8-900-374-94-44
Борьба за экономичность моторов толкает автопроизводителей на внедрение в двигатели всевозможных систем, позволяющих снизить расход топлива. Один из наиболее очевидных способов уменьшить аппетит силового агрегата – отключение цилиндров при условии, что водителю не требуется максимальная мощность.
Впервые инженеры задумались об этом во второй половине двадцатого века, однако они столкнулись с неожиданным препятствием. Дело в том, что частичное отключение было возможно только на двигателях, имеющих шесть и более цилиндров, моторы с меньшим количеством цилиндров, при отключении хотя бы одного из них, начинали неравномерно работать.
Таким образом, компании, выпускающие многоцилиндровых «монстров», например, Порше или Дженерал Моторс, с данной проблемой не столкнулись, а производители, ориентирующиеся на покупателей с умеренным достатком (а стало быть, куда больше заботящихся об экономии горючего), вынуждены были искать решение этой проблемы.
В настоящее время система отключения цилиндров успешно применяется и на четырехцилиндровых моторах.
Содержание
Минимальный расход топлива достигается лишь в небольшом диапазоне оборотов коленвала. У бензиновых двигателей это обычно 2000 – 3000 об./мин. Затем для более сильной «раскрутки» коленчатого вала требуется все больше топлива, т.е. происходит падение КПД мотора. До определенной степени повысить топливную эффективность позволяет коробка передач. Логика проста: чем больше ступеней, тем больше топлива можно сэкономить.
Теоретически максимальной экономичности можно добиться, если плавно разгонять машину до максимально разрешенной скорости, после чего выключить передачу и зажигание и катиться, пока скорость не упадет слишком низко. Однако на практике этот метод не только неприменим, но и опасен.
В итоге расход горючего может снизиться на 25 %. Особенно ощутима разница в расходе топлива при движении в городском цикле.
Первый серийный двигатель появился в 1981 году. Это был шестилитровый V8, устанавливавшийся на автомобили Cadillac. Американские моторы сами по себе никогда не отличались скромным аппетитом, а при таком рабочем объеме об экономичности и подавно мечтать не приходится.
Благодаря системе отключения цилиндров, потребление топлива удалось сократить почти на четверть.
Чаще всего отключение цилиндров осуществляется посредством управления приводом клапанов. Когда все клапаны закрыты, рабочая смесь внутрь не поступает, а поршень циклично сжимает находящийся в цилиндре газ. В результате двигатель развивает ту же эффективную мощность, но за счет половины цилиндров, расходуя при этом значительно меньше топлива. Удобство этого способа обусловлено тем, что отключение происходит автоматически, как только падает нагрузка на силовой агрегат. С нажатием на педаль газа, например, при обгоне, отключенные цилиндры мгновенно возобновляют работу.
У моторов с нижним расположением распредвала отключить цилиндры удобнее всего посредством перемещаемого электромагнитом упора коромысла клапана. Когда электромагнит включается, клапан остается закрытым, поскольку коромысло под воздействием кулачка распредвала поворачивается вокруг точки соприкосновения с торцом стержня клапана.
При этом упор коромысла может свободно перемещаться.
У двигателей с верхним расположением распредвала в силу конструктивных особенностей такой способ неприменим, поэтому отключение цилиндров реализуется иными способами. Например, у моторов BMW отключается впрыск и зажигание. При этом через отключенные цилиндры выпускаются отработавшие газы из работающих. Благодаря этому в отключенных цилиндрах поддерживается рабочая температура.
Во всех двигателях, независимо от конструкции, отключаемые цилиндры по возможности равномерно чередуются с неотключаемыми, для обеспечения максимально сбалансированной работы.
Система отключения цилиндров, безусловно, вносит важный вклад, как в экономичность автомобиля, так и в экологию, ведь чем меньше сгорает топлива, тем меньше продуктов его сгорания попадает в атмосферу. Однако владельца автомобиля с таким мотором могут подстерегать неожиданные сюрпризы.
Рубрика: Эко ДВСАвтор: admin
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.
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».
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.
Отключение части двигателя, когда она не нужна, может иметь большое значение для экономии топлива
Автор статьи:
Джил Макинтош , 2019 • 4 минуты чтения
Присоединяйтесь к беседе
Если вы хотите сэкономить топливо, один из самых простых способов – не использовать его.
Это идея отключения цилиндров, используемая некоторыми автопроизводителями для экономии топлива и снижения выбросов.
История продолжается ниже
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Большинство из них используют торговые марки для своих систем, и то, как они работают, может немного различаться между ними, но общая концепция одна и та же: когда полная мощность не требуется, некоторые цилиндры не получают топлива.
Приносим свои извинения, но это видео не удалось загрузить.
Попробуйте обновить браузер или
нажмите здесь, чтобы посмотреть другие видео от нашей команды.
Деактивация в основном используется на двигателях V6 или V8, где, в принципе, она уменьшает рабочий объем двигателя, когда он работает: Больше-мощность двигателя при включении всех цилиндров, а меньше- экономия топлива двигателя, когда некоторые из них отключены.
Некоторые автопроизводители предпочитают вместо этого использовать небольшие двигатели с турбонаддувом, которые при необходимости подают дополнительный воздух и топливо для обеспечения большей мощности. По сути, деактивация — это более крупный двигатель, который может работать как меньший, а турбонаддув — это меньший двигатель, который может работать как более крупный. (Некоторые автопроизводители также сочетают деактивацию и турбонаддув в своих двигателях.)
История продолжается ниже
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Когда цилиндр деактивируется, система закрывает впускные клапаны, всасывающие воздух, и выпускные клапаны, выпускающие отработавшие газы. Также прекращается подача топлива в цилиндр. Поршень по-прежнему двигается вверх и вниз — так и должно быть, потому что он прикреплен к вращающемуся коленчатому валу — но теперь он просто в пути.
Дополнительная эффективность заключается не только в том, что только половина цилиндров получает топливо. Когда вы не требуете многого от своего двигателя, например, когда вы едете с постоянной скоростью, он не работает с максимальной производительностью. Поршни должны преодолевать сопротивление воздуха, когда они втягивают и выталкивают воздух, что называется потерей накачки.
История продолжается ниже
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Когда вы слегка нажимаете на газ, например, на постоянной скорости, насосные потери выше из-за разницы давлений между впускным и выпускным коллекторами.
Когда некоторые цилиндры деактивированы, воздух не поступает и не выходит из них, поэтому потерь при перекачивании нет. Кроме того, поскольку двигатель автоматически компенсирует эти «отсутствующие» цилиндры, он создает меньшую разницу давлений на впуске и выпуске. Это снижает насосные потери в активных цилиндрах, делая их работу более эффективной. Хотя они помогают перемещать деактивированные поршни, поскольку все они прикреплены к коленчатому валу, двигатель в целом работает более эффективно.
Всем этим управляет главный мозг двигателя, известный как его блок управления двигателем (ECU) или модуль управления двигателем (ECM). Как только требуется больше мощности, например, при ускорении, система снова включает деактивированные цилиндры. Переход обычно настолько плавный, что его почти невозможно обнаружить. По оценкам Министерства природных ресурсов Канады, отключение цилиндров может снизить расход топлива и выбросы на 4–10 процентов.
История продолжается ниже
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Большинство двигателей с деактивацией цилиндров выключают половину из них за раз, например, восьмицилиндровый, который переключается на четыре цилиндра. Система Honda, которая называется Variable Cylinder Management, может переключать двигатель V6 на работу с тремя или четырьмя цилиндрами, в зависимости от того, что лучше всего подходит для условий вождения. General Motors, которая в настоящее время отключает половину цилиндров двигателей своих пикапов, в 2019 году представит переменную систему.грузовики. Некоторые другие производители предлагают аналогичные системы.
Эти системы прошли долгий путь с тех пор, как они были впервые представлены на Cadillac в 1981 году. Она называлась Modular Displacement и могла переключать двигатель V8 на работу с шестью или четырьмя цилиндрами. Вскоре после этого Mitsubishi представила версию с четырьмя цилиндрами на два. Электроника и топливные системы того времени не справлялись с задачей, и ни одна из компаний не продержалась долго.
Сегодня у систем деактивации не так много недостатков, кроме того, что они увеличивают стоимость и сложность движка.
История продолжается ниже
Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.
Конечно, рабочий объем цилиндров — это только один из инструментов экономии топлива. Автопроизводители программируют отключение подачи топлива при замедлении (DFCO), которое полностью отключает подачу топлива в двигатель, когда вы отпускаете педаль газа и замедляетесь. Двигатель продолжает работать, и система начинает подавать в него топливо, если вы ускоряетесь или когда обороты двигателя приближаются к холостым, когда вы останавливаетесь.
Некоторые транспортные средства теперь включают в себя функцию запуска/остановки двигателей. Хотя раньше это было эксклюзивно для гибридов, теперь оно появляется на обычных бензиновых автомобилях и даже на некоторых дизельных двигателях малой грузоподъемности.
Автопроизводители добавляют его для дальнейшего сокращения расхода топлива и выбросов.
Когда вы полностью останавливаетесь, нажимая педаль тормоза, например, на красный свет, двигатель выключается. Освещение автомобиля, стереосистема и климат-контроль продолжают работать, при этом должны соблюдаться определенные условия, включая температуру окружающей среды и температуру двигателя. Двигатель автоматически перезапускается, как только вы отпускаете педаль тормоза.
Способ перезапуска зависит от автомобиля. С гибридом с этим справится электродвигатель автомобиля, в то время как у обычных автомобилей есть более мощный стартер. На многих автомобилях вы можете отключить систему старт/стоп с помощью кнопки, а если это невозможно, перевод автомобиля в режим «Спорт» обычно отключает ее.
He walked out with his license suspended»> Водитель из Канады сообщил о столкновении. Он вышел с приостановленной лицензиейПодпишитесь на получение информационного бюллетеня мониторинга слепых зон Driving.ca по средам и субботам
Адрес электронной почты
Нажимая кнопку регистрации, вы соглашаетесь получать вышеупомянутый информационный бюллетень от Postmedia Network Inc.
Вы можете отказаться от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки в нижней части наших электронных писем или любого информационного бюллетеня. Постмедиа Сеть Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300
Системы деактивации цилиндров выборочно отключают некоторые цилиндры в двигателе внутреннего сгорания, чтобы улучшить экономию топлива и уменьшить выбросы CO 2 , когда полная мощность двигателя не требуется. Когда требования к мощности двигателя низкие, двигатель не работает с максимальной производительностью. Дроссельный воздухозаборник минимален и поступление воздуха в цилиндры затруднено. Мало того, что для преодоления внутреннего вакуума требуется больше силы, так еще и цилиндры не полностью заполняются воздухом. Чем меньше воздуха в цилиндре, тем ниже давление сгорания. Эта ситуация обычно называется потерей прокачки и может значительно снизить эффективность двигателя.
Деактивация цилиндров эффективно снижает рабочий объем двигателя за счет закрытия впускных и выпускных клапанов и отключения впрыска топлива для определенного цилиндра. Поршни в деактивированных цилиндрах сжимают захваченные газы и отталкиваются обратно вниз, не затрачивая, таким образом, полезной работы. Остальные цилиндры компенсируют потерю мощности из-за неактивных цилиндров, работая при более высоком давлении сгорания. В результате при заданной нагрузке на двигатель дроссельная заслонка более открыта, что позволяет приблизить среднее эффективное давление в цилиндре к оптимальному уровню и повысить КПД двигателя.
История отключения цилиндров
Руководствуясь американскими стандартами корпоративной средней экономии топлива (CAFE), производители нуждались в новых способах повышения топливной экономичности своих автомобилей. Первые серийные автомобили, в которых была реализована функция отключения цилиндров для повышения эффективности использования топлива, были выпущены в линейке Cadillac 1981 года.
Чтобы деактивировать цилиндры, соленоиды, управляемые ECM, будут двигаться, позволяя коромыслам клапанов нужных цилиндров выйти из зацепления с соответствующими толкателями. Отделившись от толкателей, клапаны этих цилиндров больше не получали механического подъема, обеспечиваемого распределительным валом, и, таким образом, оставались закрытыми. Подача топлива на V-8-6-4 осуществлялась с помощью раннего средства электронного впрыска топлива, известного как «впрыск в корпус дроссельной заслонки», когда топливо подается во все цилиндры из одной точки в корпусе дроссельной заслонки.
Вскоре после этого Mitsubishi внедрила версию отключения цилиндров, известную как «модулированный рабочий объем». Основываясь на тех же принципах, что и конструкция Cadillac, Mitsubishi разработала четырехцилиндровый двигатель, способный отключать два цилиндра. Ни один из дизайнов не получил одобрения публики, и деактивация цилиндров оставалась непопулярна в течение ряда лет.
Деактивация баллона сегодня
Сегодня такие компании, как Mercedes-Benz, Chrysler Group, General Motors (GM), Honda и Volkswagen, вернули идею деактивации цилиндров вместе с новыми идеями, включающими изменение фаз газораспределения и регулируемую компрессию.
работают с одной из двух конфигураций распределительного вала: с толкателем или с верхним расположением распредвала. В обеих конструкциях система деактивации цилиндров закрывает впускной и выпускной клапаны и прекращает впрыск топлива в деактивированные цилиндры. Управление всеми компонентами деактивации цилиндров осуществляется блоком управления двигателем. ECM получает информацию от нескольких датчиков, чтобы решить, когда начинать деактивацию цилиндров. Решающими факторами обычно являются скорость автомобиля, частота вращения двигателя, нагрузка на двигатель и положение дроссельной заслонки.
Двигатели с толкателем
Chrysler и GM в настоящее время используют деактивацию цилиндров в некоторых двигателях V6 и V8 с толкателями. Обе компании используют специальный тип гидравлического подъемника для приостановки срабатывания впускных и выпускных клапанов в отключенных цилиндрах. Это предотвращает передачу подъемного движения, создаваемого вращающимся распределительным валом, на выбранные толкатели и соответствующие им клапаны.
Гидравлические подъемники можно рассматривать как поршень в цилиндре; цилиндр контактирует и следует за движением кулачка вверх-вниз. Плунжер, который находится внутри верхней части цилиндра (или корпуса толкателя), передает подъемную силу от распределительного вала к толкателю и далее к клапану. Плунжер обычно не двигается внутри корпуса подъемника, потому что корпус заполнен маслом.
В специальных гидравлических толкателях, используемых для деактивации цилиндров, плунжер может опускаться в корпус толкателя, тем самым предотвращая попадание подъемного движения кулачка кулачка на клапаны. Это достигается, когда масло под высоким давлением поступает в корпус подъемника, что приводит к расцеплению стопорного штифта и позволяет плунжеру сжаться. Подача масла под высоким давлением включается и выключается с помощью электронного соленоида, которым управляет ECM. Клапанные пружины удерживают клапаны цилиндра закрытыми до тех пор, пока никакая сила распределительного вала не толкает клапаны в открытое положение.
Двигатели с верхним расположением распредвала (OHC)
Mercedes, Honda и Volkswagen недавно использовали деактивацию цилиндров в широком диапазоне двигателей с верхним расположением распредвала, от четырехцилиндровых до V12.
Мерседес и Хонда используют аналогичные системы. Как и те системы, которые используются в двигателях Chrysler и GM с толкателями, системы Mercedes и Honda основаны на соленоидах, которые контролируют поток масла под высоким давлением в соответствии с сигналом ECM. В отличие от систем с толкателями, системы OHC от этих двух производителей используют специальные коромысла для управления движением клапанов в деактивированных цилиндрах. Для каждого клапана в цилиндре, который можно деактивировать, есть два отдельных коромысла, которые расположены непосредственно рядом друг с другом и имеют одну и ту же точку опоры. Одно из этих коромыслов находится в постоянном контакте с распределительным валом, как обычное коромысло.
Второе коромысло находится в постоянном контакте с клапаном.
В более новых моделях полностью алюминиевого двигателя Honda SOHC V6 с углом развала цилиндров 60 градусов используются две лепестки впускного клапана, позволяющие использовать технологию Honda i-VTEC как на низких, так и на высоких оборотах. Третий лепесток с нулевой подъемной силой, прикрепленный только к заднему ряду, позволяет закрывать впускные клапаны этих цилиндров, эффективно отключая их.
Во время нормальной работы движение двух коромыслов блокируется штифтом, так что подъем распределительного вала, воздействующий на первое коромысло, передается второму коромыслу и, таким образом, открывает клапан. В режиме деактивации цилиндров ECM подает питание на электронные соленоиды, что позволяет маслу под высоким давлением высвободить штифт, скрепляющий два коромысла вместе. В результате два рычага теперь двигаются независимо друг от друга: первое коромысло продолжает следовать за кулачком, но это движение не передается второму коромыслу, и, таким образом, клапан не движется, будучи закрытым под давлением кулачка.
пружина клапана.
Volkswagen использует совершенно другую систему. В них используется специальная конструкция распределительного вала, состоящая из нескольких частей, в которой используются короткие секции, которые надеваются как втулки на главный вал. На этих втулках есть два разных профиля кулачка, которые используются одним клапаном, а также спиралевидный паз, прорезанный во втулке. Когда цилиндры должны быть отключены, штифт опускается из электромагнитного привода, установленного над распределительным валом, который входит в спиральную канавку на вращающейся втулке кулачка. Втулка следует за штифтом по траектории спиральной канавки, заставляя втулку смещаться влево или вправо.
Во время нормальной работы коромысло клапана следует одному из профилей кулачка на втулке, который имеет форму обычного кулачка кулачка. Когда гильза смещается в осевом направлении при входе в режим деактивации цилиндра, коромысло клапана начинает следовать профилю второго лепестка, который вовсе не имеет кулачковой формы, а вместо этого полностью круглый — лепесток «нулевого подъема».
Коромысло остается в постоянном контакте с втулкой кулачка, но теперь следует за выступом, который не обеспечивает подъемной силы; таким образом, соответствующий клапан остается закрытым.
По оценкам Министерства энергетики США, системы деактивации цилиндров повышают эффективность использования топлива примерно на 7,5%, но в настоящее время производители предлагают системы, заявляющие об улучшении эффективности до 20%. Автомобили с опцией отключения цилиндров включают Honda Odyssey, Accord и Pilot; Фольксваген Поло БлюГТ; Ламборгини Авентадор ЛП 700-4; Ауди А1, А3 и А8 л; а также Chevrolet (GM) Impala, Suburban, Silverado, Tahoe, Caprice, Camaro и Corvette Stingray.
Деактивация баллона завтра
Компания «Тульские технологии» разработала технологию, которую они назвали Dynamic Skip Fire . Вместо того, чтобы отключать фиксированный набор цилиндров, эта технология постоянно отслеживает требования к крутящему моменту двигателя и определяет, следует ли запускать каждый цилиндр при каждой возможности запуска.