Zur Geschichte der VTEC

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).
(iVTEC findet z.b. Verwendung im neuen Honda Civic Type R)

Funktionsweise

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.

Die Ventile werden bei VTEC nicht mit Hilfe je eines Nockens gesteuert werden, sondern drei Nocken steuern je zwei Ventile. VTEC arbeitet nicht mit direkt gesteuerten Ventilen, sondern es sind je nach Motorkonstruktion Kipp- oder Schlepphebel erforderlich. Bei niedrigen Drehzahlen betätigen die Nocken für niedrige Drehzahlen die äußeren Schlepphebel, während der Nocken für höhere Drehzahlen freiläuft, weil die Feder die Verbindung zwischen den beiden Schlepphebeln geöffnet hat und deshalb der mittlere Schlepphebel nicht betätigt wird.

Bei hohen Drehzahlen öffnet sich ein Magnetventil und ermöglicht dem Motoröl Druck auf den Sperrschieber auszuüben, so daß eine feste Verbindung zwischen den drei Schlepphebeln entsteht. Da der mittlere Schlepphebel durch den "schärfern" Nocken für hohe Drehzahlen 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 nennt man i-VTEC.

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.

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.