Как VTEC изменил мир

Хонда была не первой и не последней, кто применил систему регулировки фаз газораспределения и подъема клапанов, но никто не делал это с таким стилем.

Хонда не изобрела систему изменения фаз газораспределения или регулируемый подъем клапанов. Фактически, Cadillac имел систему изменения фаз газораспределения, управляемую водителем, в производстве в 1903 году, за три года до рождения Соитиро Хонды. Alfa Romeo и Nissan также имели систему изменения фаз газораспределения в восьмидесятые годы, но именно Integra 1989 года и ее 1,6-литровый четырехцилиндровый двигатель VTEC создали легенду.

Большая часть автомобильной инженерии направлена ​​на минимизацию компромиссов, причем при минимизации затрат. В обычном клапанном механизме подъем клапана (насколько открывается клапан), время открытия клапана (когда клапан открывается) и продолжительность (на сколько времени он открывается) определяются профилем распределительного вала, формой отдельных кулачков кулачка на валу. Прежде чем менять фазы газораспределения и подъем клапанов, автоинженерам приходилось выбирать профиль кулачка, который обеспечивал бы желаемый компромисс между производительностью и эффективностью в широком диапазоне мощности. Двигателям нужны разные вещи в зависимости от нагрузки и рабочей скорости. Профиль распределительного вала, который обеспечивает хорошую экономию топлива при движении по городу, не является оптимальным, когда вы полностью открываете дроссельную заслонку на высоких оборотах. Изменяя фазы газораспределения, продолжительность и подъем, вы можете оптимизировать работу для самых разных условий эксплуатации. Хитрость заключается в том, чтобы сделать это надежно и дешево.

Преимущества такой системы были очевидны даже первым инженерам-автомобилестроителям. На международном конгрессе SAE 1989 года пара профессоров из Стэнфорда представили документ, в котором отмечалось, что с 1880 года было выдано не менее 800 патентов на системы изменения фаз газораспределения. Изучая эти патенты, исследователи создали 15 классификаций различных систем изменения фаз газораспределения, но пришел к выводу: «VVT имеет большой потенциал, но очень малая часть этого потенциала еще не реализована. Серьезные трудности ограничивают применение системы изменения фаз газораспределения на сегодняшний день. Практически все механизмы VVT, предложенные до недавнего времени, страдают от высокой стоимости и сложности, ограниченной изменчивости и высокая скорость удара».

Следующий документ SAE был написан тремя инженерами Honda, в которых подробно описывался прототип системы VTEC, подходящей для 1,2-литрового двигателя DOHC. Это классическая система VTEC, какой мы ее знаем сегодня, с двумя низкоскоростными кулачками по обе стороны от высокоскоростного кулачка. Два низкоскоростных профиля кулачков работают как обычно на более низких оборотах двигателя, воздействуя на коромысла, которые давят на стержни клапанов. Третий профиль кулачка в этот момент по существу вращается свободно, воздействуя на отдельный коромысло, не прикрепленный к двум, действующим на клапан. При определенной частоте вращения двигателя ЭБУ запускает соленоид, который открывает масляный канал, который заставляет поршень фиксировать три коромысла вместе. Теперь увеличенный профиль кулачка работает, увеличивая подъем клапана и продолжительность его работы.

Возможно, в этой статье описывался прототип системы, но всего два месяца спустя VTEC дебютировала в Integra второго поколения. (США пришлось ждать два года до запуска NSX, чтобы получить свой первый двигатель VTEC.) Двигатель был чудом. Первоначально целью новой Интегры было 140 лошадиных сил от 1,6-литрового двигателя, но это было всего на 10 больше, чем у ее предшественницы. Согласно истории Honda, Икуо Кадзитани, инженер, отвечающий за четырехклапанные двигатели Honda, не думал, что этого достаточно для автомобиля, вступающего в новое десятилетие. Руководитель исследований и разработок Honda Нобухико Кавамото предложил Кадзитани стремиться к чему-то, что казалось призрачным среди безнаддувных двигателей — 100 лошадиных сил на литр. В отсутствие увеличения рабочего объема, что нежелательно для японского рынка, такая мощность означала больше оборотов. Если быть точным, восемь тысяч, что вполне соответствует гоночной территории и намного выше, чем у любого другого четырехцилиндрового двигателя массового рынка того времени. Достижение этого показателя при одновременном достижении хорошей экономии топлива и управляемости в городе потребует большей гибкости от клапанного механизма. VTEC был очевидным решением, если не самым простым.

Работа над двигателем B16A началась в 1986 году, поэтому времени на его запуск в производство было не так много. Его высокооборотный характер также означал, что выбор материалов был огромной проблемой, поскольку детали должны были быть одновременно легкими и прочными, а значит, дорогими. Сокращенный график также означал, что инженерам нужно было внимательно следить за тем, какие компоненты необходимы, а какие нет, чтобы система VTEC работала и работала надежно. Когда все было сказано и сделано, Integra XSi 1989 года предлагала мощность 160 метрических лошадиных сил (152 наших британских лошадиных силы) при 7600 об/мин.