Sistema VTEC para motor de carro

Os motores automotivos de combustão interna estão em constante aperfeiçoamento, os engenheiros estão tentando "espremer" a potência e o torque máximos, principalmente sem recorrer ao aumento do volume dos cilindros. Os engenheiros automotivos japoneses ficaram famosos pelo fato de seus motores atmosféricos, ainda na década de 90 do século passado, receberem 1000 cavalos de um volume de 100 cm³. Estamos a falar dos carros Honda, que são conhecidos pelos seus motores de aceleração, especialmente graças ao sistema VTEC.

Portanto, neste artigo, examinaremos mais de perto o que é o VTEC, como funciona, o princípio de operação e as características de design.

O que é o sistema VTEC

Controle Eletrônico de Válvula e Levantamento Variável, que é traduzido para o russo, como um sistema eletrônico de controle do tempo de abertura e levantamento da válvula do mecanismo de distribuição de gás. Em palavras simples, este é um sistema para alterar o tempo do tempo. Este mecanismo foi inventado por uma razão.

É sabido que um motor de combustão interna aspirado naturalmente tem capacidades de saída de potência máxima extremamente limitadas, e a chamada “prateleira” de torque é tão curta que o motor opera com eficiência apenas em uma certa faixa de velocidade. Claro que a instalação de uma turbina resolve totalmente esse problema, mas estamos interessados ​​em um motor atmosférico, que seja mais barato de fabricar e mais fácil de operar.

Na década de 80 do século passado, os engenheiros japoneses da Honda começaram a pensar em como fazer um motor subcompacto funcionar com eficiência em todos os modos, eliminar o “encontro” válvula-cilindro e aumentar a velocidade de operação para 8000-9000 rpm.

Hoje, os veículos Honda são equipados com o sistema VTEC Série 3, que se caracteriza pela presença de sofisticados eletrônicos responsáveis ​​pela quantidade de tempos de levantamento e abertura das válvulas para três modos de operação (baixa, média e alta rpm).

Em marcha lenta e em baixas rotações, o sistema proporciona eficiência de combustível devido a uma mistura pobre, e atingindo velocidades médias e altas - potência máxima.

A propósito, a nova geração "VTECH" permite abrir uma das duas válvulas de admissão, o que permite economizar combustível significativamente no modo de cidade.

Princípios básicos de trabalho

Quando o motor está operando em velocidades baixas e médias, a unidade de controle eletrônico do motor de combustão interna mantém a válvula solenóide fechada, não há pressão de óleo nos balancins e as válvulas operam normalmente a partir da rotação dos cames do eixo de comando principal.

Ao atingir certas revoluções, nas quais o retorno máximo é necessário, a ECU envia um sinal para o solenóide, que, quando aberto, passa o óleo sob pressão para a cavidade dos balancins e move os pinos, forçando os mesmos cames a funcionarem, que mudam a altura de elevação da válvula e seu tempo de abertura. 

Ao mesmo tempo, o ECM ajusta a proporção combustível-ar, injetando uma mistura rica nos cilindros para o torque máximo.

Assim que a velocidade do motor cai, o solenóide fecha o canal de óleo, os pinos voltam à sua posição original e as válvulas funcionam a partir dos cames laterais.

Assim, o funcionamento do sistema proporciona o efeito de uma pequena turbina.

Variedades VTEC

Há mais de 30 anos de aplicação do sistema, existem quatro tipos de VTEC:

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

Apesar da variedade de sistemas de controle de tempo e curso da válvula, o princípio de operação é o mesmo, apenas o projeto e o esquema de controle diferem.

Sistema DOHC VTEC

Em 1989, duas modificações do Honda Integra foram lançadas para o mercado doméstico japonês - XSi e RSi. O motor de 1.6 litro era equipado com VTEC e a potência máxima era de 160 cv. Vale ressaltar que o motor em baixas rotações é caracterizado por boa resposta do acelerador, eficiência de combustível e respeito ao meio ambiente. A propósito, este motor ainda é produzido, apenas em uma versão modernizada.

Estruturalmente, o motor DOHC está equipado com duas árvores de cames e quatro válvulas por cilindro. Cada par de válvulas é equipado com três cames de formato especial, dois dos quais operam em velocidades baixas e médias, e o central é “conectado” em altas velocidades.

Os dois excêntricos externos se comunicam diretamente com as válvulas através do balancim, enquanto o excêntrico central funciona em marcha lenta até que uma certa velocidade seja atingida.

Os cames da árvore de cames laterais são elipsoidais padrão, mas só fornecem eficiência de combustível em baixas rotações. Quando a velocidade aumenta, o came do meio, sob a influência da pressão do óleo, é acionado e, devido ao seu formato mais arredondado e maior, abre a válvula no momento necessário e para uma altura maior. Com isso, o enchimento do cilindro é melhorado, a purga necessária é realizada e a mistura ar-combustível é queimada com a máxima eficiência.

Sistema SOHC VTEC

A aplicação do VTEC atendeu às expectativas dos engenheiros japoneses, que decidiram continuar a desenvolver a inovação. Agora, esses motores são concorrentes diretos das unidades com turbina, e a primeira é estruturalmente mais simples e mais barata de operar.

Em 1991, o VTEC também foi instalado no motor D15B com sistema de distribuição de gás SOHC e, com um modesto volume de 1,5 litros, o motor “produziu” 130 cv. O projeto da unidade de potência prevê um único eixo de comando. Consequentemente, os cames estão no mesmo eixo.

O princípio de funcionamento do design simplificado não é muito diferente dos demais: também usa três cames para um par de válvulas, e o sistema funciona apenas para as válvulas de admissão, enquanto as válvulas de escape, independentemente da velocidade, operam no modo geométrico e de tempo padrão.

O design simplificado tem suas vantagens no sentido de que esse motor é mais compacto e mais leve, o que é importante para o desempenho dinâmico do carro e o layout do carro como um todo. 

Sistema I-VTEC

Certamente você conhece carros como o Honda Accord de 7ª e 8ª gerações, bem como o crossover CR-V, que são equipados com motores com o sistema i-VTEC. Nesse caso, a letra “i” representa a palavra inteligente, ou seja, “inteligente”. Em comparação com a série anterior, uma nova geração, graças à introdução de uma função adicional VTC, que funciona constantemente, controlando totalmente o momento em que as válvulas começam a abrir.

Aqui, as válvulas de admissão não só abrem mais cedo ou mais tarde e a uma certa altura, mas a árvore de cames também pode ser rodada por um certo ângulo graças à porca da engrenagem da mesma árvore de cames. Em geral, o sistema elimina “quedas” de torque, proporciona boa aceleração, bem como consumo moderado de combustível.

Sistema SOHC VTEC-E

A próxima geração de "VTECH" se concentra em alcançar a máxima economia de combustível. Para entender o funcionamento do VTEC-E, vamos nos voltar para a teoria do motor com ciclo Otto. Assim, a mistura ar-combustível é obtida pela mistura de ar e gasolina no coletor de admissão ou diretamente no cilindro. Entre outras coisas, um fator importante na eficiência da combustão da mistura é sua uniformidade.

Em velocidades baixas, o grau de entrada de ar é baixo, o que significa que misturar combustível com ar é ineficaz, o que significa que estamos lidando com um funcionamento instável do motor. Para garantir o bom funcionamento da unidade de potência, uma mistura enriquecida entra nos cilindros.

O sistema VTEC-E não possui cames adicionais no projeto, pois visa exclusivamente a economia de combustível e o atendimento a elevados padrões ambientais. 

Além disso, uma característica distintiva do VTEC-E é o uso de cames de vários formatos, um dos quais é padrão e o segundo é oval. Assim, uma válvula de entrada abre na faixa normal e a segunda quase não abre. Por uma válvula, a mistura ar-combustível entra totalmente, enquanto a segunda válvula, devido ao seu baixo rendimento, dá um efeito de turbilhão, o que significa que a mistura queimará com eficiência total. Após 2500 rpm, a segunda válvula também começa a funcionar, como a primeira, fechando o came da mesma forma que nos sistemas descritos acima.

A propósito, o VTEC-E visa não só a economia, mas também 6-10% mais potente do que os motores atmosféricos simples, devido a uma ampla faixa de torque. Portanto, não é em vão, ao mesmo tempo, VTEC se tornou um sério concorrente para motores turboalimentados.

Sistema SOHC VTEC de 3 estágios

Uma característica distintiva do 3-estágio é que o sistema visa a operação do VTEC em três modos, em palavras simples - os engenheiros combinaram três gerações do VTEC em um. Os três modos de operação são os seguintes:

• em baixas rotações do motor, o funcionamento do VTEC-E é totalmente copiado, onde apenas uma das duas válvulas abre totalmente;
• na velocidade média, duas válvulas abrem totalmente;
• em altas rotações, o came central engata, abrindo a válvula em sua altura máxima.

Um solenóide adicional é projetado para operação em três modos.

Foi comprovado que tal motor, a uma velocidade constante de 60 km / h, apresentava um consumo de combustível de 3.6 litros por 100 km.

Com base na descrição do VTEC, pretende-se que este sistema seja considerado confiável, uma vez que poucas peças acompanhantes são utilizadas no projeto. É importante entender que a manutenção do pleno funcionamento de tal motor deve proceder desde a manutenção pontual, bem como a utilização de óleo de motor com determinada viscosidade e um pacote de aditivos. Além disso, alguns proprietários não sugerem que a VTEC tenha seus próprios filtros de malha, que protegem adicionalmente os solenóides e cames de óleo sujo, e essas telas devem ser trocadas a cada 100 km.

Perguntas e Respostas:

O que é i VTEC e como funciona? É um sistema eletrônico que altera o sincronismo e a altura do sincronismo da válvula. É uma modificação de um sistema VTEC semelhante desenvolvido pela Honda.

Quais são as características de design e como funciona o sistema VTEC? Duas válvulas são suportadas por três cames (não dois). Dependendo do projeto de sincronização, os cames externos entram em contato com as válvulas por meio de balancins, balancins ou botões de pressão. Em tal sistema, existem dois modos de operação do sincronismo da válvula.