Sistema VTEC para motor de automóvil

Los motores de combustión interna de los automóviles mejoran constantemente, los ingenieros están tratando de "exprimir" la potencia y el par máximos, especialmente sin recurrir a aumentar el volumen de los cilindros. Los ingenieros automotrices japoneses se hicieron famosos por el hecho de que sus motores atmosféricos, allá por los años 90 del siglo pasado, recibían 1000 caballos de fuerza de un volumen de 100 cm³. Estamos hablando de coches Honda, que son conocidos por sus motores de aceleración, sobre todo gracias al sistema VTEC.

Entonces, en el artículo veremos más de cerca qué es VTEC, cómo funciona, el principio de funcionamiento y las características de diseño.

¿Qué es el sistema VTEC?

Control electrónico de elevación y sincronización variable de válvulas, que se traduce al ruso, como un sistema electrónico para controlar el tiempo de apertura y elevación de la válvula del mecanismo de distribución de gas. En palabras simples, este es un sistema para cambiar la sincronización del tiempo. Este mecanismo fue inventado por una razón.

Se sabe que un motor de combustión interna de aspiración natural tiene capacidades de salida de potencia máxima extremadamente limitadas, y el llamado "estante" de par es tan corto que el motor solo funciona de manera eficiente en un cierto rango de velocidad. Por supuesto, la instalación de una turbina resuelve este problema por completo, pero nos interesa un motor atmosférico, que sea más económico de fabricar y más fácil de operar.

En los años 80 del siglo pasado, los ingenieros japoneses de Honda comenzaron a pensar en cómo hacer que un motor subcompacto funcionara de manera eficiente en todos los modos, eliminar la “reunión” de válvula a cilindro y aumentar la velocidad de operación a 8000-9000 rpm.

Hoy en día, los vehículos Honda están equipados con el sistema VTEC Serie 3, que se caracteriza por la presencia de una electrónica sofisticada responsable de la cantidad de tiempos de elevación y apertura de las válvulas para tres modos de funcionamiento (baja, media y alta velocidad).

En ralentí y velocidades bajas, el sistema proporciona eficiencia de combustible debido a una mezcla pobre y alcanzando velocidades medias y altas: máxima potencia.

Por cierto, la nueva generación "VTECH" permite abrir una de las dos válvulas de admisión, lo que permite ahorrar significativamente combustible en modo ciudad.

Principios básicos de trabajo

Cuando el motor está operando a velocidades bajas y medias, la unidad de control electrónico del motor de combustión interna mantiene la válvula solenoide cerrada, no hay presión de aceite en los balancines y las válvulas operan normalmente desde la rotación de las levas del árbol de levas principal.

Al alcanzar ciertas revoluciones, a las que se requiere la máxima potencia, la ECU envía una señal al solenoide, que al abrirse hace pasar aceite a presión a la cavidad de los balancines y mueve los pasadores, obligando a trabajar a las mismas levas, que modifican la altura de elevación de la válvula y su tiempo de apertura. 

Al mismo tiempo, el ECM ajusta la relación de combustible a aire inyectando una mezcla rica en los cilindros para obtener el par máximo.

Tan pronto como cae la velocidad del motor, el solenoide cierra el canal de aceite, los pasadores vuelven a su posición original y las válvulas funcionan desde las levas laterales.

Así, el funcionamiento del sistema proporciona el efecto de una pequeña turbina.

Variedades de VTEC

Durante más de 30 años de aplicación del sistema, existen cuatro tipos de VTEC:

•  DOHC VTEC;
•  SOHC VTEC;
•  i-VTEC;
•  SOHC VTEC-E.

A pesar de la variedad de sistemas de control de tiempo y carrera de la válvula, el principio de funcionamiento es el mismo, solo difieren el diseño y el esquema de control.

Sistema DOHC VTEC

En 1989, se lanzaron dos modificaciones del Honda Integra para el mercado nacional japonés: XSi y RSi. El motor de 1.6 litros estaba equipado con VTEC y la potencia máxima era de 160 hp. Es de destacar que el motor a bajas velocidades se caracteriza por una buena respuesta del acelerador, eficiencia de combustible y respeto por el medio ambiente. Por cierto, este motor todavía se produce, solo en una versión modernizada.

Estructuralmente, el motor DOHC está equipado con dos árboles de levas y cuatro válvulas por cilindro. Cada par de válvulas está equipado con tres levas de forma especial, dos de las cuales operan a velocidades bajas y medias, y la central está "conectada" a altas velocidades.

Las dos levas exteriores se comunican directamente con las válvulas a través del balancín, mientras que la leva central funciona al ralentí hasta que se alcanza una cierta velocidad.

Las levas laterales del árbol de levas están fabricadas en forma de elipsoide estándar, pero proporcionan eficiencia de combustible solo a bajas rpm. Cuando aumenta la velocidad, la leva del medio, bajo la influencia de la presión del aceite, se activa y debido a su forma más redondeada y más grande, abre la válvula en el momento requerido y a una mayor altura. Debido a esto, se produce un llenado mejorado de los cilindros, se proporciona la purga necesaria y la mezcla de combustible y aire se quema con la máxima eficiencia.

Sistema SOHC VTEC

La aplicación de VTEC cumplió con las expectativas de los ingenieros japoneses, que decidieron continuar desarrollando la innovación. Ahora estos motores son competidores directos de las unidades con turbina, y el primero es estructuralmente más simple y más económico de operar.

En 1991, VTEC también se instaló en el motor D15B con un sistema de distribución de gas SOHC, y con un volumen modesto de 1,5 litros, el motor "producía" 130 CV. El diseño de la unidad de potencia prevé un solo árbol de levas. En consecuencia, las levas están en el mismo eje.

El principio de funcionamiento del diseño simplificado no es muy diferente de los demás: también utiliza tres levas por par de válvulas, y el sistema funciona solo para las válvulas de admisión, mientras que las válvulas de escape, independientemente de la velocidad, funcionan en el modo estándar geométrico y de tiempo.

El diseño simplificado tiene las ventajas de que dicho motor es más compacto y ligero, y esto es importante para el rendimiento dinámico del automóvil y el diseño del automóvil en su conjunto. 

Sistema I-VTEC

Seguro que conoces coches como el Honda Accord de 7ª y 8ª generación, así como el crossover CR-V, que están equipados con motores con sistema i-VTEC. En este caso, la letra "i" representa la palabra inteligente, es decir, "inteligente". En comparación con la serie anterior, una nueva generación, gracias a la introducción de una función adicional VTC, que trabaja constantemente, controlando completamente el momento en que las válvulas comienzan a abrirse.

Aquí, las válvulas de admisión no solo se abren tarde o temprano y hasta una cierta altura, sino que el árbol de levas también se puede girar en un cierto ángulo gracias a la tuerca de engranaje del mismo árbol de levas. En general, el sistema elimina las “caídas” de par, proporciona una buena aceleración, así como un consumo moderado de combustible.

Sistema SOHC VTEC-E

La próxima generación de "VTECH" se enfoca en lograr la máxima economía de combustible. Para entender el funcionamiento de VTEC-E, pasemos a la teoría del motor con el ciclo Otto. Así, la mezcla aire-combustible se obtiene mezclando aire y gasolina en el colector de admisión o directamente en el cilindro. Entre otras cosas, un factor importante en la eficiencia de combustión de la mezcla es su uniformidad.

A velocidades bajas, el grado de admisión de aire es bajo, lo que significa que mezclar combustible con aire es ineficaz, lo que significa que estamos ante un funcionamiento inestable del motor. Para asegurar un buen funcionamiento de la unidad de potencia, una mezcla enriquecida entra en los cilindros.

El sistema VTEC-E no tiene levas adicionales en el diseño, porque está dirigido exclusivamente al ahorro de combustible y al cumplimiento de altos estándares ambientales. 

Además, una característica distintiva de VTEC-E es el uso de levas de varias formas, una de las cuales es de forma estándar y la segunda es ovalada. Por lo tanto, una válvula de entrada se abre en el rango normal y la segunda apenas se abre. A través de una válvula, la mezcla de combustible y aire entra en su totalidad, mientras que la segunda válvula, debido a su bajo rendimiento, produce un efecto de remolino, lo que significa que la mezcla se quemará con total eficiencia. Después de 2500 rpm, la segunda válvula también comienza a funcionar, al igual que la primera, cerrando la leva de la misma manera que en los sistemas descritos anteriormente.

Por cierto, el VTEC-E no solo tiene como objetivo la economía, sino también un 6-10% más potente que los motores atmosféricos simples, debido a una amplia gama de par. Por lo tanto, no en vano, en algún momento, VTEC se ha convertido en un serio competidor de los motores turboalimentados.

Sistema SOHC VTEC de 3 etapas

Una característica distintiva de la etapa 3 es que el sistema está dirigido a la operación VTEC en tres modos, en palabras simples: los ingenieros combinaron tres generaciones de VTEC en una sola. Los tres modos de funcionamiento son los siguientes:

• a bajas velocidades del motor, el funcionamiento de VTEC-E se copia completamente, donde solo una de las dos válvulas se abre completamente;
• a velocidad media, dos válvulas completamente abiertas;
• a altas revoluciones, la leva central se acopla, abriendo la válvula a su altura máxima.

Un solenoide adicional está diseñado para funcionamiento en tres modos.

Se ha demostrado que dicho motor, a una velocidad constante de 60 km / h, mostraba un consumo de combustible de 3.6 litros cada 100 km.

Según la descripción de VTEC, se pretende que este sistema se considere confiable, ya que hay pocas partes asociadas en el diseño. Es importante comprender que el mantenimiento del funcionamiento completo de dicho motor debe proceder del mantenimiento oportuno, así como del uso de aceite de motor con cierta viscosidad y un paquete de aditivos. Además, algunos propietarios no insinúan que VTEC tenga sus propios filtros de malla, que además protegen los solenoides y las levas del aceite sucio, y estas pantallas deben cambiarse cada 100 km.

Preguntas y respuestas

¿Qué es i VTEC y cómo funciona? Es un sistema electrónico que cambia la sincronización y la altura de la sincronización de la válvula. Es una modificación de un sistema VTEC similar desarrollado por Honda.

¿Cuáles son las características de diseño y cómo funciona el sistema VTEC? Dos válvulas están soportadas por tres levas (no dos). Dependiendo del diseño de sincronización, las levas exteriores hacen contacto con las válvulas a través de balancines, balancines o empujadores. En tal sistema, hay dos modos de funcionamiento de la sincronización de válvulas.