Contexto e descrição:
O Japão cobra um imposto com base no deslocamento do motor, e os fabricantes de automóveis japoneses concentraram seus esforços de pesquisa e desenvolvimento para melhorar o desempenho de seus projetos de motores menores por meios que não os aumentos de deslocamento. Um método para aumentar o desempenho em um deslocamento estático inclui a indução forçada, como em modelos como o Toyota Supra e o Nissan 300ZX que usavam aplicações de turbocompressores e o Toyota MR2 que usava um compressor para alguns anos de modelo. Outra abordagem é o motor rotativo usado no Mazda RX-7 e RX-8. Uma terceira opção é alterar o perfil de tempo de cames, do qual o Honda VTEC foi o primeiro projeto comercial de sucesso para alterar o perfil em tempo real.
O sistema VTEC fornece ao motor um sincronismo de válvulas otimizado para operações de baixa e alta RPM. Na forma básica, o bloqueio de eixo único de um motor convencional é substituído por dois perfis: um otimizado para baixa estabilidade de RPM e eficiência de combustível, e o outro projetado para maximizar a saída de potência de alta rotação. A operação de comutação entre os dois lóbulos de comando é controlada pela ECU, que leva em conta a pressão do óleo do motor, a temperatura do motor, a velocidade do veículo, a velocidade do motor e a posição do acelerador. Usando essas entradas, a ECU é programada para alternar dos lóbulos de ressalto de baixa elevação para os de ressalto de alta elevação quando as condições significam que a saída do motor será melhorada. No ponto de comutação, um solenóide é acionado, o que permite que a pressão de óleo de uma válvula de carretel funcione com um pino de travamento que liga o seguidor de came de alta rotação às baixas rotações. Deste ponto em diante, as válvulas abrem e fecham de acordo com o perfil de alta elevação, o que abre a válvula por mais tempo. O ponto de comutação é variável, entre um ponto mínimo e máximo, e é determinado pela carga do motor. A mudança de marcha para baixo dos cames de alta para baixa RPM está definida para ocorrer a uma velocidade do motor mais baixa do que a do interruptor (representando um ciclo de histerese) para evitar uma situação em que o motor é solicitado a operar continuamente em ou ao redor do interruptor. ponto de over.
A abordagem mais antiga para ajustes de temporização é produzir um comando de válvulas com um perfil de temporização de válvulas que seja mais adequado para operação de baixa rotação. As melhorias no desempenho de baixo RPM, que é onde a maioria dos carros de rua operam a maior parte do tempo, ocorrem na troca por uma perda de potência e eficiência em faixas de RPM mais altas. Correspondentemente, o VTEC tenta combinar a eficiência e a estabilidade de combustível com baixa RPM com alto desempenho de RPM.
História:
VTEC, o sistema original de controle de válvulas variável da Honda, originou-se do REV (controle de válvulas modulado por revolução) introduzido na CBR400 em 1983, conhecido como HYPER VTEC. No motor normal de quatro tempos, as válvulas de admissão e escape são acionadas por lóbulos em um eixo de comando de válvulas. A forma dos lóbulos determina o tempo, o levantamento e a duração de cada válvula. Timing refere-se a uma medição de ângulo de quando uma válvula é aberta ou fechada em relação à posição do pistão (BTDC ou ATDC). Lift refere-se ao quanto a válvula está aberta. Duração refere-se a quanto tempo a válvula é mantida aberta. Devido ao comportamento do fluido de trabalho (mistura de ar e combustível) antes e depois da combustão, que tem limitações físicas em seu fluxo, bem como sua interação com a faísca de ignição, o tempo ideal de válvula, As configurações de elevação e duração em operações com baixo RPM do motor são muito diferentes daquelas sob altas rotações. Ajustes ideais de temporização, elevação e duração da válvula de baixa RPM resultariam em enchimento insuficiente do cilindro com combustível e ar em altas RPM, limitando muito a potência de saída do motor. Por outro lado, as configurações ideais de temporização, elevação e duração das válvulas de alta rotação resultariam em uma operação de RPM muito baixa e em marcha lenta difícil. O motor ideal teria um sincronismo de válvulas totalmente variável, elevação e duração, em que as válvulas sempre abririam exatamente no ponto certo, levantariam alto o suficiente e permaneceriam abertas o tempo exato para a velocidade do motor em uso. limitando assim grandemente a potência do motor. Por outro lado, as configurações ideais de temporização, elevação e duração das válvulas de alta rotação resultariam em uma operação de RPM muito baixa e em marcha lenta difícil. O motor ideal teria um sincronismo de válvulas totalmente variável, elevação e duração, em que as válvulas sempre abririam exatamente no ponto certo, levantariam alto o suficiente e permaneceriam abertas o tempo exato para a velocidade do motor em uso. limitando assim grandemente a potência do motor. Por outro lado, as configurações ideais de temporização, elevação e duração das válvulas de alta rotação resultariam em uma operação de RPM muito baixa e em marcha lenta difícil. O motor ideal teria um sincronismo de válvulas totalmente variável, elevação e duração, em que as válvulas sempre abririam exatamente no ponto certo, levantariam alto o suficiente e permaneceriam abertas o tempo exato para a velocidade do motor em uso.
DOHC VTEC:
Introduzido como um sistema DOHC (Double overhead camshaft) no Japão, no Honda Integra XSi 1989, que usava o motor 160 B16A da HP. No mesmo ano, a Europa viu a chegada do VTEC no Honda CRX 1.6i-VT, usando uma variante de 150 HP (B16A1). O mercado dos Estados Unidos viu o primeiro sistema VTEC com a introdução do Acura NSX de 1991, que usava um V6 V6 DOHC de 3 L com 270 HP. Os motores DOHC VTEC logo apareceram em outros veículos, como o Acura Integra GS-R 1992 (motor B17A1 de 1,7 L), e posteriormente no Honda Prelude VTEC 1993 (motor H22A de 2,2 L com 195 cv) e Honda Del Sol VTEC (B16A3 1.6 L motor). O Integra Type R (1995–2000) disponível no mercado japonês produz 197 HP usando um motor B18C5 de 1,8 L, produzindo mais potência por litro do que a maioria dos supercarros da época.
SOHC VTEC:
À medida que a popularidade e o valor de marketing do sistema VTEC aumentaram, a Honda aplicou o sistema aos motores SOHC (árvore de cames à cabeça única), que compartilham uma árvore de cames comum para válvulas de admissão e de escape. O trade-off foi que os motores SOHC da Honda se beneficiaram do mecanismo VTEC apenas nas válvulas de admissão. Isso ocorre porque o VTEC requer um terceiro balancim central e lóbulo de came (para cada lado de admissão e escape) e, no motor SOHC, as velas de ignição estão situadas entre os dois balancins de escape, não deixando espaço para o balancim VTEC. Além disso, o lóbulo central na árvore de cames não pode ser utilizado tanto pela admissão quanto pela exaustão, limitando o recurso VTEC a um lado.
No entanto, começando com o motor J37A4 3.7 L SOHC V6 introduzido em todos os modelos Acura TL SH-AWD 2009, o SOHC VTEC foi incorporado para uso com válvulas de admissão e escape. Os eixos dos balancins de admissão e escape contêm balancins de admissão e escape primário e secundário, respectivamente. O balancim primário contém o pistão de comutação VTEC, enquanto o balancim secundário contém a mola de retorno. O termo "primário" não se refere ao braço oscilante que força a válvula para baixo durante a operação do motor com baixa rotação. Pelo contrário, refere-se ao braço oscilante que contém o pistão de comutação VTEC e recebe óleo do eixo do balancim.
O balancim primário do escapamento entra em contato com um lóbulo do eixo de comando de baixo perfil durante a operação do motor com baixa rotação. Uma vez que o engate do VTEC ocorre, a pressão do óleo fluindo do eixo do balancim de exaustão para o balancim primário de exaustão força o pistão de comutação VTEC no balancim secundário do exaustor, bloqueando assim ambos os balancins do escapamento juntos. O lóbulo do comando de válvulas de perfil alto que normalmente entra em contato com o balancim de escape secundário sozinho durante a operação do motor de baixa rotação, é capaz de mover ambos os balancins do escape juntos, que são travados como uma unidade. O mesmo ocorre com o eixo do balancim de admissão, exceto que o lóbulo do eixo de comando de alto perfil opera o balancim primário.
A dificuldade de incorporar o VTEC para as válvulas de admissão e escape em um motor SOHC foi removida do J37A4 por um novo design do braço oscilante de admissão. Cada válvula de exaustão no J37A4 corresponde a um balancim primário e outro secundário. Portanto, há um total de doze balancins de escapamento primário e doze balancins de escape secundários. No entanto, cada balancim de admissão secundário tem a forma semelhante a um "Y" que permite contatar duas válvulas de admissão de uma só vez. Um braço oscilante de entrada primário corresponde a cada braço oscilante de admissão secundário. Como resultado deste projeto, existem apenas seis braços oscilantes principais de admissão e seis braços secundários de admissão secundária.
VTEC-E:
A primeira implementação do VTEC-E é uma variação do SOHC VTEC, que é usada para aumentar a eficiência de combustão em baixas rotações, mantendo o desempenho médio dos motores não-vtec. O VTEC-E é a primeira versão do VTEC a utilizar o balancim de rolos e, por isso, renuncia à necessidade de ter 3 lóbulos de entrada para atuar as duas válvulas - dois lóbulos para operação não VTEC (um pequeno e um médio lobo de tamanho reduzido) e um lóbulo para operação VTEC (o maior lóbulo). Em vez disso, existem dois perfis de came de entrada diferentes por cilindro - um lóbulo de came muito leve com pouca sustentação e um lóbulo de came normal com elevação moderada. Por causa disso, em baixas RPM, quando o VTEC não está ativado, uma das duas válvulas de admissão é permitida a abrir apenas uma quantidade muito pequena devido ao leve lóbulo da cam, forçando a maior parte da carga de admissão através da outra válvula de admissão aberta com o lóbulo normal. Isso induz um redemoinho da carga de admissão que melhora a atomização de ar / combustível no cilindro e permite a utilização de uma mistura de combustível mais enxuta. À medida que a velocidade e a carga do motor aumentam, ambas as válvulas são necessárias para fornecer uma mistura suficiente. Ao ativar o modo VTEC, um limite pré-definido para MPH (deve estar em movimento), RPM e carga devem ser atendidos antes que o computador ative um solenóide que direcione o óleo pressurizado para um pino deslizante, exatamente como no VTEC original. Este pino deslizante conecta os seguidores do braço oscilante de admissão juntos, de modo que agora, ambas as válvulas de admissão estão seguindo o lobo da árvore de cames "normal" em vez de apenas um deles. Quando em VTEC, desde o "normal"
Com as implementações posteriores do VTEC-E, a única diferença que ele tem com o VTEC-E anterior é que o segundo perfil de came "normal" foi substituído por um perfil de came "selvagem" que é idêntico ao perfil de came "selvagem" VTEC original. . Isso, em essência, substitui o VTEC e as implementações anteriores do VTEC-E, uma vez que o combustível e os baixos benefícios de torque de RPM do VTEC-E anterior são combinados com o alto desempenho do VTEC original.
VTEC de 3 estágios:
O VTEC de 3 estágios é uma versão que emprega três diferentes perfis de came para controlar a temporização e a elevação da válvula de admissão. Devido a esta versão do VTEC ser projetada em torno de uma cabeça de válvula SOHC, o espaço era limitado e, portanto, o VTEC só pode modificar a abertura e o fechamento das válvulas de admissão. As melhorias de economia de combustível de baixo custo do VTEC-E e o desempenho do VTEC convencional são combinados nesta aplicação. De marcha lenta a 2500-3000 RPM, dependendo das condições de carga, uma válvula de admissão abre totalmente enquanto a outra abre apenas ligeiramente, o suficiente para impedir o acúmulo de combustível atrás da válvula, também chamado de modo de 12 válvulas. Este modo de 12 Válvulas resulta em redemoinho da carga de admissão que aumenta a eficiência de combustão, resultando em melhor torque de baixa potência e melhor economia de combustível. A 3000-5400 RPM, dependendo da carga, um dos solenóides VTEC engata, que faz com que a segunda válvula trave no lóbulo da árvore de cames da primeira válvula. Também chamado de modo de 4 válvulas, esse método se assemelha a um modo de operação normal do motor e melhora a curva de potência de médio alcance. A 5500-7000 RPM, o segundo solenóide VTEC engata (ambos os solenóides agora engatados) de forma que ambas as válvulas de admissão estejam usando um terceiro lóbulo de árvore de cames no meio. O terceiro lóbulo é ajustado para alto desempenho e fornece potência de pico na extremidade superior do intervalo de RPM.
i-VTEC: O
Honda i-VTEC é um sistema para economia de combustível (inteligente-VTEC) [5] tem o tempo variável continuamente VTC de comando de válvulas de comando de válvulas na árvore de cames de admissão dos motores DOHC VTEC. A tecnologia apareceu pela primeira vez na família de motores de quatro cilindros da série K da Honda em 2001 (2002 nos EUA). Nos Estados Unidos, a tecnologia estreou no Honda CR-V de 2002.
Os controles VTEC da elevação da válvula e da duração da válvula ainda são limitados a perfis distintos de baixa e alta rotação, mas a árvore de comando da admissão agora é capaz de avançar entre 25 e 50 graus, dependendo da configuração do motor. O phasing é implementado por uma roda dentada de cames ajustável por óleo controlada por computador. A carga do motor e o RPM afetam o VTEC. A fase de entrada varia de totalmente retardada em marcha lenta até um pouco avançada em plena aceleração e baixa RPM. O efeito é otimização adicional da saída do torque, especialmente em RPMs baixas e médias. Existem dois tipos de motores da série i-VTEC K, explicados no parágrafo seguinte.
Série K:
Os motores da série K têm dois tipos diferentes de sistemas i-VTEC implementados para motores K20A2 / K20Z3 e motores K24A2 / K24A4. O primeiro é para os motores de desempenho K20A2 / K20Z3, como no 2002-2006 RSX Type S ou no 2006-2010 Civic Si, e o outro é para os motores econômicos K24A4 encontrados no CR-V ou no Accord. O desempenho do sistema i-VTEC é basicamente o mesmo que o sistema DOHC VTEC do B16A; Tanto a admissão quanto o escape têm 3 lóbulos de came por cilindro. No entanto, o valvetrain tem o benefício adicional de balancins de rolo e temporização de came de entrada continuamente variável. Desempenho O i-VTEC é uma combinação de DOHC VTEC convencional com VTC (que opera apenas para válvulas de admissão). O VTC está disponível na economia e no desempenho dos motores i-VTEC.
A economia dos motores i-VTEC K20A3 / K24A4 é mais parecida com o SOHC VTEC-E, pois o came de admissão tem apenas dois lóbulos, um muito pequeno e um maior, além de nenhum VTEC na câmera de escape. Os dois tipos de motor (K20A2) são facilmente distinguíveis pela saída de potência nominal da fábrica: os motores de desempenho geram cerca de 200 HP ou mais em forma de estoque e os motores econômicos (K20A3) não produzem mais de 160 HP da fábrica.
Série R:
i-VTEC com gerenciamento de cilindro variável (VCM):
Em 2003, a Honda introduziu um i-VTEC V6 (uma atualização da série J) que inclui a tecnologia de desativação de cilindros da Honda que fecha as válvulas em um banco de cilindros durante carga leve e baixa velocidade (abaixo de 80 km / h) ) Operação. Segundo a Honda, "a tecnologia VCM trabalha com o princípio de que um veículo requer apenas uma fração de sua potência em velocidades de cruzeiro. O sistema desativa eletronicamente os cilindros para reduzir o consumo de combustível. O motor é capaz de funcionar em 3, 4 ou 6 cilindros com base no requisito de energia, essencialmente, obter o melhor dos dois mundos. V6 poder quando acelerar ou subir, bem como a eficiência de um motor menor ao cruzar. " A tecnologia foi originalmente introduzida nos EUA na minivan Honda Odyssey 2005, e agora pode ser encontrada no Honda Accord Hybrid, o 2006 Honda Pilot, e o Honda Accord 2008. Exemplo: As estimativas da EPA para o V6 Accord 2011 (271 HP SOHC 3.5 L) são combinadas em 24 mpg contra 27 nos dois modelos equipados com 4 cilindros.
O i-VTEC VCM também foi usado em motores de 1.3 litros e 4 cilindros usados no Honda Civic Hybrid.
i-VTEC i:
Uma versão do i-VTEC com injeção direta, usada pela primeira vez em 2004 no Honda Stream. [7] Injeção direta 2.0L DOHC i-VTEC I motor a gasolina.
-O 2 L DOHC i-VTEC I integra o sistema i-VTEC que utiliza o VTEC (Variable Valve Timing e Lift Electronic Control) e VTC (Variable Timing Control) que utiliza o sistema de injeção central para uma relação ar-combustível * 1 de 65 : 1 para um nível sem precedentes de combustão ultra-enxuta. A combustão estável é obtida usando menos combustível do que os motores convencionais de injeção direta, que têm uma relação ar-combustível de 40: 1.
O controle de combustão através do uso de válvulas EGR de alta precisão e um catalisador de alto desempenho recém-desenvolvido permitem o motor de injeção direta de 2,0 L DOHC i-VTEC I que se qualifica como um Veículo de Emissões Ultra Baixas.
AVTEC:
O motor AVTEC (Advanced VTEC) foi anunciado pela primeira vez em 2006. Ele combina controle de elevação e temporização de válvulas continuamente variável com controle de fase continuamente variável. A Honda originalmente planejava produzir veículos com motores AVTEC nos próximos 3 anos.
Embora tenha sido especulado que seria utilizado em 2008 pelo Honda Accord, o veículo utiliza o sistema i-VTEC existente.
Uma patente norte-americana relacionada (6.968.819) foi apresentada em 2005-01-05.
VTEC TURBO:
A série de motores VTEC TURBO inclui injeção direta de gasolina, turbocompressor, tecnologia de movimento de válvulas variáveis, como VTEC.
Os motores foram introduzidos em 19 de novembro de 2013, como parte da gama Earth Dreams Technology, que incluía 3 capacidades de cilindrada (1,0 L 3 cilindros, 1,5 L 4 cilindros, 2 L 4 cilindros).
A implementação inicial dos veículos europeus incluiu o motor de 2 L e 4 cilindros usado no Honda Civic Type R, que incluiu o cumprimento das emissões Euro 6.
VTEC em motocicletas:
Além da Honda CB400SF Super Four HYPER VTEC, introduzida em 1999, a primeira implementação mundial da tecnologia VTEC em uma motocicleta ocorreu com a introdução da esportiva VFR800 da Honda em 2002. Semelhante ao estilo SOHC VTEC-E, uma entrada a válvula permanece fechada até que um limiar de 7000 RPM seja atingido, então a segunda válvula é aberta por um pino acionado pela pressão do óleo. O tempo de permanência das válvulas permanece inalterado, como no automóvel VTEC-E, e pouco poder extra é produzido, mas com uma suavização da curva de torque. Os críticos sustentam que o VTEC acrescenta pouco à experiência VFR, aumentando a complexidade do motor. A Honda pareceu concordar, já que seu VFR1200, um modelo anunciado em outubro de 2009, veio substituir o VFR800, que abandona o conceito V-TEC em favor de uma grande capacidade de carga estreita "
A Honda incorporou a tecnologia na série NC700, incluindo o NC700D Integra, lançado em 2012, usando uma única árvore de cames para fornecer duas rotinas de temporização para as válvulas de admissão.
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