Zmienne fazy rozrządu po japońsku - VTEC [wideo]

Wydawałoby się, ze technologia VTEC opracowana przez Hondę jest już na tyle leciwa, że większość miłośników motoryzacji powinna rozumieć jej działanie. Pojęcie zmiennych faz rozrządu nie jest raczej nikomu obce, ale w jaki sposób realizowany jest ten proces nie każdy potrafi wyjaśnić.

VTEC - Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. W języku polskim VTEC oznacza zmienny czas oraz wznios zaworów sterowany elektronicznie. W sieci można znaleźć teorie, jakoby VTEC nie dotyczył zmiennych faz rozrządu i jest to błędne nazewnictwo. Faza rozrządu określa moment otwarcia oraz zamknięcia poszczególnych zaworów. Jeśli więc VTEC zmienia czas otwarcia zaworów, to jak najbardziej zmienia się również faza rozrządu.

Honda wprowadziła system VTEC w 1988 roku. Od tego czasu powstało wiele jego odmian, w których zmiany były czasem jedynie kosmetyczne. Mimo wszystko można wyróżnić kilka głównych wersji, wśród których zacznę omawianie od podstawowego mechanizmu VTEC.

VTEC

Podstawowy mechanizm, tak jak zresztą i jego bardziej rozbudowane wersje, wykorzystuje hydraulicznie sterowany sworzeń służący do spięcia pracy poszczególnych dźwigni zaworowych. W 16-zaworowym silniku na każdy cylinder przypadają 2 zawory dolotowe i wylotowe. Przy zastosowaniu systemu VTEC, pracą 2 zaworów dolotowych sterują dwie krzywki o odmiennym kształcie za pośrednictwem dźwigni zaworowych. Jedna z krzywek ma bardziej „sportowy” kształt wymuszając dłuższy czas otwarcia zaworów i większy wznios. W normalnych warunkach dźwignie zaworowe poruszane przez krzywki pracują niezależnie. Powyżej pewnych obrotów następuje spięcie ich za pomocą wspomnianego sworznia i obie dźwignie pracują wg. zarysu kształtu ostrzejszej krzywki.

DOHC VTEC

System zmiennych faz rozrządu oparty o działanie dwóch wałków rozrządu (DOHC) był pierwszą z zaprezentowanych przez Hondę konfiguracji. Zmienny czas oraz wznios zaworów dotyczy w tym przypadków zarówno zaworów dolotowych jak i wydechowych. Budowa wałka i dźwigni zaworowych jest również bardziej rozbudowana w stosunku do podstawowego mechanizmu.

Pomiędzy każde dwie pary mechanizmu krzywka-dźwignia zaworowa, jakie przypadają na dwa zawory wylotowe bądź dolotowe poszczególnego cylindra, inżynierowie Hondy wstawili kolejną. Krzywka na wałku odpowiadająca za poruszanie trzecią dźwignią zaworową jest ostrzejsza. Jej kształt zapewnia wyraźnie dłuższe czasy otwarcia zaworów oraz większy wznios. Każda para zaworów posiada więc dwie krzywki niskoobrotowe, oraz jedną wysokoobrotową. Jak sama nazwa wskazuje, praca tej ostatniej uaktywnia się na wyższych obrotach silnika.

Włączany jest wówczas elektrozawór, który powoduje wzrost ciśnienia w kanale, w którym umieszczony jest sworzeń. Po przesunięciu poziomym łączy on wszystkie trzy dźwignie zaworowe w jedną, a praca zaworów sterowana jest środkową krzywką dzięki czemu silnik otrzymuje większą ilość powietrza oraz paliwa, za co odpowiada komputer sterujący.

SOHC VTEC

Po sukcesach związanych z systemem VTEC w silnikach z dwoma wałkami rozrządu, Honda zaimplementowała układ zmiennych faz rozrządu do silników z pojedynczym wałkiem. Działanie systemu jest identyczne jak w przypadku DOHC. Różnica polega na tym, że trzecia krzywka wstawiana jest pomiędzy dwie dźwignie tylko zaworów dolotowych. W przypadku zaworów wylotowych nie ma na to miejsca m.in. przez przewody świec zapłonowych. Trzecia krzywka steruje ruchem elementu na kształt dźwigni zaworowej, która służy tylko do połączenia przesuwnym sworzniem dwóch pozostałych dźwigni zaworowych.

VTEC-E

Kolejna odmiana powstała dla jeszcze większej oszczędności paliwa. Przez niektórych „hondziarzy” ta konfiguracja nie jest nazywana prawdziwym VTECem. Jest to oczywiście stwierdzenie na wyrost, bo także i w tym układzie fazy rozrządu ulegają zmianie. Silniki z VTEC-E poniżej pewnych obrotów pracują praktycznie na  12 zaworach. Cztery zawory dolotowe można powiedzieć, że są nieaktywne. Krzywki sterujące ich pracą mają niemal okrągły kształt przez co zawory prawie się nie unoszą. Piszę „prawie”, ponieważ mimo wszystko zawory te są lekko unoszone, aby nie ulegały przegrzaniu. Główna porcja powietrza dostaje się jednak przez pozostałe zawory, co sprzyja także zawirowaniu mieszanki i jej lepszemu wymieszaniu z paliwem.

„Normalna” krzywka ma jednak nieco ostrzejszy zarys niż standardowe krzywki w silnikach bez systemu VTEC. Pracuje ona przez cały czas, ale dzięki prawie zamkniętemu drugiemu zaworowi, spalanie paliwa jest niższe, a stosunek powietrza do paliwa osiąga wartość nawet 20:1. Po przekroczeniu pewnej wartości obrotowej obie dźwignie zaworowe są spinane, a nie pracujące wcześniej zawory otwierają się teraz tak samo jak pozostałe.

3-stopniowy VTEC

Ta konfiguracja jest swoistym połączeniem zalet SOHC VTEC oraz VTEC-E. Na każdą parę zaworów przypadają trzy krzywki, a każda ma inny kształt. Pierwsza z nich jest niemal okrągła, tak jak w przypadku VTEC-E. Kolejna odpowiada za średni wznios zaworów i wykorzystywana jest przez większość zakresu obrotowego silnika. Ostatnia, środkowa krzywka, zapewnia największy wznios. Dźwignie zaworowe poszczególnych krzywek mogą być łączone stopniowo.

Przy niskich obrotach, poniżej 2500, silnik pracuje w trybie oszczędnym (12-zaworowym) tak jak ma to miejsce w VTEC-E. Cztery zawory nie są unoszone prawie wcale, a pozostałymi czterema steruje krzywka o średnim wzniosie. Po przekroczeniu 2500 obr./min. załączana jest druga faza pracy. Olej pod ciśnieniem sterowany elektrozaworem powoduje przesunięcie się górnego sworznia i spięcie dwóch skrajnych dźwigni zaworowych, co powoduje pracę wszystkich zaworów dolotowych na podstawie kształtu krzywki o średnim wzniosie.

Powyżej 6000 obr./min. aktywowana jest 3 faza, w której olej pod ciśnieniem trafia do obydwu kanałów. Pierwszy sworzeń pozostaje w swojej pozycji, a dołącza do niego drugi, który spina pracę wszystkich trzech dźwigni zaworowych. W takim układzie sterowanie zaworami dolotowymi odbywa się przy pomocy trzeciej, środkowej krzywki o „sportowym”, najostrzejszym kształcie.

Technologia zmiennych faz rozrządu VTEC zapewnia odpowiednio wysoką moc oraz stosunkowo niskie spalanie. Oczywiście w zależności od zastosowanej w silniku konfiguracji, nacisk na poszczególne parametry jest zmienny. W systemie VTEC-E priorytetem jest oczywiście ekonomia, a dzięki tej technologii otrzymujemy również podwyższoną moc. Znowu układ VTEC DOHC zorientowany jest przede wszystkim na wysoką moc.

Najnowszą odmianą i aktualnie stosowaną w silnikach Hondy jest system iVTEC, który stanowi kolejną ewolucję. Jego działanie oraz zalety opiszę już wkrótce, w kolejnym artykule.

Na zakończenie przytoczę jeszcze jeden popularny cytat wśród miłośników Hond, który uważam za równie edukacyjny jak i zabawny:

"VTEC is NOT "V-tec", "V-TEC", "V-tech", "V-TECH", "VTECH", "V-TEK", "vtech", "vtec", "vortech", "Vtec", or "Vtech". It's CAPITAL VTEC. No dashes, no lower case, no extra letters, no anything other than the correct and only spelling of VTEC. If you cannot respect the technology and simply use the correct spelling, you do not deserve what it gives you."

Zobacz także: