VTEC (descrito como control electrónico de elevación y sincronización de válvulas variables, pero significa sincronización de válvulas controlada electrónicamente ) es un sistema desarrollado por Honda para mejorar la eficiencia volumétrica de un motor de combustión interna de cuatro tiempos , lo que resulta en un mayor rendimiento a altas velocidades. RPM y menor consumo de combustible a bajas RPM. El sistema VTEC utiliza dos (u ocasionalmente tres ) perfiles de árbol de levas y selecciona hidráulicamente entre perfiles. Fue inventado por el ingeniero de Honda, Ikuo Kajitani. [1] [2] Es claramente diferente de los sistemas VVT ( sincronización variable de válvulas ) estándar que cambian solo las sincronizaciones de válvulas y no cambian el perfil del árbol de levas ni la carrera de válvulas de ninguna manera.
Japón aplica un impuesto basado en la cilindrada del motor , [3] y, en consecuencia, los fabricantes de automóviles japoneses han centrado sus esfuerzos de investigación y desarrollo en mejorar el rendimiento de sus diseños de motores más pequeños. Un método para aumentar el rendimiento en un desplazamiento estático incluye la inducción forzada , como ocurre con modelos como el Toyota Supra y el Nissan 300ZX que utilizaron aplicaciones de turbocompresor y el Toyota MR2 que utilizó un sobrealimentador durante algunos años de modelo. Otro enfoque es el motor rotativo utilizado en los Mazda RX-7 y RX-8 . Una tercera opción es cambiar el perfil de sincronización de la leva, del cual Honda VTEC fue el primer diseño comercial exitoso para alterar el perfil en tiempo real. [ cita necesaria ]
El sistema VTEC proporciona al motor una sincronización de válvulas optimizada para operaciones de RPM altas y bajas. En su forma básica, el lóbulo de leva único y el brazo seguidor/balancín de un motor convencional se reemplazan por un brazo basculante de múltiples partes con bloqueo y dos perfiles de leva: uno optimizado para estabilidad a bajas RPM y eficiencia de combustible , y el otro diseñado para maximizar altas -Salida de potencia en RPM. La operación de conmutación entre los dos lóbulos de leva está controlada por la ECU , que tiene en cuenta la presión del aceite del motor, la temperatura del motor, la velocidad del vehículo, la velocidad del motor y la posición del acelerador. Usando estas entradas, la ECU está programada para cambiar de los lóbulos de leva de elevación baja a los de elevación alta cuando se cumplen ciertas condiciones. En el punto de conmutación se activa un solenoide que permite que la presión del aceite de una válvula de carrete opere un pasador de bloqueo que une el balancín de altas RPM a los de bajas RPM. A partir de este momento, las válvulas se abren y cierran según el perfil de elevación alta, lo que abre la válvula más y durante más tiempo. El punto de conmutación es variable, entre un punto mínimo y un punto máximo, y está determinado por la carga del motor. El cambio de levas de RPM altas a bajas está configurado para ocurrir a una velocidad del motor más baja que el cambio (lo que representa un ciclo histerético ) para evitar una situación en la que se le pide al motor que funcione continuamente en o alrededor del interruptor. sobre el punto.
El enfoque más antiguo para los ajustes de sincronización es producir un árbol de levas con un perfil de sincronización de válvulas que se adapte mejor al funcionamiento a bajas RPM. Las mejoras en el rendimiento a bajas RPM, que es donde la mayoría de los automóviles de calle operan la mayor parte del tiempo, se producen a cambio de una pérdida de potencia y eficiencia en rangos de RPM más altos. En consecuencia, VTEC intenta combinar la eficiencia y la estabilidad del combustible a bajas RPM con el rendimiento a altas RPM.
VTEC, el sistema de control de válvula variable original de Honda, se originó a partir del REV (control de válvula modulada por revolución) introducido en la CBR400 en 1983, conocido como HYPER VTEC. En el motor de automóvil normal de cuatro tiempos, las válvulas de admisión y de escape son accionadas por lóbulos de un árbol de levas. La forma de los lóbulos determina la sincronización, la elevación y la duración de cada válvula. La sincronización se refiere a una medición del ángulo de cuando una válvula se abre o se cierra con respecto a la posición del pistón (BTDC o ATDC). La elevación se refiere a cuánto se abre la válvula. La duración se refiere a cuánto tiempo se mantiene abierta la válvula. Debido al comportamiento del fluido de trabajo (mezcla de aire y combustible) antes y después de la combustión, que tienen limitaciones físicas en su flujo, así como su interacción con la chispa de encendido, los ajustes óptimos de sincronización de válvulas, elevación y duración en motores de bajas RPM Las operaciones son muy diferentes de aquellas con altas RPM. Los ajustes óptimos de elevación y duración de la sincronización de válvulas a bajas RPM darían como resultado un llenado insuficiente del cilindro con combustible y aire a altas RPM, lo que limitaría en gran medida la potencia del motor. Por el contrario, los ajustes óptimos de elevación y duración de la sincronización de válvulas a altas RPM darían como resultado un funcionamiento muy irregular a bajas RPM y un ralentí difícil. El motor ideal tendría sincronización, elevación y duración de válvulas totalmente variables, en las que las válvulas siempre se abrirían exactamente en el punto correcto, se levantarían lo suficientemente alto y permanecerían abiertas el tiempo justo para la velocidad del motor y la carga en uso.
VTEC se introdujo como un sistema DOHC (doble árbol de levas en cabeza) en Japón en el Honda Integra XSi de 1989, [1] que utilizaba el motor B16A de 160 CV (120 kW) . El mismo año, Europa vio la llegada de VTEC en el Honda Civic y el Honda CRX 1.6i-VT, utilizando una variante B16A1 de 150 CV (110 kW). El mercado estadounidense vio su primer sistema VTEC con la introducción del Acura NSX de 1991 , [4] que utilizaba un motor DOHC C30A V6 de 3 litros con 270 bhp (200 kW). Los motores DOHC VTEC pronto aparecieron en otros vehículos, como el Acura Integra GS-R de 1992 (160 bhp (120 kW) B17A1 ), y más tarde en el Honda Prelude VTEC de 1993 (195 bhp (145 kW) H22A ) y el Honda Del Sol VTEC. (160 CV (120 kW) B16A3 ). El Integra Type R (1995-2000) disponible en el mercado japonés produce 197 CV (147 kW; 200 CV) con un motor B18C de 1,8 litros, produciendo más caballos de fuerza por litro que la mayoría de los supercoches de la época. Honda también ha seguido desarrollando otras variedades y hoy ofrece varias variedades de VTEC, como i-VTEC e i-VTEC Hybrid.
Honda también aplicó el sistema a motores SOHC (árbol de levas en cabeza único), como los motores de las series D y J , que comparten un árbol de levas común para las válvulas de admisión y de escape. La desventaja fue que los motores SOHC de Honda se beneficiaron del mecanismo VTEC sólo en las válvulas de admisión. Esto se debe a que VTEC requiere un tercer balancín central y un lóbulo de leva (para cada lado de admisión y escape) y, en el motor SOHC, las bujías están situadas entre los dos balancines de escape, sin dejar espacio para el balancín VTEC. Además, el lóbulo central del árbol de levas no puede ser utilizado tanto por la admisión como por el escape, lo que limita la función VTEC a un lado.
Sin embargo, a partir del motor J37A2 3.7L SOHC V6 introducido en todos los modelos Acura RL SH-AWD 2009-2012, se incorporó SOHC VTEC para usar con válvulas de admisión y escape, usando un total de seis lóbulos de leva y seis balancines por cilindro. Los ejes de balancines de admisión y escape contienen balancines de admisión y escape primario y secundario, respectivamente. El balancín primario contiene el pistón de conmutación VTEC, mientras que el balancín secundario contiene el resorte de retorno. El término "primario" no se refiere a qué balancín fuerza la válvula hacia abajo durante el funcionamiento del motor a bajas RPM. Más bien se trata del balancín que contiene el pistón de conmutación VTEC y recibe aceite del eje del balancín.
El balancín de escape primario hace contacto con un lóbulo del árbol de levas de bajo perfil durante el funcionamiento del motor a bajas RPM. Una vez que se produce el acoplamiento VTEC, la presión del aceite que fluye desde el eje del balancín de escape hacia el balancín de escape primario fuerza el pistón de conmutación VTEC hacia el balancín de escape secundario, bloqueando así ambos balancines de escape juntos. El lóbulo del árbol de levas de alto perfil que normalmente hace contacto solo con el balancín de escape secundario durante el funcionamiento del motor a bajas RPM puede mover ambos balancines de escape juntos, que están bloqueados como una unidad. Lo mismo ocurre con el eje de balancín de admisión, excepto que el lóbulo del árbol de levas de alto perfil opera el balancín primario.
El J37A2 puede utilizar VTEC tanto de admisión como de escape mediante el uso de un novedoso diseño del balancín de admisión. Cada válvula de escape en el J37A2 corresponde a un balancín de escape primario y uno secundario. Por lo tanto, hay un total de doce balancines de escape primarios y doce balancines de escape secundarios. Sin embargo, cada balancín de admisión secundaria tiene una forma similar a una "Y", lo que le permite hacer contacto con dos válvulas de admisión a la vez. Un balancín de admisión primaria corresponde a cada balancín de admisión secundaria. Como resultado de este diseño, solo hay seis balancines de admisión primaria y seis balancines de admisión secundaria.
La primera implementación de VTEC-E es una variación de SOHC VTEC que se utiliza para aumentar la eficiencia de la combustión a bajas RPM mientras se mantiene el rendimiento de rango medio de los motores que no son VTEC. VTEC-E es la primera versión de VTEC que emplea el uso de balancines de rodillos y, por eso, renuncia a la necesidad de tener 3 lóbulos de admisión para accionar las dos válvulas: dos lóbulos para operación sin VTEC (uno pequeño y otro mediano). -lóbulo de tamaño) y un lóbulo para operación VTEC (el lóbulo más grande). En cambio, hay dos perfiles de levas de admisión diferentes por cilindro: un lóbulo de leva muy suave con poca elevación y un lóbulo de leva normal con elevación moderada. Debido a esto, a bajas RPM, cuando el VTEC no está activado, a una de las dos válvulas de admisión se le permite abrir solo una cantidad muy pequeña debido al lóbulo de la leva suave, forzando la mayor parte de la carga de admisión a través de la otra válvula de admisión abierta con el Lóbulo de leva normal. Esto induce un remolino de la carga de admisión que mejora la atomización de aire/combustible en el cilindro y permite utilizar una mezcla de combustible más pobre. A medida que aumentan la velocidad y la carga del motor, se necesitan ambas válvulas para suministrar una mezcla suficiente. Al activar el modo VTEC, se debe cumplir un umbral predefinido para MPH (debe estar en movimiento), RPM y carga antes de que la computadora active un solenoide que dirige el aceite presurizado hacia un pasador deslizante, al igual que con el VTEC original. Este pasador deslizante conecta los seguidores del balancín de admisión para que, ahora, ambas válvulas de admisión sigan el lóbulo del árbol de levas "normal" en lugar de solo una de ellas. Cuando está en VTEC, dado que el lóbulo de leva "normal" tiene la misma sincronización y elevación que los lóbulos de leva de admisión de los motores SOHC que no son VTEC, ambos motores tienen un rendimiento idéntico en la banda de potencia superior, suponiendo que todo lo demás sea igual. Esta variante del VTEC-E se utiliza en algunos motores de la serie D.
Con las implementaciones posteriores de VTEC-E, la única diferencia que tiene con el VTEC-E anterior es que el segundo perfil de leva normal ha sido reemplazado por un perfil de leva más agresivo que es idéntico al perfil de leva de alta velocidad VTEC original. En esencia, esto reemplaza a VTEC y las implementaciones anteriores de VTEC-E, ya que los beneficios de combustible y torque a bajas RPM del VTEC-E anterior se combinan con el alto rendimiento del VTEC original. Hay 3 lóbulos de leva de admisión: 2 para el modo de bajas RPM (1 para válvula casi cerrada, 1 para válvula normalmente abierta) y 1 para el modo potente cuando el solenoide VTEC está activado. Las RPM más bajas para activar el VTEC son 2500, o pueden ser más altas si la carga es débil (depende del ECM). Cuando el solenoide VTEC está en el tercer lóbulo más grande, comienza a empujar todas las válvulas de admisión con el perfil más agresivo. Esta variante del VTEC-E se utiliza en los motores F23A, F22B y JDM F20B SOHC VTEC.
VTEC de 3 etapas es una versión que emplea tres perfiles de levas diferentes para controlar la sincronización y la elevación de las válvulas de admisión. Debido a que esta versión de VTEC se diseñó alrededor de un cabezal de válvula SOHC, el espacio era limitado; por lo que VTEC puede modificar sólo la apertura y el cierre de las válvulas de admisión. En esta aplicación se combinan las mejoras en la economía de combustible de gama baja del VTEC-E y el rendimiento del VTEC convencional. Desde ralentí hasta 2500-3000 RPM, dependiendo de las condiciones de carga, una válvula de admisión se abre completamente mientras que la otra se abre ligeramente, lo suficiente para evitar que se acumule combustible detrás de la válvula, también llamado modo de 12 válvulas. Este modo de 12 válvulas da como resultado un remolino de la carga de admisión que aumenta la eficiencia de la combustión, lo que resulta en un mejor torque a bajas revoluciones y una mejor economía de combustible. A 3000-5400 RPM, dependiendo de la carga, uno de los solenoides VTEC se activa, lo que hace que la segunda válvula se bloquee en el lóbulo del árbol de levas de la primera válvula. También llamado modo de 16 válvulas, este método se asemeja a un modo de funcionamiento normal del motor y mejora la curva de potencia de rango medio. A 5500-7000 RPM, el segundo solenoide VTEC se activa (ahora ambos solenoides están activados) de modo que ambas válvulas de admisión utilizan un tercer lóbulo central del árbol de levas. El tercer lóbulo está optimizado para un alto rendimiento y proporciona potencia máxima en el extremo superior del rango de RPM.
En la versión más nueva de i-VTEC de 3 etapas se combinan VTC y PGM-FI para permitir que la ECU controle toda la gama de modos para lograr mayores mejoras en la economía de combustible y el rendimiento. Honda CR-Z puede cambiar entre el modo de gama baja y el modo estándar de 1000 rpm a 2250 rpm ininterrumpidamente y activar el modo de leva alta desde 2250 rpm en adelante en SOHC.
Honda i-VTEC (VTEC inteligente) [5] es un sistema que combina VTEC con el VTC (control de sincronización variable) de Honda, un sistema de fase del árbol de levas continuamente variable utilizado en el árbol de levas de admisión de los motores DOHC VTEC. La tecnología apareció por primera vez en la familia de motores de cuatro cilindros de la serie K de Honda en 2001. La mayoría de los vehículos Honda o Acura con motor de cuatro cilindros vendidos en los Estados Unidos usaban i-VTEC en el año modelo 2002, con la excepción del Honda Accord 2002.
Los controles VTEC de elevación y duración de válvulas todavía están limitados a distintos perfiles de RPM altas y bajas, pero el árbol de levas de admisión ahora es capaz de avanzar entre 25 y 50 grados, dependiendo de la configuración del motor. La fase se implementa mediante una rueda dentada de leva ajustable impulsada por aceite y controlada por computadora. Tanto la carga del motor como las RPM afectan el VTEC. La fase de admisión varía desde completamente retardada al ralentí hasta algo avanzada a toda velocidad y bajas RPM. El efecto es una mayor optimización de la salida de par, especialmente a RPM bajas y medias. Hay dos tipos de motores de la serie i-VTEC K que se explican en la siguiente sección.
Los motores SOHC de la serie J de Honda utilizan un sistema completamente diferente que también, de manera confusa, se comercializa como i-VTEC. Los motores Honda serie J que utilizan i-VTEC combinan el funcionamiento SOHC VTEC con la tecnología de desplazamiento variable Honda VCM (gestión de cilindros variables) para mejorar la economía de combustible bajo cargas livianas.
Los motores de la Serie K tienen dos tipos diferentes de implementaciones del sistema i-VTEC. El primer tipo es para motores de alto rendimiento como el K20A2 o K20Z3 usados en el RSX Type S 2002-2006 o el Civic Si 2006-2011 y el segundo tipo es para motores económicos como el K20A3 o K24A4 usados en el Civic Si 2002-2005 o Acuerdo 2003-2007 . El sistema i-VTEC de rendimiento es básicamente el mismo que el sistema DOHC VTEC del B16A . Tanto las levas de admisión como las de escape tienen tres lóbulos de leva por cilindro. Sin embargo, el tren de válvulas tiene el beneficio adicional de balancines de rodillos y sincronización de levas de admisión continuamente variable VTC. Performance i-VTEC es una combinación de DOHC VTEC convencional con VTC (que funciona únicamente para válvulas de admisión). El VTC está disponible en los motores i-VTEC económicos y de alto rendimiento.
El i-VTEC económico utilizado en los motores K20A3/K24A4 se parece más al SOHC VTEC-E en que la leva de admisión tiene solo dos lóbulos, uno muy pequeño y otro más grande, además de que no tiene VTEC en la leva de escape. A bajas RPM, sólo una válvula de la admisión se abre completamente, lo que promueve la turbulencia en la cámara de combustión y una mejor atomización del combustible. Esto permite utilizar una mezcla de aire y combustible más pobre, lo que mejora la economía de combustible. A RPM más altas, ambas válvulas de admisión salen del lóbulo de leva de admisión más grande, lo que mejora el flujo de aire total y la potencia máxima.
Los dos tipos de motores se distinguen fácilmente por la potencia nominal de fábrica: los motores de alto rendimiento generan alrededor de 200 hp (150 kW) o más en su versión original, mientras que los motores económicos no generan mucho más de 160 hp (120 kW).
El sistema i-VTEC del motor Serie R utiliza un sistema SOHC VTEC modificado que consta de un lóbulo pequeño y dos grandes. Los lóbulos grandes operan las válvulas de admisión directamente mientras que el lóbulo pequeño se activa durante VTEC. A diferencia de los sistemas VTEC típicos, el sistema del motor de la Serie R funciona en modo "reverso" y se activa solo a RPM bajas a medias. A bajas RPM, el lóbulo pequeño se bloquea en uno de los lóbulos más grandes y mantiene una de las válvulas de admisión parcialmente abierta durante el ciclo de compresión, similar al ciclo Atkinson . La capacidad de Honda de cambiar entre el ciclo Atkinson y el ciclo normal permite una excelente eficiencia de combustible sin sacrificar demasiado el rendimiento.
In 2003, Honda introduced an i-VTEC V6 (an update of the J-series) that includes Honda's cylinder deactivation technology which closes the valves on one bank of (3) cylinders during light load and low speed (below 80 km/h (50 mph)) operation. According to Honda,
VCM technology works on the principle that a vehicle only requires a fraction of its power output at cruising speeds. The system electronically deactivates cylinders to reduce fuel consumption. The engine is able to run on 3, 4, or all 6 cylinders based on the power requirement, essentially getting the best of both worlds. V6 power when accelerating or climbing, as well as the efficiency of a smaller engine when cruising.[This quote needs a citation]
The technology was originally introduced to the US on the 2005 Honda Odyssey minivan, and can now be found on the Honda Accord Hybrid, the 2006 Honda Pilot, and the 2008 Honda Accord. Example: EPA estimates for the 2011 (271 hp SOHC 3.5L) V6 Accord are 24 mpg combined vs. 27 in the two 4-cylinder-equipped models.
i-VTEC VCM was also used in the 1.3-liter LDA engine used in the 2001-2005 Honda Civic Hybrid.[6]
A version of i-VTEC with direct injection, first used in 2004 Honda Stream.[7]Direct injection 2.0L DOHC i-VTEC I gasoline engine.
The AVTEC (Advanced VTEC) engine was first announced in 2006.[8] It combines continuously variable valve lift and timing control with continuously variable phase control. Honda originally planned to produce vehicles with AVTEC engines within next 3 years. Although it was speculated that it would first be used in 2008 Honda Accord, the vehicle instead utilizes the existing i-VTEC system. As of late 2017, no Honda vehicles use the AVTEC system.
La avanzada tecnología VTEC de Honda se aleja mucho de sus encarnaciones anteriores al ya no depender del cambio entre dos conjuntos de lóbulos en un árbol de levas determinado . En su lugar, utiliza un solo lóbulo de leva por válvula y dos balancines por válvula, por lo que el segundo balancín tiene un punto de pivote móvil, proporcionando así una elevación de leva variable. Los motores VTEC avanzados todavía utilizan el mecanismo de ángulo de engranaje de leva variable controlado por presión de aceite, ahora estándar. Con estas dos tecnologías combinadas, Honda ha desarrollado un sistema de elevación y sincronización de válvulas infinitamente variable ("VVTL"). Las versiones anteriores de VTEC incluían sólo VVTL por etapas, es decir, alto-bajo. Con la introducción de i-VTEC, los sistemas obtuvieron sincronización de válvulas infinitamente variable, pero todavía solo elevación por etapas, es decir, alta-baja. La parte "infinitamente variable" del A-VTEC es lo que lo hace destacar como un importante paso evolutivo en el mundo de VTEC. [9]
El 5 de enero de 2005 se presentó una patente estadounidense relacionada (6.968.819). [10] [11]
Advanced VTEC tiene un árbol de levas y balancines estándar, unidos como normalmente están con el árbol de levas en cabeza, y balancines que empujan hacia abajo las válvulas de asiento . El árbol de levas está rodeado por un tambor parcialmente abierto que tiene balancines secundarios unidos a través de un punto de pivote. Estos balancines secundarios, que tienen un perfil de profundidad variable (similar a las levas), son accionados directamente por el árbol de levas, en forma de tijera. Los balancines primarios son accionados por los balancines secundarios (unidos al tambor). El tambor solo girará para avanzar o retrasar la posición de los balancines secundarios, para aprovechar sus diferentes perfiles. Por lo tanto, al variar la posición del tambor alrededor de su eje, cada perfil de leva cambia a una altura óptima para lograr el máximo rendimiento del motor sin sacrificar la eficiencia del combustible a velocidades más bajas. [12]
La serie de motores VTEC TURBO se introdujo en 2013 como parte de la gama Earth Dreams Technology e incluye nuevas características como inyección directa de gasolina, turbocompresores, Dual Cam VTC y VTEC en el perfil de escape en lugar de la admisión, marcando el final de la 'tradicional sonido' de VTEC en este motor. La implementación de VTEC en los balancines de escape hace que el turbo funcione más rápido, eliminando el retraso del turbo. Los motores VTEC Turbo vienen en tres cilindradas: un 3 cilindros de 1,0 litros, un 4 cilindros de 1,5 litros y un 4 cilindros de 2,0 litros .
La implementación inicial para vehículos europeos incluyó el motor turboalimentado de 4 cilindros y 2 litros utilizado desde el Honda Civic Type R 2015 hasta la actualidad, que incluía el cumplimiento de emisiones Euro 6 . [13] [14] [15]
Aparte de la Honda CB400SF Super Four HYPER VTEC exclusiva del mercado japonés , [16] introducida en 1999, la primera implementación mundial de la tecnología VTEC en una motocicleta se produjo con la introducción de la moto deportiva Honda VFR800 en 2002. Similar al estilo SOHC VTEC-E , una válvula de admisión permanece cerrada hasta que se alcanza un umbral de 6800 (6600 después de 2006) [17] RPM, luego la segunda válvula se abre mediante un pasador accionado por presión de aceite. Como en el automóvil VTEC-E, la posición de las válvulas permanece inalterada y se genera poca potencia extra, aunque la curva de par se suaviza. Los críticos sostienen que VTEC añade poco a la experiencia VFR, al tiempo que aumenta la complejidad del motor. Honda pareció estar de acuerdo, ya que su VFR1200, un modelo anunciado en octubre de 2009, reemplazó al VFR800, que abandona el concepto VTEC en favor de un motor "unicam" de V estrecha de gran capacidad, es decir, SOHC. Sin embargo, la VFR800 2014 reintrodujo el sistema VTEC de la motocicleta VFR 2002-2009.
Honda incorporó la tecnología en la serie NC700, incluida la NC700D Integra , lanzada en 2012, utilizando un solo árbol de levas para proporcionar dos rutinas de sincronización para las válvulas de admisión. [18] [19]