ระบบ VTEC สำหรับเครื่องยนต์ของรถยนต์

เครื่องยนต์สันดาปภายในของยานยนต์มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง วิศวกรพยายาม "บีบ" กำลังและแรงบิดสูงสุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยไม่ต้องหันไปเพิ่มปริมาตรของกระบอกสูบ วิศวกรยานยนต์ชาวญี่ปุ่นมีชื่อเสียงจากข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องยนต์ในบรรยากาศของพวกเขาในทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมาได้รับแรงม้า 1000 แรงม้าจากปริมาตร 100 ซม.³ เรากำลังพูดถึงรถยนต์ฮอนด้าซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องเครื่องยนต์เค้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องขอบคุณระบบ VTEC

ดังนั้นในบทความนี้เราจะมาดูอย่างละเอียดว่า VTEC คืออะไรทำงานอย่างไรหลักการทำงานและคุณสมบัติการออกแบบ

VTEC System คืออะไร

Variable Valve Timing และ Lift Electronic Control ซึ่งแปลเป็นภาษารัสเซียว่าเป็นระบบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับควบคุมเวลาเปิดและการยกวาล์วของกลไกการจ่ายก๊าซ พูดง่ายๆคือระบบสำหรับเปลี่ยนจังหวะของเวลา กลไกนี้ถูกคิดค้นขึ้นด้วยเหตุผล

เป็นที่ทราบกันดีว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ดูดโดยธรรมชาติมีความสามารถในการส่งออกสูงสุดที่ จำกัด มากและแรงบิดที่เรียกว่า "ชั้น" นั้นสั้นมากจนเครื่องยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงความเร็วหนึ่งเท่านั้น แน่นอนว่าการติดตั้งกังหันช่วยแก้ปัญหานี้ได้ทั้งหมด แต่เราสนใจเครื่องยนต์บรรยากาศซึ่งมีราคาถูกกว่าในการผลิตและใช้งานง่ายกว่า

ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่แล้ววิศวกรชาวญี่ปุ่นที่ Honda เริ่มคิดว่าจะทำอย่างไรให้เครื่องยนต์ซับคอมแพ็คทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในทุกโหมดกำจัด“ การประชุม” แบบวาล์วต่อกระบอกสูบและเพิ่มความเร็วในการทำงานเป็น 8000-9000 รอบต่อนาที

ปัจจุบันรถยนต์ฮอนด้าติดตั้งระบบ 3 Series VTEC ซึ่งโดดเด่นด้วยการมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งรับผิดชอบจำนวนครั้งในการยกและเวลาเปิดวาล์วสำหรับโหมดการทำงานสามโหมด (ความเร็วต่ำปานกลางและสูง)

ที่ความเร็วรอบเดินเบาและความเร็วต่ำ ระบบจะให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงเนื่องจากส่วนผสมที่ไม่ติดมัน และถึงความเร็วปานกลางและสูง - กำลังสูงสุด

อย่างไรก็ตามรุ่นใหม่ "VTECH" อนุญาตให้เปิดวาล์วไอดีหนึ่งในสองวาล์วซึ่งช่วยให้ประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างมากในโหมดเมือง

หลักการพื้นฐานของการทำงาน

เมื่อเครื่องยนต์ทำงานด้วยความเร็วต่ำและปานกลางหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องยนต์สันดาปภายในจะปิดวาล์วขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าไม่มีแรงดันน้ำมันในตัวโยกและวาล์วจะทำงานตามปกติจากการหมุนของเพลาลูกเบี้ยวหลัก

เมื่อถึงรอบที่กำหนดซึ่งจำเป็นต้องมีการคืนค่าสูงสุด ECU จะส่งสัญญาณไปยังโซลินอยด์ซึ่งเมื่อเปิดแล้วจะส่งน้ำมันภายใต้แรงดันเข้าไปในโพรงของตัวโยกและขยับพินบังคับให้แคมเดียวกันทำงานซึ่งจะเปลี่ยนความสูงของวาล์วและเวลาเปิด 

ในขณะเดียวกัน ECM จะปรับอัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศโดยการฉีดส่วนผสมที่เข้มข้นเข้าไปในกระบอกสูบเพื่อให้ได้แรงบิดสูงสุด

ทันทีที่ความเร็วของเครื่องยนต์ลดลงโซลินอยด์จะปิดช่องน้ำมันหมุดจะกลับสู่ตำแหน่งเดิมและวาล์วจะทำงานจากลูกเบี้ยวด้านข้าง

ดังนั้นการทำงานของระบบจึงให้ผลของกังหันขนาดเล็ก

พันธุ์ VTEC

กว่า 30 ปีของการใช้งานระบบ VTEC มีสี่ประเภท:

•  ดีโอเอชซี วีเทค;
•  SOHC วีเทค;
•  ไอ-วีเทค;
•  SOHC VTEC-E

แม้จะมีระบบควบคุมเวลาและจังหวะวาล์วที่หลากหลาย แต่หลักการทำงานก็เหมือนกันมีเพียงรูปแบบการออกแบบและการควบคุมเท่านั้นที่แตกต่างกัน

ระบบ DOHC VTEC

ในปี 1989 มีการดัดแปลง Honda Integra สองรุ่นสำหรับตลาดญี่ปุ่นในประเทศ - XSi และ RSi เครื่องยนต์ 1.6 ลิตรติดตั้ง VTEC และกำลังสูงสุด 160 แรงม้า เป็นที่น่าสังเกตว่าเครื่องยนต์ที่ความเร็วต่ำนั้นมีการตอบสนองของคันเร่งที่ดี ประหยัดน้ำมัน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์นี้ยังคงผลิตในรุ่นที่ทันสมัยเท่านั้น

โครงสร้างเครื่องยนต์ DOHC มีเพลาลูกเบี้ยวสองตัวและสี่วาล์วต่อสูบ วาล์วแต่ละคู่มีลูกเบี้ยวรูปทรงพิเศษสามตัวซึ่งสองตัวทำงานด้วยความเร็วต่ำและปานกลางและวาล์วกลางจะ "เชื่อมต่อ" ด้วยความเร็วสูง

กล้องสองตัวด้านนอกสื่อสารโดยตรงกับวาล์วผ่านตัวโยกในขณะที่ลูกเบี้ยวกลางจะทำงานไม่ได้ใช้งานจนกว่าจะถึงความเร็วที่กำหนด

เพลาลูกเบี้ยวด้านข้างเป็นรูปวงรีมาตรฐาน แต่ให้ประสิทธิภาพการประหยัดน้ำมันที่รอบต่อนาทีต่ำเท่านั้น เมื่อความเร็วสูงขึ้นลูกเบี้ยวกลางซึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงดันน้ำมันจะทำงานและเนื่องจากรูปร่างที่โค้งมนและใหญ่ขึ้นจึงเปิดวาล์วในช่วงเวลาที่ต้องการและมีความสูงมากขึ้น ด้วยเหตุนี้การเติมกระบอกสูบจึงได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นมีการล้างที่จำเป็นและส่วนผสมของอากาศเชื้อเพลิงจะถูกเผาไหม้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ระบบ SOHC VTEC

การประยุกต์ใช้ VTEC เป็นไปตามความคาดหวังของวิศวกรชาวญี่ปุ่นและพวกเขาตัดสินใจที่จะพัฒนานวัตกรรมต่อไป ขณะนี้มอเตอร์ดังกล่าวเป็นคู่แข่งโดยตรงกับหน่วยที่มีกังหันและรุ่นก่อนมีโครงสร้างที่ง่ายกว่าและราคาถูกกว่าในการใช้งาน

ในปีพ. ศ. 1991 VTEC ได้รับการติดตั้งในเครื่องยนต์ D15B พร้อมระบบจ่ายแก๊ส SOHC และมีปริมาตรเพียง 1,5 ลิตรเครื่องยนต์ "ผลิต" 130 แรงม้า การออกแบบชุดจ่ายไฟมีไว้สำหรับเพลาลูกเบี้ยวเดี่ยว ดังนั้นกล้องจึงอยู่บนแกนเดียวกัน

หลักการทำงานของการออกแบบที่เรียบง่ายนั้นไม่แตกต่างจากแบบอื่น ๆ มากนัก: ยังใช้ลูกเบี้ยวสามตัวต่อหนึ่งคู่ของวาล์วและระบบจะทำงานกับวาล์วไอดีเท่านั้นในขณะที่วาล์วไอเสียโดยไม่คำนึงถึงความเร็วจะทำงานในโหมดเรขาคณิตและโหมดชั่วคราว

การออกแบบที่เรียบง่ายมีข้อดีคือเครื่องยนต์ดังกล่าวมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบากว่าและนี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับสมรรถนะแบบไดนามิกของรถและรูปแบบของรถโดยรวม 

ระบบ I-VTEC

แน่นอนว่าคุณรู้จักรถยนต์เช่น Honda Accord เจนเนอเรชั่นที่ 7 และ 8 รวมถึงครอสโอเวอร์ CR-V ที่ติดตั้งมอเตอร์พร้อมระบบ i-VTEC ในกรณีนี้ตัวอักษร“ i” ย่อมาจากคำว่าอัจฉริยะนั่นคือ“ ฉลาด” เมื่อเทียบกับซีรีส์ก่อนหน้านี้เป็นรุ่นใหม่ด้วยการแนะนำฟังก์ชันเพิ่มเติม VTC ซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องควบคุมช่วงเวลาที่วาล์วเริ่มเปิดอย่างเต็มที่

ที่นี่วาล์วไอดีไม่เพียง แต่เปิดก่อนหน้านี้หรือในภายหลังและในระดับความสูงที่กำหนดเท่านั้น แต่ยังสามารถหมุนเพลาลูกเบี้ยวได้ในบางมุมด้วยน็อตเกียร์ของเพลาลูกเบี้ยวเดียวกัน โดยทั่วไประบบจะกำจัดแรงบิด“ dips” ให้อัตราเร่งที่ดีและสิ้นเปลืองน้ำมันปานกลาง

ระบบ SOHC VTEC-E

"VTECH" เจเนอเรชันถัดไปมุ่งเน้นไปที่การประหยัดเชื้อเพลิงสูงสุด เพื่อทำความเข้าใจการทำงานของ VTEC-E เรามาดูทฤษฎีของเครื่องยนต์ด้วยวัฏจักร Otto ดังนั้น ส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงจะได้จากการผสมอากาศกับน้ำมันเบนซินในท่อร่วมไอดีหรือในกระบอกสูบโดยตรง เหนือสิ่งอื่นใด ปัจจัยสำคัญในประสิทธิภาพการเผาไหม้ของส่วนผสมคือความสม่ำเสมอ

ที่ความเร็วต่ำระดับปริมาณอากาศจะต่ำซึ่งหมายความว่าการผสมน้ำมันเชื้อเพลิงกับอากาศจะไม่ได้ผลซึ่งหมายความว่าเรากำลังเผชิญกับการทำงานของเครื่องยนต์ที่ไม่เสถียร เพื่อให้แน่ใจว่าชุดจ่ายไฟทำงานได้อย่างราบรื่นส่วนผสมที่อุดมสมบูรณ์จะเข้าสู่กระบอกสูบ

ระบบ VTEC-E ไม่มีกล้องเพิ่มเติมในการออกแบบเนื่องจากมีจุดมุ่งหมายเพื่อการประหยัดน้ำมันโดยเฉพาะและสอดคล้องกับมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมระดับสูง 

นอกจากนี้ คุณสมบัติที่โดดเด่นของ VTEC-E คือการใช้ลูกเบี้ยวที่มีรูปทรงต่างๆ ซึ่งหนึ่งในนั้นเป็นรูปทรงมาตรฐาน และอีกอันเป็นรูปวงรี ดังนั้นวาล์วทางเข้าหนึ่งตัวจะเปิดขึ้นในช่วงปกติและวาล์วตัวที่สองแทบไม่เปิด ผ่านวาล์วหนึ่ง ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศจะเข้าไปเต็ม ในขณะที่วาล์วที่สองซึ่งมีความเร็วต่ำ ทำให้เกิดการหมุนวน ซึ่งหมายความว่าส่วนผสมจะเผาไหม้ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ หลังจาก 2500 รอบต่อนาที วาล์วที่สองก็เริ่มทำงานเช่นเดียวกับวาล์วตัวแรกโดยปิดลูกเบี้ยวในลักษณะเดียวกับในระบบที่อธิบายไว้ข้างต้น

อย่างไรก็ตาม VTEC-E ไม่เพียงมุ่งเป้าไปที่ความประหยัดเท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์บรรยากาศธรรมดาถึง 6-10% เนื่องจากแรงบิดที่หลากหลาย ดังนั้นจึงไม่ไร้ผลในครั้งเดียว VTEC ได้กลายเป็นคู่แข่งที่สำคัญของเครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ

ระบบ SOHC VTEC 3 ขั้นตอน

คุณสมบัติที่โดดเด่นของ 3 ขั้นตอนคือระบบมุ่งเป้าไปที่การทำงานของ VTEC ในสามโหมด พูดง่ายๆ ก็คือ วิศวกรรวม VTEC สามรุ่นเป็นหนึ่งเดียว สามโหมดการทำงานมีดังนี้:

• ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำการทำงานของ VTEC-E จะถูกคัดลอกโดยสมบูรณ์โดยที่วาล์วเพียงตัวเดียวในสองวาล์วจะเปิดเต็มที่
• ด้วยความเร็วปานกลางวาล์วสองตัวเปิดเต็มที่
• ที่รอบสูงลูกเบี้ยวกลางจะทำงานเปิดวาล์วให้อยู่ในระดับความสูงสูงสุด

โซลินอยด์เพิ่มเติมได้รับการออกแบบมาสำหรับการทำงานสามโหมด

ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามอเตอร์ดังกล่าวที่ความเร็วคงที่ 60 กม. / ชม. มีอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง 3.6 ลิตรต่อ 100 กม.

ตามคำอธิบายของ VTEC ระบบนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ถือว่าเชื่อถือได้เนื่องจากมีการใช้ชิ้นส่วนประกอบเพียงไม่กี่ชิ้นในการออกแบบ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าการรักษาการทำงานเต็มรูปแบบของมอเตอร์ดังกล่าวควรดำเนินการจากการบำรุงรักษาตามเวลาเช่นเดียวกับการใช้น้ำมันเครื่องที่มีความหนืดและสารเติมแต่ง นอกจากนี้เจ้าของบางรายไม่ได้กล่าวเป็นนัยว่า VTEC มีฟิลเตอร์ตาข่ายของตัวเองที่ช่วยปกป้องโซลีนอยด์และแคมจากน้ำมันสกปรกและต้องเปลี่ยนหน้าจอทุก ๆ 100 กม.

คำถามและคำตอบ:

i VTEC คืออะไรและทำงานอย่างไร เป็นระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนเวลาและความสูงของจังหวะวาล์ว เป็นการดัดแปลงระบบ VTEC ที่คล้ายกันซึ่งพัฒนาโดยฮอนด้า

คุณสมบัติการออกแบบและระบบ VTEC ทำงานอย่างไร สองวาล์วได้รับการสนับสนุนโดยสามลูกเบี้ยว (ไม่ใช่สอง) ขึ้นอยู่กับการออกแบบของสายพานราวลิ้น กล้องด้านนอกติดต่อกับวาล์วผ่านตัวโยก แขนโยก หรือตัวดัน ในระบบดังกล่าว จังหวะการทำงานของวาล์วมีสองโหมด