چگونه سیستم VTEC کار می‌کند؟ هوندا و موتورهای تنفس طبیعی
به گزارش مجله ماشین، هوندا همواره به دنبال راه‌هایی برای بهبود فناوری موتورهای تنفس طبیعی بوده است.
اولین موفقیت بزرگ این شرکت با معرفی احتراق کنترل‌شده گردابی مرکب (CVCC) به دست آمد. هوندا در سال ۱۹۷۴ در اوج بحران سوخت اوپک، سیستم CVCC را با سیویک معرفی کرد.
این سیستم از یک محفظه پیش احتراق در سر سیلندر استفاده می‌کرد که باعث احتراق کامل‌تر سوخت می‌شد.
سوپاپ کمکی محفظه پیش احتراق، مخلوط غنی‌تر هوا و سوخت را به نزدیکی شمع می‌فرستاد، در حالی که سوپاپ ورودی استاندارد مخلوطی رقیق‌تر را به کل محفظه احتراق ارسال می‌کرد.
سیستم CVCC هوندا اولین طراحی موتوری بود که الزامات جدید قانون هوای پاک را برای گازهای خروجی برآورده کرد.
این کار را بدون نیاز به کاتالیزور انجام داد – گامی بزرگ در عصری که بنزین سرب‌دار (که باعث گرفتگی کاتالیزورها می‌شد) هنوز در بسیاری از پمپ‌ها یافت می‌شد.
این فناوری باعث شد موتورهای کم‌حجم هوندا نه تنها نسبت به همتایان آمریکایی خود کارآمدتر شوند، بلکه کاربردی‌تر هم باشند.
سیستم VTEC نیز از شرایط مشابهی نشأت گرفت. در اواسط دهه ۱۹۸۰، القای اجباری به تدریج رایج‌تر شد و خودروسازان برای دستیابی به قدرت بهتر در دور بالا، توربوشارژرها را به موتورهای خود اضافه کردند.
با این حال، این سیستم‌ها نیز معایب خاص خود را داشتند. توربوشارژرها به طور طبیعی دچار تأخیر می‌شوند، زیرا برای ایجاد فشار به زمان نیاز دارند و (در روزهای اولیه) مصرف سوخت کمتری داشتند.
هوندا می‌خواست به واکنش مستقیم و رفتار قابل پیش‌بینی تنفس طبیعی پایبند باشد، اما عملکردی قابل مقایسه با یک موتور القای اجباری ارائه دهد.
در یک موتور تنفس طبیعی با کارایی بالا، جریان هوا اهمیت کلیدی دارد. جریان هوا به سیلندر توسط لوب‌های روی میل بادامک تنظیم می‌شود که باز شدن سوپاپ‌های خروجی و ورودی را از طریق شکل‌های تخم‌مرغی لوب‌های میل بادامک هماهنگ می‌کند.
این لوب‌ها روی تایپرها فشار وارد می‌کنند که باعث باز شدن سوپاپ‌ها می‌شوند. لوب‌هایی با پروفیل بلندتر با نیروی بیشتری روی تایپرها فشار می‌آورند و باعث باز شدن بیشتر آن‌ها و افزایش جریان هوا به محفظه احتراق می‌شوند.
برای دستیابی به بهترین عملکرد ممکن در نزدیکی خط قرمز دور موتور، موتور به بیشترین جریان هوای ممکن نیاز دارد. این امر نیازمند یک میل بادامک با پروفیل لوب بسیار تهاجمی است( هوای بیشتر، سوخت بیشتر، ایجاد قدرت بیشتر).
متأسفانه، این امر معایب بزرگی در سایر محدوده‌های دور موتور دارد.
موتور به طور ناهموار کار می‌کند و این صدا در برخی خودروهای با کارایی بالا به صورت صدای لرزاننده قابل شنیدن است.
این امر بر عملکرد دور پایین تأثیر منفی می‌گذارد، زیرا هنگامی که سوپاپ‌ها در سرعت‌های پایین پیستون برای مدت طولانی باز هستند، فشار کافی در سیلندر ایجاد نمی‌شود و به این معنی است که چرخه احتراق ضعیف می‌شود.
اگر سوپاپ‌ها بیش از حد باز شوند، جریان هوا به طور قابل توجهی کندتر می‌شود و مخلوط شدن هوا و سوخت با مشکل مواجه می‌شود.
علاوه بر همه این موارد، یک میل بادامک تهاجمی باعث مصرف سوخت بسیار بالا می‌شود، زیرا موتور برای جلوگیری از خاموش شدن به مقادیر زیادی سوخت نیاز دارد.
یک میل بادامک کوچک‌تر و معقول‌تر تمام این مشکلات را حل می‌کند، اما این کار با از دست دادن قدرت در دور بالا به دست می‌آید، که در آنجا موتورهای تنفس طبیعی نسبت به خودروهای توربوشارژ بیشترین جذابیت خود را دارند.
در سال ۱۹۸۹، هوندا موتوری را برای پر کردن این شکاف معرفی کرد.
راه‌حل هوندا که در سال ۱۹۸۹ روی هوندا اینتگرا (در ژاپن) عرضه شد، مبتکرانه و بسیار ساده بود. میل بادامک دارای دو مجموعه لوب است: یک لوب تهاجمی و یک لوب معمولی.
زیبایی سیستم VTEC در این است که از نظر مکانیکی بسیار ساده است و می‌توان آن را با سایر فناوری‌های موتور برای کنترل بیشتر بر رفتار موتور ترکیب کرد.
هوندا از این سیستم برای ایجاد i-VTEC استفاده کرده است که زمان‌بندی متغیر سوپاپ را با VTEC جفت می‌کند و به این ترتیب امکان بهینه‌سازی بیشتر جریان هوا را فراهم می‌کند.
در سال ۲۰۰۶، هوندا موتوری را توسعه داد که امکان تغییر فاز میل بادامک را به طور نامحدود و در عین حال استفاده از VTEC را نیز فراهم می‌کرد. این شرکت قصد داشت تا سال ۲۰۱۰ آن را به مرحله تولید برساند، اما این مفهوم را کنار گذاشت.
در عوض، در دهه گذشته، هوندا با سخت‌تر شدن مقررات آلایندگی و انتظار برای افزایش توان خروجی، به سمت توربوشارژ حرکت کرد.
در موتورهای توربو VTEC هوندا، لوب‌های اضافی فقط روی میل بادامک خروجی یافت می‌شوند، زیرا توربوشارژر توسط جریان هوای خروجی تغذیه می‌شود.
لوب تهاجمی‌تر در شرایط خاصی که احتمال تأخیر توربو وجود دارد (مانند دریچه گاز جزئی یا شتاب در دور پایین) فعال می‌شود تا به توربوشارژر کمک کند تا سریع‌تر بچرخد.
متأسفانه، سیستم VTEC اگزوز تنها، صدای مشخصه بوااا-وااا را ندارد – این صدا از ورودی می‌آید.
با این حال، هوندا به خوبی از آن به نفع خود استفاده کرده است، به طوری که سیویک Type R به دلیل پاسخ دریچه گاز و عدم تأخیر توربو، نقدهای مثبتی را دریافت کرده است.
اینکه آیا موتورهای تنفس طبیعی برای همیشه باقی می‌مانند یا نه، حدس هر کسی است، اما تا زمانی که موتورهای هوندا وجود داشته باشند، به نظر می‌رسد VTEC نیز وجود خواهد داشت.
