چگونگی تکامل پیشرانه های VTEC

معرفی توسط شرکت هوندا برروی مدل CRX Sir با 163 اسب بخار در اروپا و ژاپن

سیستم VTEC چگونه به اینجا رسیده؟

سلام دوستان عزیز امروز دیکه نوبت رسیده به اینکه بپردازیم به موتورهای VTEC تا ببینیم این پیشرانه چه طوره دیگه توروخدا بس کنید واینقدر از Bp صحبت نکنید می خواهیم ببینیم VTEC چیه پس با هم به استقبال این گزارش جذاب می رویم.

بعد ازبررسی هایی که خودروسازان مطرح دنیا انجام دادند به این نتیجه رسیدند که به موتورهایی بپردازند که حجم کمتر و آلودگی کمتر، مصرف کمتر و درعین حال قدرت بیشتر دارند بنابراین تویوتا به ساخت موتورهایی با تکنولوژیVVT و شرکت نیسان به ساخت VVL وپورشه با موتورهای VarioCam دراین بحث به زورآزمایی پرداختند دراین میان کمپانی هوندا برای اینکه ازرقبای خود جانماند به ساخت موتورهایی باکارآیی مشابه به نام VTEC شد. برای اولین بار درسال 1988 این پیشرانه راروی اتومبیل هونداسیویک CRX Sir با قدرت 163 اسب بخاربه بازارعرضه کرد . ابتدا این تکنولوژی بر روی اتومبیلهای دومیل بادامک ( (DOHCراه اندازی شد، بعد برروی موتورهای سبکتر این تکنولوژی گسترش یافت این سیستم به این شکل تکامل یافته است:

درموتورهای دومیل بادامک (DOHC)

درموتورهای تک میل بادامک (SOHC)

درموتورهای تک میل بادامک با مصرف کم (SOHC-E)

سه مرحله ای Stage-3

پیشرانه های DOHC-DI

هوشمند i-VTEC

پیشرانه های i-VTEC1

هیبریدی هوشمند i-VTEC Hybrid

پیشرانه های Hyper VTEC

پیشرانه های پیشرفته Advanced

استفاده در موتورسیکلت ها

حالا برای شما سروران عزیز ازاین پیشرانه های بالا مهمترین هارا موشکافی می کنیم .

درموتورهای دومیل بادامک DOHC:

اولین بار سیستم VTEC برروی این پیشرانه ها مورد استفاده قرارگرفت:

درسال1988: معرفی توسط شرکت هوندا برروی مدل CRX Sir با 163 اسب بخار در اروپا و ژاپن .

1990: درموتورهای مسابقه ای دومیل بادامکی آکورا NSX با 270اسب بخار در آمریکا .

در این نوع موتور از دو میل بادامک هر کدام برای ورودی هوا یا خروجی گازهای حاصل از احتراق استفاده میشود و بنابراین محدودیت استفاده از سیستم VTEC را بر روی سوپاپهای خروجی (همانند موتورهای SOHC که در ادامه توضیح داده خواهد شد) ندارد.

در دورهای بالا Timing سوپاپهای ورودی و خروجی زیاد می شود ولی در محدوده همپوشانی دو سوپاپ تغییر محسوسی اتفاق نمی افتد . همچنین تغییری در Lift سوپاپها هم اتفاق نمی افتد چرا که در این نوع موتورها افزایش Lift سوپاپها تاثیری در بازده حجمی موتور ندارند و آن هم به علت محدود شدن عبور گازها توسط مجرای ورودی یا خروجی قبل از محدود شدن توسط مجرای ایجاد شده به وسیله سوپاپها .

در این موتورها برای دو سوپاپ سه بادامک وجود دارد که دو بادامک اول و سوم همانند یکدیگرند و در دورهای پایین مورد استفاده قرار میگیرند و بادامک برای دورهای بالا استفاده میشود. هنگامیکه دور موتور از مقدار مشخصی بیشتر میشود توسط فشار هیدرولیکی پینی جا زده خواهد شد به طوریکه اهرمهای انتقال حرکت بادامک به سوپاپ بر اساس بادامک وسط حرکت کنند و بدین ترتیب در دورهای بالا سوپاپها حرکت متفاوتی نسبت به دورهای پائین خواهند داشت.

این مکانیزم میتواند دور موتور را پایدار نگه دارد ، مصرف سوخت و آلودگی هوا را در دورهای پایین کاهش میدهد و همچنین باعث میشود که در دورهای بالای موتور افتهای ناشی از اصطکاک درونی توسط افزایش بازده حجمی جبران شود .

موتورهای یک میل بادامک SOHC :

پس از آنکه شرکت هوندا سیستم VTEC را بر روی موتورهای DOHC روانه بازار کرد گسترش این سیستم را بر روی موتورهای SOHC آغاز کرد . فرق این موتورها با انواع DOHC در اسفاده از سیستم VTEC در این است که در موتورهای یک میل بادامک نمی توان حرکت سوپاپهای اگزور را تحت کنترل در آورد و تنها سوپاپهای گازهای ورودی تحت سیستم VTEC کار میکنند ، دلیل آن هم در ارتباط مستقیم زمان جرقه زدن شمع است با حرکت سوپاپهای اگزوز ، بنابراین نمی توان تغییری در حرکت سوپاپهای اگزوز به وجود آورد .

اما از آنجائیکه موتورهای SOHC از اینرسی حرکتی کمتری نسبت به موتورهای DOHC برخوردارند معمولاً دارای دورهای بسیار بالاتری هستند و از آنجائیکه دارای بسیار کمتری هستند معمولا از وزن و حجم کمتری هم برخوردارند .

در این موتورها استفاده از سیستم VTEC باعث می شود که قدرت موتور در دورهای بالا یک افزایش حدود 30درصدی داشته باشد . مقایسه این موتور با DOHC نشان میدهد که میتوان با حجم بسیار کمتر قدرت خروجی بسیار بیشتری داشته باشیم .

موتورهای با یک میل بادامک SOHC-E :

در این موتورها همانند SOHC VTEC نمی توان سیستم VTEC را بر روی سوپاپهای اگزوز نصب کرد . تفاوتی که با سیستم نسل قبل خود یعنی SOHC دارد در این است که تنها یکی از سوپاپها در دورهای پایین به مقدار جزیی با میشود و همین باعث میشود ذرات سوخت که در هوا مخلوط شده اند بر اثر مجرای تنگ به ذرات ریزتری تبدیل شوند و در نتیجه مخلوط سوخت و هوای بسیار بهتری خواهیم داشت و همچنین احتراق کاملتری اتفاق می افتد . بر اثر این سیستم نسبت هوا به سوخت بشیتری تا حدود 20به 1 می توانیم داشته باشیم چرا که سوخت آمادگی بیشتری برای احتراق دارد ، از آنجاکه میزان هوای ورودی به موتور را نمی توان زیاد کرد میزان سوخت را کم میکنند که نتیجه احتراق تفاوتی با قبل بدون سیستم VTEC نمی کند . بنابراین با کم کردن سوخت ورودی قدرت مشابهی در موتور ایجاد میشود و این به معنای مصرف سوخت کمتر است . این کاهش مصرف سوخت در این موتورها تا 20کیلومتر بر لیتر هم میرسد ، از آنجائیکه مخلوط سوخت و هوا دارای ذرات ریزتری از سوخت است بنابراین احتراق کاملتری اتفاق خواهد افتاد و این به معنای آلودگی هوای کمتری است .

در دورهای بالا سوپاپها همانند سیستم SOHC VTEC کار میکنند . در کل کاهش مصرف سوخت و کاهش آلودگی که نتایج استفاده از این سیستم منجر میشود که بازده حجم موتور به میزان قابل ملاحظه ای تا حدود 7درصد کاهش یابد ، دلیل اصلی این موضوع در این است که با جزیی بازشدن سوپاپها افت فشار زیادی را به موتور وارد میکند.

پیشرانه های سه مرحله ای (Stage-3)

این سیتم را به نوعی می توان مدل بسیار متکاملی از سیستم فوق دانست . چرا که در این سیستم کم کردن مصرف سوخت منجر به کم شدن قدرت موتور نیز می شود ما در این سیستم جدید که طی چند مرحله انجام می شود علاوه بر کم کردن مصرف سوخت، قدرت خروجی موتور هم همانند سیستم VTEC SOHC افزایش می یابد.

همانطور که گفته شد این سیستم طی چند مرحله انجام میشود . در مرحله اول که در دورهای پایین است یکی از سوپاپ ها همانند سیستم SOHC VTEC-E به صورت جزیی باز میشود که باعث خرد شدن بیش از پیش ذرات سوخت معلق در هوا و در پی آن احتراق بهتر و کاهش مصرف سوخت میشود و سوپاپ دیگر روی یک بادامک هرز قرار میگیرد که باعث میشود ثابت و بسته باقی بماند . معمولاً این مرحله تا دورهای کمتر از 2500 دور بر دقیقه ادامه خواهد داشت ، پس از آن تا حدود دورهای 6000 دور بر دقیقه هر دو سوپاپ بر روی همان بادامک قرار خواهند گرفت و باز خواهند شد که باز هم همانند سیستم VTEC SOHC-E است . پس از آن با قرار گرفتن سوپاپها روی یک بادامک دیگر و باز شدن بیش از پیش بازده حجمی موتور نیز افزایش می یابد که باعث می شود قدرت موتور نیز افزایش یابد . در این سیستم نحوه قرارگیری سوپاپها بر روی بادامک ها بر اساس فشار روغن سیستم است .

سیستم کنترل هوشمند حرکت سوپاپهای i-VTEC :

این سیستم که نوع کاملتری نسبت به نوع قبل است از کنترل الکترونیکی بهره گرفته و در مقایسه با سیستم Stage-3 که یک سیستم سه مرحله ای بود،یک سیستم N مرحله ای است.

با بهره گیری از VTEC حرکت سوپاپها به وسیله ی ECU کنترل می شود و بدین ترتیب سیستم برای کلیه دورهای موتور بهینه خواهد بود. به طورخلاصه این سیستم همانند Stage-3 دردورهای پایین مشابه VTEC SOHC-E ودردورهای بالا همانند VTEC SOHC عمل خواهد کرد. درنهایت مصرف سوخت با کمک این سیستم توانسته از سیستم سه مرحله ای هم کمترمیشود.

درسیستم i-VTECازسیستم VTC کمک گرفته شده است. وقتی VTCبه پیشرانه های VTEC وصل می شود ECUبه عنوان پردازشگر،اطلاعات موردنیاز برای تحلیل را توسط سنسورهای مختلفی دریافت می کند. باسنسوری که بر روی بادامک قراردارد وباتوجه با دورموتور، گشتاور وارد بردورموتور وهمچنین با برخورداری از یک جدول کالیبراسیون به شیرهای فشار روغن فرمان می دهد ومحرک VTC تنظیم می شود و بدین ترتیب زمان بازشدن سوپاپها تنظیم می شود.

عملکرد محرک VTC:

هنگامی که گشتاور موتور تغییر می کند فشاردرون منیفولد هم به همان نسبت تغییر می کند بنابراین با اندازه گیری این فشار توسط سنسور فشارو اطلاع به ECU میزان فشار روغن برای شیرروغن محرک VTC تعیین می گردد. عملکرد VTC به لغزنده باعث می شود که لغزنده درون چرخ محرک VTC حرکت کند که این منجر به چرخش آن می شود و این چرخش لغزنده مستقیما به میل بادامک منتقل می شود ودرنتیجه میل بادامک یک چرخش اضافی هم خواهد داشت. بنابه عملکرد این سیستم می توان زمان بازوبسته شدن به تاخیرویا به جلو انداخت. علاوه بر موارد ذکر شده، سیستم VTC با استفاده از بازوبسته کردن یک دریچه ی هوا بر سر لوله های ورودی هوا به موتور Intake Runner به نوعی طول معادل این لوله ها را با توجه به دور موتور و بار آن تعیین می کند که این خود به تنهایی درافزایش بازده حجمی موتور تاثیر بسیاری دارد.

بعد از منفولد سیستم یاد شده (Intake Runner) ها قرار دارند که هرکدام از آنها به دو مسیر کوتاه و بلند منشعب می شوند که دوباره قبل از ورود به سیلندر به یکدیگر می رسند. در دورهای پایین این دریچه بسته است و بنابراین طولRunner ها زیاد است. هنگامی که موتور در دورهای بالا قرار دارد، دریچه هوا باز می شود وهوا از مسیر کوتاه به سیلندر می رسد که به معنایRunner های کوتاه تر است.در دورهای میانی دریچه به حالت نیمه باز تنظیم می شود و باعث می شود که طول معادلRunner ها تغییر کند. بدین ترتیب به ازای دورهای مختلف طولهای معادل مختلفی خواهیم داشت. با استفاده از VTC سیستم VTEC نام گذاری شده است.

این سیستم دارای ویژگی های زیر است:

N دارای نمودار گشتاور در محدوده وسیعتری از دور موتور

N افزایش گشتاور موتور در انتهای نمودار

N کاهش چشمگیرآلودگی هوا

پس از i-VTEC سیستم های دیگری هم گسترش یافت که می توان به نوع VTEC-Hybrid که ترکیبی از سیستمی است که روی آن بحث کردیم یعنی i-VTEC و تکنولوژی IMAهوندا است Hyper و Advanced هم مدل هایی دیگر ازاین سیستم هستند. گزارش ما هم بالاخره به پایان رسید و من امیدوارم که شما عزیزان از این گزارش لذت برده باشید و این را بدانید که این گزارش بسیار فنی است وهمچنین وقت زیادی روی آن کار شده است.