Hoe werkt VTEC?

Door Kees Roos

VTEC is een van Honda's grootste innovaties. Hoewel Honda een expert is in turbocharging (zie vroegere Formule 1 motoren) vond het dat het voor straatgebruik niet geschikt was, waarbij vooral het hoge brandstofgebruik hierbij een grote rol speelde. Het was de eerste fabrikant die variabele kleptiming en variabele lifthoogte zeer betrouwbaar combineerde in 1 motor. Honda vond zo VTEC uit, waardoor men betrouwbaar turbo-achtige specifieke vermogens (100pk/l) uit kleine blokjes kon persen, zonder de nadelen van turbocharging. In de loop der jaren heeft Honda diverse varianten van het VTEC systeem ontworpen. Dit artikel gaat daar ook over maar we beginnen met de grondbeginselen van VTEC syteem zelf. Er wordt niet gigantisch diep op dit systeem ingegaan, maar er wordt hier een vrij gemakkelijke beschrijving gegeven. Achtereenvolgens wordt behandeld: de grondprincipes van VTEC, dan DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E, en 3-stage VTEC (VTEC-II). De nieuwe variant, i-VTEC, zal in een apart artikel behandeld worden. VTEC staat voor 'variable Valve Timing and Lift Electronic Control'. In het Nederlands betekent het zoiets als 'variabele kleptiming en elektronisch gestuurde lichthoogte regeling'. VTEC spel je als VTEC en niet als V-TEC, VTECH of iets anders.

Het basis VTEC mechanisme

Het basis mechanisme van VTEC is een simpele hydraulisch bediende pin. Deze pin wordt bij een bepaald toerental hydraulisch horizontaal verplaatst waardoor naast elkaar liggende tuimelaars met elkaar worden verbonden. Een veermechaniek zorgt ervoor dat de pin teruggaat naar zijn oorspronkelijke positie als de druk wordt afgesloten.

Hiernaast afgebeeld zie je een stukje nokkenas met 2 naast elkaar liggende nokken. Deze nokken bedienen de 2 naast elkaar gelegen tuimelaars. De 2 nok/tuimelaarparen werken afzonderlijk van elkaar. De 2 nokken zijn met opzet anders getekend. De linkse is een nok met een 'scherper' profiel, het opent de klep eerder, opent de klep verder (grotere lichthoogte) en sluit de klep later, vergeleken met de rechtse, 'mildere' nok. Tijdens normaal bedrijf werken de 2 paren dus onafhankelijk van elkaar.

VTEC gebruikt het hydraulisch bediende pin mechanisme, zoals boven beschreven, om de tuimelaars van de mildere en de scherpere nokken met elkaar te verbinden. De 2 tuimelaars werken nu als 1. De samengestelde tuimelaar volgt nu duidelijk het scherpere nokkenasprofiel van de linkernok. Dit is in essentie het basisprincipe van alle Honda VTEC motoren.

Op het moment heeft Honda VTEC geimplementeerd in 5 verschillende configuraties, DOHC VTEC, SOHC VTEC, VTEC-E, 3 stage VTEC en het pas geintroduceerde i-VTEC. De laatste zal in een apart artikel besproken worden. De rest van dit artikel bespreekt alleen de eerste 4 methoden.

Het summum van de VTEC technologie implementatie is de DOHC VTEC motor. De eerste motor die Honda van deze techniek had voorzien was de legendarische B16A, een 1595cc, 4-in-lijn 16kleppen DOHC motor met 160pk die als eerste verscheen in de 1989 JDM Integra XSi en RSi. datzelfde jaar verscheen het blok ook in de Civic (CRX). In de loop der jaren heeft Honda meer motoren met DOHC VTEC uitgerust, zoals oa. de B16B, B18A, B18B en de H22 blokken.

DOHC VTEC

Bekijk nu het figuur hiernaast van een standaard Honda DOHC PGM-Fi non-VTEC motor, in dit geval een 1590cc ZC DOHC motor (oud type), zoals je dat in de CRX ED9 kunt vinden. Zie dat hoewel elk nok/tuimelaarpaar naast elkaar zit, ze toch een stukje van elkaar zijn geplaatst. Dit komt dus niet overeen met de bovenstaande figuren.

In de DOHC VTEC implementatie,zoals hier de B16A, heeft Honda een extra nok/tuimelaarpaar tussen elk paar inlaat en uitlaat nok/tuimelaarcombinatie geplaatst. (de bovenste nokkenas bedient de inlaatkleppen, en de onderste nokkenas de uitlaatkleppen). Elke nok/tuimelaar bedient 1 klep. 1nok/tuimelaarpaar bedient dus 1 cilinderkant. Daartussen in zit nu dus een extra nok/tuimelaarcombinatie. Deze 3 nok/stotercombinaties zitten nu naast elkaar. De middelste nok is de scherpe nok. Door nu het hydraulisch bediende pin mechanisme te gebruiken om de 3 tuimelaars te verbinden, is Honda in staat om de milde of de scherpe nok op commando te gebruiken. (let op; de B16A is een compleet ander blok dan de ZC DOHC, het ZC blok is alleen gebruikt om het verschil aan te geven)

DOHC VTEC implementaties kunnen zeer hoge specifieke vermogens produceren. De B16A voor straatgebruik procuceerde eerst 160ps (150 met katalysator) en nu zelfs 170ps. De speciaal handbewerkte B16B motor voor de Ek-serie JDM Civic Type-R pompt zelfs 185ps op de krukas met dezelfde 1595cc. DOHC VTEC kan dus gemakkelijk turbomotoren die bedoeld zijn voor straatgebruik in vermogen overtreffen. Bv. de DC-2 Integra Type-R produceert 190pk met een 1.8 B18C motor. Dit is een mooie vergelijking met de Nissan 180SX met 1.8 DOHC turbo die maar 175pk produceert.

SOHC VTEC

Een alternatieve implementatie van het VTEC systeem voor hoge (versus zeer hoge) specifieke vermogens wordt gebruikt voor bepaalde Honda SOHC motoren. SOHC VTEC is vaak verkeerd bekeken als een soort derderangsderivaat van DOHC VTEC, maar dit is niet helemaal de waarheid. Een SOHC motor heeft onder andere een lichtere cilinderkop in vergelijking met een DOHC motor, er zit immers maar 1 nokkenas in. SOHC VTEC is een implementatie voor SOHC motoren met de bedoeling daar hoge specifieke vermogens uit te krijgen.

Bekijk het figuur aan de rechterzijde van een standaar SOHC nokkencombinatie. Zie dat de inlaatnok/tuimelaarparen naast elkaar zitten, maar toch iets van elkaar af.
In the SOHC VTEC implementatie (zie rechts), heeft Honda een scherpe nok voor de inlaatkleppen in de ruimte tussen de 2 tuimelaars geplaatst.Ook hier werkt het systeem met een hydraulisch bedient pinnetje. Let op de 2 uitlaattuimelaars en de tunnel voor de bougiestekker. Dit is de reden dat Honda bij de SOHC motoren VTEC alleen op de inlaatnokkenas heeft toegepast.

SOHC VTEC motoren zijn hoge specifieke vermogens uitvoeringen van de standaard SOHC motoren. De D16Z6 motor gebruikt in bv. de 92-95 Civic ESi heeft 125pk met 1593cc. Als je dit vergelijkt met bv. een 1.6 VW motor uit de zelfde tijdsperiode...

In de SOHC VTEC-E implementatie, zit er maar 1 inlaatnok per cilinder op de nokkenas. Eigenlijk is het zelfs een vlakke 'ring'. Tijdens bedrijf betekent dit dat de relevante tuimelaar niet wordt geaktiveert waardoor de motor in 12 kleppen modus werkt. Nu onstaat in de cilinder een luchtwervelstroom tijdens de inlaatslag. VTEC wordt hier gebruikt om de inaktieve klep te aktiveren, waardoor de motor in 16 kleppen modus werkt in hogere vermogensvraag en toerentalsituaties. Op deze manier is Honda in staat om in VTEC-E tijdens de 12-kleps modus een lucht:benzinemengsel van 20:1 te realiseren. Dit betekent dus 1 deel benzine op 20 delen lucht. De SOHC VTEC-E motor uit de EG-serie Civic VEi is in staat om 20km per liter benzine te rijden of zelfs beter. Grappig is om erbij te vermelden dat bv. Opel nu pas met een wervelstroomprincipe op de markt komt, meer dan 10 jaar na Honda.