سیستم VTEC چگونه کار می کند؟

[بهداد]

سیستم VTEC چگونه کار می کند؟
راه های زیادی جهت افزایش گشتاور خودرو و قدرت خودرو وجود دارد از قبیل افزایش پاشش سوخت، افزایش هوای ورودی، خروج سریع تر دود ها، افزایش حجم خودرو و استفاده از سیستم های پرخوران (توربو شارژ). حال موضوعی که اهمیت زیادی دارد این نیرو از چه دوری تا چه دوری باقی می ماند یا به عبارتی پیک توان چقدراست؟

در خودرو های SOHC مجهز به یک میل سوپاپ و 2 سوپاپ برای هر سیلندر (1 دود – 1 هوا) تکنولوژی قدیمی وجود داشت لذا این پیشرانه ها قدرت کمی در برابر موتورهای 16 سوپاپ داشتند دلیل آن هم به عدم تنفس و تخلیه کامل است. در این خودروها یک سوپاپ دود برای خروج گازهای آلاینده از سیلندر داشت و همچنین یک سوپاپ هوا برای هر سیلندر لذا عمل تخلیه و تنفس به سختی انجام می شود و به دلیل کم بودن تعداد سوپاپ متاسفانه در بعضی از خودروهای وطنی دیده می شود که جای تاسف دارد.

در خودروهای جدید که مجهز به دو میل سوپاپ یا DOHC هستند موتورهایی با کارایی و بهره وری بهتری هستند و قدرت بیشتری نسبت به موتورهای SOHC تولید می کنند. در این موتورها در هر سیلندر 4 سوپاپ وجود دارد که دو عدد سوپاپ برای دود و دو عدد برای هوا اما همه تکنولوژی موتور احتراق داخلی به اینجا ختم نمی شود و پیشرانه های جدید مجهز به سیستم زمان بندی متغیر سوپاپ هستن که میزان همپوشانی سوپاپ ها را افزایش میدهند و باعث افزایش گشتاور در دورهای بالا و حتی در دورهای پایین می شود این مروری مختصر بر تکنولوژی زمان بندی متغیر سوپاپ بود که اختصارا VVT گفته می شود که سوپاپ های دود مدت زمان بیشتری باز می مانند تا تخلیه کامل صورت بگیرد.

همه این صحبت هایی که شد اهمیت افزایش گشتاور و قدرت و تنظیم پیک قدرت موتور می باشد و حالا وارد بحث اصلی می شویم. در موتورهای مسابقه ای به اصطلاح Race همیشه از دور موتور بالایی استفاده می شود (7000 تا 8000 دور در دقیقه). موضوع اصلی ما افزایش دور موتور نیست، بلکه اگر زمان بندی و تکنولوژی موتور ما به گونه ای نباشد که بتوان تا دورهای بالا گشتاور را به دست آوریم، افزایش دور موتور به جز افزایش استهلاک حتی کاهش قدرت چیزی به دست نمی آوریم لذا باید گشتاور در همه دورها بسته به نیاز ما تقسیم شود. در موتورهای ریس گشتاور در دور بالا و در موتورهای شهری و سدان ها دور پایین به دست می آید.

همانطورکه در بالا گفتیم، موتورهایی که برای مسابقه تنظیم می شوند، باید گشتاور بالا در دور بالایی داشته باشند که توضیح مختصری در اول مقاله داده شد. یکی از اصلی ترین و مهم ترین مسئله ها میل سوپاپ و زاویه میل سوپاپ هست اما دو پارامتر مهم در میل سوپاپ داریم: Lift و Duration لیفت (Lift) به معنی میزان بلندی بادامک ها هستند و دیوریشن (Duration) به معنی میزان پهنای نقطه سر بادامک ها است. هر چه لیفت افزایش پیدا کند سوپاپ ها مقدار بیشتری باز می شوند و هر چه دیوریشن افزایش پیدا کند سوپاپ ها زمان بیشتری باز می مانند و گشتاور به دور بالاتری انتقال داده می شود.

حالا ما به اهمیت میزان لیفت و دیوریشن میل سوپاپ پی بریدم لذا استفاده از میل سوپاپ ریس (Race) برای خودرو های خانوادگی مشکل ساز هست چرا که دور ایدل را به هم میزند (دور موتور پایینی که پای راننده روی پدال گاز نیست و موتور در حالت در جا کار می کند را دور ایدل گویند یعنی زیر 1000RPM) حالا پاسخی برای همه این نیاز ها فراهم شده و فناوری جدیدی که اولین بار توسط هوندا ارایه شد VTEC یا لیفت متغیر سوپاپ گفته می شود. همان گونه که قبلاً گفته شد لیفت Lift لیفت سوپاپ به میزان بلندی بادامک میل سوپاپ گفته می شود و هر چه لیفت سوپاپ بیشتر باشد سوپاپ ها زمان بیشتری و میزان بیشتر باز می شوند که سبب افزایش گشتاور در دور بالا افزایش قدرت خودرو می شود.

تکنولوژی VTEC یا variable valve control system گفته می شود در این تکنولوژی به جای استفاده از دو بادامک برای دو سوپاپ و دو انگشتی برای دو سوپاپ از 3 بادامک و سه انگشتی استفاده می شود. بادامک سمت راست و چپ از نظر اندازه و لیفت یکسان می باشند و در دور موتورهای پایین این دو بادامک به کار گرفته می شوند و بادامک وسط با لیفت بلند هرز می چرخد و انگشتی هم با همین بادامک هرز می چرخد اما زمانی که دور موتور بالا می رود و واحد کنترل خودرو از طریق سنسورهایی پارامترهایی همچون موقعیت دریچه گاز دمای آب دور موتور فشار روغن دمای موتور سرعت خودرو را کنترل از طریف عملگرهای هیدرولیکی به گیره ها دستور قفل این سه انگشتی را می دهند و بادامک با لیفت بلندتر وارد مدار می شود و دو بادامک با لیفت کمتر هرز می چرخند، چون لیفت آن ها کمتر از بقیه است، هیچ ارتباطی با انگشتی چپ و راست ندارد.

تفاوت میزان لیفت سوپاپ های ورودی و خروجی:
میزان لیغت سوپاپ های ورودی همیشه بیشتر از سوپاپ های خروجی هست میزان افزایش لیفت سوپاپ های ورودی 1.12 سانتیمتر و میزان افزایش لیفت سوپاپ های دود 1سانتیمتر با سیستم لیفت متغیر سوپاپ افزایش پیدا می کند، افزایش لیفت سوپاپ ها باعث می شود سوپاپ ها زمان بیشتری باز بمانند.

زمان به کار افتادن VTEC:
این سیستم در چند حالت فعال نمی شود، اول در دورهای پایین زیر 6000 دور دوم در زمانی که دمای مایع آب زیر 140 درجه فارنهایت باشد.

حال ما میخواهیم یک سری به گذشته این سیستم بیندازیم. این سیستم ابتدا با نام REV معرفی شد و این سیستم نمونه اولیه VTEC می باشد و اولین بار بر روی موتور سیکلت هوندا استفاده شد که مخفف Revolution-modulated valve control می باشد.

اولین وسیله ای که این تکنولوژی بر روی آن نصب شد Honda CBR400 (سال 1983) بود. این سیستم بعد از موتور سیکلت بر روی انواع موتور با تکنولوژی های مختلف قابل نصب شد حتی در سواری ها سیستم VTEC برای اولین بار بر روی خودرو های 16 سوپاپ DOHC نصب شد و کارایی بسیار بالایی داشت. این سیستم در سال 1989بر روی خودرو هوندا اینتگرا نصب شده بود. پیشرانه این خودرو b16a نام داشت که این موتور در چند نسل بر روی چند خودرو نصب شد.

نسل اول موتور b16a در سال 1898:
مشخصات فنی:
حجم موتور 1595 سی سی 1.6 لیتری 158 اسب بخار 7600 دور بر دقیقه و گشتاور 150 نیوتون متر در7000 دور بر دقیقه نسبت تراکم 10.2 بر یک قطر پیستون 81 میلیمتر یا 8.1 سانتی متر کورس پیستون 77.4 میلی متر یا 7.74 سانتی متر حد اثر دور موتور (رد لاین) 8200 دور بر دقیقه

نسل دوم موتور b16a 1992:
حجم موتور 1595 سی سی (1.6 لیتر) تعداد سیلندر 4 16 سوپاپ 168 اسب بخار در دور موتور 8400 rpm و 157 نیوتون متر در 7200 دور بر دقیقه حدکثر دور موتور 8500rpm نسبت تراکم 10.8 به یک کورس پیستون 81 میلیمتر (8.1 سانتی متر) کورس پیستون 77.4 میلی متر (7.44 سانتی متر)

این پیشرانه با حجم های زیاد تولید شده اند 1.7 و1.8 و2.0 لیتری که توضیح هر کدام از این پیشرانه ها از حوصله مقاله خارج است.