System
elektronicznie
sterowanych zmiennych faz i skoków zaworów VTEC
(Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) stał
się już typowym dla silników Hondy sposobem łączenia
ognia z wodą. Produkuje się obecnie 4 wersje tego
systemu, różniące się przeznaczeniem bądź istotnymi
cechami konstrukcyjnymi. W silniku o pojemności skokowej
1,5 litra stosuje się wersję ekonomiczną systemu,
zwaną wcześniej VTEC-E.
Bloki i
głowice
silników VTEC wykonywane są w wysokociśnieniowej
technologii odlewniczej przyspieszającej proces
produkcji. Aluminium zawiera włókna krzemowe
podwyższające wytrzymałość odlewu, co pozwala nieco
skrócić silnik i podwyższyć jego sztywność, a w
wyniku otrzymać więcej miejsca pod maską i mniej
hałasu. Tak zwana otwarta struktura bloku oznacza
istotnie uproszczenie procesu odlewniczego. Teoretycznie
powinno to powodować spadek sztywności silnika, ale
dzięki zastosowaniu zaawansowanych analiz komputerowych
udało się uniknąć tego zjawiska. Ścianki bloku tego
silnika schodzą poniżej osi łożysk wału korbowego.
Stosuje się też bardzo sztywne, aluminiowe pokrywy
łożysk.
Silnik VTEC
można zaliczyć do jednostek długoskokowych, co
przyczynia się do zredukowania długości silnika i
poprawia jego charakterystykę w zakresie niskich
prędkości obrotowych. Jest to najbardziej zaawansowany
technologicznie kawałek metalu, z jakim można się
spotkać w codziennym życiu. Tuleje cylindrowe silnika
wykonano bowiem z kompozytu FRM, czyli aluminium
wzmacnianego włóknami węglowymi. Takie rozwiązanie
pozwala na znacznie szybsze odprowadzanie ciepła, niż w
przypadku typowych tulei cylindrowych odlewanych z
żeliwa. W rezultacie można istotnie zmniejszyć wymiary
silnika, bądź znacznie podnieść jego moc, bądź -
jak w tym przypadku - zachowując moc i wymiary
podwyższyć trwałość silnika. Dodatkowe korzyści
płynące z tej technologii to większa odporność na
zużycie i mniejsza masa silnika.

Na wypadek
nietypowych, awaryjnych przeciążeń cieplnych silnika,
zastosowano rozwiązanie po raz pierwszy sprawdzone przez
Hondę w turbodoładowanych silnikach Formuły 1: zestaw
dysz natryskujących olej na denka tłoków, celem ich
ochłodzenia.
Silnik VTEC
wyposażono w całkowicie pływające tłoki (znane już
z Hondy Legend), co pozwoliło zmniejszyć wysokość
tłoka nad osią korbowodu, a dzięki temu zredukować
hałasy wywołane tak zwanym przekładaniem się tłoka.
Silniki
znane z Accorda i Prelude zyskały sobie sławę
jednostek czterocylindrowych przewyższających
miękkością pracy wiele silników V-6. Taki efekt
osiągnięto stosując dwa wałki wyrównoważające
siły bezwładności drugiego rzędu. Wałki umieszczono
w bloku po obu stronach wału korbowego nieco powyżej
jego osi. Wałki napędzane paskiem zębatym obracają
się dwa razy szybciej od wału korbowego. System ten
pozwala na bardzo skuteczną redukcję drgań silnika
przy średnich i wysokich obrotach, czyli typowych dla
silnika warunkach pracy.
VTEC-E
SOHC
Silnik
posiada po dwa zawory ssące i dwa
wydechowe w każdym z 4 cylindrów. System VTEC w tej
wersji steruje tylko pracą zaworów ssących, zawory
wydechowe działają tak, jak w innych silnikach 16
zaworowych.
Każdy
z 8 zaworów silnika
VTEC posiada oddzielną krzywkę i dźwignię do pracy
przy małych i średnich prędkościach obrotowych. Jeden
z dwóch zaworów dolotowych każdego z cylindrów
otwiera się tylko na tyle, by uniknąć przegrzewania
się gniazd zaworowych. Drugi z zaworów ma również
skrócony skok, co powoduje nadanie dużej prędkości
zasysanej mieszance. Zawirowanie jest tak duże, że
umożliwia spalanie mieszanki o zubożonym składzie.
Jeśli
warunki pracy
wskazują, że potrzebna jest większa moc wyjściowa, to
komputer sterujący pracą silnika otwiera zawór
elektromagnetyczny, doprowadzając do dźwigni zaworowych
olej pod ciśnieniem. Dźwignie zaworów dolotowych
każdego z cylindrów zostają dzięki temu spięte w
jeden mechanizm, a do pracy wchodzi trzecia środkowa
dźwignia zaworowa. Oba zawory dolotowe zaczynają wtedy
pracować, w typowy dla wysoko wysilonych silników
szybkoobrotowych. Jednocześnie mieszanka paliwowo -
powietrzna zostaje wzbogacona do składu
stechiometrycznego.

Moment
zmiany trybu pracy
zależy od obciążenia silnika: następuje on przy 2700
obr/min przy pełnym otwarciu przepustnicy, a przy
spokojnej, delikatnej jeździe spalanie ubogiej mieszanki
jest kontynuowane aż do 3300 obr/min.
VTEC
DOHC
System
DOHC VTEC pozwala jednocześnie podwyższyć moc
maksymalną, poprawić elastyczność na niskich
obrotach, zapewnić znakomite osiągi, utrzymać w ryzach
zużycie paliwa i nadać silnikowi niepowtarzalne
brzmienie wywołujące ciarki na plecach.
Celem
stosowania systemu
VTEC jest jak najlepsze napełnienie cylindrów
mieszanką paliwowo - powietrzną w całym zakresie
prędkości obrotowych silnika. Wiadomo, że przy
wysokich obrotach silnika, zawory powinny pozostawać
otwarte przez dłuższą część obrotu wału korbowego,
by dać mieszance, a później spalinom dość czasu na
pokonanie sił bezwładności. Niestety, fazy rozrządu
dostosowane do wysokich obrotów silnika powodują
problemu przy niskich i średnich obrotach. Mieszanka
paliwowo - powietrzna ma wtedy tendencję do uciekania z
cylindra, a już wypchnięte spaliny wpływają z
powrotem do komory spalania. Idealnym rozwiązaniem
byłyby więc inne fazy otwarcia zaworów przy niższych
, inne przy wyższych obrotach silnika - i właśnie to
zapewnia system DOHC VTEC.
Dla
każdego z 16
zaworów silnika DOHC VTEC zastosowano oddzielną
krzywkę i dźwignię zaworową do pracy przy małych i
średnich prędkościach obrotowych nie przekraczających
2700 - 3500 obr/min. Zawory mają stosunkowo krótkie
czasy otwarcia i ograniczony skok. Dodatkowo, jeden z
dwóch zaworów dolotowych każdego z cylindrów zaczyna
otwierać się nieco później, co powoduje lepsze
zawirowanie mieszanki.

Po
przekroczeniu
pewnej prędkości obrotowej (zależnej od obciążenia
silnika, otwarcia przepustnicy i temperatury płynu
chłodzącego), komputer sterujący pracą silnika
otwiera zawór elektromagnetyczny, doprowadzając do
dźwigni zaworowych olej pod ciśnieniem. Dźwignie par
zaworów dolotowych i wylotowych każdego z cylindrów
zostają dzięki temu spięte w jeden mechanizm, a do
pracy wchodzi trzecia, środkowa dźwignia zaworowa.
Zawory zaczynają wtedy otwierać się nieco wcześniej,
zamykać nieco później, a ich skok jest w każdej
chwili większy niż poprzednio - jest to podstawową
zasadą działania systemu VTEC. Warto dodać, że
przejście z jednego trybu pracy rozrządu w drugi jest
praktycznie nie do zauważenia dla kierowcy.
Niekiedy
stosuje się w parze zmienna geometrię kanałów
dolotowych. Gdy silnik przekracza 4800 obr/min, otwiera
się dodatkowy kanał powietrzny, zaspokajając rosnący
apetyt jednostki napędowej. Takie rozwiązanie pozwala
utrzymać odpowiednio dużą prędkość zasysanego
powietrza w pełnym zakresie prędkości obrotowych.
(C) Dream Team
|