W zwi膮zku z tym, aby uzyska膰 lepsz膮 wydajno艣膰, konieczne jest po艂膮czenie obu algorytm贸w dzia艂ania, kt贸re s膮 zawarte w mechanizmie VTEC.

Wprowadzony w 1989 r. system VTEC by艂 dwukrotnie modernizowany, a dzi艣 mamy do czynienia z jego trzeci膮 seri膮. System VTEC wykorzystuje zalety elektroniki i mechaniki i pozwala silnikowi efektywnie zarz膮dza膰 mo偶liwo艣ciami dw贸ch wa艂k贸w rozrz膮du jednocze艣nie lub, w uproszczonych wersjach, jednego. Steruj膮c pr臋dko艣ci膮 obrotow膮 silnika i zakresem jego pracy, komputer mo偶e aktywowa膰 dodatkowe krzywki, aby wybra膰 najlepszy tryb pracy.

DOHC VTEC.

W 1989 roku dwie modyfikacje Hondy Integra, RSi i XSi, wesz艂y na japo艅ski rynek krajowy, wykorzystuj膮c pierwszy silnik z systemem DOHC VTEC. Jednostka nap臋dowa model B16A o pojemno艣ci 1,6 litra osi膮ga艂a moc 160 koni mechanicznych, a jednocze艣nie charakteryzowa艂a si臋 dobr膮 trakcj膮 na niskich obrotach, oszcz臋dno艣ci膮 paliwa i przyjazno艣ci膮 dla 艣rodowiska. Fani marki Honda wci膮偶 pami臋taj膮 i doceniaj膮 ten wspania艂y silnik, zw艂aszcza 偶e jego wielokrotnie ulepszana wersja jest do dzi艣 stosowana w modelach Civic.

Silnik DOHC VTEC ma dwa wa艂ki rozrz膮du (jeden dla zawor贸w dolotowych i jeden dla zawor贸w wylotowych) i cztery zawory na cylinder. Na ka偶d膮 par臋 zawor贸w przypada specjalna konstrukcja 鈥 grupa trzech krzywek. W zwi膮zku z tym, je艣li mamy do czynienia z czterocylindrowym, szesnastozaworowym silnikiem z dwoma wa艂kami rozrz膮du, takich grup b臋dzie 8. Ka偶da grupa zajmuje si臋 inn膮 par膮 zawor贸w. Dwie krzywki znajduj膮 si臋 po zewn臋trznych stronach grupy i s膮 odpowiedzialne za dzia艂anie zawor贸w przy niskich obrotach, a 艣rodkowa jest pod艂膮czona przy wysokich obrotach. Krzywki zewn臋trzne maj膮 bezpo艣redni kontakt z zaworami: opuszczaj膮 je za pomoc膮 d藕wigienek zaworowych (zawor贸w zwrotnych). Pojedyncza krzywka 艣rodkowa na razie obraca si臋 i pracuje na biegu ja艂owym na swoim wahaczu, kt贸ry aktywuje si臋 po osi膮gni臋ciu pewnej wysokiej pr臋dko艣ci obrotowej wa艂u korbowego. Ta 艣rodkowa cz臋艣膰 jest w贸wczas odpowiedzialna za otwieranie i zamykanie zawor贸w, cho膰 dzia艂a jako specjalny mechanizm po艣redni.

Gdy silnik pracuje przy niskich obrotach, pary zawor贸w wlotowych i wylotowych s膮 otwierane przez odpowiednie krzywki. Ich kszta艂t, podobnie jak w wi臋kszo艣ci podobnych silnik贸w, jest eliptyczny. Krzywki te mog膮 jednak zapewni膰 tylko ekonomiczn膮 prac臋 silnika i to tylko przy niskich obrotach. Gdy wa艂ek rozrz膮du osi膮ga wysok膮 pr臋dko艣膰 obrotow膮, w艂膮cza si臋 specjalny mechanizm. 鈥濶ie zaj臋ta鈥 przez t臋 prac臋 krzywka 艣rodkowa obraca si臋 i bez 偶adnego wp艂ywu na 艣rodkow膮 d藕wigni臋 zaworow膮, kt贸ra w 偶aden spos贸b nie jest po艂膮czona z zaworami. Wszystkie trzy d藕wignie zaworowe maj膮 jednak otwory, w kt贸re pod wysokim ci艣nieniem oleju wbijany jest metalowy pr臋t. W ten spos贸b grupa jest sztywno zamocowana i pracuje jako jedna ca艂o艣膰. W tym miejscu pojawia si臋 wcze艣niej spoczywaj膮ca krzywka 艣rodkowa. Ma ona bardziej wyd艂u偶ony kszta艂t i dlatego po jej naci艣ni臋ciu wszystkie trzy d藕wigienki zaworowe, a tym samym zawory, opadaj膮 znacznie ni偶ej i pozostaj膮 otwarte przez d艂u偶szy czas. W takim przypadku silnik mo偶e swobodniej oddycha膰, rozwija膰 i utrzymywa膰 wysoki moment obrotowy oraz dysponowa膰 dobr膮 moc膮.

SOHC VTEC

Gdy silnik pracuje przy niskich obrotach, pary zawor贸w wlotowych i wylotowych s膮 otwierane przez odpowiednie krzywki. Ich kszta艂t, podobnie jak w wi臋kszo艣ci podobnych silnik贸w, jest eliptyczny. Krzywki te mog膮 jednak zapewni膰 tylko ekonomiczn膮 prac臋 silnika i to tylko przy niskich obrotach. Gdy wa艂ek rozrz膮du osi膮ga wysok膮 pr臋dko艣膰 obrotow膮, w艂膮cza si臋 specjalny mechanizm. 鈥濶ie zaj臋ta鈥 przez t臋 prac臋 krzywka 艣rodkowa obraca si臋 i bez 偶adnego wp艂ywu na 艣rodkow膮 d藕wigni臋 zaworow膮, kt贸ra w 偶aden spos贸b nie jest po艂膮czona z zaworami. Wszystkie trzy d藕wignie zaworowe maj膮 jednak otwory, w kt贸re pod wysokim ci艣nieniem oleju wbijany jest metalowy pr臋t. W ten spos贸b grupa jest sztywno zamocowana i pracuje jako jedna ca艂o艣膰. W tym miejscu pojawia si臋 wcze艣niej spoczywaj膮ca krzywka 艣rodkowa. Ma ona bardziej wyd艂u偶ony kszta艂t i dlatego po jej naci艣ni臋ciu wszystkie trzy d藕wigienki zaworowe, a tym samym zawory, opadaj膮 znacznie ni偶ej i pozostaj膮 otwarte przez d艂u偶szy czas. W takim przypadku silnik mo偶e swobodniej oddycha膰, rozwija膰 i utrzymywa膰 wysoki moment obrotowy oraz dysponowa膰 dobr膮 moc膮.

W przeciwie艅stwie do innych silnik贸w VTEC, w kt贸rych krzywki maj膮 mniej wi臋cej taki sam profil, w uk艂adach nap臋dowych z VTEC-E stosowane s膮 dwie konfiguracje. Zawory dolotowe s膮 nap臋dzane przez krzywki o r贸偶nym kszta艂cie. Jedna z nich ma tradycyjny profil krzywki, natomiast druga jest prawie okr膮g艂a 鈥 lekko owalna. Dlatego jeden z zawor贸w opuszcza si臋 normalnie, podczas gdy drugi jest ledwo otwarty. Mieszanka palna 艂atwo przechodzi przez zaw贸r normalny, a przez zaw贸r uchylony bardzo rzadko. Z powodu asymetrii przep艂ywu mieszanki w cylindrze, w kt贸rym powietrze i paliwo mieszaj膮 si臋 prawid艂owo, powstaj膮 dziwne zawirowania. W rezultacie silnik mo偶e pracowa膰 na ubogiej mieszance. Wraz ze wzrostem pr臋dko艣ci obrotowej st臋偶enie paliwa wzrasta, ale tryb, w kt贸rym pracuje tylko jeden zaw贸r, staje si臋 uci膮偶liwy. Dlatego przy oko艂o 2500 obr/min d藕wignia zaworowa zamyka si臋 i jest uruchamiana przez normaln膮 krzywk臋. Zamykanie nast臋puje dok艂adnie w taki sam spos贸b, jak w innych systemach VTEC.

System VTEC-E jest cz臋sto niezas艂u偶enie uwa偶any za wynalazek maj膮cy na celu wy艂膮cznie oszcz臋dno艣膰. Niemniej jednak, w por贸wnaniu z prostymi silnikami, jednostki wyposa偶one w ten mechanizm s膮 nie tylko bardziej ekonomiczne, ale i mocniejsze. Pierwszy tryb, w kt贸rym pracuje jeden zaw贸r, jest odpowiedzialny za ekonomi臋, a 鈥瀋zystej krwi鈥 VTEC, kt贸ry zak艂ada szerokie otwarcie zawor贸w dolotowych, odpowiada za wska藕niki mocy. Je艣li por贸wnamy dwa podobne silniki, z kt贸rych jeden jest wyposa偶ony w mechanizm VTEC-E, to zwyk艂y egzemplarz b臋dzie o 6-9% s艂abszy i bardziej 偶ar艂oczny.

Dodaj komentarz

Tw贸j adres e-mail nie zostanie opublikowany.

osiemna艣cie + 9 =