На каких машинах отключаются цилиндры
Экономия топлива изменением объема и отключением цилиндров.
Регулирование нагрузки путем изменения рабочего объема цилиндров Одним из способов снижения эксплуатационных расходов топлива и снижения выброса токсичных веществ является регулирование нагрузки путем изменения рабочего объема цилиндров. Это достигается следующими способами:
—изменением хода поршня;
—отключением части цилиндров;
—прекращением подачи топлива или рабочей смеси в группу цилиндров.
Дпя изменения хода поршня были разработаны различные конструктивные решения, среди которых следует отметить два основных направления:
—введение в кинематическую схему шатунно-кривошипного механизма промежуточного элемента (кулисного механизма), позволяющего изменять ход поршня;
—применение аксиального двигателя с изменяемым углом наклона качающейся шайбы, расположенной на кривошипе, установленном под утлом к основному валу. При этом необходимо изменять и объем камеры сгорания.
При выключении группы цилиндров на режимах частичных нагрузок остальные цилиндры переводятся на работу при большей нагрузке. Из многочисленных способов отключения цилиндров следует выделить несколько основных:
—отключение топливоподачи, с одновременным сообщением неработающих цилиндров с атмосферой или с выпускным трубопроводом (при соединении с выпускным коллектором поддерживается температурный режим отключенных цилиндров)
—отключение топливоподачи с сохранением переменной степени дросселирования неработающих цилиндров;
—отключение впрыскивания топлива по заданной в электронном блоке программе (через один или несколько циклов) с целью поддержания температурного режима отключенных цилиндров. Эффект от применения данной системы меньше, чем от приведенных выше способов, т.к. после отключения каждого цикла приходится подавать несколько обогащенную смесь;
—отключение путем удержания впускных и выпускных клапанов в закрытом состоянии и прекращения газообмена в неработающих цилиндрах с периодическим приоткрытием для предотвращения их от залипания. Это более эффективный способ экономии топлива, но его использование связано с существенным изменением конструкции двигателя.
Снижение расхода топлива на частичных нагрузках достигается за счет более эффективного протекания процесса сгорания при меньшем количестве отработавших газов и большем давлении заряда. При некоторых способах отключения цилиндров снижаются потери на газообмен во время хода впуска и внутренние потери, что также способствует уменьшению удельного расхода топлива.
Испытания автомобиля БМВ-323 с б-тицилиндровым двигателем по ездовому циклу показали, что экономия топлива достигает 26%. Отключение 4-х цилиндров из 8-ми двигателя Porsche с распределенным впрыском бензина в сочетании с другими усовершенствованиями позволили снизить расход топлива на 35%.
Выпускаемые серийно автомобили Cadillak с 8-мицилиндровым двигателем с рабочим объемом 6 л имели систему отключения 2-ух или 4-х цилиндров с использованием микропроцессорной системы
управления путем отключения клапанов. По сигналу электронного блока с помощью электромагнита опоры коромысел клапанов перемещаются вверх и коромысло перестает воздействовать на клапан. При отключении 4-х цилиндров внутренние потери снижаются в 1,5 раза. Величины снижения расхода топлива достигали на холостом ходу до 40%, на частичных нагрузках до 25%, при движении по шоссе до 20%. Оригинальная система отключения цилиндров была создана для автомобиля Mercedes-Benz 500SE. В механизме, привод клапана осуществляется через тарелку с нажимными штангами и сегментный элемент. При его повороте втулка с сегментным элементом выходит за пределы нажимных штанг и клапан остается в закрытом положении. Снижение расхода топлива достигает 28%. Создан вариант 12-ти цилиндрового двигателя с отключаемыми цилиндрами. Одной из важных проблем при создании систем отключения цилиндров является обеспечение хороших ездовых качеств. Современные системы электронного управления позволяют добиться плавных переходов без рывков и провалов во время отключения или включения цилиндров.
Наибольший эффект достигается при разъемном коленчатом вале, когда достигается полная остановка деталей поршневой группы. Однако при этом существенно усложняется конструкция двигателя за счет дополнительного механизма сцепления и системы управления им, а также изменения теплового режима отключаемых цилиндров. Поэтому, несмотря на разнообразие конструкций двигателей с отключением цилиндров и достаточно большой эффект, они не нашли массового применения.
Компания Audi расширила технологию отключения цилиндров
Немцы сообщают, что их технология отключения цилиндров в зависимости от режима движения может экономить до 20% топлива.
Компания Audi выдала любопытные подробности о своей технологии отключения половины цилиндров на малых нагрузках (здесь она зовётся COD — cylinder on demand), а также поведала, что на данный момент три мотора Audi оснащены этой технологией. Во-первых, это 560-сильный агрегат V8 4.0 TFSI COD (как мы знаем, такой работает, к примеру, на RS 6 Avant, причём там он помог сократить средний расход горючего на 5%). Во-вторых, это «четвёрка» 1.4 TFSI COD (122 и 140 л.с.), такую можно встретить на семействе A3. А в-третьих, в эту компанию ныне добавлен ещё и мотор W12 6.3 FSI COD мощностью 500 л.с., который ставится на рестайлинговый седан Audi A8 L W12 quattro.
В отличие от младших моторов, в которых отключение цилиндров производится за счёт закрытия клапанов (совместно с прекращением подачи топлива и отключением зажигания), при ревизии мотора W12 технологию COD ему имплантировали малой кровью. Здесь клапаны отключённой половины мотора остаются открытыми, а деактивация шести цилиндров из 12 осуществляется блокировкой подачи топлива и зажигания. Интересно, что сначала электроника отключает левую половину мотора, но как только температура каталитического нейтрализатора на этой стороне падает ниже определённой отметки, система меняет «спящие» половинки двигателя местами: активирует левую часть и деактивирует правую. При продолжительном спокойном движении такая смена происходит регулярно, так что обе половины двигателя поддерживают свою рабочую температуру.
Система отключения части цилиндров двигателя.
18 лет на сайте
пользователь #8946
Читал обзор нового Chrysler 300C, и наткнулся на такой интересный момент:
Венчает всю гамму двигателей 5,7-литровый HEMI V-8 Magnum. Этот двигатель имеет полусферические камеры сгорания, выполненные в головках цилиндров из алюминиевого сплава. Такие камеры сгорания позволяют снизить расход топлива, увеличить мощность и крутящий момент. Своим названием этот двигатель обязан именно полусферическим камерам сгорания. Концепция двигателя HEMI была переработана применительно к современной технологии. В результате появился обновлённый двигатель с высокими эксплуатационными показателями. Номинальная мощность – 340 л.с. (по DIN), максимальный крутящий момент – 525 Нм. Это рекордные показатели для двигателей легковых автомобилей Chrysler, выпускавшихся с 1970-х годов.
Новый двигатель может похвастаться также небывало низким расходом топлива благодаря системе отключения части цилиндров на малых нагрузках (MDS). Это первый двигатель Chrysler с такой системой. Система MDS отключает половину цилиндров двигателя в режимах, когда оставшиеся четыре цилиндра могут обеспечить требуемую мощность. Благодаря этому удалось достичь улучшения топливной экономичности автомобиля, в зависимости от режима вождения, на 10-20 %. Это обеспечивает надежное пребывание 300C среди лидеров класса по топливной экономичности, в то же время автомобиль получил один из самых мощных двигателей, который выделяет его среди конкурентов.
Интересно Ваше мнение по поводу данной системы, надёжна ли она, на каких ещё автомобилях встречается?
Как реализовано автоотключение цилиндров в ДВС?
Как реализованы на Кадиллак Севилль 98 следующие технические решения:
— при движении по трассе из 8 цилиндров двигателя до 4-х отключаются автоматически для экономии топлива.
— особенности системы охлаждения позволяют проехать при сильном падении уровня охлаждающей жидкости 80 км без нанесения какого-либо ущерба двигателю?
Запись из инструкции по эксплуатации Кадиллак Севилль 98:
«При сильном падении охлаждающей жидкости автоматически включается защита двигателя от дальнейших повреждений. В защитном режиме изменяется порядок зажигания в четырех цилиндрах и за счет этого предотвращается дальнейшее повреждение двигателя, но при этом мощностные и экономические характеристики двигателя ухудшаются. Если двигатель работает в защитном режиме, Вы можете в случае необходимости проехать расстояние до 80 км.»
В части изменения порядка зажигания в четырех цилиндрах следует отметить, что в инструкции неправильно трактовано то, что имели в виду американские инженеры: Правильно читать не в четырех цилиндрах, а в нескольких цилиндрах до 4 за цикл.
Далее следует заметить, что двигаться до 80 км можно при сильном падении, а не полном отсутствии антифриза. Ибо разогрев его до 124 градусов вы увидите надпись — «Овер хет! стоп энджин!» — после этого если Вы продолжите движение — то можно смело искать другой мотор.
«Отключение цилиндров » же достигается просто отключением форсунок на определенный момент — за счет этого сильно падает мощность и ДВС меньше греется.
А вот отключение цилиндров для экономии топлива реализовано почти так же. Только практически без потерь — ибо отключают их в момент низких мощностных запросов.
Отключение цилиндров
всегда было интересно, как это делают.
Пусть будет здесь.
Немногие 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.
Считалось, что 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. Однако, сейчас 4-х цилиндровый двигатель вполне может экономить топливо с помощью отключения цилиндров. Другой вопрос, насколько это эффективно.
При выключении группы цилиндров на режимах частичных нагрузок остальные цилиндры переводятся на работу при большей нагрузке. Из многочисленных способов отключения цилиндров следует выделить несколько основных:
—отключение топливоподачи, с одновременным сообщением неработающих цилиндров с атмосферой или с выпускным трубопроводом (при соединении с выпускным коллектором поддерживается температурный режим отключенных цилиндров)
—отключение топливоподачи с сохранением переменной степени дросселирования неработающих цилиндров;
—отключение впрыскивания топлива по заданной в электронном блоке программе (через один или несколько циклов) с целью поддержания температурного режима отключенных цилиндров. Эффект от применения данной системы меньше, чем от приведенных выше способов, т.к. после отключения каждого цикла приходится подавать несколько обогащенную смесь;
—отключение путем удержания впускных и выпускных клапанов в закрытом состоянии и прекращения газообмена в неработающих цилиндрах с периодическим приоткрытием для предотвращения их от залипания. Это более эффективный способ экономии топлива, но его использование связано с существенным изменением конструкции двигателя.
Снижение расхода топлива на частичных нагрузках достигается за счет более эффективного протекания процесса сгорания при меньшем количестве отработавших газов и большем давлении заряда. При некоторых способах отключения цилиндров снижаются потери на газообмен во время хода впуска и внутренние потери, что также способствует уменьшению удельного расхода топлива.
Испытания автомобиля БМВ-323 с б-тицилиндровым двигателем по ездовому циклу показали, что экономия топлива достигает 26%. Отключение 4-х цилиндров из 8-ми двигателя Porsche с распределенным впрыском бензина в сочетании с другими усовершенствованиями позволили снизить расход топлива на 35%.
Выпускаемые серийно автомобили Cadillac с 8-мицилиндровым двигателем с рабочим объемом 6 л имели систему отключения 2-ух или 4-х цилиндров с использованием микропроцессорной системы управления путем отключения клапанов. По сигналу электронного блока с помощью электромагнита опоры коромысел клапанов перемещаются вверх и коромысло перестает воздействовать на клапан. При отключении 4-х цилиндров внутренние потери снижаются в 1,5 раза. Величины снижения расхода топлива достигали на холостом ходу до 40%, на частичных нагрузках до 25%, при движении по шоссе до 20%. Оригинальная система отключения цилиндров была создана для автомобиля Mercedes-Benz 500SE. В механизме, привод клапана осуществляется через тарелку с нажимными штангами и сегментный элемент. При его повороте втулка с сегментным элементом выходит за пределы нажимных штанг и клапан остается в закрытом положении. Снижение расхода топлива достигает 28%. Создан вариант 12-ти цилиндрового двигателя с отключаемыми цилиндрами. Одной из важных проблем при создании систем отключения цилиндров является обеспечение хороших ездовых качеств. Современные системы электронного управления позволяют добиться плавных переходов без рывков и провалов во время отключения или включения цилиндров.
На кафедре «Автомобили и двигатели» КГТУ был предложен способ отключения цилиндров (ОЦ), который применим к современным ДВС с искровым зажиганием. Сущность способа заключается в следующем : в разрыв цепей между ЭБУ и топливными форсунками устанавливается специальное логическое устройство, которое блокирует или пропускает сигнал без изменения от ЭБУ к форсункам в зависимости от заданной программы. Такой подход позволяет реализовать различные программы ОЦ, это и постоянное отключение того или иного цилиндра(ов) и кратковременное.
Под программой отключения цилиндров ДВС понимается порядок чередования процессов сгорания в цилиндрах двигателя. Например, для 4-цилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 возможны две программы отключения цилиндров, причем первая — «1 через 1», где постоянно отключены два цилиндра, вторая — «1 через 2», где отключаемые цилиндры чередуются.
Основным недостатком ОЧЦ (кроме модульных двигателей) является увеличение неравномерности крутящего момента и хода ДВС, в результате чего растут вибрации силового агрегата, которые увеличивают износ деталей автомобиля и ухудшают санитарно-гигиенические условия работы водителя.
Из вышесказанного следует, что предложенный способ ОЦ исключает недостатки существующих вариантов, а также применение данного способа приводит к снижению расхода топлива ДВС, работающего на холостом ходу, до 30%. Предложенная система управления ДВС позволяет задавать различные программы и может использоваться при выборе наиболее оптимального варианта ОЦ у двигателей различных размерных групп.
Амплитуда колебаний нормальной силы, определяющей износ цилиндро-поршневой группы в работающем цилиндре, выше, поэтому ОЧЦ дает предпосылки
к увеличению ресурса ДВС.
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.
Двигатель 1,4 л TSI 103 кВт с системой отключения циндров (ACT) — это представитель новой серии бензиновых двигателей EA211. Он также является первым массово выпускаемым четырёхцилиндровым двигателем, в котором половина цилиндров может быть отключена для уменьшения расхода топлива.
Комбинация отключения цилиндров с BlueMotion Technology позволяет двигателю быть мощным и одновременно с этим экологичным.
Отключение цилиндров уменьшает расход топлива двигателя 1,4 л TSI в цикле NEFZ на 0,4 литра на 100 километров. Это соответствует уменьшению выбросов CO2 на десять граммов на километр. В комбинации с BlueMotion Technology расход топлива уменьшается на 0,6 литров на 100 км. VW заявляет, что расход топлива на Golf в смешанном цикле составляет 5,2 л/100км. Таким образом, экономия составляет порядка 11,5%.
Отключение цилиндров происходит при условиях, характерных для повседневного вождения.
Условия для работы в 2-цилиндровом режиме:
• Обороты двигателя в диапазоне прим. 1250–4000 об/мин. Ниже этого диапазона двигатель работает в 2-цилиндровом режиме недостаточно ровно,
выше — в исполнительных механизмах возникают слишком большие усилия.
• Соответствующий действию водителя крутящий момент не превышает определённого значения, зависящего от числа оборотов, и в любом случае не больше 85 Н·м. При более высоком крутящем моменте, вследствие границ детонации и изменения угла опережения зажигания, 2-цилиндровый режим не приводит к экономии топлива и поэтому не используется.
• Температура масла в двигателе не ниже 10°C. Подвижные части исполнительных механизмов кулачков смазываются маслом двигателя. При холодном и вязком масле скорости срабатывания исполнительного механизма не хватает для того, чтобы выдвинуть металлический стержень точно в тот ограниченный отрезок времени, в течение которого стержень может войти в направляющую канавку.
• Лямбда-регулирование активно. Этим обеспечивается отсутствие толчков при переключении
Даже если все перечисленные выше условия выполнены, другие обстоятельства могут приводить к тому, что двигатель будет продолжать работать в 4-цилиндровом режиме или, соответственно, будет переключаться с 2-цилиндрового на 4-цилиндровый режим.
Такими обстоятельствами могут быть, например:
-Ярко выраженная спортивная манера вождения, при которой постоянные переключения из одного режима в другой и обратно будут увеличивать расход топлива.
-Необходимость отопления, в случае которой следует как можно быстрее обеспечить полную подачу тепла в отопитель.
-Движение под уклон на принудительном холостом ходу, чтобы максимально использовать возможности создания двигателем тормозного момента.
-Резкое ускорение, чтобы двигатель мог выдать требуемую мощность.
Таким образом, отключение цилиндров может являтся достаточно эффективным способом экономии топлива, особенно это проявляется в городском режиме движения. Кроме того, повышение КПД двигателя значительно повышает его экологичность.