Sistema VTEC per a motor de cotxe

Els motors de combustió interna automotriu milloren constantment, els enginyers intenten "esprémer" la màxima potència i parell, sobretot sense recórrer a augmentar el volum de cilindres. Els enginyers japonesos d'automòbils es van fer famosos pel fet que els seus motors atmosfèrics, als anys 90 del segle passat, rebien 1000 cavalls de potència d'un volum de 100 cm³. Parlem de cotxes Honda, coneguts pels seus motors d’accelerador, sobretot gràcies al sistema VTEC.

Per tant, a l’article veurem de prop què és VTEC, com funciona, el principi de funcionament i les característiques de disseny.

Què és el sistema VTEC

Control electrònic de sincronització i elevació de la vàlvula variable, que es tradueix al rus, com un sistema electrònic per controlar el temps d'obertura i elevació de la vàlvula del mecanisme de distribució de gas. En paraules simples, aquest és un sistema per canviar el moment del temps. Aquest mecanisme es va inventar per una raó.

Se sap que un motor de combustió interna d’aspiració natural té capacitats de producció de potència màxima extremadament limitades, i l’anomenat “prestatge” de parell és tan curt que el motor funciona de manera eficient només en un rang de velocitats determinat. Per descomptat, la instal·lació d’una turbina soluciona completament aquest problema, però ens interessa un motor atmosfèric, més barat de fabricar i més fàcil d’operar.

Ja als anys 80 del segle passat, els enginyers japonesos de Honda van començar a pensar com fer que un motor subcompacte funcioni de manera eficient en tots els modes, eliminar la "reunió" de vàlvula-cilindre i augmentar la velocitat de funcionament a 8000-9000 rpm.

Avui en dia, els vehicles Honda estan equipats amb el sistema VTEC de la Sèrie 3, que es caracteritza per la presència d’electrònica sofisticada responsable de la quantitat de temps d’obertura de vàlvula i elevació de tres modes de funcionament (baixa, mitjana i alta velocitat).

A velocitats de ralentí i baixes, el sistema proporciona eficiència de combustible a causa d'una mescla magra i assolint velocitats mitjanes i altes: potència màxima.

Per cert, la nova generació "VTECH" permet obrir una de les dues vàlvules d’entrada, cosa que permet estalviar significativament combustible en mode ciutat.

Principis bàsics de treball

Quan el motor funciona a velocitats baixes i mitjanes, la unitat de control electrònic del motor de combustió interna manté la solenoide tancada, no hi ha pressió d’oli als basculants i les vàlvules funcionen normalment a partir de la rotació de les lleves principals de l’arbre de lleves.

En arribar a determinades revolucions, a les quals es requereix la màxima sortida, l’ECU envia un senyal al solenoide que, quan s’obre, fa passar oli a pressió a la cavitat dels basculants i mou els passadors, obligant a treballar les mateixes lleves que canvien l’alçada d’elevació de la vàlvula i el seu temps d’obertura. 

Al mateix temps, l'ECM ajusta la relació combustible-aire injectant una barreja rica als cilindres per obtenir un parell màxim.

Tan bon punt baixa la velocitat del motor, el solenoide tanca el canal d’oli, els passadors tornen a la seva posició original i les vàlvules funcionen des de les lleves laterals.

Així, el funcionament del sistema proporciona l’efecte d’una petita turbina.

Varietats de VTEC

En més de 30 anys d’ús del sistema, hi ha quatre tipus de VTEC:

•  DOHC VTEC;
•  SOHC VTEC;
•  i-VTEC;
•  SOHC VTEC-E.

Malgrat la varietat de sistemes de control de temps i vàlvules, el principi de funcionament és el mateix, només el disseny i l’esquema de control difereixen.

Sistema DOHC VTEC

El 1989, es van llançar dues modificacions de l'Honda Integra per al mercat nacional japonès: XSi i RSi. El motor d'1.6 litres estava equipat amb VTEC i la potència màxima era de 160 CV. Cal destacar que el motor a baixes velocitats es caracteritza per una bona resposta de l'accelerador, l'eficiència del combustible i el respecte al medi ambient. Per cert, aquest motor encara es produeix, només en una versió modernitzada.

Estructuralment, el motor DOHC està equipat amb dos arbres de lleves i quatre vàlvules per cilindre. Cada parell de vàlvules està equipat amb tres lleves amb formes específiques, dues de les quals funcionen a velocitats baixes i mitjanes, i la central està "connectada" a velocitats elevades.

Les dues lleves externes es comuniquen directament amb les vàlvules a través del balancí, mentre que la lleva central funciona inactiva fins que s’assoleix una certa velocitat.

Les lleves laterals de l’arbre de lleves es fabriquen en forma el·lipsoide estàndard, però només proporcionen eficiència energètica a baixes revolucions. Quan augmenta la velocitat, la lleva central, sota la influència de la pressió de l'oli, s'activa i, a causa de la seva forma més arrodonida i més gran, obre la vàlvula en el moment desitjat i a una alçada superior. A causa d'això, es produeix un millor ompliment dels cilindres, es proporciona la purga necessària i la barreja combustible-aire es crema amb la màxima eficiència.

Sistema SOHC VTEC

L'aplicació de VTEC va complir les expectatives dels enginyers japonesos i van decidir continuar desenvolupant la innovació. Ara aquests motors són competidors directes a les unitats amb una turbina, i el primer és estructuralment més senzill i més barat d’operar.

El 1991, VTEC també es va instal·lar al motor D15B amb un sistema de distribució de gas SOHC i, amb un volum modest d'1,5 litres, el motor "produïa" 130 CV. El disseny de la unitat de potència proporciona un únic arbre de lleves. En conseqüència, les lleves es troben al mateix eix.

El principi de funcionament del disseny simplificat no és molt diferent dels altres: també utilitza tres lleves per parell de vàlvules i el sistema només funciona per a les vàlvules d’admissió, mentre que les vàlvules d’escapament, independentment de la velocitat, funcionen en el mode geomètric i horari estàndard.

El disseny simplificat té els seus avantatges en què un motor d’aquest tipus és més compacte i lleuger, i això és important per al rendiment dinàmic del cotxe i la distribució del cotxe en general. 

Sistema I-VTEC

Segur que coneixeu cotxes com el Honda Accord de setena i vuitena generació, així com el crossover CR-V, que estan equipats amb motors amb el sistema i-VTEC. En aquest cas, la lletra "i" significa la paraula intel·ligent, és a dir, "intel·ligent". En comparació amb la sèrie anterior, una nova generació, gràcies a la introducció d’una funció addicional VTC, que funciona constantment, controlant completament el moment en què les vàlvules comencen a obrir-se.

Aquí, les vàlvules d’admissió no només s’obren tard o d’hora i a una certa alçada, sinó que també es pot girar l’eix de lleves amb un angle determinat gràcies a la femella del mateix arbre de lleves. En general, el sistema elimina els parats de parell, proporciona una bona acceleració i un consum moderat de combustible.

Sistema SOHC VTEC-E

La propera generació de "VTECH" se centra a aconseguir la màxima economia de combustible. Per entendre el funcionament del VTEC-E, passem a la teoria del motor amb el cicle Otto. Així, la barreja aire-combustible s'obté barrejant aire i gasolina al col·lector d'admissió o directament al cilindre. Entre altres coses, un factor important en l'eficiència de combustió de la mescla és la seva uniformitat.

A velocitats baixes, el grau d’entrada d’aire és baix, cosa que significa que la barreja de combustible amb aire és ineficaç, cosa que significa que estem davant d’un funcionament inestable del motor. Per garantir un bon funcionament de la unitat de potència, una barreja enriquida entra als cilindres.

El sistema VTEC-E no té lleves addicionals en el disseny, perquè s’orienta exclusivament a l’estalvi de combustible i al compliment d’uns estàndards ambientals elevats. 

A més, una característica distintiva de VTEC-E és l'ús de lleves de diverses formes, una de les quals és una forma estàndard i la segona és ovalada. Així, una vàlvula d'entrada s'obre en el rang normal i la segona amb prou feines s'obre. A través d'una vàlvula, la barreja d'aire-combustible entra completament, mentre que la segona vàlvula, a causa del seu baix rendiment, produeix un efecte de remolí, la qual cosa significa que la barreja es cremarà amb tota eficiència. Després de 2500 rpm, la segona vàlvula també comença a funcionar, com la primera, tancant la lleva de la mateixa manera que en els sistemes descrits anteriorment.

Per cert, VTEC-E està dirigit no només a l’economia, sinó també a un 6-10% més potent que els motors atmosfèrics simples, a causa d’una àmplia gamma de parell. Per tant, no és en va, alhora, VTEC s’ha convertit en un seriós competidor dels motors turboalimentats.

Sistema SOHC VTEC de 3 etapes

Una característica distintiva de les 3 etapes és que el sistema està dirigit al funcionament de VTEC en tres modes, en paraules senzilles: els enginyers van combinar tres generacions de VTEC en una sola. Els tres modes de funcionament són els següents:

• a baixes velocitats del motor, es copia completament el funcionament del VTEC-E, on només s’obre completament una de les dues vàlvules;
• a velocitat mitjana, dues vàlvules completament obertes;
• a revolucions elevades, la lleva central es compromet, obrint la vàlvula a la seva alçada màxima.

Un solenoide addicional està dissenyat per a un funcionament en tres modes.

S'ha comprovat que aquest motor, a una velocitat constant de 60 km / h, mostrava un consum de combustible de 3.6 litres per cada 100 km.

Basat en la descripció de VTEC, es pretén que aquest sistema es consideri fiable, ja que hi ha poques parts associades al disseny. És important entendre que el manteniment del funcionament complet d’aquest motor ha de procedir d’un manteniment oportú, així com de l’ús d’oli de motor amb una certa viscositat i un paquet d’additius. A més, alguns propietaris no impliquen que VTEC tingui els seus propis filtres de malla, que protegeixen addicionalment els solenoides i les lleves de l’oli brut, i cal substituir aquestes pantalles cada 100 km.

Preguntes i respostes:

Què és i VTEC i com funciona? És un sistema electrònic que canvia el temps i l'alçada de la temporització de la vàlvula. És una modificació d'un sistema VTEC similar desenvolupat per Honda.

Quines són les característiques de disseny i com funciona el sistema VTEC? Dues vàlvules estan suportades per tres lleves (no dues). Depenent del disseny de la corretja de distribució, les lleves exteriors contacten amb les vàlvules a través de balancins, balancins o polsadors. En aquest sistema, hi ha dos modes de funcionament de la temporització de la vàlvula.