هناك عدد قليل من الأصوات في أوركسترا السيارات المتميزة مثل ركلة VTEC. تتميز بقفزة مفاجئة في النغمة (والحجم) القادمة من محرك هوندا عالي السرعة يعمل بالسحب الطبيعي، وقد سجلت VTEC بعضًا من أعظم السيارات الرياضية على الإطلاق. وأيضًا سيارة Integra ذات الأنابيب المستقيمة التي يمتلكها الطفل المجاور. (آسف - ربما كنت أنا من فعل ذلك).
إنها واحدة من أقدم القطع التكنولوجية في عالم السيارات وأكثرها إثارة للسخرية. ومع توقف تشغيل المحركات ذات السحب الطبيعي، فقد حان الوقت لإلقاء نظرة على ما الذي يجعلنا مدمنين عليها. ولا يوجد مكان أفضل للبدء من محرك VTEC.
هوندا والمحرك ذو السحب الطبيعي
لطالما سعت شركة هوندا إلى إيجاد طرق لتحسين التكنولوجيا الموجودة في محركات السحب الطبيعي. وجاء أول نجاح كبير لها في أمريكا مع تقديم نظام الاحتراق المتحكم به الدوامي المركب (CVCC). قدمت هوندا نظام CVCC مع سيارة سيفيك في عام 1974، في ذروة أزمة الوقود في منظمة أوبك. استخدم النظام غرفة احتراق مسبقة في الرأس، مما يسمح باحتراق الوقود بشكل أكثر اكتمالاً. أرسل الصمام المساعد لغرفة الاحتراق المسبقة خليطًا أكثر ثراءً من الهواء والوقود أقرب إلى شمعة الإشعال، بينما أرسل صمام السحب القياسي خليطًا أقل نحافة في بقية غرفة الاحتراق.
كان محرك CVCC من هوندا هو أول تصميم محرك يجتاز متطلبات قانون الهواء النظيف الجديد فيما يتعلق بغاز العادم. وقد نجح في ذلك دون محول حفاز - وهي خطوة ضخمة في عصر كان فيه الغاز المحتوي على الرصاص (الذي كان يسد المحولات الحفازة) لا يزال موجودًا في العديد من المضخات. جعلت هذه التقنية محركات هوندا ذات الإزاحة الصغيرة ليس فقط أكثر كفاءة من نظيراتها الأمريكية الأكبر حجمًا، بل وأكثر عملية.
نشأت تقنية VTEC من ظروف مماثلة. في منتصف الثمانينيات، أصبح السحب القسري أكثر شيوعًا ببطء، وبدأت شركات تصنيع السيارات في إضافة شواحن توربينية إلى محركاتها للحصول على طاقة أفضل في النهاية. ومع ذلك، كانت لهذه الأنظمة مقايضات خاصة بها. تعاني الشواحن التوربينية بشكل طبيعي من التأخير، لأنها تتطلب وقتًا لبناء الضغط، وكانت (في الأيام الأولى) أقل كفاءة في استهلاك الوقود. أرادت هوندا التمسك بالاستجابة المباشرة والسلوك المتوقع للسحب الطبيعي، لكنها قدمت أداءً مماثلاً لمحرك السحب القسري.
المقايضة
في المحرك عالي الأداء الذي يعمل بالسحب الطبيعي، يعد تدفق الهواء أمرًا بالغ الأهمية. يتم تنظيم تدفق الهواء إلى الأسطوانة من خلال الفصوص الموجودة على عمود الحدبات، والتي تنسق فتح كل من صمامات العادم والسحب من خلال الملامح البيضاوية لفصوص عمود الحدبات. تضغط هذه الفصوص على أذرع الروك، والتي تفتح الصمامات. تضغط الفصوص ذات الملامح الأطول على أذرع الروك بشكل أكثر قوة، مما يؤدي إلى فتحها لفترة أطول، وزيادة تدفق الهواء إلى غرفة الاحتراق.
للحصول على أفضل أداء ممكن نحو الخط الأحمر، يحتاج المحرك إلى أكبر قدر ممكن من تدفق الهواء. وهذا يتطلب عمود كامات ذو شكل عمود كامات عدواني للغاية - المزيد من الهواء، والمزيد من الوقود، مما يولد المزيد من الطاقة. لسوء الحظ، فإن هذا له سلبيات هائلة في أماكن أخرى في نطاق دورات المحرك.
سيعمل المحرك في وضع الخمول بشكل تقريبي (هذا مسموع في بعض السيارات عالية الأداء كصوت متقطع ). يؤثر سلبًا على الأداء المنخفض، فعندما تكون الصمامات مفتوحة لفترة طويلة جدًا عند سرعات مكبس منخفضة، لا يمكن بناء ضغط كافٍ في الأسطوانة، مما يعني ضعف دورة الاحتراق. إذا كانت الصمامات مفتوحة على نطاق واسع جدًا، يكون تدفق الهواء أبطأ بشكل ملحوظ، ويتعطل خلط الهواء والوقود. علاوة على كل ذلك، فإن الكاميرا العدوانية تجعل استهلاك الوقود مرتفعًا للغاية، حيث يحتاج المحرك إلى كميات كبيرة من الوقود لتجنب التوقف.
إن استخدام عمود كامات أصغر وأكثر منطقية يحل كل هذه المشاكل، ولكنه يفعل ذلك على حساب فقدان الطاقة القصوى، وهي النقطة التي تتمتع فيها محركات السحب الطبيعي بأكبر قدر من الجاذبية مقارنة بالسيارات ذات الشحن التوربيني. في عام 1989، أطلقت شركة هوندا محركًا يهدف إلى سد الفجوة.
كان حل هوندا، الذي ظهر لأول مرة في سيارة هوندا انتيغرا 1989 (في اليابان)، مبتكرًا وبسيطًا بشكل ملحوظ. يحتوي عمود الكامات على مجموعتين من الفصوص: واحدة عدوانية وأخرى غير عدوانية. عند دورات المحرك المنخفضة أثناء القيادة الهادئة، فإن الفصوص غير العدوانية فقط هي التي تضغط على أذرع التأرجح. يدور الفص الأكبر مع بقية عمود الكامات ولكنه لا يضغط على أي شيء.
عند سرعة دوران مبرمجة مسبقًا (عالية!)، يتم تحرير ملف لولبي إلكتروني، مما يسمح للزيت بالتدفق إلى قناة محفورة في العمود الذي يربط جميع أذرع الروك. يتفاعل ضغط الزيت مع دبوس يتفاعل مع ذراع هزاز آخر. يتم قفل هذا الذراع في موضعه أسفل الحدبة العدوانية. تحدد الحدبة العدوانية (والهزاز المقابل لها) الآن مدة وعمق بقاء الصمامات مفتوحة. عندما تنخفض الدورات في الدقيقة، يغلق الملف اللولبي، ويفك دبابيس الهزاز، ويعود المحرك إلى الوضع الأقل عدوانية.
النتيجة هي محرك يتمتع بملاءمة ممتازة للعيش في المدينة ولكنه يتمتع بقدرة فائقة على التحمل. وفي الممارسة العملية، انتهى الأمر إلى أن يكون مثيرًا للإعجاب بشكل كبير: حيث أنتجت سيارة Integra Type R التي تم إطلاقها في عام 1995 قوة 200 حصان من محرك سعة 1.8 لتر. في ذلك الوقت، كان أكثر من 100 حصان لكل لتر من محرك السحب الطبيعي هو عالم السيارات الخارقة الراقية. والميزة الإضافية بالطبع هي صوت VTEC المميز
[video]https://www.youtube.com/watch?v=MDtAgWRbj58&t=5s[/video]
المكافأة المركبة
تكمن روعة تقنية VTEC في أنها بسيطة للغاية من الناحية الميكانيكية بحيث يمكن دمجها مع تقنيات محرك أخرى لمزيد من التحكم في سلوك المحرك. استخدمت هوندا هذه التقنية لإنشاء i-VTEC، الذي يجمع بين توقيت الصمام المتغير وتقنية VTEC، مما يسمح بمزيد من تحسين تدفق الهواء. في عام 2006، طورت هوندا محركًا يسمح بتعديل طور الحدبات بشكل لا نهائي مع دمج تقنية VTEC. كانت الشركة تنوي إدخاله إلى الإنتاج بحلول عام 2010، لكنها أرجأت الفكرة.
وبدلاً من ذلك، في العقد الماضي، اتجهت هوندا نحو الشحن التوربيني مع استمرار تشديد قواعد الانبعاثات ــ ومخرجات الطاقة المتوقعة ــ. وفي محركات VTEC التوربينية من هوندا، توجد الفصوص الإضافية فقط على عمود الحدبات للعادم، حيث يتغذى التوربو من تدفق الهواء من العادم. وتعمل الفصوص الأكثر عدوانية في ظل ظروف معينة حيث يكون تأخر التوربو محتملاً ــ مثل الخانق الجزئي أو التسارع عند دورات منخفضة في الدقيقة ــ لمساعدة التوربو على الدوران بسرعة أكبر.
لسوء الحظ، لا يصدر نظام VTEC الذي يعمل بالعادم فقط صوت Bwwaaa–WAAAA المميز الذي يصدر من مدخل الهواء. ومع ذلك، استغلت هوندا هذا الأمر جيدًا لصالحها، حيث حصلت سيارة Civic Type R على تقييمات رائعة لاستجابتها للخانق وعدم وجود تأخر في التوربو. لا أحد يستطيع أن يتكهن ما إذا كانت المحركات ذات السحب الطبيعي ستبقى إلى الأبد، ولكن من الواضح الآن أنه طالما أن محركات هوندا موجودة، فسوف يكون هناك نظام VTEC.