Балансировка колес для чего нужна и как делается

Балансировка колес — что это, зачем и как часто надо делать

Автомобильные шины несмотря на кажущуюся простоту имеют много особенностей, нюансов. Для достижения наилучших эксплуатационных качеств, следует правильно монтировать. Важной процедурой является балансировка колес. Стоит разобраться, что это такое.

Что такое балансировка колес и зачем она нужна

Под балансировкой подразумевается процедура по устранению дисбаланса между колесом, ступицей и другими элементами подвески. Так как на колесный диск вместе с шиной воздействуют центробежные силы необходимо с определенным промежутком времени производить эту работу.

Практически всегда геометрический центр тяжести колеса не совпадает с осью вращения. Причина – неоднородность элементов, в первую очередь речь идет о неправильной форме колесного диска, некоторого дисбаланса покрышки. Это приводит к биениям при движении и другим неприятным последствиям.

Первые попытки балансировки колес предпринимались в 30-40-ых годах прошлого века. Тогда автоспортсмены пробовали заливать воду в камеры шин, иногда использовали песок и другие сыпучие вещества. Но, вскоре выяснилось, что такая автобалансировка бесполезна, так как балансирующее вещество находится в дальней точке окружности. То есть балансировка просто не происходит.

Первая балансировка схожая с нынешней, была использована в 1954 году. Причем балансировали колеса железнодорожных вагонов. Только после успешного применения наварных грузиков на железной дороге, технологией заинтересовались производители автомобильных колес. Первые сведения об использовании балансировки на автомобилях относятся к 1959 году.

Как определить дисбаланс колес — симптомы

Водителю важно понимать, нужно ли делать балансировку колес, позволит минимизировать сложности с подвеской, а также улучшить комфортабельность поездок. Вообще рекомендуется проверять параметр, даже не дожидаясь явных признаков дисбаланса. Обязательно проверять и диагностировать диск в следующих случаях.

Если в процессе эксплуатации произошел сильный удар по подвеске. В таком случае может возникнуть ситуация с повреждением колеса, шина также может повредиться. Это все сказывается на балансировке.
Во время сезонной смены резины. Каждая автошина имеет свои геометрические особенности. При установке на автомобиль необходимо контролировать баланс.
Желательно проверять параметр перед поездками в регионы, где нет станций обслуживания и сервисов. Обязательно проверяют колеса на дисбаланс при трофи-рейдах по бездорожью.
Согласно рекомендациям автопроизводителей, необходимо проверять балансировку каждые 10-15 тысяч километров пробега. Если ездите много по бездорожью, или предпочитаете агрессивный стиль вождения срок между проверками лучше снизить в 2 раза.

Не стоит забывать об этой работе. Качество работы колес является важным параметром, обеспечивающим безопасность движения.

Существует ряд признаков, показывающих наличие дисбаланса. Рассмотрим их более подробно, это может помочь при выявлении неисправности.

Вибрации при движении. Причем чем выше скорость, тем вибрации сильнее, иногда на больших скоростях могут и пропадать. Появляется такая проблема в связи со смещением центра тяжести при движении относительно оси вращения. Это и порождает вибрации.
Тряска. Неочевидный признак, если автомобиль трясет при поездках по ровной дороге, стоит задуматься о внеплановой проверке балансировки.
Удары в руль при движении. Обычно бывают ритмичными и повторяющимися. Происходит при большом смещении массы относительно оси. Иногда удары принимают за неисправность подвески. Диагностику нужно проводить полную.

Признаков много, важно своевременно их отслеживать.

Не путайте вибрацию при движении, и при торможении. Если есть вибрация во время торможения, причина не в балансе колеса, а в износе тормозных колодок.

Чем опасна плохая балансировка

Иногда водители задаются вопросом, нужна ли балансировка колес или можно обойтись без этой работы. На самом деле дисбаланс может привести к целому ряду проблем.

Самое явное влияние дисбаланса – ухудшение сцепления с дорогой. При появлении вибрации, нарушает контакт с дорожным покрытием. В зависимости от ситуации, привести может к потере управляемости, снижению эффективности торможения. Так как пятно контакта нестабильно, на скользкой дороге увеличивается риск потери контроля над автомобилем.
Вибрация и удары оказывают нерасчетные нагрузки на подвеску. Для понимания ситуации, дисбаланс 3 грамма, вызывает при каждом обороте удар по подвеске массой 0,3 кг, и таких ударов за минуту может быть 600-800. Сравнимо с таким же количеством ударов молотком по подвеске. Естественно, износ деталей увеличивается.
Сильные вибрационные нагрузки могут вызвать разрушение подшипника ступицы. Если это произойдет на скорости, серьезной аварии не избежать.
Передаваемая на руль вибрация, вызывает повышенную утомляемость водителя. Снижает комфорт при поездках, а на длинных плечах прогона может привести к снижению безопасности движения.
При дисбалансе резина протектора стирается быстро и неравномерно. Срок эксплуатации шин снижается в 3-5 раз.

Перечисленные моменты, являются самыми основными последствиями нарушенной балансировки колеса. Но, даже этого хватает для понимания, как важно своевременно производить работу по восстановлению баланса колесного диска.

Как производится балансировка колес

Отдельно стоит рассмотреть, как производится регулировка. Выравнивается параметр с помощью грузиков, которые крепятся на колесный диск, а точнее на его обод. Грузики бывают следующих видов.

Набивные. Самый простой вариант. Выполняется из мягкого металла, который можно просто набить на обод. Отлично держится на диске.
Наклеиваемые. Наклеивается с помощью специальной клейкой ленты. Обычно применяется для колесных дисков, не имеющих возможности крепления набивных балансиров. Недостатком является риск отсоединения при отрицательных температурах или под сильной струей воды на автомойке.

Для регулировки параметра требуется специальный станок. Чаще всего, применяется станок для грубой настройки. Мастер крутит колесо на оси и путем размещения груза добивается наиболее ровного вращения. При выполнении работы требуется большой опыт специалиста.

Точная балансировка производится на электронном станке. Тут учитываются и геометрические параметры колеса, и покрышка. В итоге компьютер стенда рассчитывает точное размещение и массу балансировочного груза. Такая работа наиболее точная и практически лишена ошибок.

Регулировку нужно делать на всех колесах. Частой ошибкой является устранение дисбаланса только на передней оси. Это может привести к разрушению задней подвески, и прочим негативным последствиям.

Как часто нужно балансировать колеса

Как было написано выше, по рекомендациям производителей автомобилей, балансировка производится через 10-15 тысяч километров. Обычно ее сочетают с плановым обслуживанием. Также может потребоваться регулировка при появлении проблем, или после любых работ с подвеской.

Зная, что такое балансировка и зачем она нужна, можно определить время регулировки. Понимая механизмы, которые она задействует можно без особых сложностей диагностировать потребность в этой работе. В целом поддержание оптимального баланса колес, оказывает очень важное влияние на безопасность движения.

Как разбортировать бескамерное колесо?

Как разбортировать колесо автомобиля?

Как отремонтировать шину своими руками

Как снять и установить колпаки с колес

Набор для ремонта шин: когда пригодится, состав, как пользоваться

Максимальная нагрузка на колесный диск — что это, где пишется, как рассчитать?

Диаметр шины — что это, как обозначается, какой бывает

Что такое балансировка колес и для чего она нужна

Погрешности при изготовлении и износ составных частей автомобильного колеса могут приводить к его дисбалансу – смещению центра масс относительно центра вращения. При этом в момент движения автомобиля возникает биение (вибрации), что провоцирует преждевременный износ подвески, неравномерное изнашивание шин и погрешности управления. Этого можно избежать, если будет выполнена правильная балансировка колес: что это и какие проблемы она решает – расскажем в статье.

Виды и причины дисбаланса
Признаки и последствия нарушения баланса
Методы диагностики и устранения дисбаланса
В каких случаях выполняется балансировка
Стендовая балансировка
Когда и как выполняется финишная балансировка

Виды и причины дисбаланса

При нарушении баланса могут возникать два вида вибраций:

Продольные – динамический дисбаланс, который обусловлен нарушением равновесия колеса по его ширине. Чем шире профиль шины, тем больше вероятность возникновения таких вибраций. Даже если центр масс совпадает с центром вращения, но по ширине профиля масса распределена неравномерно, это провоцирует отклонение оси инерции относительно оси вращения и последующее возникновение разнонаправленных центробежных сил, характеризующих величину дисбаланса.
Вертикальные – статический дисбаланс, возникающий когда ось вращения колеса параллельна оси инерции, но не совпадает с ней. Происходит это при неравномерном распределении веса по окружности. В результате чего при движении колесо «подпрыгивает».

Соответственно, работы по устранению этих видов дисбаланса получили наименование “динамическая” и “статическая” балансировка колес.

Причины нарушения баланса колеса:

Погрешности при изготовлении и монтаже. Здесь следует понимать, что погрешность не является браком.
Повреждение диска в результате внешнего механического воздействия (езда по плохим дорогам, удары, аварии).
Износ шины. Он не может быть равномерным, особенно если изначально присутствовал небольшой дисбаланс.
Влиять на баланс колеса могут внутренние повреждения шины, а также ее загрязнение, а потому перед диагностикой необходимо тщательно вымыть колеса.

Признаки и последствия нарушения баланса

Возникающие вибрации и неравномерная нагрузка на колеса приводят к различным последствиям. Прежде всего – это биение в подвеске и рулевом управлении при движении на высокой скорости. Такое биение считается главным сигналом к проверке балансировки.

Следует понимать, что плохая балансировка колес – это одна из основных причин разрушения подшипника ступицы. Также нередко происходят серьезные неисправности в работе подвески и рулевого управления.

Методы диагностики и устранения дисбаланса

Добиться идеального равновесия колеса практически невозможно, но есть показатели дисбаланса и биения, которые слабо влияют на эксплуатационные характеристики, а потому считаются допустимыми. Для определения величины и устранения отклонений, превышающих нормативные, применяется три вида балансировки:

На стенде (станке) – выполняется с демонтажем колеса.
Автоматическая (бисерная) – реализуется с применением специальных порошков или гранул. Их засыпают внутрь шины, где под действием центробежной силы они распределяются, уравновешивая колесо. На практике такая балансировка не дает высокой эффективности, но является более бюджетным вариантом, поскольку не требует тестирования на стенде.
Финишная балансировка – осуществляется после монтажа колеса на автомобиль по завершении других работ, включая стендовую балансировку.

В каких случаях выполняется балансировка

Диагностику необходимо выполнять как для новых, так и для эксплуатируемых автомобилей. При этом, несмотря на то, что дисбаланс по задней оси не так ярко выражен, важно осуществлять балансировку для всех колес.

Существует множество мнений о частоте проведения балансировки колес. Оптимальной считается частота не реже 1 раза в год (или каждые 10 000 километров пробега).
Также балансировку проводят:

при смене колес на новые;
замене шин (резины), включая сезонную смену;
при ударах и попадании колеса в яму, приведших к деформации диска;
при появлении биения в рулевом управлении.

Стендовая балансировка

Динамический дисбаланс можно зафиксировать и определить только при вращении колеса. Для этого в автомобильных мастерских используются специальные стенды, позволяющие не только осуществлять вращение, но и регистрировать необходимые для балансировки данные. Если необходима балансировка колес автомобиля без центрального отверстия, они устанавливаются на стенд при помощи фланцевого адаптера, который центрирует его по монтажным отверстиям. Таким образом определяются наиболее тяжелые точки на окружности.

Для определения точек статического дисбаланса достаточно просто подвесить колесо на оси вращения, и после нескольких маятниковых движений оно остановится в положении, при котором самая нижняя точка будет самой тяжелой.

Как и статическая, так и динамическая балансировка выполняются установкой на дисках специальных грузов. При статическом дисбалансе они монтируются на противоположной наиболее тяжелым точкам стороне колеса. Это позволяет сместить центр масс на точку оси вращения. При динамическом дисбалансе грузы устанавливаются с внутренней и внешней сторон обода для уравновешивания центробежных сил.

Грузы для балансировки колес изготавливаются из двух видов металлов: свинец и цинк. Они могут иметь различный вес (от 5 до 100 граммов), что позволяет наращивать общий вес груза для достижения оптимального баланса по заданной точке.

По типу крепления грузы могут быть “набивные” и “клеевые”. Первые используются только для литых и штампованных дисков. Грузы с клеевым креплением являются универсальными. Недостатком такого вида балансировки является вероятность самопроизвольного отсоединения грузов от диска, что может произойти при сильных ударах или даже во время мойки машины.

Когда и как выполняется финишная балансировка

Финишная балансировка необходима для коррекции баланса колеса после его установки на автомобиль. Ее рекомендуется проводить при замене дисков, а также в случаях серьезного ремонта шин. Эта процедура позволяет повысить плавность хода и обеспечить большую безопасность езды.

Для диагностики дисбаланса на колесо зафиксированного на подъемнике автомобиля устанавливается специальный датчик, регистрирующий возникающие вибрации. Далее колесо разгоняется до 100-110 километров в час. В этом режиме выполняется фиксирование биений, и на основе полученных данных осуществляется монтаж уравновешивающих грузов.

Как стендовая, так и финишная балансировка колес одинаково важны для любого вида транспорта. Ее проводят для грузовых и легковых автомобилей, мотоциклов и спецтехники.

Как правильно балансировать колесо

Сегодня не обойтись без корректной балансировки колес, но многие автолюбители не совсем понимают, что же такое правильная балансировка. От того, насколько качественным будет выполнена данная процедура, зависит безопасность вождения автомобилем.

Для чего нужна балансировка

Баланс колеса в полной мере зависит от шины авто, поскольку на этот процесс влияют самые дальние участки узла. Неуравновешенность колеса тем серьезнее становится, чем быстрее его скорость. Из-за вибрации начинают выходить из строя элементы ходовой части, изнашивается резина.

Производители деталей колеса (дисков, покрышек) не в состоянии изготовить их сбалансированными идеально, ведь доли миллиметра или грамма все равно в какой-либо части разнятся. В процессе дальнейшей эксплуатации происходит естественный износ резины и небольшие повреждения колесных дисков, таким образом, появляется необходимость проведения балансировки.

Виды балансировки

Детали колеса имеют, каждая в отдельности, свой дисбаланс, уравновесить который можно грузиками. При шиномонтаже нужно их собрать так, чтобы точки дисбаланса элементов (шины, диска) сами себя уравновешивали.

Балансировка колес автомобиля обойдется дешевле, чем установка новых покрышек или ремонта подвески. Процедуру следует проводить на передних и задних колесах.

Различают несколько видов балансирования:

с откручиванием колес и установкой на специальный станок;

финишная – проводится прямо на автомобиле;

автоматическая – проводится гранулами или специальным порошком, но только на грузовых автомобилях.

Как балансировать колеса?

Статическая балансировка

При наличии статического дисбаланса имеется разный вес колес по оси вращения. Это место станет сильно ударять по дороге при езде, а при скорости сильно ощущаться на рулевом колесе и/или на кузове автомобиля.

Принцип статической балансировки таков: на станок надевают колесо, раскручивают его. Во время раскрутки автоматический блок определяет уровень дисбаланса, выводит данные измерений на дисплей, обозначает, на какое место грузик какой массы установить.

Грузики есть двух видов:

с кронштейном, который устанавливается на край диска; можно применять в основном на штампованных дисках;

на основании из клея, которые используются для кованых, литых дисков.

Балансировка динамическая

Одна из современных процедур, которую проводят не все мастерские. Дисбаланс динамический чаще случается в колесах с широкими шинами в отношении к плоскости оборотов.

Финишная

Балансировку финишную осуществляют после статической либо динамической. Под подвешенным ТС монтируется балансировочный стенд и спецоборудование. При раскрутке колеса до 90 км/час автоматическое устройство проводит замеры и показывает место дисбаланса, где требуется установка груза.

Правила выполнения балансирования

Чтобы достичь максимально точной балансировки, нужно следовать правилам:

Обязательно очищать диск с обеих сторон от любого вида загрязнений, иначе автоматика не определит качественно вес груза, место его установки.

Грузы, установленные при предыдущей процедуре, следует снимать.

Внимательно следить за тем, чтобы шина полностью стала на свое место.

В процессе балансирования нужно учитывать наличие пластмассового колпака, надевающегося после выполнения работ.

Частоту осуществления балансирования колес рекомендуют проводить после пробега в 10-20 тыс. км или при смене сезонности резины. Но это не основной показатель. Главное, если вы начинаете замечать биение руля при передвижении, значительную вибрацию корпуса, посетите шиномонтажную мастерскую.

Причины разбалансировки

Насколько качественно проведена процедура восстановления равновесия колес, зависит рабочее состояние авто. Дисбаланс происходит по некоторым причинам:

производственный дефект диска, шины;

ремонт шины осуществлен некорректно.

Если дисбаланс появился, вы можете определить по заметным признакам:

вибрация ходовой части будет отдавать в салон;

к вибрации примешиваются еще и шумы или тряска;

при отдаче вибрации на руль следует провести балансировку передних колес.

Ошибки при проведении балансировки

Если признаки разбалансировки обнаружены, необходимо обратиться в мастерскую шиномонтажа. Осуществляя уравновешивание, специалист может допустить ошибки, которые потом могут послужить возникновению проблем.

Покрышки и диски не почистили. Частица грязи весом в 7-8 грамм на колесе, камешек, попавшие в резину, могут спровоцировать дисбаланс в дальнейшем. При передвижении водитель станет ощущать биение руля, начнет разрушаться подвеска.

Не закреплен надлежащим образом балансировочный станок. Неустойчивость станка не позволит выполнить балансирование качественно.

Не проведена калибровка балансировочного станка. Специалист не выполнит уравновешивание качественно на таком станке.

Грузик не установлен правильно. Технология проведения операции приклеивания груза должна соблюдаться в полной мере, иначе грузик отклеится даже при мойке.

Балансировка колес «по нулям» не проведена. Если мастер не ответственно относится к выполнению своей работы, то для него 3-5 г дисбаланса ничего не значат. Но при монтаже диска признак разбалансировки проявится. Затем на высокой скорости руль начнет бить, управление автомобилем ухудшится, станут выходить из строя детали подвески. Очень важно, чтобы значение процедуры было нулевым.

Как видите, балансировать колеса нужно периодически, чтобы способствовать комфортному передвижению и безопасности.

Что такое VTEC и для чего он нужен

VTEC или Variable valve Timing and lift Electronic Control – автоматическая система управления величиной подъема клапанов в силовых установках Honda. Позволяет сделать контролируемым уровень наполнения камер сгорания горючей смесью в зависимости от того, с какой нагрузкой работает двигатель. Как результат, ДВС со сравнительно небольшим общим объемом цилиндров работает экономичнее на пониженных оборотах, обеспечивает наибольший крутящий момент на средних, и выдает высокую мощность на максимальных.

Нужно отметить, что экономия носит относительный характер и зависит от того, до какой степени была нажата педаль газа. Например, при обычной езде в условиях города на скорости 60 км/ч бензина на 100 км потребуется меньше. При резком ускорении, а также частой смене манеры вождения расход значительно увеличится. Это и является сутью VTEC: использовать мощность двигателя по ситуации. Когда надо, авто справится с задачами обычного городского транспортным средством, а при необходимости покажет и «гоночный» характер.

Для чего нужен VTEC

В обычном 4-тактном ДВС клапаны для впрыска горючей смеси и выпуска отработавших газов приводятся в движение кулачками. Геометрические параметры этих деталей определяют, насколько высоко может подняться каждый клапан, и как долго он будет находиться в таком положении. Чем рабочая часть кулачка длиннее и шире, тем больше при вращении распределительного вала откроется клапан. В цилиндр поступит больше топливовоздушной смеси, и силовой агрегат покажет высокую мощность с увеличением оборотов. Но чем чревато исполнение вала и кулачков ГРМ в серийном автомобилестроении именно таким образом?

Во-первых, расход топлива всегда будет запредельным, и не важно, в каком режиме работает ДВС. Во-вторых, силовая установка окажется ненадежной. Появится перегрев, повышенный износ поршневой группы, цилиндров, необходимость утяжеления и удорожания авто за счет громоздкой системы охлаждения.

По этой причине основная масса автомобилей, выпускаемых серийно для массового потребителя, имеет оптимальные размеры кулачков. Одновременно достигаются сразу две цели – экономичность и плавность хода. Инженеры из Honda пошли другим путем, создав систему VTEC, которая способна обеспечивать высокую мощность при низком среднем расходе топлива.

Как работает VTEC

В стандартных двигателях ход каждого клапана обеспечивает один кулачок, который установлен на распредвале. В силовых установках Honda на одном цилиндре размещено по паре клапанов на впуск и выпуск. Следуя логике, в обычной конструкции силовой установки и кулачков должно быть столько же. В системах VTEC этих кулачков три – 2 крайних и 1 центральный. При низких оборотах режим работы ДВС регулируется только боковыми кулачками. Средний же с особым (так называемым «силовым») профилем включается при повышении числа оборотов.

Кулачки действуют на клапаны посредством рокеров (коромысел), которые функционируют независимо друг от друга. Как и кулачков, их на группу из 2 клапанов также три. Пока двигатель крутит вал на малых оборотах, средний кулачок не задействован. Как только срабатывает VTEC, давление масла по команде электроники смещает внутри коромысел специальный штифт. Образуется единая конструкция из боковых и среднего кулачков. Теперь поведением клапанов управляет центральный кулачок с особым профилем. Таким образом, клапаны в течение всего периода работы двигателя на повышенных оборотах открываются максимально, в камеру сгорания подается больше рабочей смеси, мощность двигателя возрастает.

Читайте также: Что такое VANOS на BMW и как он работает.

Варианты систем VTEC

Рассматривать VTEC следует не с позиций обособленной системы, а целое семейство инженерных решений, которые были реализованы в разные годы. Разновидностей VTEC в двигателях полноценных легковых автомобилей массой как минимум в 1000 кг (существует и аналоги для мотоциклов) несколько:

DOHC VTEC (1989-2001) – система на самом мощном безнаддувном силовом агрегате Honda до 2001 года, известном под маркой B16A. По 3 кулачка для впускных и выпускных клапанов цилиндров устанавливались на каждом из двух распределительных валов. По достижении 5000 об/мин бензиновый ДВС начинал работать с повышенной мощностью, выдавая при объеме всего 1,6 литра до 180 л. с. Все это было возможно на атмосферном давлении без турбонаддува. Для сравнения, дизельный двигатель 1J2 (TDI), которым оснащались автомобили немецкого производства с конца 1990-х годов, имеет турбонаддув, объем 1,9 л, но выдает только 110 л. с.
SOHC VTEC (с 1991 по 2001) – упрощенный вариант VTEC. Так как в двигателях SOHC используется единый вал с кулачками для впускных и выпускных клапанов, VTEC реализована только на впуске.
SOHC VTEC-E (1991-2001) – дальнейшее развитие технологии, но уже не для повышения мощности, а с целью снизить расход топлива либо нагрузку на двигатель при умеренном стиле езды. Посредством рокеров кулачки обеспечивают большее открытие только одного из двух клапанов. Второй открывается несущественно, благодаря чему образовывается сильное завихрение в районе искрения свечи. Это дает возможность применять обедненную рабочую смесь. Если ДВС переходит в режим работы на повышенных оборотах, VTEC осуществляет одинаковое открытие обоих впускных клапанов цилиндра, прибавляя таким образом мощности.
3-stage SOHC VTEC (1995-2001) – третье поколение SOHC VTEC. Сочетание двух упомянутых выше разновидностей VTEC с возможностью работы в трех режимах. На малых оборотах открывается и закрывается только один клапан цилиндра, на средних – два, на высоких задействуется кулачок с особым профилем. В результате достигаются и экономичность при средней и малой нагрузке, и мощность при высокой.
i-VTEC (с 2001) – наиболее современная вариация VTEC. Как и прежде, используется трехкулачковый механизм управления клапанами. Важное отличие от других типов VTEC заключается в том, что моменты открытия и закрытия впускных клапанов при одном и том же положении поршня могут регулироваться интеллектуальной системой. Вследствие этого изменяется степень наполнения цилиндров рабочей смесью. На малых оборотах она меньше, на повышенных – больше.

Читайте также: Что такое ГРМ в автомобиле , для чего он нужен и как устроен.

Устройство и принцип работы системы VTEC

Увеличение времени и высоты открытия клапанов – это простой способ повысить мощность атмосферного силового агрегата. Благодаря незначительному внесению изменений в конструкцию газораспределительного механизма – установке распредвала с измененной геометрией кулачков, обеспечивается улучшенное наполнение цилиндров топливовоздушной смесью, а соответственно – и выход мощности.

Но на деле не все просто – максимальная мощность нужна на высоких оборотах, при средней же и малой нагрузке на двигатель увеличенное время открытия клапанов приводит к снижению тяги и перерасходу топлива. Поэтому автопроизводители при разработке двигателей подбирают геометрию кулачков распределительного вала так, чтобы работа ГРМ обеспечивала функционирование двигателя на всех режимах.

Решение сложившейся ситуации с ГРМ предложили конструкторы Honda и внедрили его на силовые агрегаты, которыми комплектуют автомобили. Японцы разработали систему электронного изменения хода и времени открытия клапанов, которую обозначили аббревиатурой VTEC. Она позволяет регулировать газораспределение в зависимости от режима функционирования мотора, что обеспечивает максимальный выход мощности на высоких оборотах и при этом не влиять на расход топлива и тяговое усилие при средней и малой нагрузке.

VTEC – проста по конструкции, но эффективна и доказательством тому тот факт, что атмосферные двигатели автомобилей Honda по мощностным показателям не уступают турбированным.

VTEC – разработка не новая, ее конструкторы Honda разработали и внедрили более 25 лет назад и используют сейчас. При этом по мере усовершенствования моторов модернизировалась и VTEC – она применима на моторах с системой газораспределения DOHC и SOHC. Honda применяет VTEC на авто и на мотоциклах.

Общая концепция

Чтобы разобраться, что такое VTEC, рассмотрим, чем отличаются обычный и спортивный распредвалы. Конструктивно оба валы одинаковы, но у последнего высота кулачков больше, чем у обычного, а геометрия их – более плавная. За счет такой формы кулачков спортивные распредвалы обеспечивают лучшее наполнение цилиндров из-за увеличенных времени и высоты открытия клапанов.

VTEС совмещает в себе конструктивные особенности простого и спортивного распредвалов, что позволяет автоматически регулировать фазы газораспределения в зависимости от условий работы мотора. На малых оборотах система задействует кулачки с обычной геометрией, поэтому экономно расходуется топливо, а на высоких – с увеличенной высотой, обеспечивая максимальный выход мощности.

Конструктивные особенности

Рассмотрим, что такое ВТЕК на Хонде на примере двигателя с системой ГРМ DOHC, поскольку на этом моторе она впервые начала использоваться и является конструктивно самой простой. Особенность этого газораспределительного механизма — применение 4 клапанов на каждый цилиндр (по паре впускных и выпускных, работающих синхронно) и двух распредвалов, каждый из которых отвечает за открытие своих клапанов.

Принцип действия включения рокера VTEC

Выключение рокера VTEC

VTEC на этом двигателе имеет два режима работы и подразумевает использование трех кулачков на пару клапанов (как впускных, так и выпускных), вместо двух. Третий кулачок – с увеличенной высотой и плавной геометрией (повторяет форму кулачка спортивного распредвала) и размещен он между двумя обычными.

Крайние кулачки (с обычной формой) воздействуют на клапаны не напрямую, а через рокеры, коромысла, толкатели (в зависимости от конструкции ГРМ). У центрального кулачка тоже есть рокер (коромысло), но они никакого воздействия на клапаны не имеют. Зато в них проделан масляный канал и установлены выдвигающиеся штифты, которые заходя в специальные углубления крайних рокеров (кромысел), соединяют между собой рокеры и обеспечивают их синхронное движение.

Масляный канал, проделанный в осях рокеров и центральном рокере, оснащен клапаном-соленоидом, управляемым ЭБУ мотора, что позволяет контролировать подачу масла, которое подаётся в VTEC.

Принцип работы

Как работает VTEC

При работе двигателя на малых и средних оборотах ЭБУ «держит» закрытым клапан-соленоид, давление масла в каналах рокеров отсутствует, и открытие клапанов осуществляется от кулачков с обычной геометрией. Центральный же кулачок воздействует на рокер (коромысло), но поскольку они не связаны с крайними рокерами, то он работает «вхолостую».

При достижении определенных оборотов коленчатого вала, ЭБУ открывает соленоид и масло под давлением подается в каналы, затем поступает в полость центрального рокера (коромысла) и выталкивает из посадочных мест штифты. Эти штифты выдвигаясь, попадают в проточки крайних рокеров. Благодаря этому, рокеры получаются соединенными и двигаются синхронно, как единая конструкция. При этом, поскольку высота центрального кулачка больше, чем боковых, он начинает «задавать» движение рокерам, что и обеспечивает большее время и высоту открытия клапанов.

Одновременно с переходом на использование центрального кулачка распредвала ЭБУ корректирует работу впуска, подавая в цилиндры больше топлива, и как итог повышая мощность.

После снижения оборотов до средних ЭБУ закрывает соленоид, рокеры разъединяются и открытие клапанов снова происходит от боковых кулачков с обычной геометрией.

VTEC конструкторами Хонда постоянно совершенствуется, поэтому помимо DOHC VTEC она включает в себя несколько видов с разными конструктивными особенностями.

SOHC VTEC

Конструкция VTEC на двигателях с газораспределительным механизмом SOHC отличается от DOHC. В этом ГРМ используется только один распредвал, который приводит в действие впускные пары клапанов цилиндра и выпускные. Из-за этого установка по три кулачка на каждую пару привела бы к увеличению длины вала, а соответственно и головки блока. Дополнительно невозможность использования VTEC на выпускных клапанах обусловлена тем, что между ними проходит свечной колодец. Поэтому конструкторы Хонда на двигателях SOHC применили VTEC только на впускных.

Что касается функционирования, то у SOHC VTEC принцип работы не отличается от DOHC VTEC.

VTEC-E

Следующим этапом развития стала VTEC-E на тех же моторах SOHC. Конструкторы сделали ставку на максимальную экономичность двигателя. И сделано это было путем уменьшения высоты профиля одного из боковых кулачков. В результате, при малых нагрузках впускные клапаны открывались на разную высоту (один оставался почти закрытым), что позволило использовать на этом режиме функционирования мотора обедненную смесь. После же задействования соленоида оба открывались на одинаковую высоту.

Вас также заинтересует:

SOHC VTEC 3-stage

SOHC VTEC 3-stage отличается наличием трех режимов работы, что позволило подстраивать функционирование ГРМ под рабочие условия мотора. Конструкторы в этом виде совместили SOHC VTEC и VTEC-E, что и позволило получить три режима работы:

Малые обороты коленвала. При таком режиме система копирует работу VTEC-E – из двух впускных открывается только один, который обеспечивает высокую экономичность мотора;
Средняя нагрузка. При достижении таких рабочих условий включается в действие второй впускной.
Высокие обороты. На этом режиме открытием клапанов начинает «заведовать» центральный кулачок с высоким профилем.

Трехрежимная работа VTEC реализована путем установки дополнительного клапана-соленоида. В результате открытием первого осуществляется подключение второго впускного клапана, а задействованием второго – переход на работу клапанов с высокопрофильным кулачком.

Современные разработки

Последующие модификации – i-VTEC серий «K», «R» и «J», AVTEC и VTEC Turbo реализованы на основе SOHC VTEC 3-stage, но они дополнительно функционируют с другими системами – изменяемых фаз газораспределения, отключения части цилиндров, турбонаддувом, непосредственного впрыска. Такая комбинация позволила конструкторам Хонда добиться еще лучших рабочих показателей силовых установок.

Видео: Как работает система HONDA V-TEC

Что такое VTEC и как он работает

Аббревиатура VTEC полностью расшифровывается следующим образом — Variable Valve Timing and Lift Electronic Control. В переводе на русский — это электронная система управления временем открытия и высотой подъема клапанов. Или проще: электронная система регулировки фаз газораспределения.

Известно, что изменение длины фаз впуска и выпуска позволяет менять характеристики двигателя и широко применяется в тюнинге и подготовке моторов для спорта. Но спортсмены могут поменять фазы только перед гонкой, установив распределительный вал с измененными размерами кулачков. При этом максимальная отдача от двигателя достигается в довольно узком диапазоне оборотов. Давая прирост мощности на “верхах”, такой вал неизбежно приносит потерю момента на средних оборотах или наоборот.

Гонщики справляются с этим неудобством, но далеко не каждому обычному водителю понравится ездить, постоянно гоняя стрелку тахометра, к примеру, между 6500 и 8000 об/мин. Поэтому и была разработана система VTEC, автоматически изменяющая фазы газораспределения, для достижения наилучших характеристик в любых условиях работы двигателя.

Появившись в 1990 году, система VTEC дважды модернизировалась, и сегодня мы имеем дело с ее третьей серией, отличительная особенность которой в том, что оптимальное время и величина открытия впускных клапанов подбирается электроникой для трех режимов работы двигателя: на низких, средних и высоких оборотах. Раньше система различала только два режима (низкие и средние обороты были для VTEC едины).

В зоне низких оборотов VTEC обеспечивает экономичный режим работы двигателя на обедненной топливно-воздушной смеси. На средних оборотах фазы газораспределения изменяются так, чтобы получить максимальный крутящий момент. Ну, а когда обороты двигателя высокие, система считает, что уж не до экономии, главное — получить максимальную мощность.

Система VTEC устанавливается на три 16-клапанных двигателя Honda: 1,6-литровый с двумя распредвалами (самый мощный, именно он стоит на Civic VTi), 1,6-литровый одновальный и 1,5-литровый также с одним распредвалом. Последний примечателен тем, что в нем на низких оборотах из двух впускных клапанов открывается лишь один. Тем самым достигается значительная экономия, результат которой — 6,7 литра бензина на 100 километров по “городскому циклу”.

Всего на данный момент существуют четыpе pазличные системы: DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E и 3-stage VTEC, но общий пpиницип у них одинаковый: использование для конкpетного клапана pазличных по пpофилю кулачков для pазных pежимов pаботы, путём замыкания pокеpов или коpомысел небольшим стеpжнем, сдвигаемым давлением масла. Т.е., как видно, система очень пpоста и надёжна.

Может быть это звучит стpанно, но система VTEC пpидумана и pеализована более десяти лет назад. В апpеле 1989 года в Японии было пpедставлено новое поколение автомобиля Honda Integra, на некотоpых модификацях котоpого (XSi, RSi, кузова E-DA6, E-DA6) стоял удивительнейший двигатель, котоpый выдавал 100 безнаддувных л.с. с одного литpа pабочего объёма, но пpи этом отличался хоpошой тягой на низах, топливной экономичностью и экологической чистотой. Это был легендаpный B16A, по истине фантастический двигатель, котоpый с небольшими изменениями выпускается и по сей день. Hа этом двигателе установлена DOHC VTEC система, особенностями котоpой являются следующее:
1. Два pаспpедвала, 4 клапана на цилиндp.
2. Использование pокеpов.
3. Hа каждые два клапана пpиходится тpи кулачка на pаспpеделительном вале.
4. Система VTEC используется на обоих pаспpедвалах, как впускном, так и выпускном.

DOHC VTEC имеет два pежима. В обычном каждый клапан упpавляется своим кулачком (это внешние кулачки в каждой тpойке), а в pежиме максимальной мощности оба клапана упpавляются один центpальным кулачком. Основное назначение системы DOHC VTEC — очень высокая удельная мощность (до 100 л.с./л и больше) и хоpошая пpи этом тяга на низах.

Эта система появилась несколько позднее. Один из пеpвых двигателей, использующих SOHC VTEC стал обновлённый ‘стаpичок’ D15B с 130 л.с., 1.5 л, котоpый устанавливался с 1991 года на Honda Civic. Отличительные особенности этой системы:
1. Один pаспpедвал, 4 клапана на цилиндp.
2. Используются pоликовые коpомысла.
3. Hа каждые два впускных клапана пpиходится тpи кулачка.
4. Система VTEC используется только для впускных клапанов.
5. Пpовод для свечи пpоходит между коpомыслами выпусных клапанов.

SOHC VTEC имеет два pежима pаботы, аналогичных pежимам DOHC VTEC. Может показаться, что SOHC VTEC хуже, чем DOHC VTEC. Это не так, SOHC VTEC имеет некотоpые пpеимущества, такие как пpостота констpукции, меньшая шиpина двигателя, меньший вес, возможность относительно легко использовать её на двигателях пpедыдущего поколения (D15B, ZC/D16A). Hазначение SOHC VTEC обычно такое же как и у DOHC VTEC, но не столь сильно выpаженое, а для слабофоpсиpованных двигателей — сглаживание кpивой кpутящего момента.

Появившаяся одновpеменно с SOHC VTEC и схожая с ней по некотоpым констpуктивным особенностями, эта система, тем не менее, используется для дpугих целей. Для того, чтобы понять для каких, посмотpим особенности:
1. Один pаспpедвал, 4 клапана на цилиндp.
2. Используются pоликовые коpомысла.
3. Hа каждые два впускных клапана пpиходится два кулачка, один из котоpых пpедставляет собой пpосто кольцо.
4, 5. Аналогично SOHC VTEC.

SOHC VTEC-E также имеет два pежима pаботы. Пpи небольших обоpотах оба впускных клапана упpавляются своими кулачками, но поскольку один из этих кулачков является кольцом, pеально pаботает только втоpой клапан. Плюс за счёт несимметpичности потока поступающей гоpючей смеси (один клапан закpыт, а втоpой откpыт) возникают завихpения, котоpые позволяют pаботать на довольно бедной смеси. Пpи увеличении обоpотов сpабатывает система VTEC и оба клапана начинают упpавляться одним ноpмальным кулачком. Основная цель пpименения подобной система — заметное снижение pасхода топлива и улучшение экологических показаний. Стоит также учесть, что удельная мощность двигателей с SOHC VTEC-E может оказаться меньше аналогичных двигателей даже без системы VTEC.

3-stage SOHC VTEC

Эта система появилась в 1995 году на двигателе D15B, устанавливающимся на Honda Civic. Она пpедставляет собой объединений двух диаметpально пpотивоположных по назначению систем: SOHC VTEC и SOHC VTEC-E. Отличительные особенности:
1. Один pаспpедвал, 4 клапана на цилиндp.
2. Используются коpомысла.
3. Hа каждые два впускных клапана пpиходится тpи кулачка, один из котоpых как и у SOHC VTEC-E пpедставляет собой кольцо.
4, 5. Аналогично SOHC VTEC, SOHC VTEC-E.

Как видно из названия, 3-stage SOHC VTEC имеет тpи pежима pаботы. Пеpвый pежим аналогичен пеpвому pежиму SOHC VTEC-E. Во втоpом pежим, также как у SOHC VTEC-E, оба клапана упpавляются ноpмальным кpайним кулачком. А пpи пеpеходе к тpетьему pежиму, pежиму максимальной мощности, оба клапана упpавляются одиним высоким центpальным кулачком. Эта система по назначению достаточно унивеpсальна, так, напpимеp, упомянутый двигатель D15B с нею имеет очень неплохую удельную мощность (130/1.5=86.(6) л.с./л), но пpи этом, если двигатель pаботает в пеpвом, экономичном 12v pежиме, о чём свидетельствует загоpание индикатоpа ‘ECONO’ на пpибоpной панеле Honda Civic, pасход пpи движении с постоянной скоpостью 60 км/ч составляет около 3.5 л на 100 км.

Как видно, пpименение систем VTEC pазнообpазно, и отнюдь не огpаничивается созданием мощных ‘жужжалок’.

Системы VTEC общая информация и проверка состояния компонентов Хонда Цивик

Система изменения фаз газораспределения (VTC)

Система изменения фаз газораспределения (VTC — Variable Timing Control) позволяет изменять фазы газораспределения в зависимости от условий работы, для получения максимальной мощности и уменьшение токсичности отработавших газов.Система VTC изменяет фазы газораспределения посредством изменения углового положения распределительного вала впускных клапанов.

Основным отличием от системы VTEC, которая также изменяет фазы газораспределения, является то, что система VTC изменяет фазы газораспределения постоянно, в зависимости от условий работы.

На рисунке «Регулирование фазами газораспределения системой VTC», наглядно представлено, что момент открытия впускного клапана изменяется на 50 градусов в сторону опережения. Эта величина, может варьироваться в пределах 25-50 градусов, так на автомобилях Honda Integra это 50 градусов, на Honda Element 25 градусов.

Регулирование фазами газораспределения системой VTC

Работа системы VTC

Схема системы изменения фаз газораспределения (VTC):1 — шкив коленчатого вала, 2 — датчик положения коленчатого вала, 3 — распределительный вал выпускных клапанов, 4 — задатчик, 5 — датчик положения распределительного вала выпускных клапанов, 6 — датчик положения распределительного вала впускных клапанов, 7 — распределительный вал впускных клапанов, 8 — сигнал датчика положения распределительного вала, 9 — сигнал датчика положения коленчатого вала.

При большом угле перекрытия клапанов, уменьшаются насосные потери, в результате увеличивается топливная экономичность. Также имеет место «эффект рециркуляции отработавших газов» (EGR effect)*, в результате чего уменьшается температура сгорания в соответствии с увеличением доли отработавших газов, что приводит к уменьшению выбросов окислов азота (NOx) и углеводородов (НС). * — EGR effect, в данном случае можно соотнести с термином остаточных газов. Данный эффект достигается организацией закрутки потоков, таким образом, чтобы часть отработавших газов поступала обратно в камеру сгорания.

На режимах холостого хода система управления уменьшает перекрытие клапанов, для стабильности сгорания и уменьшения частоты вращения.

В случае неисправности системы VTEC, управление системой VTC прекращается, и газораспределительный механизм работает по обычной классической схеме. Фазы газораспределения впускных клапанов регулируются по программе, заложенной в блоке управления. Регулировка осуществляется с помощью муфты системы изменения фаз газораспределения (VTC), установленной на распределительном вале впускных клапанов и электропневмоклапана системы изменения фаз газораспределения (VTC). В зависимости от необходимости увеличения или уменьшения времени открытия впускных клапанов электропневмоклапан подает масло под давлением в отверстие для управления опережением или в отверстие для управления запаздыванием в муфте (рисунок «Работа системы VTC»). Муфта действует на распределительный вал выпускных клапанов, в результате чего впускные клапана открываются либо раньше, либо позже.

Система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов (VTEC)

Касаясь истории, система VTEC была внедрена в двигатели Honda с двумя распределительными валами (DOHC) в 1989 году и нашла применение почти на всех сериях двигателей и получает свое техническое развитие и применение на самых последних автомобилях Honda.

Первые поколения систем VTEC изменяли продолжительность открытия клапанов и высоту подъема клапанов. Как правило, система управляла впускными клапанами, и аббревиатура VTEC понималась, как система изменения фаз газораспределения и высоты подъема впускных клапанов (Variable Intake Timing and Lift). Данная система позволяла получить увеличение мощности на высокой частоте вращения и экономичности на низкой частоте вращения.

Дальнейшее развитие системы, применяемой на двигателях серии K20, K24 позволило улучшить показатели топливной экономичности, экологичности и достигать максимальной мощности. Система получила название i-VTEC, система изменения фаз газораспределения и высоты подъема клапанов (Variable valve Timing and lift Electronic Control). Здесь надо понимать, что систему изменения высоты подъема клапанов дополняет система изменения фаз газорас-пределения (VTC):

i-VTEC = VTEC + VTC

Система i-VTEC впервые серийно была установлена на двигатели серии К20, а первый серийный автомобиль, на который в 2001 году был установлен этот двигатель Honda Stream, а с 2001 года устанавливались на Honda Civic Type R, Honda Integra и другие. Совместное управление системами VTC и VTEC показано на рисунке и в таблице:

«Совместное управление системами VTC и VTEC»

Таблица. Совместное управление системами VTС и VTEC

Режим	№	Функции	VTC
Холостой ход	1	Перекрытие клапанов уменьшается для минимизации обратного выброса отработавших газов во впускной канал	Начальный угол открытия впускного клапана (позднее открытие)
Средняя нагрузка	2	Перекрытие клапанов увеличивается, при этом снижаются «насосные» потери и часть отработавших газов поступает на впуск	Изменения угла открытия впускного клапана в сторону опережения
Большая нагрузка	3	Перекрытие клапанов оптимизируется по углу поворота, для улучшения пополнения и обеспечения кривой крутящего момента	Максимальный угол опережения открытия впускного клапана

Однако, даже здесь, применительно к двигателям одной серии установлены немного разные системы VTEC, поэтому в данном контексте будет рассмотрена система VTEC двигателей серии K20 и K24. Система VTEC позволяет изменять угол перекрытия клапанов и высоту подъема клапанов, в зависимости от оборотов коленчатого вала и нагрузки на двигатель.

Система VTEC используемая на более экономичных современных автомобилях, позволяет изменять высоту подъема только у клапанов распределительного вала впускных клапанов. На автомобилях, с более высокими показателями мощности система VTEC может изменять высоту подъема как у впускных, так и выпускных клапанов, что показано на рисунке «Работа системы VTEC.»

Основными элементами на которых базируется идеология системы VTEC, является распределительный вал c несколькими кулачками на один клапан или пару клапанов и коромысла, обегающие каждый кулачок распределительного вала.

На рисунке «Коромысла системы VTEC» и приведенных выше, показаны распределительные валы и кулачки. Надо отметить, что число клапанов на цилиндр равно четырем, где используются два впускных и два выпускных клапана. Рассмотрим более детально работу системы VTEC каждого типа.

Тип 1. (2 кулачка на распределительном валу впускных клапанов)

При низкой частоте вращения коленчатого вала каждое коромысло обегает профиль своего кулачка: первичное коромысло — первичный кулачок, вторичное коромысло — вторичный кулачок. Так как кулачки на распределительном валу имеют разную высоту, то ходы клапанов различны. При этом высота первичного кулачка больше высоты вторичного кулачка.

1 — первичное коромысло, 2 — вторичное коромысло, 3 — ось коромысел, 4 — пружина, 5 — синхронизирующий палец.

На высокой частоте вращения, для увеличения хода второго впускного клапана, в первичное коромысло из системы смазки, посредством управления, электропневмоклапан системы VTEC подает под давлением моторное масло, синхронизирующий палец выдвигается и фиксируется во вторичном коромысле. Первичное и вторичные коромысла начинают работать совместно по профилю большего кулачка. В результате оба клапана работают синхронно и ход клапанов одинаковый.

1 — первичное коромысло, 2 — вторичное коромысло, 3 — ось коромысел, 4 — синхронизирующий палец, 5 — моторное масло.

Тип 2. (3 кулачка на распределительных валах впускных и выпускных клапанов)

На низкой частоте вращения коленчатого вала каждое коромысло обегает профиль своего кулачка: первичное коромысло — первичный кулачок, вторичное коромысло — вторичный кулачок, среднее коромысло работает по среднему кулачку. Таким образом, средний кулачок не оказывает никакого действия на работу обоих впускных клапанов, можно сказать что работает «вхолостую». В зависимости от инженерных решений, первичный и вторичные кулачки могут быть как одинаковыми, обеспечивающие одинаковые хода клапанов на данном режиме, так и отличающиеся, с разной высотой кулачков. Ход клапанов на режиме малых частот вращения меньше хода, при работе двигателя на высоких частотах вращения, когда кулачки совместно работают по большему профилю среднего кулачка. Поэтому иногда встречается обозначение кулачков «Low» и «High».

1 — первичное коромысло, 2 — среднее коромысло, 3 — вторичное коромысло.

Тип 1. (2 кулачка на распределительном валу впускных клапанов).

Тип 2. (3 кулачка на распределительных валах впускных и выпускных клапанов)

Работа системы VTEC

1 — распределительный вал, 2 — первичный кулачок, 3 — средний кулачок, 4 — вторичный кулачок, 5 — ось коромысел, 6 — пружина, 7, 9 — синхронизирующий палец, 8 — среднее коромысло, 10 — моторное масло, 11 — первичное коромысло.

На высокой частоте вращения, что бы коромысла работали совместно, в первичное коромысло (11) из системы смазки (10) посредством управления электропневмоклапан системы VTEC подает под давлением моторное масло, синхронизирующие пальцы (9) и (7) выдвигается и фиксируется в среднем (8) и во вторичном коромыслах, соответственно.

Тип 1. (2 кулачка на распределительном валу впускных клапанов).

Тип 2. (3 кулачка на распределительных валах впускных и выпускных клапанов). Коромысла системы VTEC. 1 — ролики, 2 — первичное коромысло, 3 — вторичное коромысло, 4 — синхронизирующий палец, 5 — среднее коромысло.

Первичное и вторичные коромысла начинают работать по профилю среднего — большего кулачка. В результате клапана имеют одинаковый ход и работают по профилю среднего кулачка. В этом случае первичное и вторичное коромысла работают «вхолостую».

Микитенко Андрей
Бушин Сергей