Для чего нужно осуществлять отключение цилиндров двигателя?

Доброго времени суток, уважаемые автомобилисты! Никто не станет спорить с тем, что автомобиль в семье значительно упрощает нашу жизнь.

Но, ведь и «удар» по семейному бюджету наносит, порой ощутимый. Мечта каждого автовладельца – реально экономный двигатель.

Повезло тем, кто будет владеть авто от концерна Volkswagen. Тамошние инженеры активно работают над экономичным 4-х цилиндровым двигателем.

Уже на весь мир заявлено, что разработан двигатель с отключаемыми цилиндрами – TSI 1,4 литра, у которого при малой нагрузке будет отключаться половина цилиндров. Нам остаётся только завидовать, или подумать о том, чтобы приобрести авто с таким типом двигателя.

Для чего необходимо отключение цилиндров двигателя авто и будет ли работать двигатель с отключенными цилиндрами?

А для чего нужно отключение цилиндров двигателя

Технология отключения цилиндров Volkswagen

Уже во второй половине прошлого века инженеры задумались о том, что можно применять двигатель с отключаемыми цилиндрами в целях экономии расхода топлива. Но, возникла проблема. А именно, отключение цилиндров было возможно лишь в многоцилиндровых двигателях (от 6-ти и выше).

При наличии меньшего количества цилиндров, система отключения цилиндров обеспечивала лишь неравномерную работу двигателя.

То есть, такие «монстры» автостроения, как Фольксваген, Ауди, Мерседес, Дженерал Мотор для многоцилиндровых моделей проблему решили. Всем уже знакомо понятие – модульный двигатель, который имеет систему отключения цилиндров двигателя. Интересно название этой системы, например у Дженерал Мотор: «рабочий объём по требованию» (Displacement-on-Demand).

Но, у здравомыслящих автовладельцев возникает вполне логичный вопрос, — для чего покупать Мерседес, чтобы впоследствии превращать его по мощности двигателя в Ладу Калину. В своём желании сэкономить топливо, можно ведь расставить приоритеты при выборе модели авто. Но, это личное дело каждого.

Отключение цилиндров: практическое применение

Отключение подачи топлива на один из цилиндров

Мы с вами можем на практике всего в двух случаях применять принудительное отключение цилиндров двигателя своего авто. Вряд ли это может быть названо системой отключения цилиндров двигателя, скорее вынужденная необходимость.

Отключение цилиндров при возникновении аварийной ситуации (форс-мажор).

Этот самый форс-мажор может возникнуть с каждым. Заключается он в следующем: вы находитесь вдали от, привычных для автомобилиста, сервисов по ремонту авто.

И потому он и форс-мажор, что возникает неожиданно. Двигатель троит, упала мощность, двигаться просто невозможно. СТО – нет, автоэвакуатор, до которого вы дозвонились, назвал стоимость транспортировки, равнозначную покупке нового автомобиля. Что делать?

Всего-то, ничего – отключить цилиндр. Либо прекратить подачу топлива в цилиндр для дизеля, либо отключить ВВ провод от свечи зажигания. И до места ремонта можно будет добраться.

Да, расход топлива на этот период будет заметен, но ведь задача – добраться до ближайшей автомастерской, где можно продиагностировать двигатель и провести его текущий ремонт.

Отключение цилиндров для диагностики двигателя

Помимо того, что отключение цилиндров проводится при проверке компрессии двигателя, существует ещё один способ тестирования работоспособности двигателя.

Отключение цилиндров двигателя производится при проведении, т.н. теста «Определения баланса мощности по цилиндрам двигателя» (power balance). Этот тест применяется при явно нестабильной работе двигателя авто. С помощью теста определяется вклад конкретного цилиндра в работу двигателя, а также выявляется проблемный цилиндр (ы).

Отключение цилиндров производится: отключением форсунок впрыска топлива, либо прекращением подачи искры (отключение зажигания) на свечу.

Режим проведения теста может осуществляться:

  • вручную – посредством отключения подачи топлива либо зажигания на конкретный цилиндр. Кроме того, цилиндр можно отключать сканером, перейдя в режим управления исполнительными устройствами.
  • в автоматическом или полуавтоматическом режиме при помощи мотор-тестера, который поддерживает данный тест. Если диагностика проводится в автоматическом режиме, то здесь всё понятно – прибор самостоятельно отключает цилиндры и снимает показания. Порядок подключения мотор-тестера подробно должен быть описан в руководстве по его эксплуатации.

Анализ результатов диагностики цилиндров показывает нам проблемный цилиндр, но, естественно, он не сможет конкретно указать на причину проблемы. Отключение цилиндров двигателя указало нам, на какой цилиндр обратить внимание.

А более точный ответ о неисправности мы получим при разборке ГБЦ или блока цилиндров. Причиной может послужить: механические повреждения (выход из строя) деталей, неисправности в системе зажигания или подачи топлива.

Удачной вам диагностики цилиндров двигателя, и успешного ремонта.

Источник: http://CarTore.ru/81-dlya-chego-neobhodimo-otklyuchenie-cilindrov-dvigatelya.html

Отключение цилиндров

Двигатель работает с минимальным расходом топлива лишь в определенной области своей характеристики.

При эксплуатации автомобиля мощность его двигателя должна всегда располагаться на кривой минимального удельного расхода топлива. В легковом автомобиле это условие выполнимо, если использовать четырех- и пятиступенчатую коробку передач, причем, чем меньше передач, тем труднее выполнить это условие. При движении по горизонтальному участку дороги двигатель не работает в оптимальном режиме даже при включении четвертой передачи.

Поэтому для оптимальной загрузки двигателя автомобиль необходимо разгонять на высшей передаче вплоть до достижения максимально разрешенной законом скорости.

Далее целесообразно перевести коробку передач в нейтральное положение, выключить двигатель и ехать по инерции до падения скорости, например до 60 км/ч, а затем следует снова включить двигатель и высшую передачу в коробке и при оптимальном нажатии на педаль управления двигателя вновь довести скорость до 90 км/ч.

Такое вождение автомобиля способом «разгон – накат» было описано ранее. Этот способ вождения приемлем для соревнований на экономичность, поскольку двигатель или работает в экономичной области характеристики, или отключен. Однако для реальной эксплуатации автомобиля при интенсивном движении он не пригоден.

Этот пример показывает один из способов уменьшения расхода топлива. Другой способ минимизации удельного расхода топлива – ограничение мощности двигателя при сохранении его хорошего механического КПД. Отрицательное влияние частичной нагрузки на механический КПД показано в табл. 1.

Табл. 1 Среднее давление различных видов механических потерь в бензиновом двигателе (n = 1600 мин-1) при различных нагрузках, МПа/Вид потерь/Нагрузка двигателя/100 %/30 %

Насосные потери (потери на газообмен) 0,025 0,043
Привод механизма газораспределения и вспомогательного оборудования 0,0179 0,0179
Потери в кривошипно-шатунном механизме 0,0287 0,0251
Потери в цилиндропоршневой группе 0,0574 0,05
Механические потери, всего 0,129 0,136
Среднее эффективное давление 0,933 0,280
Механический КПД, % 87,8 67,3

В частности, из табл. 1 видно, что при снижении нагрузки двигателя с 100 % до 30 % доля механических потерь в индикаторной работе повышается с 12 % до 33 %, а механический КПД падает с 88 % до 67 %. Величина мощности, равная 30 % от максимальной, может быть достигнута при работе только двух цилиндров четырехцилиндрового двигателя.

Способы отключения цилиндров

Если при частичной нагрузке многоцилиндрового двигателя выключить несколько цилиндров, то остальные будут работать при большей нагрузке с лучшим КПД.

Так, при работе восьмицилиндрового двигателя с частичной нагрузкой весь объем воздуха можно направить только четырем цилиндрам, их нагрузка увеличится вдвое и эффективный КПД двигателя повысится.

Охлаждающая поверхность камер сгорания у четырех цилиндров меньше, чем у восьми, поэтому количество теплоты, отведенное системой охлаждения, снижается, и расход топлива может уменьшиться на 25 %.

Для отключения цилиндров обычно применяют управление приводом клапанов. Если оба клапана закрыты, то смесь в цилиндр не поступает и постоянно находящийся в нем газ последовательно сжимается и расширяется.

Работа, затрачиваемая при этом на сжатие газа, вновь высвобождается при расширении в условиях небольшого отвода теплоты стенками цилиндра.

Механический и индикаторный КПД в этом случае улучшаются по сравнению с КПД восьмицилиндрового двигателя, работающего на всех цилиндрах при той же эффективной мощности.

Этот способ отключения цилиндров очень удобен, так как цилиндр отключается автоматически при переходе двигателя на частичные нагрузки и включается практически мгновенно при нажатии на педаль управления. Следовательно, водитель в любой момент может использовать полную мощность двигателя для совершения обгона или быстрого преодоления подъема.

При движении в городе экономия топлива проявляется особенно отчетливо. У выключенных цилиндров отсутствуют насосные потери, и они не подают воздух в выпускной трубопровод.

При движении под уклон выключенные цилиндры оказывают меньшее сопротивление, торможение двигателем уменьшается, и автомобиль по инерции проходит больший путь, как при наличии муфты свободного хода.

Выключение цилиндра верхнеклапанного двигателя с нижним распределительным валом удобно осуществить с помощью перемещаемого электромагнитом упора коромысла клапана. При выключении электромагнита клапан остается закрытым, так как коромысло поворачивается кулачком распределительного вала вокруг точки касания с торцом стержня клапана, а упор коромысла может при этом свободно перемещаться.

У восьмицилиндрового двигателя два или четыре цилиндра выключают таким образом, чтобы чередование работающих цилиндров было по возможности равномерным. В шестицилиндровом двигателе выключается от одного до трех цилиндров. Сейчас проводят также испытания выключения двух цилиндров четырехцилиндрового двигателя.

Подобное отключение клапанов у двигателя с верхним расположением распределительного вала затруднительно, поэтому применяют иные способы отключения цилиндров.

Например, половину цилиндров шестицилиндрового двигателя «BMW» (ФРГ) выключают так, что у трех цилиндров отключаются зажигания и впрыск, а отработавшие газы из трех работающих цилиндров отводятся через три отключенных цилиндра и могут расширяться далее.

Этот процесс осуществляется клапанами во впускном и выпускном трубопроводах. Преимущество этого способа заключается в том, что выключенные цилиндры постоянно нагреваются проходящими отработавшими газами.

В восьмицилиндровом V-образном двигателе «Порше 928» [2] с отключением цилиндров имеются две практически полностью отделенные друг от друга четырехцилиндровые V-образные секции.

Каждая из них снабжена самостоятельным впускным трубопроводом, механизм газораспределения при этом не имеет отключения приводов клапанов.

Один из двигателей отключается закрыванием дроссельной заслонки и прекращением впрыска бензина, причем испытания показали, что насосные потери будут наименьшими при небольшом открытии дроссельной заслонки. Дроссельные заслонки обеих секций оснащены независимыми приводами.

Отключаемая секция постоянно подает небольшое количество воздуха в общий выпускной трубопровод, которое используется для дожигания отработавших газов в термическом реакторе. Это исключает применение специального насоса для подачи вторичного воздуха.

При разделении восьмицилиндрового двигателя на две четырехцилиндровые секции одна из них отрегулирована на большой момент при низкой частоте вращения и постоянно находится в работе, а вторая – на максимальную мощность и включается только при необходимости иметь мощность, близкую к максимальной. Секции двигателя могут иметь различные фазы газораспределения и различной длины впускные трубопроводы.

Многопараметровые характеристики двигателя «Порше 928» при работе восьми (сплошные кривые) и четырех цилиндров (штриховые кривые) приведены на рис. 5. Области улучшения удельного расхода топлива за счет отключения четырех цилиндров двигателя заштрихованы.

Например, при частоте вращения 2000 мин-1 и крутящем моменте 80 Н∙м удельный расход топлива при работе всех восьми цилиндров двигателя составляет 400 г/(кВт∙ч), тогда как у двигателя с четырьмя выключенными цилиндрами на том же режиме он немногим более 350 г/(кВт∙ч).

Еще более заметную экономию топлива можно получить при низких скоростях движения автомобиля. Разница в расходе топлива при равномерном движении по горизонтальному участку шоссе дана на рис. 6. У двигателя с четырьмя выключенными цилиндрами (пунктирная кривая) при скорости 40 км/ч расход топлива падает на 25 % с 8 до 6 л/100 км.

Но экономия топлива в двигателе может достигаться не только выключением цилиндров. В новых двигателях «Порше» модели TOP («термодинамически оптимизированный двигатель Порше») были реализованы все возможные способы повышения индикаторного КПД традиционного бензинового двигателя.

Читайте также:  Как можно произвести оплату госпошлины через госуслуги?

Степень сжатия была повышена сначала с 8,5 до 10, а затем, изменением формы днища поршня, – до 12,5 при одновременном повышении интенсивности вращения заряда в цилиндре при такте сжатия. У модернизированных таким образом двигателей «Порше 924» и «Порше 928» удельный расход топлива снизился на 6—12 %.

Примененная при этом электронная система зажигания, устанавливая оптимальный угол опережения зажигания в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя, повышает КПД двигателя при его работе на частичных нагрузках в условиях смесей бедного состава, а также исключает детонацию на режимах максимальных нагрузок [3].

Выключение двигателя при остановках автомобиля на перекрестках также приносит экономию топлива.

При работе двигателя на холостом ходу с частотой вращения ниже, чем 1000 мин-1, и температуре охлаждающей жидкости более 40 °C через 3,5 с зажигание выключается. Двигатель вновь пускается лишь после нажатия на педаль управления.

Это снижает расход топлива на 26 – 35 %, и, следовательно, бензиновые двигатели «Порше» модели ТОР в части топливной экономичности могут конкурировать с дизелями.

Фирма «Мерседее-Бенц» также предприняла попытки снизить расход топлива в восьмицилиндровом двигателе методом отключения цилиндров. Отключение достигалось с помощью электромагнитного устройства, разрывающего жесткую связь между кулачком и клапаном. В условиях движения по городу расход топлива при этом снизился на 32 %.

Источник: http://icarbio.ru/articles/otkljuchenie-cilindrov.html

Система отключения цилиндров двигателя

Система управления цилиндрами предназначена для отключения части цилиндров при работе двигателя на небольших нагрузках. При этом снижается расход топлива и, соответственно, выброс токсических веществ. Однако есть и недостатки: увеличивается вибрация и шум, двигатель испытывает дополнительные нагрузки.

Практика эксплуатации свидетельствует о том, что автомобили работают в режиме максимальной мощности не более 30% времени. То есть, по большей части двигатель работает с неполной нагрузкой и большими насосными потерями. Особенно актуально это для многоцилиндровых моторов.

Технически отключение цилиндров реализуется прекращением подачи топлива и закрытием впускных и выпускных клапанов. Но если отключить форсунки не представляется большой проблемой, то осуществить отключение клапанов довольно сложно. Здесь каждый производитель выбирает свой путь.

Впервые такая система появилась еще в 1981 году на автомобилях Cadillac. Закрытие клапанов в ней осуществляли специальные электромагнитные катушки, установленные на коромыслах. По команде блока управления катушки срабатывали, обеспечивая неподвижность коромысел.

В 1999 году подобная система появилась и на автомобилях Mercedes. В ней закрытие клапанов осуществлялось коромыслами особой конструкции. Они состояли из двух рычагов, соединенных между собой фиксатором в единое целое.

При активации системы электромагнитный клапан смещал фиксатор, и рычаги разъединялись, не имея, таким образом, возможности воздействовать на клапана.

Клапана удерживались пружинами в закрытом состоянии, а блок управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.

С 2004 года на автомобилях концерна GM используется система отключения цилиндров, в которой разъединение распредвала и клапана осуществляется толкателем специальной конструкции. По команде блока управления срабатывает электромагнитный клапан, и давление масла сдвигает блокирующий штифт, отключая толкатель.

В 2005 году Honda применила свою систему Variable Cylinder Management (VCM), которая на разных режимах способна отключать разное количество цилиндров. При равномерном движении на небольшой скорости отключается 3 цилиндра из 6.

В переходном режиме с максимальной мощности к неполной нагрузке система обеспечивает работу 4 цилиндров. Основу конструкции составляют коромысла и распредвал с кулачками различной формы. В зависимости от режима работы коромысла включаются или выключаются с помощью управляемого фиксатора.

Система VCM взаимодействует с системой регулирования фаз и дополнена системами снижения вибраций двигателя и подавления шума в салоне.

Отключение впускных клапанов

Все вышеописанные системы использовались в многоцилиндровых моторах. Volkswagen же разработал аналогичную систему для своего четырехцилиндрового двигателя 1,4 TSI. В ней отключаются только впускные клапаны. За основу взята система изменения высоты подъема клапанов Valve Lift, применяемая в двигателях Audi.

Разница состоит в том, что впускной распредвал оснащен, кроме обычных кулачков, кулачками нулевой, а не «половинной» высоты. Четыре из восьми кулачков на впускном распредвале могут перемещаться по команде блока управления, осуществляя, таким образом, переход с обычных на «нулевые».

Срабатывает система в диапазоне оборотов от 1400 до 4000 об/мин при крутящем моменте от 25 до 75 Нм. Отключаются два цилиндра, обеспечивая экономию в среднем 0,4 литра на 100 км. При движении с постоянной скоростью около 50 км/ч на третьей или четвертой передаче можно снизить расход на 1л/100 км.

Активация системы осуществляется от датчика педали акселератора, при этом не происходит увеличения шума и вибраций.

Свою собственную систему отключения цилиндров Cylinder on demand создала и Audi. Она базируется на фирменной же системе регулирования высоты подъема клапанов Audi valvelift.

Применяется Cylinder on demand на V-образных «восьмерках», где она отключает 4 цилиндра, и на «четверках», где из работы «выводятся» два цилиндра.

Экономия топлива может достигать до 1 литра на 100 км пробега.

Источник: http://avtonov.info/sistema-otkljuchenija-cilindrov-dvigatelja

Отключение цилиндров: Лошадки по потребности

Не многие знают, что дроссельная заслонка в автомобильном двигателе в прикрытом состоянии (в режимах холостого хода и малых нагрузок) является виновницей уменьшения коэффициента полезного действия мотора, что приводит к повышению расхода топлива.

Улучшить показатели в этих режимах можно двумя способами – усовершенствованием процесса сгорания (форкамерное и послойное смесеобразование, изменение степени сжатия и др.) и выключением из работы части цилиндров в режиме частичных нагрузок. Во втором случае оставшиеся цилиндры функционируют с открытой шире дроссельной заслонкой.

На данный момент этот способ повышения экономичности ДВС – один из самых эффективных.

Малая история

Идея отключения цилиндров не нова. Исследования в этом направлении проводятся уже около 50 лет.

Теория регулирования мощности автомобильного двигателя путем отключения цилиндров впервые была разработана в Советском Союзе академиком Э. А. Чудаковым.

В теории такой способ помогает снизить расход топлива бензиновым поршневым двигателем до 25%, двухсекционным роторнопоршневым – до 20% и дизелем – до 15%.

Воплотить эту идею в жизнь можно только на многоцилиндровых моторах (шесть и более цилиндров). При меньшем количестве цилиндров не обеспечивается равномерность работы мотора при отключении одного или нескольких из них.

Запас мощности двигателей V6, V8 или V12 таков, что при движении с постоянной скоростью в среднем они работают только на 25% своей мощности. При этом проявляются недостатки «больших» моторов: частичное наполнение цилиндров свежим зарядом, низкое давление в них, малый механический КПД – все это и ведет к перерасходу топлива.

США

В начале 1980-х отключение части цилиндров (2-х или 4-х) применял на своих 6,0-литровых «восьмерках» Cadillac, однако широкого распространения этот мотор тогда не получил.

На рубеже веков концерн General Motors проектирует новые восьмицилиндровые моторы с системой отключения цилиндров Displacement-on-Demand («рабочий объем по требованию»). Во время пуска мотора работают все цилиндры.

Когда же двигатель прогреется, электроника «оценивает» реальную потребность в «услугах» всех цилиндров. Если мотор не нагружен (например, автомобиль двигается с постоянной скоростью по шоссе), электроника прекращает подачу топлива в четыре цилиндра из восьми.

Цилиндры отключаются по диагонали – два «передних» на одном блоке и два «задних» на другом. Испытания показали, что пикап Chevrolet Silverado с двигателем Vortec V8 Displacement-on-Demand «экономит» около 8% бензина.

Европа

В Европе в 1990-х годах технологию отключения отдельных цилиндров в числе первых внедрил в «серию» Mercedes-Benz на 6,0-литровом моторе V12 (W140), а затем и V8 рабочим объемом 5,0 л (W220).

На частичных нагрузках в «восмерке» отключаются четыре цилиндра, а при необходимости увеличения мощности они подключаются вновь. Электронная система управления двигателем отключает цилиндры – 2-й и 3-й из правого ряда и 5-й и 8-й из левого.

Происходит это сразу после перехода двигателя на режим частичной нагрузки за счет отключения соответствующих впускных и выпускных клапанов и прекращения подачи топлива к указанным цилиндрам. Расход топлива в среднем уменьшился приблизительно на 7%.

Мало того, в определенных эксплуатационных условиях возможна даже большая экономия. Например, при постоянной скорости 120 км/ч потребление горючего снижается на 13%, а при 90 км/ч – на 15%.

Переход от 4-цилиндрового режима работы двигателя к 8-цилиндровому и обратно осуществляется незаметно. Электроника мгновенно изменяет положение дроссельной заслонки и угол опережения зажигания таким образом, чтобы предотвратить внезапное изменение крутящего момента.

Автоматическое отключение цилиндров осуществляется в диапазоне частот вращения коленвала от 1000 до 3500 об/мин на 3-й, 4-й и 5-й передачах при использовании автоматической коробки, что соответствует диапазону скоростей от 40 до 160 км/ч.

Чтобы предотвратить переохлаждение отключенных цилиндров, выпускной клапан после рабочего хода не открывается, и горячие отработавшие газы после сгорания остаются в цилиндре, сохраняя тепловой режим.

Япония

Honda вывела на внутренний японский рынок обновленную Inspire (в США – Acura TL), оснащенную V-образной 3,0-литровой 250-сильной «шестеркой» с системой Variable Cylinder Managemen.

Работает она следующим образом: при низкой нагрузке управляющий процессор отключает три из шести цилиндров (задний ряд); их клапаны остаются закрытыми, цилиндры не работают. 24-клапанная «шестерка» оснащена двумя распредвалами – по одному в каждой головке блока.

Клапаны приводятся в движение коромыслами, в которые теперь встроены (в головке заднего ряда цилиндров) фирменные «хондовские» механизмы гидроблокировки.

В зависимости от положения поршеньков коромысла либо жестко блокированы (клапаны работают), либо «ломаются» (клапаны отключены). По сути – то же, что и у Mercedes, только газораспределение у немецких моторов не четырех, а трехклапанное.

Для поглощения повышенных вибраций конструкторы Honda предусмотрели «активную» гидроопору силового агрегата, которая управляется центральным процессором и меняет жесткость в такт вспышкам в цилиндрах.

Мало того, имеется система active noise control (активное гашение шума), которая управляет отдельным динамиком, издающим звуковые импульсы «в противофазе».

Как утверждает производитель, водитель не замечает момента отключения или подключения цилиндров.

Украинские достижения

Технология отключения цилиндров пока не получила широкого распространения. Причин тому несколько. Главные из них – ступенчатость регулирования, наличие дросселирования между режимами работы, нарушение температурного режима и равномерности износа цилиндров.

Работы над решением «дроссельной проблемы» ведутся и в Украине. Правда, отечественные ученые пошли иным путем. Еще в 1967 году в Киевском автомобильнодорожном институте профессор П. И.

Андрусенко предложил принципиально новый способ регулирования мощности двигателя – отключением не определенных цилиндров, а отдельных рабочих циклов.

В 1996 году метод регулирования мощности двигателя отключением отдельных рабочих циклов (ДРЦ) был представлен совместно с «АвтоВАЗом» на выставке «Автомобилестроение» в Детройте и вызвал колоссальный интерес крупных зарубежных автомобильных компаний. На данный момент на эту систему получено около 30 патентов.

Сущность данного метода заключается в том, что по мере уменьшения (или увеличения) нагрузки за счет прекращения подачи топлива в разные цилиндры отключается часть рабочих циклов, обеспечивающих получение необходимой в данном режиме мощности. Реализуется это с помощью электромагнитных форсунок. Дроссельная заслонка во всем диапазоне изменения нагрузок двигателя остается полностью открытой, что ведет к увеличению индикаторного и механического КПД двигателя.

Экономия топлива при использовании данного метода на режимах частичных нагрузок составляет 20 – 23% с одновременным существенным уменьшением в 2,5 – 4 раза токсичности отработавших газов. На холостом ходу расход топлива уменьшается почти вдвое.

Читайте также:  Почему стартер щелкает, но не крутит?

На данный момент в Национальном аграрном университете разработаны и исследованы системы регулирования мощности отключением отдельных рабочих циклов для бензиновых двигателей и частично для дизелей.

1 Количество отключаемых циклов может быть любым, что позволяет обеспечить работу двигателя на оптимальном составе смеси в широком диапазоне нагрузок, вплоть до холостого хода. Величина «отключаемой» мощности ограничивается числом цилиндров.2 При регулировании мощности отключением цилиндров изменяется их температурный режим, так как они остаются незадействованными в течение длительного времени. При методе ДРЦ пропущенные циклы приходятся на различные цилиндры, поэтому они практически не успевают охлаждаться.3 Не требуется особых изменений конструкции (в отличие от других подобных методов).

Источник: https://www.autocentre.ua/opyt/tehnologii/otklyuchenie-tsilindrov-loshadki-po-potrebnosti-289624.html

Система отключения цилиндров: сколько можно сэкономить топлива ?

Здравствуйте! Наверняка, многие из вас, мои дорогие читатели, являются активными автолюбителями и часть своей жизни проводят за рулём. А если так, то вам будет интересно знать, что на некоторых двигателях есть такая система — система отключения цилиндров. Зачем она?

Заезжая каждый раз на заправку и обращая внимание на стоимость топлива, вы, возможно, задумывались о том, что было бы неплохо, если б автомобиль расходовал меньше этой драгоценной жидкости и позволял экономить.

Оказывается, этой мыслью озабочены не только владельцы машин, но и автопроизводители, поэтому технологии, позволяющие значительно снизить расход и увеличить эффективность моторов, появились ещё в середине ХХ века. А идея эта, как вы догадались, выключить часть цилиндров из работы, когда не нужна большая мощность.

Система отключения цилиндров. Отключаем и экономим

Каким образом можно быстро и заметно снизить расход топлива? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо вспомнить, что тратим мы бензин или солярку в процессе сжигания их в цилиндрах. Если мы хотим уменьшить потребление «горючки», логично сократить количество элементов, где она сгорает, но тогда и упадёт мощность двигателя, что тоже не выход.

Конструкторы нашли решение – можно просто временно отключать часть цилиндров, а когда понадобится полная отдача мотора – включать в работу все. В этом и заключается принцип функционирования системы, о которой мы сегодня говорим.

По заявлениям автопроизводителей, современные решения в этом направлении позволяют экономить до 30% топлива, что, согласитесь, может благотворно отражаться на наших с вами карманах.

Идея, несомненно, хороша и, главное, полезна!

Но как можно временно исключить из слаженного механизма двигателя цилиндры, ведь остановить движение поршней в них невозможно – они жёстко закреплены к коленвалу?

На самом деле всё просто, какой бы ни была разновидность системы отключения, принцип работы у всех одинаковый – блокировка подачи топлива в цилиндры и отключение отдельных клапанов.

Таким образом, сгорание смеси не происходит и некоторые поршни не выполняют никакой полезной работы.

С решением первой задачи не возникает никаких проблем, так как форсунки, через которые подаётся горючее, управляются электронно. Что же касается клапанов, то тут разработчикам пришлось проявить свою смекалку, потому как заблокировать работу отдельных элементов газораспределительного механизма (ГРМ) оказалось не так уж и легко, и многие автопроизводители предложили свои варианты.

Каждый отключает по-своему

Чтобы описать все существующие системы отключения цилиндров, понадобится не одна статья, тем не менее, давайте попробуем с Вами рассмотреть некоторые из них.

Итак, компания Mercedes-Benz в уже далёком 1999 году начала использовать в ГРМ коромысла специальной конструкции, которые состояли из двух частей, соединённых подвижным фиксатором.

Немного другой подход предложил концерн Volkswagen. Если другие автопроизводители, как правило, оснащали этой системой модели с массивными многоцилиндровыми моторами, то немцы решили, что она будет полезна и в небольших агрегатах, даже с компактными рядными «четвёрками».

Блоки имеют разные конфигурации кулачков, которые при активации режима, позволяют не взаимодействовать распредвалу с некоторыми клапанами.

Есть и другие способы отключить лишние цилиндры. К примеру, применяются толкатели специальной конструкции или комбинация нескольких форм кулачков и коромысел с фиксаторами.

Деактивация цилиндров? Не всё так гладко

Подозреваем, что в Вашей голове уже созрел вопрос: «Если система отключения цилиндров такая эффективная, почему она не используется повсеместно?»

Было бы здорово, и с этим трудно не согласиться, но нужно признать, что, несмотря на явные преимущества этой технологии, у неё есть и ряд ощутимых недостатков, а именно:

  • значительное усложнение конструкции мотора;
  • дорогой ремонт в случае поломки, сложности в облуживании;
  • необходимость для автопроизводителей использовать нестандартные системы балансировки двигателя и шумоподавления.

Все вышеперечисленные пункты очень сильно отражаются на цене автомобиля, поэтому производители не могут оснащать абсолютно все свои модели системой деактивации цилиндров. Особенно это важно для бюджетного сегмента рынка, где идёт борьба за каждую копейку.

Таким образом, друзья, мы имеем интересную ситуацию.

Вроде бы полезная во всех смыслах система отключения цилиндров пригодилась бы каждому автомобилю, но из-за стоимости и сложности применять её пока что целесообразно только в довольно дорогих моделях с многоцилиндровыми двигателями.

Тем не менее, производители продолжают совершенствовать данную технологию и, возможно, когда-нибудь она станет такой же массовой, как, к примеру, подушки безопасности или ABS.

Ну что ж, уважаемый гость моего блога, надеюсь, что вам было приятно узнать, что автопроизводители заботятся о наших кошельках, разрабатывая технологии, которые экономят топливо.

Мы обязательно продолжим наши беседы об узлах, агрегатах и системах автомобилей, а чтобы не пропустить свежие рассказы, обязательно подписывайтесь на наш блог, если вы этого ещё не сделали, и давайте шире смотреть на мир, не скупитесь на информацию, кидайте ссылки Вашим друзьям.

Удачи на дорогах и в жизни!

Источник: https://auto-ru.ru/sistema-otklyucheniya-tsilindrov.html

Режим работы дизеля с отключенным цилиндром

При работе дизеля возможны случаи самопроизвольного отключения цилиндров при выходе из строя ТНВД, форсунок, разрыва форсуночной трубки или завоздушивания топливной системы дизеля. Бывают неисправности и посерьезнее, когда приходится разбирать движение аварийного цилиндра.

В нормальных условиях неисправности, связанные с отключением цилиндра, необходимо устранять, остановив дизель. Но бывают ситуации, когда это сделать невозможно, и тогда вы вынуждены эксплуатировать двигатель на режимах и в условиях, отличающихся от нормальных.

Рекомендации по эксплуатации дизеля с отключенным цилиндром дает заводская инструкция.

Как вы можете определить самопроизвольное отключение цилиндра? Вы можете это увидеть по понижению температуры выпускных газов, падению числа оборотов дизеля и ГТН, появлению вибрации двигателя и помпажу компрессора ГТН.

Чтобы избежать перегрузки ГД с отключенным цилиндром, необходимо уменьшать подачу топлива, а в установках с ВРШ уменьшать разворот лопасти ВРШ. Уменьшать то и другое необходимо до значений, при которых Рi, Рс или температура выпускных газов не превышают номинальных значений, а вибрация дизеля и корпуса судна отсутствует.

Подачу цилиндрового масла в отключенный цилиндр необходимо уменьшить и периодически открывать индикаторный кран для удаления из цилиндра скапливающегося там масла.

При отключении цилиндра у дизелей с импульсным газотурбинным наддувом, если возник помпаж ГТН, необходимо снизить обороты ГД или отключить еще один цилиндр, работающий в группе цилиндров другого ГТН.

Если разбирается движение с подъемом поршня, необходимо закрыть выпускные и продувочные окна специальным приспособлением или с помощью поршня, подвешенного на талях. В отключенный цилиндр следует прекратить подачу масла, воды (масла) на охлаждение поршня, отсоединить пусковой клапан цилиндра от трубопровода пускового воздуха.

При назначении режима работы двигателя с отключенным цилиндром нужно учитывать, что при выключении цилиндра и особенно при разборке движения нарушаются динамические свойства двигателя (увеличивается степень неравномерности вращения; при разборке деталей движения изменяется уравновешенность, усиливаются крутильные колебания). В результате изменений динамических свойств при отключении цилиндров может усилиться вибрация дизеля и корпуса судна, что потребует дальнейшего снижения оборотов ГД.

При выключении цилиндров с отключением подачи на них пускового воздуха дизель будет пускаться не из любого положения коленвала. Поэтому если коленвал при пуске не трогается с места, надо среверсировать дизель, а после этого можно будет запустить дизель в нужном направлении.

Источник: http://mirmarine.net/svm/seu/286-rezhim-raboty-dizelya-s-otklyuchennym-tsilindrom

Современные системы экономии топлива: деактивация цилиндров

Считаете, что впечатляющая мощность современного многоцилиндрового силового агрегата и топливная эффективность — это две не совместимые вещи? Утверждение верное лишь от части, но благодаря технологии «Fuel Saver», которая дословно и означает экономию топлива, при определенных условиях, вполне достижимо.

Что же собой представляет эта технология? А представляет она следующее — отключает в двигателе части (для восьмицилиндрового или четырехцилиндрового двигателя, обычно половину, а для шестицилиндрового — половину или одну треть) цилиндров в режиме холостого хода и в других ситуациях, в которых не требуется использование всей его мощности.

Из курса физики мы помним, что чем больше бензина (или другого топлива) сожгли в единицу времени, тем больше мощности получили. Верна и обратная зависимость.

Но нужна ли абсолютная производительность, скажем 6,4 литрового V-8 двигателя Hemi на холостом ходу? Вряд ли.

А отключая, скажем 4 «горшка», на светофорах в условиях города или в дорожном заторе, можно несколько сократить растрачивание горючего своего «железного коня» впустую.

Сказать по правде, технология эта далеко не новая. Теорию топливной экономичности предложил в своих монографиях русский советский учёный Евгений Алексеевич Чудаков еще в 1947-48 годах, который обобщил все предыдущие практические наработки в этой области, а главное, отметил перспективы к дальнейшему совершенствованию.

Например, дизельные двигатели тракторов, как в СССР, так и у иностранных производителей, уже довольно продолжительное время используют отключение цилиндров на холостом ходу, как в четырехцилиндровых, так и в восьмицилиндровых моторах, уменьшая как расход топлива, задымленность, а так же выбросы оксида углерода в отработавших газах. Бензиновые же двигатели с технологией отключения цилиндров, в отсутствии нагрузки появились лишь в начале восьмидесятых. Первой маркой легковых автомобилей стал продукт автоконцерна General Motors — Cadillac, который начиная с 1981 года, использовал двигатель L62 со схемой работы V-8-6-4.

Принцип работы отключения цилиндров

Для деактивации «лишних» цилиндров необходимо выполнить всего два условия — закрыть впускные / выпускные клапана и блокировать подачу топлива в цилиндр. За координирование подачи топлива отвечают электромагнитные форсунки с системой управления.

Тут все просто, форсунка включилась / выключилась лишь от сигнала с Блока управления (ЭБУ), выполнив по сути безусловную функцию (сразу вспомнился Turbo Pascal). Сложнее другое, а именно регулировать положения клапанов.

На сегодняшний день широко распространены три технологии деактивации цилиндров — это Multi-Displacement System (MDS), Variable Cylinder Management (VCM) и Active Cylinder Technology (ACT).

Технологии, направленные на изменения объема

1.Multi-Displacement System (в переводе с английского — Система видоизменения объема) — это прежде всего электронная функция, реализованная на восьмицилиндровых моторах в автомобилях американского производства — Chrysler, Dodge и Jeep, которая откалибрована для работы в течение определенного спектра скорости и оборотов двигателя. Когда технология задействована, цилиндры под номерами один, четыре, шесть и семь деактивируются. Т.е. на одной стороне блока в работе остаются два внешних цилиндра, а на противоположной — два внутренних. При этом на приборной панели автомобиля загорается соответствующая пиктограмма «Eco».

Читайте также:  Как поставить машину на учет в ГИБДД?

Для работы в системе видоизменения объема «MDS» используются уникальные толкатели, управляющиеся с помощью электромагнитных клапанов (соленоидов), которые и обеспечивают отключение клапанов от распределительного вала.

В расчетное время в толкатели, под давлением поступает масло, вытесняя блокирующий штифт — так происходит отключение самих толкателей. За регулировку (подачу) масла отвечают те самые соленоиды.

Электромагнитные клапаны, с помощью Powertrain Control Module (PCM) — модуля управления трансмиссией, определяют, когда двигатель будет работать как V-8, а когда как V-4. Поэтому только лишь автомобили, оборудованные автоматическими коробками передач, могут использовать эту функцию.

В номинальном режиме работы двигателя (когда задействованы все восемь цилиндров), электромагнитный клапан находится в «открытом» состоянии, что позволяет форсункам впрыскивать бензин во все цилиндры блока.

При отсутствии сигнала с PCM, силовой агрегат переходит В экономичный V-4 режим, MDS переходит в «закрытое» состояние, клапана не используемых цилиндров блокируются, топливо подается лишь в половину цилиндров. Двигатель будет работать в этом состоянии, пока PCM не подаст сигнал на «разблокировку», и цикл начнется заново.

2. Вторая «школа» деактивации цилиндров — Variable Cylinder Management (в переводе с английского — цилиндры с переменным управлением), детище компании Honda.

Силовые агрегаты тут обычно шестицилиндровые, не такие брутальные, как у американцев.

Принцип работы тоже несколько отличается, задействованными остаются либо 4 цилиндра (V-образный режим) на небольшой нагрузке, либо, в отсутствии последней, всего три (одну сторону).

Конструктивно, система VCM базируется на изменении фаз газораспределения VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control), которая по замыслу инженеров, должна обеспечивать устойчивость и максимальную отдачу от двигателя во всем диапазоне оборотов.

Ведь, допустим, настроив силовой агрегат под максимальную мощность, мы теряем тяговитость на «низах», и наоборот, двигатель, настроенный на быстрое достижение максимального момента, будет чувствовать себя достаточно слабо на высоких оборотах. А благодаря VTEC, эта ситуация решаема, подстройка происходит что называется, в режиме «онлайн».

Для отключения цилиндра перемещается штифт, отсоединяя коромысло, которые, в свою очередь, толкают клапана вниз.

3. ACT — дословно, можно перевести как «Технология активного цилиндра», разработанная немецкими учеными, устанавливается на последние малообъемные (1.0, 1.2 и 1.4 л.) высокотехнологичные двигатели с нагнетателем концерна Volkswagen. Суть ее следующая — отключение двух из четырех цилиндров в заданном диапазоне оборотов (от 1,400 до 4,000 об/мин.).

Переключение происходит в течение 13-36 миллисекунд, что является для четырехцилиндрового двигателя, в силу своих размеров и мощности, очень неплохим показателем. Активация функции ACT информируется соответствующей иконкой на многофункциональном дисплее приборной панели.

Основа Active Cylinder Technology — кулачки различной формы, расположенные на скользящей по распределительному валу муфте. Кулачки и муфта образуют блок кулачков. Всего в двигателе четыре блока — два на впускном распредвале и два на выпускном вале. Блоки кулачков перемещаются четырьмя исполнительными механизмами.

Для перемещения блока в исполнительном механизме служит стержень, который скользит по специальной, закручивающей формы канавке, и перемещает его. Исполнительные механизмы срабатывают по команде с ЭБУ.

Плюсы и минусы данной технологии

+ Экономия топлива (в городском цикле) + Экологическая составляющая (оксиды углерода, оксиды азота и др.) — Усложнение конструкции, как следствие, снижение надежности — Увеличение себестоимости и цены за обслуживание

— Снижение акустического комфорта от работы двигателя (актуально для блоков небольшого объема)

Источник: https://americanmusclecar.ru/misc/fuel_saver_technology/

Система отключения цилиндров. Лишь бы не работать

Volkswagen — первая в мире компания, применившая в массовом производстве систему отключения цилиндров в четырехцилиндровом моторе TSI.

Основной ее целью является значительное сокращение потребления топлива путем временного отключения двух из четырех цилиндров при низких и средних нагрузках. Отключение цилиндров фактически сокращает расход топлива агрегата 1.

4 TSI на 0,4 литра на каждые 100 км в новом европейском цикле движения (NEDC). В сочетании с системой «старт-стоп», останавливающей двигатель при остановке автомобиля, экономия топлива достигает 0,6 л/100 км.

Максимальная экономия достигается при езде с постоянной скоростью. Вождение при 50 км/ч на 3-й или 4-й передаче помогает экономить до 1 литра бензина на 100 км.

Благодаря новой системе отключения цилиндров топливной экономичности двигатель TSI уже сегодня соответствует будущему европейскому экологическому стандарту Евро-6. Высокая экономичность не исключает комфортное вождение: даже на двух цилиндрах 1.

4 TSI отличается превосходной сбалансированностью, тишиной работы и низкой вибрацией.

Система отключения цилиндров работает в диапазоне оборотов коленчатого вала от 1400 до 4000 мин-1 при крутящем моменте от 25 до 75 Нм. Этому диапазону соответствует примерно 70% расстояния, которое проходит автомобиль в европейском экономичном испытательном цикле движения.

Как только водитель достаточно активно нажимает на газ, неработающие 2-й и 3-й цилиндры незаметно включаются. Режим вождения определяется с помощью датчика педали акселератора.

Система отключения цилиндров не работает в том случае, если стиль вождения не подпадает под определенную схему, например при спортивном вождении по шоссе.

Алгоритм переключения режимов заложен в программу блока управления двигателем. Его разработка, по всей вероятности, потребовала многочисленных испытаний и последующей обработки результатов, но, с технической точки зрения, особой сложности не представляла. Куда интереснее не электронная, а гидромеханическая часть системы.

Основную идею Volkswagen позаимствовал у «старшего брата» — Audi. О системе изменения фаз газораспределения Audi мы писали уже неоднократно.

По шлицам распределительного вала его кулачки, выполненные в виде отдельного блока деталей, могут перемещаться в осевом направлении. На каждый клапан приходится по два кулачка разного профиля.

В зависимости от режима, по команде процессора гидропривод вводит в контакт с роликом коромысла клапана один из двух кулачков. Второй продолжает вращаться, но в работе не участвует.

Этот механизм перенесли на крайние цилиндры двигателя TSI почти без изменений, установив вместо одного из кулачков круглую шайбу. Когда требуется отключить цилиндр, она занимает место кулачка, и клапан перестает закрываться.

Чтобы снизить расход энергии (т.е. топлива) и не заставлять двигатель, уподобляясь компрессору, впустую качать воздух, открытыми оставляют все клапаны отключаемых цилиндров. Разумеется, прекращается и впрыск топлива через форсунки.

Конструкция получилась достаточно изящной, но возникли некоторые вопросы. Судя по всему, возрастут требования к качеству масла: кулачки и диски должны всегда легко перемещаться по шлицам. Сравнение с успешно работающими коробками передач.

Внутри этих агрегатов нет продуктов сгорания топлива, а принудительная подача масла к валам встречается крайне редко.

Не совсем понятно, как будет изменяться работоспособность двигателя по мере износа поршневых колец: открытые «наверху» клапаны не могут препятствовать «выкачиванию» масла из картера.

По всей вероятности, немецкие инженеры предусмотрели и такие теоретически возможные напасти. Что получилось в действительности, узнаем совсем скоро.

Источник: http://5koleso.ru/articles/Magazin-Uzli-i-detali/Sistema_otklucheniya_cilindrov_Lish_by_ne_rabotat

Система отключения цилиндров — что это такое?

Система отключения (дезактивации) цилиндров или как её ещё называют система управления цилиндрами отключает часть цилиндров, тем самым изменяя рабочий объём двигателя. Использование системы снижает расход топлива до 20%, а также и уменьшает выброс вредных веществ в атмосферу.

К разработке данной системы подтолкнуло то, что обычно двигатель работает в таком режиме, в котором используется только 30% мощности двигателя. Это значит что двигатель работает под неполной нагрузкой. В таком режиме работы дроссельная заслонка полностью закрыта, а двигатель сам втягивает необходимое ему количество воздуха. Это приводит к насосным потерям и снижает эффективность.

Система дезактивации дезактивирует часть работающих цилиндров когда двигатель работает при неполной нагрузке, в то же время дроссельная заслонка остаётся открытой и обеспечивает необходимую мощность. Наиболее часто систему применяют на мощных двигателях с большим числом цилиндров, которые неэффективно работают при небольших нагрузках.

Чтобы отключить какой- либо конкретный цилиндр необходимо перекрыть подачу кислорода и выпуск выхлопных газов из него.

В современных двигателях подачу топлива регулируют электромагнитные форсунки имеющие электронное управление. Удержать клапаны в закрытом состоянии сложная задача. Каждый производитель решает её по своему, например: применяют специальные толкатели, блокируют коромысла или используют кулачки различной конфигурации на распредвале.

Но система также имеет существенные недостатки: создаётся дополнительная нагрузка на двигатель, вибрация и шум.

Для того чтобы предупредить возникающие дополнительные нагрузки в деактивированных цилиндрах остаётся «заряд» отработанных газов оставшийся от предыдущих циклов. Газы сжимаются когда поршень движется вверх, а затем давят на поршень когда он начинает двигаться вниз, это и обеспечивает «уравновешивание».

Впервые систему дезактивации цилиндров была применена в 1981 году на автомобилях Cadillac. В системе имелись электромагнитные катушки, которые были установлены на коромыслах. Когда срабатывали катушки коромысла блокировались, а клапаны были закрыты за счёт пружин.

Система отключала противоположные цилиндры, а управление системой обеспечивалось специальным электронным блоком.  Информация о том сколько цилиндров работает выводилась на приборную панель. Система не нашла широкого применения так как имела проблемы с подачей топлива.

Система отключения цилиндров двигателя различных марок авто

Систему Active Cylinder Control ( АСС ) применяется компанией Мерседес- Бенц с 1999 года. Закрываются клапаны коромыслом особой формы, оно состоит из двух рычагов которые соединены фиксатором.

В рабочем режиме рычаги соединяются фиксатором в единое целое, при деактивации (отключении) цилиндров соединение освобождается и каждый рычаг может движется самостоятельно. При этом пружины держат клапаны в закрытом состоянии. Перемещается фиксатор при помощи подачи масла под давлением. Топливо в отключенные цилиндры не подаётся.

Чтобы сохранить звук многоцилиндрового двигателя могут применяться специальные клапаны которые могут изменять проходное сечение выпускного тракта.

Multi-Displacement System ( MDS ) используется на автомобилях Chrysler, Dodge, Jeep начиная с 2004 года. Система деактивирует цилиндры на скоростях больше 30 км/ ч и при оборотах двигателя до 3000 об/ мин.

В системе используют толкатель специальной конструкции, который когда необходимо разъединяет распредвал и клапан. В определённый момент в толкатель подаётся масло и выдавливается блокирующий штифт, это и дезактивирует толкатель.

Давление масла регулируется электромагнитным клапаном.

Система Displacement on Demand ( DoD ) похожа на предыдущую систему. Использует её концерн GM с 2004 года.

Система Variable Cylinder Management ( VCM ) разработана Хондой и используется с 2005 года. При равномерном движении система отключает блок цилиндров V- образного двигателя, т.е. 3 из 6. Когда происходит переход от максимальной к неполной нагрузке, то система обеспечивает работу 4 цилиндров.

Система VCM базируется на системе изменения фаз газораспределения VTEC. Система основана на коромыслах, которые взаимодействуют с кулачками различной конфигурации. Когда необходимо коромысла включаются или выключаются из работы специальным блокирующим механизмом.

Помогают системе VCM такие системы как система подавления шумоподавления и система гашения вибраций.

Систему Zylinderabschaltung ( ZAS ) использует концерн Фольксваген с 2012 года.

Используется система на 1,4 литровых двигателях TSI , система отключает цилиндры в диапазоне оборотов двигателя от 1400 до 4000 об/ мин. Базируется система на системе фаз газораспределения от Ауди.

Она использует кулачки различной конфигурации и скользящую муфту, которая позволяет переключаться между кулачками.

Источник: http://autosteam.ru/helpful-info/882-sistema-otklyucheniya-tsilindrov-chto-eto

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector