System elektronicznie sterowanych zmiennych faz i skoków zaworów VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control) stał się już typowym dla silników Hondy sposobem łączenia ognia z wodą. Produkuje się obecnie 4 wersje tego systemu, różniące się przeznaczeniem bądź istotnymi cechami konstrukcyjnymi. W silniku o pojemności skokowej 1,5 litra stosuje się wersję ekonomiczną systemu, zwaną wcześniej VTEC-E.
Bloki i głowice silników VTEC wykonywane są w wysokociśnieniowej technologii odlewniczej przyspieszającej proces produkcji. Aluminium zawiera włókna krzemowe podwyższające wytrzymałość odlewu, co pozwala nieco skrócić silnik i podwyższyć jego sztywność, a w wyniku otrzymać więcej miejsca pod maską i mniej hałasu. Tak zwana otwarta struktura bloku oznacza istotnie uproszczenie procesu odlewniczego. Teoretycznie powinno to powodować spadek sztywności silnika, ale dzięki zastosowaniu zaawansowanych analiz komputerowych udało się uniknąć tego zjawiska. Ścianki bloku tego silnika schodzą poniżej osi łożysk wału korbowego. Stosuje się też bardzo sztywne, aluminiowe pokrywy łożysk.
Silnik VTEC można zaliczyć do jednostek długoskokowych, co przyczynia się do zredukowania długości silnika i poprawia jego charakterystykę w zakresie niskich prędkości obrotowych. Jest to najbardziej zaawansowany technologicznie kawałek metalu, z jakim można się spotkać w codziennym życiu. Tuleje cylindrowe silnika wykonano bowiem z kompozytu FRM, czyli aluminium wzmacnianego włóknami węglowymi. Takie rozwiązanie pozwala na znacznie szybsze odprowadzanie ciepła, niż w przypadku typowych tulei cylindrowych odlewanych z żeliwa. W rezultacie można istotnie zmniejszyć wymiary silnika, bądź znacznie podnieść jego moc, bądź - jak w tym przypadku - zachowując moc i wymiary podwyższyć trwałość silnika. Dodatkowe korzyści płynące z tej technologii to większa odporność na zużycie i mniejsza masa silnika.
Na wypadek nietypowych, awaryjnych przeciążeń cieplnych silnika, zastosowano rozwiązanie po raz pierwszy sprawdzone przez Hondę w turbodoładowanych silnikach Formuły 1: zestaw dysz natryskujących olej na denka tłoków, celem ich ochłodzenia.
Silnik VTEC wyposażono w całkowicie pływające tłoki (znane już z Hondy Legend), co pozwoliło zmniejszyć wysokość tłoka nad osią korbowodu, a dzięki temu zredukować hałasy wywołane tak zwanym przekładaniem się tłoka.
Silniki znane z Accorda i Prelude zyskały sobie sławę jednostek czterocylindrowych przewyższających miękkością pracy wiele silników V-6. Taki efekt osiągnięto stosując dwa wałki wyrównoważające siły bezwładności drugiego rzędu. Wałki umieszczono w bloku po obu stronach wału korbowego nieco powyżej jego osi. Wałki napędzane paskiem zębatym obracają się dwa razy szybciej od wału korbowego. System ten pozwala na bardzo skuteczną redukcję drgań silnika przy średnich i wysokich obrotach, czyli typowych dla silnika warunkach pracy.
Silnik posiada po dwa zawory ssące i dwa wydechowe w każdym z 4 cylindrów. System VTEC w tej wersji steruje tylko pracą zaworów ssących, zawory wydechowe działają tak, jak w innych silnikach 16 zaworowych.
Każdy z 8 zaworów silnika VTEC posiada oddzielną krzywkę i dźwignię do pracy przy małych i średnich prędkościach obrotowych. Jeden z dwóch zaworów dolotowych każdego z cylindrów otwiera się tylko na tyle, by uniknąć przegrzewania się gniazd zaworowych. Drugi z zaworów ma również skrócony skok, co powoduje nadanie dużej prędkości zasysanej mieszance. Zawirowanie jest tak duże, że umożliwia spalanie mieszanki o zubożonym składzie.
Jeśli warunki pracy wskazują, że potrzebna jest większa moc wyjściowa, to komputer sterujący pracą silnika otwiera zawór elektromagnetyczny, doprowadzając do dźwigni zaworowych olej pod ciśnieniem. Dźwignie zaworów dolotowych każdego z cylindrów zostają dzięki temu spięte w jeden mechanizm, a do pracy wchodzi trzecia środkowa dźwignia zaworowa. Oba zawory dolotowe zaczynają wtedy pracować, w typowy dla wysoko wysilonych silników szybkoobrotowych. Jednocześnie mieszanka paliwowo - powietrzna zostaje wzbogacona do składu stechiometrycznego.
Moment zmiany trybu pracy zależy od obciążenia silnika: następuje on przy 2700 obr/min przy pełnym otwarciu przepustnicy, a przy spokojnej, delikatnej jeździe spalanie ubogiej mieszanki jest kontynuowane aż do 3300 obr/min.
System DOHC VTEC pozwala jednocześnie podwyższyć moc maksymalną, poprawić elastyczność na niskich obrotach, zapewnić znakomite osiągi, utrzymać w ryzach zużycie paliwa i nadać silnikowi niepowtarzalne brzmienie wywołujące ciarki na plecach.
Celem stosowania systemu VTEC jest jak najlepsze napełnienie cylindrów mieszanką paliwowo - powietrzną w całym zakresie prędkości obrotowych silnika. Wiadomo, że przy wysokich obrotach silnika, zawory powinny pozostawać otwarte przez dłuższą część obrotu wału korbowego, by dać mieszance, a później spalinom dość czasu na pokonanie sił bezwładności. Niestety, fazy rozrządu dostosowane do wysokich obrotów silnika powodują problemu przy niskich i średnich obrotach. Mieszanka paliwowo - powietrzna ma wtedy tendencję do uciekania z cylindra, a już wypchnięte spaliny wpływają z powrotem do komory spalania. Idealnym rozwiązaniem byłyby więc inne fazy otwarcia zaworów przy niższych , inne przy wyższych obrotach silnika - i właśnie to zapewnia system DOHC VTEC.
Dla każdego z 16 zaworów silnika DOHC VTEC zastosowano oddzielną krzywkę i dźwignię zaworową do pracy przy małych i średnich prędkościach obrotowych nie przekraczających 2700 - 3500 obr/min. Zawory mają stosunkowo krótkie czasy otwarcia i ograniczony skok. Dodatkowo, jeden z dwóch zaworów dolotowych każdego z cylindrów zaczyna otwierać się nieco później, co powoduje lepsze zawirowanie mieszanki.
Po przekroczeniu pewnej prędkości obrotowej (zależnej od obciążenia silnika, otwarcia przepustnicy i temperatury płynu chłodzącego), komputer sterujący pracą silnika otwiera zawór elektromagnetyczny, doprowadzając do dźwigni zaworowych olej pod ciśnieniem. Dźwignie par zaworów dolotowych i wylotowych każdego z cylindrów zostają dzięki temu spięte w jeden mechanizm, a do pracy wchodzi trzecia, środkowa dźwignia zaworowa. Zawory zaczynają wtedy otwierać się nieco wcześniej, zamykać nieco później, a ich skok jest w każdej chwili większy niż poprzednio - jest to podstawową zasadą działania systemu VTEC. Warto dodać, że przejście z jednego trybu pracy rozrządu w drugi jest praktycznie nie do zauważenia dla kierowcy.
Niekiedy stosuje się w parze zmienna geometrię kanałów dolotowych. Gdy silnik przekracza 4800 obr/min, otwiera się dodatkowy kanał powietrzny, zaspokajając rosnący apetyt jednostki napędowej. Takie rozwiązanie pozwala utrzymać odpowiednio dużą prędkość zasysanego powietrza w pełnym zakresie prędkości obrotowych.
|