VTEC

VTEC（可変バルブタイミング＆リフト電子制御と説明されているが、バルブタイミング電子制御の略）は、ホンダが4ストローク 内燃エンジンの容積効率を改善し、高回転でのパフォーマンスを向上させ、低回転での燃料消費を削減するために開発したシステムです。VTECシステムは2つ（または場合によっては3つ）のカムシャフトプロファイルを使用し、油圧でプロファイルを選択します。これは、ホンダのエンジニアである梶谷郁夫によって発明されました。^{[1] [2]}これは、バルブタイミングのみを変更し、カムシャフトプロファイルやバルブリフトを一切変更しない標準的なVVT（可変バルブタイミング）システムとは明確に異なります。

日本ではエンジン排気量に応じて税金を課しており^[3]、それに応じて日本の自動車メーカーは小型エンジン設計の性能向上に向けて研究開発に注力してきた。静的排気量で性能を向上させる方法の1つに、ターボチャージャーを採用したトヨタ・スープラや日産300ZX 、一部のモデルでスーパーチャージャーを採用したトヨタMR2などのモデルで見られる強制吸気がある。もう1つのアプローチは、マツダRX-7とRX-8で使用されているロータリーエンジンである。3つ目の選択肢はカムタイミングプロファイルを変更することであり、ホンダVTECはプロファイルをリアルタイムで変更することに成功した最初の商用設計であった。^[要出典]

VTEC システムは、エンジンに低回転と高回転の両方の動作に最適化されたバルブ タイミングを提供します。基本的な形式では、従来のエンジンの単一のカム ローブとフォロワー/ロッカー アームが、ロック式のマルチパーツ ロッカー アームと 2 つのカム プロファイルに置き換えられています。1 つは低回転の安定性と燃費に最適化され、もう 1 つは高回転の出力を最大化するように設計されています。2 つのカム ローブ間の切り替え操作は、エンジン オイル圧、エンジン温度、車速、エンジン速度、スロットル位置を考慮するECUによって制御されます。これらの入力を使用して、ECU は、特定の条件が満たされたときに低リフト カム ローブから高リフト カム ローブに切り替えるようにプログラムされています。切り替えポイントでは、ソレノイドが作動してスプール バルブからのオイル圧がロック ピンを操作し、高回転ロッカー アームを低回転ロッカー アームに結合できるようにします。この時点から、バルブは高リフト プロファイルに従って開閉します。これにより、バルブはさらに長時間開きます。切り替えポイントは最小ポイントと最大ポイントの間で可変で、エンジン負荷によって決まります。高回転カムから低回転カムへの切り替えは、切り替えアップよりも低いエンジン速度で発生するように設定されています (ヒステリシスサイクルを表します)。これにより、エンジンが切り替えポイントまたはその付近で継続的に動作することが求められる状況が回避されます。

タイミング調整の従来のアプローチは、低回転数での動作に適したバルブ タイミングプロファイルを備えたカムシャフトを製造することです。ほとんどの公道走行車が大部分の時間稼働する低回転数でのパフォーマンスの向上は、高回転数範囲でのパワーと効率の低下と引き換えに実現されます。これに対応して、VTEC は低回転数での燃料効率と安定性を高回転数のパフォーマンスと組み合わせようとします。

VTECは、ホンダ独自の可変バルブ制御システムで、1983年にCBR400で導入されたREV（回転変調バルブ制御）から派生したもので、HYPER VTECとして知られています。通常の4ストローク自動車エンジンでは、吸気バルブと排気バルブはカムシャフトのローブによって作動します。ローブの形状によって、各バルブのタイミング、リフト、期間が決まります。タイミングとは、ピストン位置（BTDCまたはATDC）に対するバルブの開閉角度の測定値を指します。リフトとは、バルブがどれだけ開いているかを指します。期間とは、バルブが開いたままになっている時間を指します。燃焼前後の作動流体（空気と燃料の混合物）の挙動には流れに対する物理的な制限があり、点火スパークとの相互作用もあるため、低回転エンジン動作時の最適なバルブタイミング、リフト、期間の設定は、高回転エンジン動作時のものとは大きく異なります。低回転数でのバルブタイミング リフトと持続時間を最適に設定すると、高回転数でシリンダーに燃料と空気が十分に充填されず、エンジン出力が大幅に制限されます。逆に、高回転数でのバルブタイミング リフトと持続時間を最適に設定すると、低回転数での動作が非常に不安定になり、アイドリングが困難になります。理想的なエンジンは、完全に可変のバルブタイミング、リフト、持続時間を備え、バルブが常に正確なポイントで開き、十分に高くリフトし、使用中のエンジン速度と負荷に対して適切な時間だけ開いたままになります。

VTECは、 1989年のホンダインテグラXSi ^{[1]で日本では}DOHC （デュアルオーバーヘッドカムシャフト）システムとして導入され、160 bhp（120 kW）のB16Aエンジンを使用しました。同じ年、ヨーロッパでは、150 bhp（110 kW）のB16A1型を使用したVTECがホンダシビックとホンダCRX 1.6i-VTに登場しました。米国市場では、1991年のアキュラNSX ^[4]の導入で最初のVTECシステムが登場しました。これは、 270 bhp（200 kW）の3リッターDOHC C30A V6を搭載していました。 DOHC VTECエンジンはすぐに他の車両にも登場しました。例えば、1992年のアキュラ インテグラ GS-R (160 bhp (120 kW) B17A1 )、その後1993年のホンダ プレリュードVTEC (195 bhp (145 kW) H22A )、ホンダ デルソルVTEC (160 bhp (120 kW) B16A3 )などです。日本市場で販売されているインテグラ タイプR (1995–2000) は、 B18C 1.8リッターエンジンを使用して197 bhp (147 kW、200 PS)を生み出し、当時のほとんどのスーパーカーよりもリッターあたりの馬力が高くなっています。ホンダは他の種類の開発も続けており、今日ではi-VTECやi-VTECハイブリッドなど、いくつかの種類のVTECを提供しています。

ホンダは、吸気バルブと排気バルブの両方に共通のカムシャフトを共有するDシリーズやJシリーズエンジンなどのSOHC （シングルオーバーヘッドカムシャフト）エンジンにもこのシステムを適用しました。トレードオフは、ホンダのSOHCエンジンがVTECメカニズムの恩恵を受けるのは吸気バルブのみであるということでした。これは、VTECには3つ目のセンターロッカーアームとカムローブ（吸気側と排気側それぞれに）が必要であり、SOHCエンジンでは、スパークプラグが2つの排気ロッカーアームの間にあるため、VTECロッカーアーム用のスペースがないためです。さらに、カムシャフトのセンターローブは吸気と排気の両方で使用できないため、VTEC機能は片側に限定されます。

しかし、 2009～2012年のすべてのアキュラRL SH-AWDモデルに導入されたJ37A2 3.7L SOHC V6エンジンから、吸気バルブと排気バルブにSOHC VTECが組み込まれ、シリンダーあたり合計6つのカムローブと6つのロッカーアームが使用されるようになりました。吸気ロッカーシャフトと排気ロッカーシャフトには、それぞれプライマリとセカンダリの吸気ロッカーアームと排気ロッカーアームが含まれています。プライマリロッカーアームにはVTECスイッチングピストンが含まれ、セカンダリロッカーアームにはリターンスプリングが含まれています。「プライマリ」という用語は、低回転エンジン動作中にバルブを押し下げるロッカーアームを指すものではありません。むしろ、VTECスイッチングピストンを含み、ロッカーシャフトからオイルを受け取るロッカーアームを指します。

低回転エンジン運転中、プライマリ排気ロッカー アームはロー プロファイル カムシャフト ローブに接触します。VTEC が作動すると、排気ロッカー シャフトからプライマリ排気ロッカー アームに流れる油圧によって VTEC スイッチング ピストンがセカンダリ排気ロッカー アームに押し込まれ、両方の排気ロッカー アームがロックされます。通常、低回転エンジン運転中にセカンダリ排気ロッカー アームにのみ接触するハイ プロファイル カムシャフト ローブは、ユニットとしてロックされている両方の排気ロッカー アームを一緒に動かすことができます。吸気ロッカー シャフトでも同じことが起こりますが、ハイ プロファイル カムシャフト ローブがプライマリ ロッカー アームを操作する点が異なります。

J37A2 は、吸気ロッカー アームの斬新な設計により、吸気 VTEC と排気 VTEC の両方を使用できます。J37A2 の各排気バルブは、1 つのプライマリ排気ロッカー アームと 1 つのセカンダリ排気ロッカー アームに対応しています。したがって、合計で 12 個のプライマリ排気ロッカー アームと 12 個のセカンダリ排気ロッカー アームがあります。ただし、各セカンダリ吸気ロッカー アームは「Y」字型になっており、一度に 2 つの吸気バルブに接触できます。1 つのプライマリ吸気ロッカー アームは、各セカンダリ吸気ロッカー アームに対応しています。この設計の結果、プライマリ吸気ロッカー アームとセカンダリ吸気ロッカー アームはそれぞれ 6 つだけになります。

最も初期の VTEC-E 実装は SOHC VTEC のバリエーションであり、非 VTEC エンジンの中速域のパフォーマンスを維持しながら、低回転での燃焼効率を高めるために使用されます。VTEC-E はローラー ロッカー アームを採用した最初の VTEC バージョンであり、そのため、2 つのバルブを作動させるための 3 つの吸気ローブ (非 VTEC 動作用のローブ 2 つ (小型ローブ 1 つと中型ローブ 1 つ)、VTEC 動作用のローブ 1 つ (最大ローブ)) が必要ありません。代わりに、シリンダーごとに 2 つの異なる吸気カム プロファイルがあります。1 つはリフトがほとんどない非常にマイルドなカム ローブ、もう 1 つはリフトが中程度の通常のカム ローブです。このため、VTEC が作動していない低回転では、2 つの吸気バルブのうち 1 つはマイルドなカム ローブのためにごくわずかしか開かず、ほとんどの吸気チャージが通常のカム ローブを持つもう 1 つの開いた吸気バルブに送られます。これにより、吸気チャージの渦流が誘発され、シリンダー内の空気/燃料の霧化が改善され、より希薄な燃料混合気を使用できるようになります。エンジンの速度と負荷が増加すると、十分な混合気を供給するために両方のバルブが必要になります。VTEC モードを有効にすると、MPH (移動している必要があります)、RPM、および負荷の事前定義されたしきい値が満たされ、コンピューターがソレノイドを作動させて、オリジナルの VTEC と同様に、加圧されたオイルをスライド ピンに送ります。このスライド ピンは吸気ロッカー アーム フォロワーを互いに接続し、両方の吸気バルブが 1 つのカムシャフト ローブではなく「通常の」カムシャフト ローブに従うようになります。VTEC の場合、「通常の」カム ローブは SOHC 非 VTEC エンジンの吸気カム ローブと同じタイミングとリフトを持つため、他のすべてが同じであると仮定すると、両方のエンジンは上位のパワーバンドで同じパフォーマンスを発揮します。VTEC-E のこのバリアントは、一部の D シリーズ エンジンで使用されます。

後期の VTEC-E 実装では、初期の VTEC-E との唯一の違いは、2 番目の通常カム プロファイルが、元の VTEC 高速カム プロファイルと同一の、よりアグレッシブなカム プロファイルに置き換えられていることです。これは、本質的には VTEC および初期の VTEC-E 実装に取って代わります。初期の VTEC-E の燃費と低 RPM トルクの利点が、元の VTEC の高性能と組み合わされているからです。吸気カム ローブは 3 つあります。2 つは低 RPM モード用 (1 つはほぼ閉じたバルブ用、1 つは通常開いたバルブ用)、もう 1 つは VTEC ソレノイドがアクティブになったときの強力モード用です。VTEC をアクティブにする最低 RPM は 2500 ですが、負荷が弱い場合はこれより高くなることがあります (ECM によって異なります)。VTEC ソレノイドがオンの場合、3 番目に大きいローブが、よりアグレッシブなプロファイルですべての吸気バルブを押し始めます。この VTEC-E のバリエーションは、F23A、F22B、および JDM F20B SOHC VTEC エンジンに使用されます。

3 ステージ VTEC は、3 つの異なるカム プロファイルを使用して吸気バルブのタイミングとリフトを制御するバージョンです。このバージョンの VTEC は SOHC バルブ ヘッドを中心に設計されているため、スペースが限られていました。そのため、VTEC では吸気バルブの開閉のみを変更できます。このアプリケーションでは、VTEC-E の低速域での燃費向上と従来の VTEC のパフォーマンスが組み合わされています。アイドリングから 2500～3000 RPM までは、負荷条件に応じて、1 つの吸気バルブが完全に開き、もう 1 つの吸気バルブは、バルブの後ろに燃料が溜まらない程度にわずかに開きます。このモードは 12 バルブ モードとも呼ばれます。この 12 バルブ モードでは、吸気チャージが渦巻いて燃焼効率が上がり、低速域でのトルクと燃費が向上します。3000～5400 RPM では、負荷に応じて、VTEC ソレノイドの 1 つが作動し、2 番目のバルブが 1 番目のバルブのカムシャフト ローブに固定されます。 16 バルブ モードとも呼ばれるこの方法は、通常のエンジン動作モードに似ており、中速域のパワー カーブを改善します。5500 ～ 7000 RPM で、2 番目の VTEC ソレノイドが作動し (両方のソレノイドが作動)、両方の吸気バルブが中間の 3 番目のカムシャフト ローブを使用するようになります。3 番目のローブは高性能に調整されており、RPM 範囲の上限でピーク パワーを提供します。

3ステージi-VTECの新しいバージョンでは、VTCとPGM-FIを組み合わせて、ECUがモードの全範囲を制御できるようにし、燃費とパフォーマンスを大幅に向上させます。Honda CR-Zは、1000rpmから2250rpmまで中断することなくローエンドモードと標準モードを切り替えることができ、SOHCでは2250rpm以上でハイカムモードに切り替えることができます。

ホンダi-VTEC（インテリジェントVTEC）^[5]は、VTECとホンダのVTC（可変タイミングコントロール）を組み合わせたシステムです。VTCは、DOHC VTECエンジンの吸気カムシャフトに使用される連続可変カムシャフト位相システムです。この技術は、2001年にホンダのKシリーズ4気筒エンジンファミリーで初めて登場しました。米国で販売されたほとんどのホンダまたはアキュラの4気筒エンジン車は、2002年モデルまでにi-VTECを採用しましたが、2002年ホンダアコードは例外でした。

VTEC のバルブ リフトとバルブ期間の制御は、依然として低回転と高回転の明確なプロファイルに限定されていますが、吸気カムシャフトは、エンジン構成に応じて 25 ～ 50 度の間で進めることができるようになりました。位相調整は、コンピューター制御のオイル駆動式調整カム スプロケットによって実行されます。エンジン負荷と RPM の両方が VTEC に影響します。吸気位相は、アイドル時の完全に遅れた位相から、フル スロットルおよび低回転時のやや進んだ位相まで変化します。その結果、特に低中回転域でのトルク出力がさらに最適化されます。i-VTEC K シリーズ エンジンには 2 つのタイプがあり、次のセクションで説明します。

ホンダの J シリーズ SOHC エンジンは、紛らわしいことに i-VTEC としても販売されているまったく異なるシステムを使用しています。i-VTEC を使用するホンダ J シリーズ エンジンは、SOHC VTEC 操作とホンダVCM (可変シリンダー マネジメント)可変排気量技術を組み合わせて、軽負荷時の燃費を向上させます。

Kシリーズエンジンには、2つの異なるタイプのi-VTECシステムが実装されています。最初のタイプは、2002～2006年のRSXタイプSまたは2006～2011年のシビックSiで使用されるK20A2またはK20Z3などのパフォーマンスエンジン用で、2番目のタイプは、2002～2005年のシビックSiまたは2003～2007年のアコードで使用されるK20A3またはK24A4などのエコノミーエンジン用です。パフォーマンスi-VTECシステムは、基本的にB16AのDOHC VTECシステムと同じです。吸気カムと排気カムの両方に、シリンダーあたり3つのカムローブがあります。ただし、バルブトレインには、ローラーロッカーとVTC連続可変吸気カムタイミングという追加の利点があります。パフォーマンスi-VTECは、従来のDOHC VTECとVTC（吸気バルブのみで動作）を組み合わせたものです。VTCは、エコノミーおよびパフォーマンスi-VTECエンジンで利用できます。

K20A3/K24A4 エンジンで使用されているエコノミー i-VTEC は、吸気カムに 2 つのローブ (1 つは非常に小さく、もう 1 つは大きいローブ) しかなく、排気カムに VTEC がない点で、SOHC VTEC-E に似ています。低回転数では、吸気側の 1 つのバルブのみが完全に開き、燃焼室の渦流を促進し、燃料の霧化を改善します。これにより、より希薄な空気/燃料混合気が使用できるため、燃費が向上します。高回転数では、両方の吸気バルブがより大きな吸気カム ローブから作動し、総空気流量と最高出力が向上します。

2 種類のエンジンは、工場出荷時の定格出力によって簡単に区別できます。高性能エンジンは標準状態で約 200 馬力 (150 kW) 以上を出力しますが、エコノミー エンジンは 160 馬力 (120 kW) を超える出力は出力しません。

Rシリーズエンジンのi-VTECシステムは、1つの小さなローブと2つの大きなローブで構成される改良型SOHC VTECシステムを使用しています。大きなローブは吸気バルブを直接操作し、小さなローブはVTEC中に作動します。一般的なVTECシステムとは異なり、Rシリーズエンジンのシステムは「逆」方式で作動し、低回転から中回転でのみ作動します。低回転では、小さなローブは大きなローブの1つにロックし、アトキンソンサイクルと同様に、圧縮サイクル中に吸気バルブの1つを部分的に開いたままにします。ホンダはアトキンソンサイクルと通常サイクルを切り替えることができるため、パフォーマンスをあまり犠牲にすることなく優れた燃費を実現しています。

2003年、ホンダはi-VTEC V6（ Jシリーズのアップデート）を発表しました。これには、軽負荷および低速（80 km/h（50 mph）以下）運転時に1バンク（3）気筒のバルブを閉じるホンダの気筒休止技術が含まれています。ホンダによると、

VCM 技術は、巡航速度では車両に必要な出力のほんの一部しか必要としないという原理に基づいて機能します。このシステムは、燃料消費量を削減するために、電子的にシリンダーを休止します。エンジンは、パワー要件に基づいて 3 気筒、4 気筒、または 6 気筒すべてで動作することができ、基本的に両方の長所を活かすことができます。加速時や登坂時には V6 パワーを発揮し、巡航時には小型エンジンの効率性を発揮します。^{[この引用には出典が必要です]}

この技術は、もともと 2005 年のホンダ オデッセイミニバンで米国に導入され、現在はホンダ アコード ハイブリッド、2006 年のホンダ パイロット、2008 年のホンダ アコードに搭載されています。例: 2011 年 (271 馬力 SOHC 3.5L) V6 アコードの EPA 推定値は、複合燃費 24 mpg であるのに対し、4 気筒エンジン搭載の 2 つのモデルでは 27 mpg です。

i-VTEC VCMは、 2001年から2005年にかけてのホンダシビックハイブリッドに搭載された1.3リッターLDAエンジンにも採用された。^[6]

2004年ホンダストリームで初めて採用された、直噴i-VTECのバージョン。^[7] 直噴2.0L DOHC i-VTEC Iガソリンエンジン。

• 2リッターDOHC i-VTEC Iは、VTECと直噴システムを採用したVTCを融合したi-VTECシステムで、空燃比最大65:1を実現し、これまでにない超希薄燃焼を実現。従来の直噴エンジンの空燃比40:1よりも少ない燃料で安定した燃焼を実現。
• 高精度EGRバルブと新開発の高性能触媒による燃焼制御により、超低排出ガス車に適合する2.0リッターDOHC i-VTEC Iリーンバーン直噴エンジンを実現しました。

AVTEC（Advanced VTEC）エンジンは2006年に初めて発表されました。^[8]これは、連続可変バルブリフトとタイミング制御と連続可変位相制御を組み合わせたものです。ホンダは当初、今後3年以内にAVTECエンジンを搭載した車両を生産することを計画していました。2008年のホンダアコードで初めて使用されると推測されていましたが、この車両は代わりに既存のi-VTECシステムを使用しています。2017年末現在、ホンダ車にはAVTECシステムが搭載されていません。

ホンダの先進的なVTEC技術は、以前のものとは大きく異なり、特定のカムシャフト上の2組のローブの切り替えに依存しなくなりました。代わりに、バルブごとに1つのカムローブと、バルブごとに2つのロッカーアームを使用します。これにより、2番目のロッカーアームは可動ピボットポイントを持ち、それによってさまざまなカムリフトを提供します。先進的なVTECモーターは、現在標準となっている油圧制御の可変カムギア角度メカニズムを引き続き使用します。これら2つの技術を組み合わせて、ホンダは無限可変バルブタイミングおよびリフトシステム（「VVTL」）を開発しました。以前のバージョンのVTECには、段階的なVVTL、つまりハイローのみが含まれていました。i-VTECの導入により、システムは無限可変バルブタイミングを獲得しましたが、段階的なリフト、つまりハイローのみでした。A-VTECの「無限可変」部分は、VTECの世界で大きな進化のステップとして際立っています。^[9]

関連する米国特許（6,968,819）は2005年1月5日に申請されました。^{[10] [11]}

先進のVTECには、標準的なカムシャフトとロッカーアームがあり、通常通りカムシャフトが頭上にあり、ロッカーアームがポペットバルブを押し下げています。カムシャフトは、部分的に開いたドラムに囲まれており、このドラムにはピボットポイントを介してセカンダリロッカーアームが取り付けられています。これらのセカンダリロッカーアームは、深さのプロファイルが変化（カムに類似）しており、はさみのようにカムシャフトによって直接作動します。プライマリロッカーアームは、セカンダリ（ドラムに取り付けられた）ロッカーアームによって作動します。ドラムは、セカンダリロッカーアームの位置を進めるか遅らせるためにのみ回転し、その変化するプロファイルを活用します。このように、ドラムの位置を軸を中心に変えることで、各カムプロファイルは、低速での燃費を犠牲にすることなく、エンジン性能を最大限に引き出す最適な高さに変更されます。 ^[12]

VTEC TURBOエンジンシリーズは、アースドリームステクノロジーシリーズの一部として2013年に導入され、ガソリン直噴、ターボチャージャー、デュアルカムVTC、吸気ではなく排気プロファイルのVTECなどの新機能が含まれており、このエンジンのVTECの「伝統的なサウンド」の終焉を示しています。排気ロッカーアームにVTECを実装すると、ターボがより速く回転し、ターボラグがなくなります。VTECターボエンジンには、1.0リットル3気筒、1.5リットル4気筒、および2.0リットル4気筒の3つの排気量があります。

欧州車向けの初期導入には、2015年のホンダシビックタイプRから現在まで使用されている2リッター4気筒ターボチャージャーエンジンが含まれており、ユーロ6排出ガス規制に準拠していました。^{[13] [14] [15]}

1999年に日本市場限定で導入されたホンダCB400SFスーパーフォアHYPER VTEC ^{[16]を除けば、}オートバイにおけるVTEC技術の世界初実装は、 2002年のホンダのVFR800スポーツバイクの導入であった。SOHC VTEC-Eスタイルと同様に、1つの吸気バルブは6800（2006年以降は6600）^[17] RPMのしきい値に達するまで閉じられたままで、2番目のバルブが油圧作動ピンによって開かれる。バルブの休止時間は自動車のVTEC-Eと同様に変更されず、余分なパワーはほとんど生成されないが、トルク曲線が滑らかになる。批評家は、VTECはVFRエクスペリエンスにほとんど追加せず、エンジンの複雑さを増すだけだと主張している。ホンダもこれに同意したようで、2009年10月に発表されたモデルであるVFR1200は、VTECコンセプトを放棄し、大容量のナローV型「ユニカム」、つまりSOHCエンジンを採用したVFR800の後継車となった。しかし、2014年のVFR800では、2002～2009年のVFRバイクからVTECシステムが再導入された。

ホンダは2012年に発売されたNC700Dインテグラを含むNC700シリーズにこの技術を取り入れ、単一のカムシャフトを使用して吸気バルブに2つのタイミングルーチンを提供しました。^{[18] [19]}

一般的な

• ホンダ技術ページ: VTEC、i-VTEC DOHC、S2000 2.0L DOHC VTEC、Type-R 2.0L DOHC i-VTEC、2.0L DOHC i-VTEC I、V6 3.0L i-VTEC、V6 3.5L VTEC
• VTECターボ
• ワールドホンダ：新しいi-VTECテクノロジー