vtec prinzip

[zahnratte]

VTEC = Variable Valve Timing and Lift Electronic Control

Entwickelt wurde das System einer variablen Ventilsteuerung von Honda 1983 für Motorräder. Seit 1990 wird dieses System in Autos mit dem Ziel eingebaut, einem hochdrehenden Sportmotor bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment mitzugeben, um trotz sportlicher Auslegung Alltagstaulichkeit zu erreichen. Inzwischen wird das System auch verwendet, um abgasarme und wirtschaftliche Motoren mit hinreichender Leistung zu versehen (VTEC-Economy, i[ntelligent]-VTEC).

Das Funktionsprinzip der variablen Ventilsteuerung beruht auf der Tatsache, daß die Form und Größe der Nocken auf der Nockenwelle ganz entscheidend die Leistungsausbeute und das Drehmoment eines Motors (über entsprechende Ventilöffungszeiten und Ventilhübe) beeinflussen. Grundsätzlich gilt: Je schneller sich die Ventile öffnen und schließen und je höher der Ventilhub ist, desto mehr Leistung kann erzielt werden, aber umso weniger Drehmoment steht zur Verfügung und umso mehr Kraftstoff wird verbraucht.

Die Kombination eines Hochleistungsmotors mit hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen gelingt, indem im Prinzip zwei Nockenwellen in einer integriert werden. http://www.directupload.net/images/050801/temp/Pd2WP5LE.jpg (http://www.directupload.net/show/d/411/Pd2WP5LE.jpg)


Ventiltrieb eines dohc-VTEC-Motors

Das Foto zeigt gut sichtbar, daß die beiden Ventile nicht mit Hilfe je eines Nockens gesteuert werden, sondern daß drei Nocken je zwei Ventile steuern. Ebenfalls wird deutlich, daß VTEC nicht mit direkt gesteuerten Ventilen funktioniert, sondern daß (je nach Motorkonstruktion) Kipp- oder (wie im Foto) Schlepphebel benötigt werden.

http://www.directupload.net/images/050801/temp/J997rr9n.jpg (http://www.directupload.net/show/d/411/J997rr9n.jpg)

Bei niedrigen Drehzahlen [engl. low revs] betätigen die Nocken für niedrige Drehzahlen [engl. Cam profiles for low revs] die äußeren Schlepphebel [engl. primary und secondary rocker], während der Nocken für höhere Drehzahlen freiläuft, weil die Feder [engl. return spring] die Verbindung (= Pin A und Pin B) zwischen den beiden Schlepphebeln geöffnet hat und deshalb der mittlere Schlepphebel [engl. middle rocker] nicht betätigt wird.http://www.directupload.net/images/050801/temp/SHryT6qh.jpg (http://www.directupload.net/show/d/411/SHryT6qh.jpg)



Bei hohen Drehzahlen [engl. high revs] öffnet sich ein Magnetventil und ermöglicht dem Motoröl [engl. oil flow] Druck auf den Sperrschieber (= Pin A und Pin B) auszuüben [engl. oil pressure], so daß eine feste Verbindung zwischen den drei Schlepphebeln entsteht. Da der mittlere Schlepphebel durch den "schärfern" Nocken für hohe Drehzahlen [engl. Cam profile for high revs] tiefer nach unten bewegt wird als die beiden äußeren Schlepphebel, laufen in dieser Situation die beiden äußeren Nocken frei und nur der mittlere Nocken bestimmt die Ventilbewegung.

Schließt sich das Magnetventil wieder, so drückt die Feder den Sperrschieber zurück und die Verbindung zwischen den drei Schlepphebeln wird aufgehoben: der mittlere Nocken läuft wieder frei.

Im Prinzip funktionieren alle VTEC-Varianten gemäß vorheriger Beschreibung. dohc-Motoren sind jedoch mechanisch einfacher zu gestalten, als sohc-Motoren. Bei letzteren kommen statt Schlepphebel (auch) Kipphebel zum Einsatz. VTEC-E-Motoren werden meistens nur auf der Einlaßseite variabel gesteuert. Dabei werden bei Mehrventilmotoren häufig unterschiedliche Steuerzeiten und Hübe der beiden Einlaßventile über komplexe Hebel- und Nockenkonstruktionen realisiert bis hin zum kompletten Abschalten eines Einlaßventils bei niedrigen Drehzahlen. Außerdem ist über das elektronische Motormanagement die Umschaltdrehzahl beliebig veränderbar und könnte prinzipiell sogar in Abhängigkeit von Leistungsbedarf usw. während der Fahrt geändert werden.

Beim weiterentwickelten i-VTEC wird ein Einlaßventil bei niedrigen Drehzahlen ebenfalls stillgelegt. Zusätzlich ergänzt eine kontinuierliche Anpassung der Öffnungszeiten der Ventile auf der Einlaßseite (VTC = Variable Timing Control) das System, um eine optimale Ausnutzung des zündfähigen Gemisches durch eine bessere Zylinderfüllung und damit eine Verbesserung der Verbrennung zu ermöglichen, was sich gleichzeitig in einem Drehmomentzuwachs niederschlägt. Erreicht wird dies durch eine hydraulisch realisierte Verdrehung der Einlaßnockenwelle, die die Variation der Überschneidung mit der Auslaßnockenwelle ermöglicht.

Das Zusammenspiel von VTEC und VTC optimiert das System.

Beim Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen heraus wird viel Leistung benötigt. Eine geringe Überschneidung, die zudem die Trägheit des angesaugten Gemisches ausnutzt, ermöglicht dies. Dabei stellt das VTEC-System bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment durch die "zahmen" Nocken zur Verfügung. Nach Überschreiten der Umschaltdrehzahl schaltet das VTEC-System auf die "scharfen" Nocken und das VTC behält seine Einstellung. Das verstärkt die Leistungsabgabe noch einmal.

Beim Fahren mit hohen Drehzahlen bei konstanten Geschwindigkeiten wird einerseits Leistung benötigt, aber auch der Wunsch nach geringst möglichem Verbrauch laut. Größere Überschneidungen der Ventilöffnungszeiten sind in diesem Fall ein guter Kompromiß. Sie reduzieren die Anzahl der Gaswechsel, was zu geringerem Verbrauch führt. Außerdem werden so mehr Abgase wieder in den Verbrennungsraum zurückgeführt und bei der nächsten Verbrennung erneut verbrannt, was zu weniger Schadstoffausstoß führt.

Im Leerlauf oder bei sehr niedrigen Drehzahlen wird eine geringe Überschneidung gewünscht, weil dadurch Wirbel im Ansaugkanal entstehen, die ein besseres, weil homogeneres Gemisch erzeugen, das besser verbrennt. So wird wieder weniger Kraftstoff benötigt und die Verbrennung ist vollständiger, mit weniger Schadstoffen.


früher später
Zündzeitpunkt
http://www.directupload.net/images/050801/temp/3Mu2837J.jpg (http://www.directupload.net/show/d/411/3Mu2837J.jpg)
Durch die variable Gestaltung des Ansaugkanals können die Wirkungen des VTC noch gesteigert werden. Wird bei niedrigen Drehzahlen die Luft über einen langen Ansaugkrümmer angesaugt, so erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit, was zu einer besseren Füllung des Zylinders führt. Bei hohen Drehzahlen wird dagegen der Ansaugkanal verkürzt. Dadurch strömt mehr Luft in den Zylinder und es wird mehr Leistung abgegeben

[AlterSchwede]

Super erklärt, danke! Endlich hab ich als "Honda-Newbie" die Wirkungsweise begriffen...
:D

[Tim-CL9]

wenn ich mich nicht irre ist das von ner Page "gemoppst" :D

Macht ja nix, ist interssant!


Tim

[zahnratte]

wenn ich mich nicht irre ist das von ner Page "gemoppst" :D

Macht ja nix, ist interssant!


Timich und mopsen niemals :D :D :D :wink: :wink:

[MacJones]

Aber schaltet bei jedem Vtec ein Magnetventil? Ich dachte das funktioniert hydraulisch?

[eg4]

das magnetventil gibt den ölkreislauf frei

[MacJones]

Ac, ja! :roll: Stimmt.. das muss ja auch irgendwie geöffnet werden. Danke

[Vitök]

Entwickelt wurde das System einer variablen Ventilsteuerung von Honda 1983 für Motorräder

Erfunden hat es BOSCH hat es aber wirtschaftlich als unbrauchbar gesehen. HONDA hat es übernommen und umgesetzt :roll: Traurig aber Wahr.

[Mr. Svonda]

und noch mehr Infos :D


VTEC - DOHC (Honda 1992) :

Im Gegensatz zu bisher verfügbaren „variablen" Ventilsteuerungen (Phasenwandlern), die nur die Steuerzeiten der Einlassventile verschieben, verändert die echte variable Honda-Ventilsteuerung VTEC mit dem Ventilhub und den Ventilsteuerzeiten beide für die Ventilsteuerung relevante Grössen. Dadurch ermöglicht VTEC eine deutliche Steigerung der Motorleistung in hohen Drehzahlbereichen bei gleichzeitiger Verbesserung des Leistungs- und Drehmomentangebotes sowie der Laufeigenschaften bei niedrigen Drehzahlen.

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100 PS pro Liter Hubraum:
Der VTEC DOHC als leistungsstärkster
Saug-Motor in einem Serienautomobil.

Noch eindrucksvoller als die reinen Leistungsdaten des 1.6 Liter VTEC-Motors mit 118 kW (160 PS) und 150 Nm maximalem Drehmoment ist daher das Betriebsverhalten des Motors: Ab 2.100 min-1 bis zur Enddrehzahl von 8.000 min-1 (also über eine Drehzahlspanne von 5.900 min–1) stehen 90 Prozent des maximalen Drehmomentes, also 135 Nm, zur Verfügung.

Auf den Punkt gebracht heisst das: VTEC DOHC verleiht einem Motor das Merkmalsspektrum eines Hochleistungsaggregates mit Rennsportcharakteristik und eines im Alltagsbetrieb komfortabel zu fahrenden Serienmotors. Das daraus resultierende erweiterte Kraft- und Leistungsangebot bedeutet für den Fahrer mehr Fahrspass, mehr Leistung, mehr Charakter.

Kurzum: ein solcher Motor kommt den individuellen Wünschen und Fahrgewohnheiten sportlich orientierter Fahrer entgegen.

Dank VTEC kann solch eine aussergewöhnliche Leistungscharakteristik auch in sehr kompakten und leichten Aggregaten realisiert werden. Zunächst wurde die neue Technologie daher in den HONDA Modellen CRX und Civic angeboten. Die beiden Fahrzeuge erfreuen sich aufgrund ihrer sportlichen Allroundeigenschaften hoher Beliebtheit. Diese Eigenschaften werden durch das neue VTEC Aggregat noch unterstrichen. Das zeigt ganz deutlich, dass es den Entwicklungsingenieuren gelungen ist, die ursprünglich gesteckten Ziele erfolgreich zu realisieren. Aber auch dem absoluten Top-Modell NSX hilft VTEC, das oberste Entwicklungsziel zu erreichen: Top-Leistung bei gleichzeitig geringem Gewicht.

Bei der Entwicklung der variablen Ventilsteuerung VTEC konnten die Ingenieure auf umfangreiche Erfahrungen mit der Vierventiltechnik und innovativen Ventilsteuerungen zurückgreifen, denn HONDA war einer der ersten Automobilhersteller, der sich intensiv mit den Möglichkeiten der Mehrventiltechnik befasste. Der Übergang von 2- und 3-Ventilmotoren auf Vierventiler erhöht den Wirkungsgrad eines Motors. Das bedeutet nicht nur weniger Kraftstoffverbrauch, sondern damit auch eine deutliche Schadstoffreduzierung.

Als Folge der gewonnenen Erkenntnisse wurde Mitte der achtziger Jahre das gesamte Automobilprogramm auf Vierventil-Motoren umgestellt. Auch im Motorrad-Bereich, in dem schon wesentlich früher Vierventilmotoren eingesetzt wurden, dachte man über eine variable Ventilsteuerung nach. So verwendeten die HONDA-Motorradingenieure bereits 1983 mit dem REV-System in der japanischen Version des Sportmotorrads CBR 400 F serienmässig hydromechanisch zuschaltbare Schwinghebel.

In unteren und mittleren Drehzahlbereichen bediente jeweils ein Schwinghebel nur je ein Einlass- bzw. Auslassventil des Vierventilmotors, während bei hohen Drehzahlen ein zweiter zugeschalteter Schwinghebel das jeweils zweite Ein- bzw. Auslassventil pro Zylinder betätigte. Dadurch konnte die Leistungsabgabe und das Drehmoment des sportlichen Aggregats vor allem im unteren Drehzahlbereich (2-Ventil-Phase) - verglichen mit anderen Vierventilmotoren - erheblich verbessert werden.

Zwar kannte dieses System noch keine verstellbaren Ventilsteuerzeiten und Ventilhub, doch machte es sich die drehzahlabhängig unterschiedlichen Anforderungen von Viertaktmotoren zunutze. Im Gegensatz zum HONDA REV System verändert die variable Ventilsteuerung VTEC mit Hilfe unterschiedlicher Nockenprofile die Steuerzeiten und den Hub aller vier Ventile. Dadurch wird die den jeweiligen Betriebszuständen optimal angemessene Steuerung erreicht. Die Veränderung der Ventilsteuerung erfolgt abhängig von vier Faktoren:

- Motordrehzahl und -Last
- Fahrzeuggeschwindigkeit
- Kühlwassertemperatur
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Und so funktioniert VTEC: Die Steuerelektronik öffnet ein Magnetventil, wenn die Signale für Motordrehzahl, Fahrgeschwindigkeit, Last und Kühlwassertemperatur sich in der Forderung nach Mehrleistung einig sind.

Nun wird Öldruck in die Schaltmechanik eingelassen. Dadurch wird das Sperrschiebepaar so weit vorgeschoben, dass alle drei Schlepphebel miteinander, verriegelt sind und der mittlere, auf dem höheren Sportnocken aufliegende, das Kommando übernimmt.

Der HONDA VTEC DOHC-Motor verfügt dazu über zwei obenliegende Nockenwellen, die die 16 Ventile des Vierzylindermotors über Schlepphebel steuern. Jeweils ein Nockentrio – bestehend aus zwei unterschiedlichen äusseren Nocken für untere / mittlere Drehzahlen und einer dazwischenliegenden dritten („schärferen“) Nocke für hohe Drehzahlen steuert die beiden Einlass- bzw. Auslassventile pro Zylinder. Während vergleichbare DOHC-Konstruktionen pro Zylinder Nockenwelle über zwei Nocken und zwei Schlepphebel verfügen, ist der VTEC DOHC-Motor also mit drei Nocken und drei Schlepphebeln pro Ventilpaar ausgestattet.

Die üblichen Schrauben zur Justierung des Ventilspiels stecken in den beiden äusseren Schlepphebeln, während der zentrale Schlepphebel um den Fortsatz für die Schraube verkürzt ist. Seine Unterseite wird durch ein Abstützelement gezwungen, stets an der Bahn des zentralen Nockens anzuliegen.


Das VTEC-Steuerprogramm:
Die Beiden unteren Kurven zeigen die Steuerzeiten und den Hub der Auslass- bzw. Einlassventilpaare im unteren / mittleren Drehzahlbereich. Die beiden Ventilpaare pro Zylinder werden hier mit unterschiedlichem Hub und Zeiten gesteuert. Dadurch verwirbeln Luft und Kraftstoff in den Zylinder besser. Die obere Kurve steht für Ventilhub und Steuerzeiten im oberen Drehzahlbereich. Hier erfolgt die Steuerung der Ventilpaare synchron.
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Die beiden äusseren Nocken stehen für das „zahme", der zentrale Kollege für das „sportliche" Steuerprogramm. Alle drei Nocken haben den gleichen Grundkreis - als Vorbedingung für das problemlose Umschalten. Der mittlere jedoch liefert einen grösseren Ventilhub und längere Öffnungszeiten. Eine Besonderheit sind auch verschiedene Steuerzeiten und unterschiedlicher Ventilhub für die beiden Einlassventile des „zahmen" Programms. Diese Massnahme verfolgt das Ziel, im unteren Betriebsbereich einen kräftigen Einlassdrall zu erzeugen, der eine homogene Vermischung von Luft und Kraftstoff sichert und eine schnelle und saubere Verbrennung stimuliert. Im sportlichen Steuerprogramm bewegen sich beide Ventile synchron und mit einem wesentlich grösseren Hub.

Durch die drei Schlepphebel wurde eine Bohrung getrieben. In dieser befindet sich ein zweiteiliger Sperrschieber. Ein federbelasteter Endanschlag hält den Sperrschieber in seiner Ruhelage, in der sich alle drei Schlepphebel voneinander unabhängig bewegen können. Im „zahmen" Programm unter 5.300 min-1 werden die Ventile durch die beiden äusseren Nocken und ihre Schlepphebel bewegt, während der zentrale Nocken lediglich arbeitslos mitwippt.


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Die beiden Nockenwellen von VTEC DOHC regieren 16 Ventile über kurze Schlepphebel.
Die Zündkerze sitzt im Dom des Brennraums:
Ein idealer Platz für kurze Brennwege und optimale Nutzung der Kraftstoffenergie.

Das leistungsorientierte Programm, auf das - lastabhängig - zwischen 5.300 und 6.000 min-1 umgeschaltet wird, gibt nunmehr dem Motor seinen „zweiten", den sportlichen Charakter. Dazu wird ein elektrisches Signal an das Magnetventil gegeben, das den Öldruck auf den geteilten Schieber in den Schlepphebeln leitet. Baut sich nach Öffnen des Magnetventils Öldruck auf der Gegenseite des Endanschlags auf, wird der Sperrschieber gegen den Druck der Anschlagfeder vorgeschoben, sobald die Schlepphebel auf dem gemeinsamen Grundkreis laufen. Hierbei werden alle drei Schlepphebel formschlüssig miteinander verbunden und der in seinem Steuerprofil höhere Zentralnocken übernimmt die Ventilsteuerung.

Die Rückschaltung auf das drehmomentorientierte Steuerprogramm erfolgt, ebenso einfach, auf einem etwa 200 Umdrehungen niedrigeren Niveau. Entfällt beispielsweise der Lastanspruch, weil nach forscher Beschleunigung Gas weggenommen wird und die Drehzahl absinkt, schliesst das Magnetventil. Damit wird die Schaltmechanik drucklos und das Sperrschieberpaar schnellt in seine Ruhelage zurück. Die drei Schlepphebel sind damit entkoppelt und die beiden äusseren steuern die Ventile wieder nach dem „zahmen" Programm. Um bei absinkender Drehzahl ein ständiges Hin- und Herschalten zu vermeiden, wird erst bei 4.900 bis 5.100 min-1 (je nach Last) auf das Normalprogramm zurückgeschaltet.

Da die Umschaltung nur möglich ist, wenn die Schlepphebel eines Zylinders auf dem Grundkreis der Nocken laufen, wird so ein Zylinder nach dem anderen auf das Sportprogramm umgeschaltet. Das hat einen weichen und kontinuierlichen Leistungsanstieg ohne Beschleunigungsloch zur Folge. Ebenso weich erfolgt das Zurückschalten.

Für die hydromechanische Umschaltung werden mit der Motordrehzahl, der Motorlast, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kühlwassertemperatur insgesamt vier Einflussgrössen verarbeitet.


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Die Umschaltung vom einen auf das andere Nockenprofil erfolgt in einem Drehzahlbereich von 5.300 bis 6.000 , abhängig von der Motorlast der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Kühlwassertemperatur.

Neben der elektronischen Steuerung des hydromechanischen Teils der variablen Ventilsteuerung VTEC DOHC verarbeitet der Rechner auch noch die Daten für die elektronisch-sequentielle Mehrpunkteinspritzung HONDA PGM-Fi und die Kennfeldzündung HONDA PGM-IG. Dieses elektronische Motormanagement sorgt dafür, dass die variable Ventilsteuerung, die Zusammensetzung des Luft-/Kraftstoffgemisches und der Zündzeitpunkt den jeweiligen Betriebszuständen optimal angepasst sind. Das Ergebnis ist neben einem kraftvollen und harmonischen Motorlauf auch eine saubere Verbrennung und ein wirtschaftlicher Umgang mit Kraftstoff.

Sollten an irgendeiner VTEC-Systemkomponente Fehlfunktionen eintreten, so schaltet der Rechner direkt auf ein Notprogramm um, das nur noch mit den „zahmen" Nocken für die unteren und mittleren Drehzahlbereiche operiert. Doch selbst in diesem Fall bietet der 1,6 Liter VTEC DOHC-Motor noch eine Menge Leistung.

Bei aller technischen Effizienz ist die variable Ventilsteuerung VTEC erstaunlich unkompliziert. Den HONDA Ingenieuren ist es gelungen, eigenentwickelte und serienerprobte Techniken so zu kombinieren, dass eine völlig eigenständige, zuverlässige und hochwirksame Lösung einer alten Aufgabenstellung gefunden wurde.

Diese Eigenschaften des HONDA VTEC Systems stellen eine wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Serieneinsatz dar. Ein weiterer entscheidender Faktor ist aber auch die hohe Qualität aller Systemkomponenten.

Für eine präzise angepasste Kraftstoffversorgung arbeitet der VTEC DOHC, ebenso wie die weiteren VTEC-Varianten, mit der bewährten sequentiellen Kraftstoffeinspritzung HONDA PGM-IG zusammen. Die Steuereinheit wertet ständig die Informationen über Saugrohrdruck, Atmosphärendruck, Motordrehzahl, Drosselklappenposition und Kühlmitteltemperatur sowie weitere Parameter in Abhängigkeit des Motortyps aus und berechnet getrennt für jeden Zylinder die optimale Kraftstoffmenge.



Gruss
sven

[Spinal]

Entwickelt wurde das System einer variablen Ventilsteuerung von Honda 1983 für Motorräder

Erfunden hat es BOSCH hat es aber wirtschaftlich als unbrauchbar gesehen. HONDA hat es übernommen und umgesetzt :roll: Traurig aber Wahr.

Och wenn das war ist, finde ich das nicht traurig. Deutsche Wertarbeit :D

Aber was mich am ersten Text ein wenig stört ist wieder dieses durcheinanderwerfen von Drehmoment und Leistung wie zum Beispiel in diesem Satz:

Je schneller sich die Ventile öffnen und schließen und je höher der Ventilhub ist, desto mehr Leistung kann erzielt werden, aber umso weniger Drehmoment steht zur Verfügung und umso mehr Kraftstoff wird verbraucht.

Den zweiten Text habe ich mir nicht mehr durchgelesen.

bye
Spinal

[fischi]

Erfunden hat es BOSCH hat es aber wirtschaftlich als unbrauchbar gesehen. HONDA hat es übernommen und umgesetzt :roll: Traurig aber Wahr.

Trifft auch auf das 4WS zu...

Weil wir grad dabei sind: wer hat das ABS erfunden und umgesetzt? Und die Benzineinspritzung? Ich glaub, da hat Bosch mal nen richtigen Riecher gehabt.

[eg4]

hatte bosch auch den variablen ventilhub? soweit ich weiss nur die nur die variablen ventilsteuerzeiten oder?