Как работает система отключения цилиндров в автомобиле

Варианты систем VTEC

Рассматривать VTEC следует не с позиций обособленной системы, а целое семейство инженерных решений, которые были реализованы в разные годы. Разновидностей VTEC в двигателях полноценных легковых автомобилей массой как минимум в 1000 кг (существует и аналоги для мотоциклов) несколько:

DOHC VTEC (1989-2001) – система на самом мощном безнаддувном силовом агрегате Honda до 2001 года, известном под маркой B16A. По 3 кулачка для впускных и выпускных клапанов цилиндров устанавливались на каждом из двух распределительных валов. По достижении 5000 об/мин бензиновый ДВС начинал работать с повышенной мощностью, выдавая при объеме всего 1,6 литра до 180 л. с. Все это было возможно на атмосферном давлении без турбонаддува. Для сравнения, дизельный двигатель 1J2 (TDI), которым оснащались автомобили немецкого производства с конца 1990-х годов, имеет турбонаддув, объем 1,9 л, но выдает только 110 л. с.

SOHC VTEC (с 1991 по 2001) – упрощенный вариант VTEC. Так как в двигателях SOHC используется единый вал с кулачками для впускных и выпускных клапанов, VTEC реализована только на впуске.

SOHC VTEC-E (1991-2001) – дальнейшее развитие технологии, но уже не для повышения мощности, а с целью снизить расход топлива либо нагрузку на двигатель при умеренном стиле езды. Посредством рокеров кулачки обеспечивают большее открытие только одного из двух клапанов. Второй открывается несущественно, благодаря чему образовывается сильное завихрение в районе искрения свечи. Это дает возможность применять обедненную рабочую смесь. Если ДВС переходит в режим работы на повышенных оборотах, VTEC осуществляет одинаковое открытие обоих впускных клапанов цилиндра, прибавляя таким образом мощности.

3-stage SOHC VTEC (1995-2001) – третье поколение SOHC VTEC. Сочетание двух упомянутых выше разновидностей VTEC с возможностью работы в трех режимах. На малых оборотах открывается и закрывается только один клапан цилиндра, на средних – два, на высоких задействуется кулачок с особым профилем. В результате достигаются и экономичность при средней и малой нагрузке, и мощность при высокой.

i-VTEC (с 2001) – наиболее современная вариация VTEC. Как и прежде, используется трехкулачковый механизм управления клапанами

Важное отличие от других типов VTEC заключается в том, что моменты открытия и закрытия впускных клапанов при одном и том же положении поршня могут регулироваться интеллектуальной системой. Вследствие этого изменяется степень наполнения цилиндров рабочей смесью

На малых оборотах она меньше, на повышенных – больше.

Нюансы системы

Главная особенность VTEC — возможность сформировать контактный и мощный мотор без использования вспомогательных элементов (к примеру, компрессора или турбины). Плюс таких доработок — простота технологии, что позволяет избежать удорожания. Авто с установленной на них системой VTEC не знают проблем, которые актуальны для турбированных моторов.

Первопроходцем в установке стала компания Хонда, устанавливающая системы VTEC на своих болидах. Со временем новая электроника появилась и на серийных авто, к примеру, на Хонда Интегра. Именно Integra в 1989 году получила мотор, выдающий мощность около 100 «лошадей» всего с одного литра объема. При этом к положительным качествам авто можно было отнести отличную тягу на низких оборотах, реальную экономию и взрывной характер.

Данный мотор был единственным на планете, позволяющим менять ключевые параметры прямо на ходу. Появление VTEC задало тон другим производителям бензиновых моторов и выдало миру совершенно новый стандарт качества.

Двигатели Хонда и электронная система изменения времени и хода клапанов VTEC-E, VTC, iVTEC

Один вид вала для низких оборотов, обеспечивающий хороший крутящий момент и превосходную управляемость, и другой распределительный вал для высоких оборотов, который имеет большую подъемную силу и большую продолжительность. Эта система обычно устанавливается на определенную частоту вращения (5500 оборотов в минуту) и значительно увеличивает мощность. Почему Honda внедряет эту систему? Они реализуют ее, чтобы улучшить оптимальную эффективность двигателя, что приводит к увеличению мощности и экономии топлива. Поскольку распределительный вал вращается наполовину быстрее, чем коленчатый вал, оптимальное перекрытие клапана и время на разных оборотах различны. Мощные машины имеют эту кривую на холостом ходу из-за конструкции распределительного вала. Создавая распределительный вал специально для высоких оборотов в минуту, вы должны жертвовать тем, насколько плавно двигатель работает на низких оборотах. Эта жертва — то, что обеспечивает работу двигателя на холостом ходу.

VTEC-E VTEC-E сильно отличается от стандартного VTEC, потому что Honda не спроектировала его для оптимальной мощности на высоких оборотах, а разработала оптимальную топливную экономичность на низких оборотах. VTEC-E делает это, эффективно заставляя двигатель работать как двигатель с 12 клапанами вместо его нормальных 16 клапанов. Это достигается тем, что второй впускной клапан не открывается полностью. Конструкция VTEC-E значительно снижает расход топлива, но ей не хватает высоких показателей мощности, которые производит стандарт VTEC. Этот тип является стандартным для многих экономичных моделей Honda.

VTC Регулятор времени (VTC) — это механизм, который позволяет зубчатому колесу плавно регулироваться. Шестерня распределительного вала позволяет регулировать перекрытие клапана при любых оборотах. Регулируя перекрытие клапана в различных диапазонах оборотов, эффективность и уровни мощности значительно улучшаются. Honda использует эту систему на впускном распредвале, но не на выпускном распредвале, поскольку выгоды от наличия VTC в таком месте незначительны. VTC всегда активен и регулирует перекрытие клапана для оптимальной эффективности двигателя и мощности при любом заданном числе оборотов.

iVTEC Интеллектуальная переменная синхронизация (и подъем) с электронным управлением (iVTEC) — это система, которая объединяет VTEC и VTC в одно устройство. Как вы можете себе представить, объединение лучших из двух мировых результатов привело к невероятно эффективному и мощному двигателю. Часть системы VTEC имеет два разных профиля распределительного вала, один для низких оборотов, а другой для высоких оборотов. Часть системы VTEC позволяет регулировать перекрытие клапана в любой момент, что приводит к гораздо большей эффективности и немного лучшей производительности. K20A2: Система VTEC K20A2 включается при 5800 об / мин, тогда как система VTC всегда активна. Эти две системы вместе (iVTEC) производят примерно на десять лошадиных сил больше, чем только VTEC. K20A2 доступен в Acura RSX Type S и TSX. K20A3: Система K20A3 iVTEC сильно отличается от A2. Это комбинация VTEC-E с VTC, и его даже не следует классифицировать как iVTEC. При низких оборотах только один впускной клапан открывается, что снижает расход топлива, а затем при 2200 об / мин включается второй впускной клапан, что позволяет ему работать как обычный 16-клапанный двигатель. Подобно системе iVTEC A2, VTC всегда активен на A3. K20A3 поставляется в базовой комплектации RSX, Civic SI, Accord, CRV и Element.

Конструктивные особенности

Рассмотрим, что такое ВТЕК на Хонде на примере двигателя с системой ГРМ DOHC, поскольку на этом моторе она впервые начала использоваться и является конструктивно самой простой. Особенность этого газораспределительного механизма — применение 4 клапанов на каждый цилиндр (по паре впускных и выпускных, работающих синхронно) и двух распредвалов, каждый из которых отвечает за открытие своих клапанов.

Принцип действия включения рокера VTEC

Выключение рокера VTEC

VTEC на этом двигателе имеет два режима работы и подразумевает использование трех кулачков на пару клапанов (как впускных, так и выпускных), вместо двух. Третий кулачок – с увеличенной высотой и плавной геометрией (повторяет форму кулачка спортивного распредвала) и размещен он между двумя обычными.

Крайние кулачки (с обычной формой) воздействуют на клапаны не напрямую, а через рокеры, коромысла, толкатели (в зависимости от конструкции ГРМ). У центрального кулачка тоже есть рокер (коромысло), но они никакого воздействия на клапаны не имеют. Зато в них проделан масляный канал и установлены выдвигающиеся штифты, которые заходя в специальные углубления крайних рокеров (кромысел), соединяют между собой рокеры и обеспечивают их синхронное движение.

Масляный канал, проделанный в осях рокеров и центральном рокере, оснащен клапаном-соленоидом, управляемым ЭБУ мотора, что позволяет контролировать подачу масла, которое подаётся в VTEC.

Ремонт VANOS сегодня нецелесообразен, в большинстве случаев производится его замена.

Техцентр Мир BMW имеет значительный опыт ремонта системы VANOS на BMW с двигателями серии: M52, M54, M62, N46. Отметим, что на двигателях N52, N53, N54, N62 и N63 осуществляется только замена VANOS, в других случаях возможен ремонт, но этот момент необходимо решить с мастером, который после диагностики ДВС предложит вам оптимальное решение по устранению проблемы с Ванос вашего БМВ.

Рекомендуем следующую последовательность действий при проблемах/неиспраностях с системой VANOS:

Промывка смазочной системы двигателя специальным очистителем для растворения отложений в масляных каналах.
Замена моторного масла с масляным фильтром.
Промывка соленоидов VANOS на ультразвуковом стенде.
Промывка или замена обратных клапанов VANOS.
Сброс адаптаций и коррекций блока управления двигателем.
Повторная диагностика через 100 км пробега.

Этот метод позволит менее затратно устранить проблемы с VANOS. Если же ошибка останется и будет отсутствовать тяга мотора, то необходим ремонт системы Ванос, который включает: замена исполнительных узлов VANOS, цепи ГРМ, натяжителя и планок натяжителя.

Варианты систем VTEC

На малых оборотах она меньше, на повышенных – больше.

Самостоятельный ремонт Vvt-i

Довольно часто возникает необходимость проведения ремонта клапана, так как просто его очищение не всегда эффективно.

Итак, для начала давайте разберемся с основными признаками необходимости проведения ремонта:

Автомобильный двигатель не удерживает холостые обороты;
Тормозит двигатель;
Невозможно передвижение автомобиля на низких оборотах;
Нет тормозного усилителя;
Плохо переключаются передачи.

Давайте рассмотрим основные причины неисправности клапана:

Оборвалась катушка. В таком случае клапан не сможет правильно реагировать на передачу напряжения. Определить данное нарушение можно с помощью произведения измерения сопротивления обмотки.
Заедает шток. Причиной заедания штока может послужить накопление грязи в канале штока или деформации резинки, которая располагается внутри штока. Удалить грязь из каналов можно отмачиванием или же отмачиванием.

Разновидности DOHC i-VTEC

DOHC i-VTEC DOHC VTEC + VTC

DOHC i-VTEC I SOHC VTEC-E + VTC + не втековый выпускной распредвал

Система	Тип VTEC	VTC
DOHC i-VTEC	VTEC на впуске и выпуске. Момент срабатывания VTEC – 5800 об.мин.	на впускном распредвале
DOHC i-VTEC I	VTEC-E на впуске, выпускной распредвал стандартный. Момент срабатывания VTEC – 2500 об.мин.	на впускном распредвале

По большому счету префикс «i» в названиях системы подразумевает, что в паре с системой VTEC работает VTC. Но перед тем как разобраться, что такое VTC вспомним принцип работы традиционных VTEC и VTEC-E, так как DOHC i-VTEC в обоих его проявлениях основан именно на принципах работы VTEC первого поколения.

Общая концепция

Чтобы разобраться, что такое VTEC, рассмотрим, чем отличаются обычный и спортивный распредвалы. Конструктивно оба валы одинаковы, но у последнего высота кулачков больше, чем у обычного, а геометрия их – более плавная. За счет такой формы кулачков спортивные распредвалы обеспечивают лучшее наполнение цилиндров из-за увеличенных времени и высоты открытия клапанов.

VTEС совмещает в себе конструктивные особенности простого и спортивного распредвалов, что позволяет автоматически регулировать фазы газораспределения в зависимости от условий работы мотора. На малых оборотах система задействует кулачки с обычной геометрией, поэтому экономно расходуется топливо, а на высоких – с увеличенной высотой, обеспечивая максимальный выход мощности.

Принцип работы

Как работает VTEC

При работе двигателя на малых и средних оборотах ЭБУ «держит» закрытым клапан-соленоид, давление масла в каналах рокеров отсутствует, и открытие клапанов осуществляется от кулачков с обычной геометрией. Центральный же кулачок воздействует на рокер (коромысло), но поскольку они не связаны с крайними рокерами, то он работает «вхолостую».

При достижении определенных оборотов коленчатого вала, ЭБУ открывает соленоид и масло под давлением подается в каналы, затем поступает в полость центрального рокера (коромысла) и выталкивает из посадочных мест штифты. Эти штифты выдвигаясь, попадают в проточки крайних рокеров. Благодаря этому, рокеры получаются соединенными и двигаются синхронно, как единая конструкция. При этом, поскольку высота центрального кулачка больше, чем боковых, он начинает «задавать» движение рокерам, что и обеспечивает большее время и высоту открытия клапанов.

Одновременно с переходом на использование центрального кулачка распредвала ЭБУ корректирует работу впуска, подавая в цилиндры больше топлива, и как итог повышая мощность.

После снижения оборотов до средних ЭБУ закрывает соленоид, рокеры разъединяются и открытие клапанов снова происходит от боковых кулачков с обычной геометрией.

Устройство системы CVVT

CVVT (Continuous Variable Valve Timing) – это система непрерывного регулирования фаз газораспределения двигателя, обеспечивающая более эффективное наполнение цилиндров свежим зарядом. Это достигается за счёт смещения момента открытия и закрытия впускного клапана.

Система CVVT автомобиля

Система включает в себя гидравлический контур, состоящий из:

Управляющего клапана-соленоида.
Фильтра системы VVT.
Исполнительного механизма (гидравлической муфты CVVT).

Все компоненты системы устанавливаются в головке блока цилиндров двигателя. Фильтр системы VVT подлежит периодической чистке или замене.

Гидравлические муфты CVVT могут быть установлены как на впускном, так и на обоих валах ДВС.

К дополнительным элементам системы также относятся датчики:

Положения и частоты оборотов коленчатого вала.
Положения распределительного вала.

Данные элементы подают сигнал на ЭБУ двигателя (блок управления). Последний обрабатывает информацию и формирует сигнал на электромагнитный клапан, регулирующий подачу масла в муфту CVVT.

Муфта CVVT

Гидравлическая муфта (фазовращатель) имеет звёздочку на корпусе. Она приводится в движение ремнем или цепью привода ГРМ. Распределительный вал жестко соединен с ротором фазовращателя. Между ротором и корпусом муфты расположены масляные камеры. За счёт давления масла, создаваемого масляным насосом возможно смещение ротора и корпуса между собой.

Муфта состоит из:

ротора;
статора;
стопорного штифта.

Стопорный штифт необходим для работы фазовращателей в аварийном режиме. Например, при понижении давления масла. Он выталкивается вперед, что позволяет замкнуть корпус и ротор гидравлической муфты в среднем положении.

Муфта и клапан VVT

Как работает управляющий клапан-соленоид VVT

Данный механизм служит для регулирования подачи масла на задержку и опережение открытия клапанов. Устройство состоит из следующих элементов:

Плунжер.
Разъём.
Пружина.
Корпус.
Золотник.
Отверстия для подвода масла, подачи и слива.
Обмотка.

ЭБУ двигателя формирует сигнал, после чего электромагнит перемещает золотник через плунжер. Это позволяет перепускать масло в разном направлении.

Типичные проблемы и неисправности

Здесь особенно нечего расписывать. Остановимся чуть более подробно на трех моментах, указанных выше.

Газовое оборудование

Ни в коем случае не устанавливайте ГБО. Известны случаи, когда клапаны рассыпались всего лишь после 50 000 км работы на газе. Одним словом: если кто-то хочет ездить на «голубом топливе», то должен выбрать другой автомобиль. Ремонт очень дорог и трудоемок. Чтобы привести в порядок головку придется заменить несколько дорогостоящих элементов. И вовсе не обязательно, что после ремонта все будет работать, так как надо.

Симптомы: неровная работа, шум (стук) на холостом ходу, не работает один из цилиндров, нет компрессии.

Распредвал К20АХ

Партия двигателей К20АХ (где Х – это число от 1 до 6, проблема касается в основном А6) имела производственный дефект: после 100-150 тыс. км на кулачках вала, управляющего впускными клапанами (реже выпускными) появлялись следы износа (потретости). Хорошая новость заключается в том, что во многих экземплярах ремонт был выполнен по гарантии. В противном случае придется заплатить не менее 500 долларов.

Симптомы: шумная работа (стук) на холостом ходу, так называемые «шлепки» клапанов во время раскручивания оборотов, горит лампочка «Check Engine».

Повышенный расход масла.

Симптомы: снижение уровня масла, громкая работа двигателя.

Проблема касается в основном 200 и 201-сильной версии двигателя, используемого в Civic Type-R. Максимальный крутящий момент доступен только при 5900 об/мин, а значит, мотор приходится часто крутить до красного сектора. В такой ситуации потери масла – вполне нормальное явление и не свидетельствует о какой-либо неисправности. Единственное, что можно сделать – регулярно контролировать уровень масла и при необходимости доливать его. Производитель рекомендует использовать масло 5W-30 или 10W-40.

Типы

VTEC конструкторами Хонда постоянно совершенствуется, поэтому помимо DOHC VTEC она включает в себя несколько видов с разными конструктивными особенностями.

SOHC VTEC

Конструкция VTEC на двигателях с газораспределительным механизмом SOHC отличается от DOHC. В этом ГРМ используется только один распредвал, который приводит в действие впускные пары клапанов цилиндра и выпускные. Из-за этого установка по три кулачка на каждую пару привела бы к увеличению длины вала, а соответственно и головки блока. Дополнительно невозможность использования VTEC на выпускных клапанах обусловлена тем, что между ними проходит свечной колодец. Поэтому конструкторы Хонда на двигателях SOHC применили VTEC только на впускных.

Что касается функционирования, то у SOHC VTEC принцип работы не отличается от DOHC VTEC.

VTEC-E

Следующим этапом развития стала VTEC-E на тех же моторах SOHC. Конструкторы сделали ставку на максимальную экономичность двигателя. И сделано это было путем уменьшения высоты профиля одного из боковых кулачков. В результате, при малых нагрузках впускные клапаны открывались на разную высоту (один оставался почти закрытым), что позволило использовать на этом режиме функционирования мотора обедненную смесь. После же задействования соленоида оба открывались на одинаковую высоту.

Вас также заинтересует:

Двигатели DOHC — принцип работы, устройство и технические характеристики
Замена ремня ГРМ: как снять, установить и выставить метки правильно
Онлайн калькулятор расхода топлива на 100 км

SOHC VTEC 3-stage

SOHC VTEC 3-stage отличается наличием трех режимов работы, что позволило подстраивать функционирование ГРМ под рабочие условия мотора. Конструкторы в этом виде совместили SOHC VTEC и VTEC-E, что и позволило получить три режима работы:

Малые обороты коленвала. При таком режиме система копирует работу VTEC-E – из двух впускных открывается только один, который обеспечивает высокую экономичность мотора;
Средняя нагрузка. При достижении таких рабочих условий включается в действие второй впускной.
Высокие обороты. На этом режиме открытием клапанов начинает «заведовать» центральный кулачок с высоким профилем.

Трехрежимная работа VTEC реализована путем установки дополнительного клапана-соленоида. В результате открытием первого осуществляется подключение второго впускного клапана, а задействованием второго – переход на работу клапанов с высокопрофильным кулачком.

Для чего нужны фазовращатели — DRIVE2

Чтобы это понять что такое фазовращатели и зачем они нужны, прочтите для начала полезную информацию. Все дело в том, что двигатель работает не одинаково на различных оборотах. Для холостых и не высоких оборотов идеальными будут «узкие фазы», а для высоких – «широкие».

Узкие фазы – если коленчатый вал вращается «медленно» (холостой ход), то объем и скорость отвода отработанных газов также невелики. Именно здесь идеально применять «узкие» фазы, а также минимальное «перекрытие» (время одновременного открытия впускных и выпускных клапанов) – новая смесь не проталкивается в выпускной коллектор, через открытый выпускной клапан, но и соответственно отработанные газы (почти) не проходят во впускной. Это идеальное сочетание. Если же сделать «фазирование» — шире, именно при невысоких вращениях коленчатого вала, то «отработка» может смешаться с поступающими новыми газами, снизив тем самым ее качественные показатели, что однозначно снизит мощность (мотор станет неустойчиво работать или даже заглохнет).

Широкие фазы – когда обороты растут, соответственно растет и объем и скорость перекачиваемых газов

Здесь уже важно быстрее продувать цилиндры (от отработки) и быстрее загонять в них поступающую смесь, фазы должны быть «широкими»

Конечно же руководит открытиями обычный распределительный вал, а именно его «кулачки» (своеобразные эксцентрики), у него есть два конца – один как бы острый, он выделяется, другой просто сделан полукругом. Если конец острый — то происходит максимальное открытие, если округлый (с другой стороны) – максимальное закрытие.НО у штатных распределительных валов – НЕТ регулировки фаз, то есть они их не могут расширить или сделать уже, все же инженеры задают усредненные показатели – что-то среднее между мощностью и экономичностью. Если завалить валы в одну из сторон, то эффективность, либо экономичность двигателя упадет. «Узкие» фазы, не дадут ДВС развивать максимальную мощность, а вот «широкие» — не буде нормально работать на малых оборотах.

Вот бы регулировать в зависимости от оборотов! Это и было изобретено – по сути это и есть система регулирования фаз, ПО ПРОСТОМУ — ФАЗОВРАЩАТЕЛИ.Принцип работы

Сейчас не будем лезть вглубь, наша задача понять, как они работают. Собственно обычный распредвал на конце имеет распределительную шестерню, которая в свою очередь соединяется с ремнем или цепью ГРМ.

Распредвал с фазовращателем на конце имеет немного другую, измененную конструкцию. Здесь располагаются две «гидро» или электроуправляемые муфты, которые с одной стороны также зацепляются за привод ГРМ, а с другой стороны с валами. Под воздействием гидравлики или электроники (есть специальные механизмы) внутри этой муфты могут происходить сдвиги, таким образом, она может немного поворачиваться, тем самым меняя открытие или закрытие клапанов.Нужно отметить, что не всегда фазовращатель устанавливается на два распредвала сразу, бывает что один находится на впускном или на выпускном, а на втором просто обычная шестерня.

Как обычно процессом руководит ЭБУ, которая собирает данные с различных датчиков двигателя, таких как положения коленчатого вала, холла, частота вращения двигателя, скорости и т.д.

Сейчас я вам предлагаю рассмотреть основные конструкции, таких механизмов (думаю так у вас больше проясниться в голове).

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Варианты систем VTEC

На малых оборотах она меньше, на повышенных – больше.