Что такое система VTEC и как она работает

Что такое система VTEC и как она работает?

VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control — система изменения фаз газораспределения и электронного управления) является электронной или механической системой в некоторых двигателях автомобилей Honda, которая позволяет двигателю эффективно работать на высоких и низких оборотах, становясь ещё более производительным и ещё более экономичным соответственно. И делает это система VTEC, изменяя режим работы распределительного вала, и вот как это работает!

Если вы читали статью о том, как работает двигатель, то Вы уже знаете о клапанах, которые позволяют воздушно-топливной смеси попадать в двигатель, а выхлопам — выходить из двигателя. Вы также знаете о распределительном вале, который управляет клапанами. Вал использует вращающиеся лопасти (кулачки), которые толкают клапаны, заставляя их открываться и закрываться.

Но есть одна небольшая проблема: на разных оборотах двигателя клапаны, регулируемые распредвалом, открываются в один и тот же момент относительно хода поршня (так, впускной открывается, когда поршень достигает верхней мёртвой точки), на время, зависимое от оборотов двигателя и всегда с одинаковым зазором (что, собственно, определяет скорость поступления топлива). Но оказывается, что существует значительная разница между тем, как кулачки на распределительном вале открывают и закрывают клапаны на разных оборотах (оборотах в минуту) вращения двигателя. Чтобы понять, почему так устроено, представим, что двигатель работает крайне медленно — на 10 или 20 оборотах в минуту, таким образом, время выполнения цикла поршнями занимает аж несколько секунд. Это практически невозможно, чтобы обычный двигатель внутреннего сгорания реально работал так медленно, но представьте себе, что мы смогли его настолько замедлить и достичь того, чтобы он при этом не заглох. Мы хотели бы, чтобы распредвал работал таким образом, чтобы, когда поршень начинает двигаться вниз в такте впуска, впускной клапан открывался. И этот клапан закроется, когда поршень достигнет нижней точки. Затем нам нужно, чтобы выпускной клапан открывался сразу после того, как поршень достигает нижнего предела в конце рабочего хода и будет закрыт, когда поршень заканчивает такт выпуска. Это будет идеальная работа клапанов, пока двигатель работает на такой очень медленной скорости.

При увеличении оборотов, однако, эта конфигурация для распределительного вала уже не очень хорошо работает. Только представьте, если двигатель работает на 4 000 оборотах в минуту, то клапаны открываются и закрываются 2 000 раз каждую минуту, или от тридцати до сорока раз в секунду. Когда впускной клапан открывается в верхней части такта впуска (когда цилиндр находится в верхней мёртвой точке), то получается, что у цилиндра есть мизерные доли секунды, чтобы получить воздушно-топливную смесь. Поэтому на более высоких оборотах нам бы хотелось, чтобы впускной клапан открывался до такта впуска — на самом деле ещё ​​во время такта выпуска — так, чтобы к тому времени, когда поршень начинает двигаться вниз в такте впуска, клапан был уже открыт, и топливо двигалось свободно в цилиндр в течение всего такта впуска.

Теперь мы видим, что для обеспечения максимальной производительности двигателя на низких оборотах клапаны должны открываться и закрываться по-другому, нежели они делают это на более высоких оборотах двигателя. То есть нам не совсем подходит классическая система распределительного вала с его кулачками всегда одного размера и формы — нам нужно нечто более совершенное, чтобы наш двигатель мог работать ещё производительнее, когда от него это требуется, и мог экономить ещё больше топлива, когда от него практически не требуется приводить в движение автомобиль.

Именно для этих целей в лабораториях автоконцерна Honda придумали систему VTEC. Поскольку двигатель постоянно работает на разных диапазонах оборотов в минуту, компьютер двигателя может активировать дополнительные кулачки на валу и изменять таким образом длину и выступ кулачка. Таким образом, двигатель машины теперь получает лучшие «черты» на низкоскоростных и высокоскоростных режимах, благодаря распредвалу в том же моторе.

Предлагаем взглянуть на анимацию ниже, чтобы понять, как же работает VTEC:

Тем не менее, система VTEC далеко не так идеальна, как хотелось бы этого, так как справляется с поставленной на неё задачей, хоть и отменно, но не в самом лучшем виде. Некоторые производители двигателей постоянно экспериментируют с системами, которые позволили бы бесконечно изменять фазы газораспределения таким образом, чтобы двигатель получал лучшее соотношение работы клапанов. Например, представьте, что каждый клапан имел бы соленоид, который может открывать и закрывать клапан под управлением компьютера, а не полагаться на механическую концепцию распределительного вала. При этом типе системы Вы получите максимальную производительность двигателя на каждом диапазоне оборотов. Тем не менее, пока нам приходится с нетерпением ждать такой системы в будущем.

Обзор двигателя 2.4 di dohc i-vtec

Обзор семейства двигателей 2.4 di dohc i-vtec
Двигатель 2.4 di dohc i-vtec с кодом К24 пришли на смену моторам F23 и созданы в начале XXI века. Для этого типа ДВС конструкторы из Японии установили коленвал с увеличенным до 99 мм ходом поршня. Выросла и высота блока цилиндров. Этот показатель по сравнению с базовой версией составил 231.5 мм.

Двигатель 2.4 di dohc i-vtec с кодом К24 пришли на смену моторам F23 и созданы в начале XXI века. Для этого типа ДВС конструкторы из Японии установили коленвал с увеличенным до 99 мм ходом поршня. Выросла и высота блока цилиндров. Этот показатель по сравнению с базовой версией составил 231.5 мм.

А если говорить о том, что пришлось увеличивать и диаметр поршневой группы, то в пору сказать, что инженеры все-таки создали новый ДВС, хотя рост диаметра произошел всего на 1 мм. Для более мощной версии пришлось устанавливать шатуны длинной 152 мм.

В остальном двигатель 2.4 di dohc i-vtec – движок с металлической цепью ГРМ. К его особенностям можно отнести:

• возможный эффективный тюнинг отдельных версий балансирными валами;
• впуск с изменяемым углом впрыска;
• ГБЦ управляется системой I-VTEC;
• отсутствие гидрокомпенсаторов;
• большой межсервисный период – регулировка клапанов выполняется не реже, чем раз на 40 тыс. км.

Технические характеристики ДВС К24

Данный мотор трудится на бензине и требователен к качеству топлива.

1. Объем двигателя, куб. см: 2354
2. Расположение цилиндров: Рядное
3. Количество цилиндров: 4
4. Количество клапанов: 16
5. Степень сжатия: от 9,8 до 11:1
6. Мощность, л.с.: 202-231
7. Обороты макс. мощности, об./мин.: 6800
8. Крутящий момент, Нм: 218-233
9. Обороты макс. момента, об./мин.: 4500
10. Смешанный цикл по расходу, л. на 100 км: 8.5-9.2
11. Токсичность не ниже стандарта: Euro IV.

Узкие места мотора, типичные неисправности

В процессе увеличения пробега происходит достаточно резвый износ распредвалов, иногда появляются масляные течи, начинают уставать подушки, «гулять» обороты. Поговорим более предметно о проблемах в целом надежного и тяговитого движка. Чаще всего из неисправностей водителей одолевают:

1. Стук двигателя. Говорит об пороговом износе выпускного распредвала. Типичная проблема мотора 2.4 di dohc i-vtec, поскольку он форсирован и повышенный износ запчастей несущих основную нагрузку не представляет собой ничего необычного.
   1. Потребуется заменить распредвал.
   2. Либо попытаться добиться устранения стука путем регулировки клапанной группы.
2. Течи масла. Вызывается прохудением переднего сальника на коленвале. Нужна замена на оригинальный.
3. Плавающие обороты. Данный вопрос не всегда тривиален, но простая чистка заслонки и клапана холостого хода часто служит ее решением.
4. Вибрация мотора. Вероятен износ подушек ДВС, при большем пробеге и невысоком качестве дорог не исключено их проседание и износ, и, как следствие, растяжение цепи ГРМ.

Ранее в первых версиях наблюдался локальный перегрев 4-го цилиндра, но с доработкой вопрос был решен. Движок капризный и потребляет исключительно качественное топливо и проверенное масло. Если средств на топливо и расходники не жалеть, то легко добегает до 300 тыс. км пробега. В процессе эксплуатации служит долго и надежно.

Двигатель имеет около 20-ти модификаций и спортивные версии, которые легко тюнингуются под конкретные условия. На заряженные спорт-версии есть постоянный спрос.

Дополнительный тюнинг двигателя

Доработка двигателей этой серии производится в трех стандартных направлениях:

1. Атмосферными методами.
2. Инсталляцией турбонаддува.
3. Установкой компрессора.

Для качественного тюнинга лучше других подойдут верховые моторы с полноценными ГБЦ. Способов наращивания мощности ДВС много.

Часто предлагается увеличение оборотов. Популярно надувание компрессором или установкой турбины. В последнем случае есть нюансы, когда необходимо просчитывать затраты на замены поршневой и впускной групп с получаемым эффектом.

Модификации двигателя Honda K24

Всего двигатель выпускается в 18-ти модификациях для разных регионов мира. Мы не будем их все перечислять, лишь отметим общие черты

На двигателе 2.4 di dohc i-vtec с кодом K24 установлен двухступенчатый впускной коллектор, система i-VTEC на впускном распредвалу. В стандартной компоновке они настроены на экономию и экологию.

Степень сжатия 9.6, мощность 160 л.с. при 6000 об/мин, крутящий момент 220 Нм при 3600 об/мин. Такой вариант используется для Honda CR-V.

Есть моторы К24А2, которые используются для более крупных автомобилей. Их отличает:

• усиленный коленвал и шатуны;
• другие поршни;
• повышенная степень сжатия от 10.5 до 11;
• увеличенная дроссельная заслонка;
• оптимизированная система впуска/выпуска.

Подхват VTEC происходит в зависимости от модификации ДВС на 5000-6000 об/мин. Мощность варьируется от 180 до 205 л.с. при 6000-7000 об/мин, крутящий момент 208-231 Нм при 4400-4800 об/мин.

Этот мотор зарекомендовал себя как сверхнадежный при регулярном и качественном обслуживании. В том числе и оригинальными запчастями, качественным топливом и маслами.

Особенности моторов К24

Моторы данной серии прекрасно сбалансированы по тяге и мощности, причем японские инженеры сумели сделать его и весьма экономичным. Расход топлива по городу колеблется в диапазоне 13-16 литров/100 км, по трассе – 8-11литров/100 км. Компьютерные данные, декларируемые бортовым устройством отражают средний расход, который составляет – 11,8 литров/100 км пробега.

Тем не менее у уставших моторов проявляются характерные черты. Перечислим некоторые из неисправностей:

Дроссель и вариации при холостом ходе

Заслонки устанавливают 2-х типов: механические и электронные. У первых коксуются клапаны регулировки холостого хода. В электронных – выходят из строя датчики положения.

Термоклапан быстрого холостого хода.

Механизм подает воздух к соплам топливных форсунок. Если он выходит из строя, двигатель глохнет в течение нескольких секунд после запуска, либо натужно гудит на холостых.

Клапан-барабан изменения длины впускного коллектора.

Когда клапан теряет вакуум, либо барабан заклинивает при нерегулярной замене воздушного фильтра, то на бортовом компьютере показывают ошибки с кодами P1078 и P1077. Требуется снятие и промывка клапана-барабана вместе с впускным коллектором.

При экономии на качестве масла происходит отказ этого механизма, что приводит к ограничению оборотов и потере мощности. На борту фиксируется ошибка P1259 или P2646. Изнашивается не сама деталь, а металлическая сетка-фильтр между клапаном и ГБЦ, что потребует замену прокладки.

«Стрекотание» движка при холодном запуске и ошибки P0341, P1009 и P2646 укажут на неправильную работу этого устройства. Муфта может потрескивать с отметки пробега в 80-90 тыс. км. Необходима замена сетки-фильтра и других компонентов.

К 200 тысячам пробега цепь ГРМ подвержена растягиванию. Она не шумит в этом положении, а выявить растяжение поможет оценка выступа штока гидронатяжителя: более 16 мм требует замены узла. Состояние цепи может быть проанализировано также при совмещении меток на звездах и шкиве. Дельта в 1 см и более – также повод выполнить замену ГРЦ.

Износ кулачков на распредвале.

Кулачки истираются интенсивнее, если опять же залито низкокачественное масло, а замена его происходит не вовремя. Также проблема может проявиться при несвоевременной сервисной регулировке зазоров клапанов. Заливайте масло с рекомендуемой в паспорте авто вязкостью и проверяйте вовремя тепловые зазоры клапанов, чтобы избежать подобной проблемы.

Если вам нужны родные запчасти к двигателю 2.4 di dohc i-vtec с кодом К24 для вашей Honda, немедля, обращайтесь в наш интернет-магазин! На сайте Docar.ru можно с комфортом подобрать и купить необходимые оригинальные запчасти для многих модификаций K24.

Выводы

Все двигатели K-серии являются для японского автопроизводителя олицетворением смены поколений и приоритетов. Их отличает:

• вращение коленвалов по часовой стрелке;
• замена привода с ремня на цепь;
• внедрение усовершенствованной системы VTEC (iVTEC).

Да, K24 – далеко не выдающийся движок, но в нем реализовано множество интересных идей и технических решений.

K-серия широко используется в автомобилях Хонда. Более 15 лет моторы 2.4 di dohc i-vtec ставились практически во все автомобили, что выше Цивика по классу:

1. Accord.
2. CR-V.
3. Odyssey.

Как следует из вышесказанного, плюсов у двигателя достаточно. Эти моторы олицетворяют стремление компании к «экологичности» и надежности. Инженерам-конструкторам удалось выпустить прекрасно сбалансированный двигатель с внушительным крутящим моментом и хорошей мощностью.

Каково предназначение системы VTEC в двигателях Honda?

Двигатель с системой VTEC – еще экономичнее, еще продуктивней

Если вы уже читали наш материал: «Как работает двигатель автомобиля?», то знаете о клапанах, которые впускают в двигатель воздух и выводят из него выхлопной газ. Клапанами управляет распределительный вал. Чтобы открывать и закрывать клапаны, распредвал использует вращающиеся кулачки.

Существует связь между вращением кулачков, и тем, сколько оборотов в минуту делает двигатель. Представьте, что автомобильный мотор вращается крайне медленно – всего 10-20 оборотов в минуту, поэтому один полный цикл оборота поршня занимает несколько секунд. В реальности невозможно заставить мотор работать на таких оборотах, но мы только представляем для примера. В нашем «идеальном» примере распредвал будет работать так, чтобы, как только поршень начинал движение вниз в такте впуска воздуха и бензина, открывался впускной клапан. Впускной клапан закроется как раз в тот момент, когда поршень достигнет нижнего предела. Тогда выпускной клапан будет открываться, когда поршень достигнет нижнего предела в такте сгорания, и закроется, когда поршень завершит такт выхлопа. Расписанный процесс позволил бы мотору работать с максимальным коэффициентом полезного действия. При описанной схеме работы газораспределительной системы камеры сгорания эффективно наполняются топливно-воздушной смесью и эффект работы мотора становится наивысший. Но описанная идеальная схема возможна только на очень маленькой скорости.

При увеличении оборотов движка, эта конфигурация для распределительного вала не срабатывает. Если двигатель работает на скорости в 4 000 оборотов в минуту, то клапаны за одну минуту открываются и закрываются 2 000 раз, или от 30 до 40 раз каждую секунду. Когда впускной клапан открывается во время верхней части такта впуска, то газораспределительная система не успевает всосать эффективное количество воздуха в цилиндр за предельно короткое время (доли секунды). Поэтому, для эффективной работы мотора на более высоком диапазоне оборотов в минуту, вы бы предпочли, чтобы входной клапан открывался прежде чем начнется такт впуска. А еще лучше, если он начал бы открываться еще во время выхлопного такта (или такта выпуска), чтобы к тому времени, когда поршень начнет двигаться вниз во время такта впуска, клапан был уже открыт и давал свободный ток воздуху в цилиндр в течение всего такта впуска. Это немного упрощенное объяснение, уверены, вы поняли основную идею процесса.

Японские инженеры просчитали, что для максимальной производительности мотора Honda на низких оборотах, клапаны должны открываться и закрываться иначе, чем, если бы они это делали на высоких скоростях двигателя. Если в двигатель поставить низкооборотистый распределительный вал, то на высоких оборотах он будет не эффективен. Если поставить распредвал высоких оборотов, на низких оборотах толку от него будет мало. С таким распредвалом вы даже не сможете завести автомобиль.

Что такое система VTEC в двигателях Honda?

Купив автомобиль Honda c системой VTEC, получаешь интеллектуального помощника, который контролирует все процессы газораспределения двигателя внутреннего сгорания, без дополнительной помощи. VTEC – система переменного хронометража открытия клапанов и электронный контроль за их поднятием (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). Это электронная и механическая система в двигателях Honda, которая позволяет мотору использовать несколько валов одновременно, эффективно их сочетая. Когда мотор работает в разных скоростных диапазонах, компьютер активирует альтернативные кулачки на распределительном валу и меняет хронометраж открытия клапанов. Так, двигатель Honda получает лучшие показатели высокоскоростного и низкоскоростного распределительного вала одновременно. От этого уменьшается износ движка, и увеличивается коэффициента полезного действия. Двигателя с системой VITEC имеют усредненные настройки фаз газораспределения за счет специального профиля кулачков распределительного вала. Для оптимальной работы усредненной настройки фаз газораспределения японцами создан специальный газораспределительный механизм.

Последний разработанный двигатель Honda DOHC с четырехклапанным механизмом газораспределения, имеет два распредвала с тремя кулачками на каждый ряд клапанов как впускных, так и выпускных. На каждый два клапана идет по три кулачка. Боковые кулачки нужны для низких и средних оборотов, а средний кулачок служит для высоких.

Подобную систему пытались внедрить в BMW Zagato Coupe немецкие инженеры BMW, но проект остался на стадии разработки.

Производители двигателей часто экспериментируют с системами, позволяющими бесконечный переменный хронометраж открытия клапанов. О попытках инженеров Zap-Online.ru уже писали здесь. Представьте себе эффективность мотора, если бы каждый клапан имел бы соленоид управляемый через компьютер. Тогда не пришлось бы полагаться на работу распределительного вала. Вы бы получили максимальную производительность мотора на каждом диапазоне оборотов. Это что-то, чего мы так с нетерпением ждем в будущем.

Ну и на последок система VTEC в действии.

Система VTEC у двигателей Honda

VTEC — электронная система, разработанная компанией Honda и отвечающая за изменение фаз газораспределения в ДВС. Впервые она начала использоваться в 1989 году.

Несколько слов о назначении

Задача VTEC — сделать работу двигателя максимально эффективной, регулируя процесс наполнения камеры сгорания топливно‐воздушной смесью в зависимости от количества оборотов.

При низких оборотах мотор работает в экономном режиме, при высоких развивает предельную мощность, при средних акцент делается на максимальный крутящий момент. Система необходима для того, чтобы повысить экономичность работы ДВС на малых оборотах и обеспечить значительную производительность на высоких.

Существуют несколько моделей VTEC:

1. DONC VTEC. Первое поколение системы. На двигателе установлены 2 распределительных вала и три (вместо двух) кулачка на каждый из них. После соответствующей команды ЭБУ в работу вступает «кулачок мощности», повышающий производительность мотора.

2. SONC VTEC. Является упрощенной версией с одним распредвалом на клапаны впуска и выпуска. Его основная задача — повышение экономичности двигателя и снижение количества вредных выбросов в атмосферу.

3. I–VTEC. На рынке с 2001 года, имеет несколько версий с некоторыми конструктивными отличиями. На двигатели устанавливаются два распредвала, как у первой версии. Сам распредвал способен изменять угол движения клапанов. Также клапаны впуска и выпуска могут синхронно открываться для обеспечения лучшей вентиляции — благодаря чему мощность на высоких оборотах возрастает.

Распространенные неисправности в моторах Хонда

Чтобы разобраться в причинах сбоя в работе VTEC, необходимо снять клапан системы и проверить его составляющие. Для этого необходимо лишь открутить фиксирующие болты. В некоторых случаях достаточно произвести чистку соленоида специальным очищающим составом. Также рекомендуется прочистить или заменить фильтр‐сетку.

Какие поломки системы случаются?

• Поломка датчика давления масла. О неисправности сигнализируют ошибка Р2647 и ошибка обрыва клапанной цепи. Для устранения проблемы требуется заменить датчик на новый.

• Неисправность электроклапана. Характерным симптомом является отказ системы. Необходимо проверить состояние клапана (он находится в задней части ГБЦ с правой стороны) и при необходимости заменить его на новый.

• Нарушена проходимость сетчатого фильтра.

Еще одна причина отказа VTEC. Даже несильное загрязнение может привести к поломке. Для уточнения диагноза необходимо снять электромагнитный клапан контроля блокировки и проверить состояние фильтра. Возможно, придётся выполнить его замену.

• Износ прокладки электромагнитного клапана. При осмотре фильтра и клапана следует проверить и состояние уплотнительной прокладки — вероятно, она слишком сильно изношена. Первый признак износа — потеки масла около клапана. При обнаружении повреждений и деформации уплотнитель необходимо заменить. Также рекомендуется поставить новую прокладку при замене самого клапана и фильтра.

Если система VTEC неисправна, сначала нужно выполнить диагностику для установления точной причины неполадок — только после этого можно устранять поломку. За ремонтом системы VTEC на Honda следует обращаться в профессиональную автомастерскую.