輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?

上世紀90年代,本田推出了一項很有名的技術叫VTEC。嗯!沒錯就是本田粉心目中的VTEC is best。算起了這項技術已經面世30年了,但在本田粉的心目中,它還和剛剛誕生那樣充滿興奮感。不過今天本田發動機上的VTEC與當年相比,意義已經不太不一樣了。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


VTEC這四個字母倒不是本田工程師一時興起想的名字,V代表可變、T代表氣門正時、E代表電控升程、C代表控制,也就說VTEC是可變氣門正時和升程的統稱。


做氣門正時和升程技術的目的很簡單,降低油耗提高動力, 進一步講是優化發動機進氣和燃燒,假設氣門升程不可變,那麼氣門打開大小就完全由凸輪形狀決定,然而不同負荷下,發動機對進氣的要求不一樣。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


發動機和人的呼吸一樣,要吸入更多空氣首先得呼出足夠的廢氣。進排氣氣門打開高度越高,保持的時間越長,那麼發動機的進氣量就越多動力隨之提高。然而氣門開多大完全由凸輪形狀決定,如果凸輪像個桃子一樣頂端比較尖,那麼氣門開啟高度隨之提升。然而要降低油耗,氣門開啟的重點是提升滾流,也就說低速行駛時發動機並不需要氣門開很大,這裡就出現了一個矛盾,傳統發動機凸輪形狀是固定的,不管在什麼樣的情況下,氣門開啟高度都一樣。本田工程師想出了一個辦法,在同一根凸輪軸上設計兩種不同形狀的凸輪,這就是後來的VTEC。


VTEC 開啟本田巔峰時代


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


什麼時候注重油耗?當然是低轉速時,那什麼時候強調動力?當然是高轉速,所以本田就依照轉速變化來切換氣門升程(氣門開啟大小),低轉速小升程,高轉速大升程。VTEC原理並不複雜,發動機每個氣缸有四個氣門(兩個進氣和兩個排氣),那麼開啟一個缸單側氣門就需要兩個凸輪。


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本田在原來兩個低升程凸輪中間又加了個高升程凸輪,也就說單缸一側有三個凸輪。但高升程凸輪對應的搖臂有一定自由量,也就說正常情況下高升程凸輪頂搖臂,但搖臂不壓氣門。只有搖臂裡面的鎖銷同時卡住高低升程凸輪時,高升程凸輪就開始頂動搖臂使氣門保值最大開度。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


說來說去VTEC最核心的技術就是搖臂結構和油路設計,然而有了VTEC後還不足以讓本田粉興奮,因為搖臂摩擦阻力很大而且重。


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本田有一款跑車叫S2000,它的發動機紅線轉速是9000rpm,也就說它比同排量發動機馬力更大。這是怎麼做到了呢?其實就是本田在S2000的發動機上使用了重量更輕且摩擦阻力更小的滾動軸承搖臂。


2000年後,本田在VTEC基礎上又加了一個VTC技術,也就是根據發動機負載不斷改變進氣門開關時間,這就是i-VTEC,本田的自吸發動機從此迎來了高光時刻。


VTEC與渦輪的博弈


渦輪增壓發動機特點是進氣壓力大且密度高,也就說你用不用氣門可變升程,對進氣量的影響都不大,於是本田的增壓發動機進氣門取消了VTEC,取而代之的是VTC(氣門可變正時),有不少本田粉為此感到遺憾,畢竟VTEC一度是本田發動機的驕傲!


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


進入渦輪增壓時代,VTEC是不是就沒有用了?當然不是,前面說過,你想吸入更多空氣就必須更多的把廢氣排出去,於是本田就在K20C的排氣門上配備了VTEC和VTC。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


通過精準控制排氣門開啟高度和時間,K20C的進氣效率得到提升,而且因為廢氣排的比較徹底,這樣能避免發生爆震,換而言之K20C可以使用更高的壓縮比,以提高燃油經濟性。當然也可以通過控制排氣門開啟大小和時間來實現EGR,所以排放、油耗和動力都非常優秀。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


回頭看看本田發動機的升馬力,1989年的水平是100Ps/L,這是什麼概念?今天豐田最新的2.0L發動機也就是89Ps/L,本田自吸最巔峰的時期,S2000發動機是125Ps/L,而現在TYPE-R的2.0T發動機已經達到了160Ps/L。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


發展到今天,VTEC的滾動軸承搖臂已經從當初的鐵質變成了現在的鋁質,在降低摩擦和重量方面有一定進步。


VTEC進化產物VCM


VTEC技術對發動機而言仍然很重要,但是真正要使發動機足夠省油,那就得使用閉缸技術,這就是本田的VCM。VCM看起來好像跟VTEC沒什麼關係,實際上它是VTEC技術的延伸。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


2003年,本田率先在雅閣上採用了VCM技術,VCM與VTEC不同地方是搖臂結構,其原理還是相同。不過當時採用的是SOHC(單頂置凸輪軸)佈置,所以結構非常緊湊。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


2015年,本田在謳歌RLX的發動機上配備了VTEC+VCM技術,它的搖臂更加複雜內部有兩個鎖止機構,一個用來控制閉缸一個用來控制氣門升程,所以油路比以往任何一款本田發動機都複雜。


VTEC終極形態


本田一直希望開發一臺大排量高轉發動機,而且也在按部就班的研發中,但2008年因為種種原因計劃被迫停止,於是就留一下了為5.0L V10發動機開發的VTEC樣品。


輝煌了30年,本田的VTEC到底是什麼神仙技術?


這款發動機紅線轉速是8500rpm,為滿足動力和排放要求,它也採用了VTEC+VCM技術,本田把它稱之為D0TEC,隨著開發項目終止,DOTEC成了只有本田發動機工程師知道的技術。


寫在最後


VTEC對本田來說就發動機的靈魂,隨著技術趨勢變化,VTEC已經不是當年那個專門用來改變進氣量的技術,而是現在用來控制排氣,提高充量係數的技術。



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