Hino-avto.ru

официальный дилер Hino Motors
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Система управления цилиндрами двигателя

Система управления цилиндрами двигателя

Экономичность поршневых двигателей внутреннего сгорания во многом зависит от режимов их работы. Оптимальных экономических показателей двигатели достигают при работе на номинальном или близком к нему режимах, но на частичных нагрузках и холостом ходу эффективность работы двигателей заметно ухудшается. Опыт эксплуатации транспортных средств показывает, что основу эксплуатационных режимов составляют режимы холостого хода и малых нагрузок, поэтому рассматриваемая проблема заслуживает внимания.

Как известно, часовой расход топлива и эффективная мощность находятся в прямой зависимости:

где GТ – часовой расход топлива;

Ne – эффективная мощность двигателя;

gе – удельный расход топлива.

Следовательно, с уменьшением эффективной мощности двигателя уменьшается и часовой расход топлива. Однако на режимах холостого хода и малых нагрузок снижение эффективной мощности просто необходимо, так как двигатель становится «недогруженным», в результате удельный расход топлива оказывается в 1,5–5 раза выше, чем на режиме номинальной мощности [1]. Поэтому при эксплуатации двигателя на режимах холостого хода и малых нагрузок необходимо отключать часть цилиндров и стремиться к тому, чтобы на скоростной характеристике показатели эффективной мощности всегда приближались к показателям минимального удельного расхода топлива. Как же при работе двигателя можно изменять эффективную мощность?

Проанализируем формулу эффективной мощности двигателя:

, (2)

где Vh – рабочий объем одного цилиндра двигателя;

i – число цилиндров двигателя;

n – частота вращения коленчатого вала двигателя;

τ – коэффициент тактности двигателя;

Ни – низшая теплота сгорания топлива;

α – коэффициент избытка воздуха;

l0 – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг воздуха;

ρk – плотность заряда на впуске в цилиндр двигателя;

ηV – коэффициент наполнения цилиндров двигателя;

ηi – индикаторный коэффициент полезного действия двигателя;

ηм – механический коэффициент полезного действия двигателя.

Можем заметить, что при работе двигателя без его конструктивных изменений на эффективную мощность существенное влияние оказывают частота вращения коленчатого вала n и число работающих цилиндров двигателя i. Если говорить о частоте вращения коленчатого вала, то ею сложно варьировать для уменьшения мощности с точки зрения экономии, так как при этом будет изменяться скорость автомобиля, к тому же оптимальный расход топлива достигается при частоте вращения коленчатого вала в пределах 2000–2500 мин-1. Поэтому более эффективным направлением изменения мощности для выхода двигателя на оптимальный режим работы на малых и средних нагрузках является изменение числа работающих цилиндров двигателя без изменения частоты вращения коленчатого вала. Отключение части цилиндров при постоянной частоте вращения коленчатого вала, например, на режимах холостого хода и малых нагрузок, не возникнет «нехватки» эффективной мощности, однако улучшится экономичность двигателя. Более того, механический КПД двигателя при постоянной частоте вращения коленчатого вала растет с повышением эффективной мощности, поэтому если при частичной нагрузке многоцилиндрового двигателя выключить несколько цилиндров, то остальные будут работать при большей нагрузке с лучшим КПД.

Таким образом, при отключении части цилиндров экономичность формируется несколькими факторами:

– перераспределение свежего заряда, поступающего в цилиндры двигателя, от отключенных цилиндров в «рабочие» – КПД «рабочих» намного возрастает;

– от отключенных цилиндров не нужно отводить тепло, следовательно, система охлаждения начинает работать эффективнее, что немного повышает КПД;

– «рабочие» цилиндры «догружаются» и по скоростной характеристике их эффективная мощность максимально приближается в область кривой минимального удельного расхода топлива, что повышает эффективность использования теплоты в цилиндрах двигателя.

В результате указанных факторов можно добиться экономичности двигателя на 25–30 %, особенно при эксплуатации в городском цикле [1].

Следует выделить три основных способа отключения цилиндров [2]:

– отключение подачи топлива – этот способ считается самым простым, так как не влечет за собой существенных конструктивных изменений. Изменения касаются в основном приборов топливоподачи, чтобы была возможность отключения подачи топлива, например, форсунки;

– механическое отключение – способ, предусматривающий разъединение привода клапанов или изменения фаз газораспределения газораспределительного механизма [3, 6], либо остановки поршней путем разрыва жесткой связи между коленчатым валом и поршнями и т.д. Данный способ значительно усложняет конструкцию двигателя;

– электронная система – система, позволяющая управлять электронным впрыском топлива, либо в целом системой управления двигателем. Такая система в зависимости от режима работы двигателя отключает часть цилиндров, при этом возможно варьирование количества отключаемых цилиндров и их очередность. На сегодняшний день электронная система в том числе используется для реализации первого и второго рассмотренных способов отключения цилиндров.

Целесообразней систему отключения цилиндров применять на многоцилиндровых мощных двигателях, например 6, 8, 12 цилиндров, работа которых особенно неэффективна на режимах холостого хода и малых нагрузок. Реализовать способ отключения подачи топлива можно по предложенной на рис. 1 схеме, на примере шестицилиндрового V-образного дизельного двигателя.

Рис. 1. Система питания двигателя топливом: 1 – топливопровод высокого давления; 2 – фильтр тонкой очистки; 3 – топливный насос высокого давления; 4 – топливный насос низкого давления; 5 – блок управления; 6 – отключатель подачи топлива; 7 – форсунка; 8 – топливный бак; 9 – топливопровод низкого давления; 10 – фильтр грубой очистки; 11 – сливная магистраль; 12 – слив от отключателей

В штатном режиме работы двигателя топливо из топливного бака 8 подается топливным насосом низкого давления 4 и через фильтры грубой 10 и тонкой 2 очистки топлива поступает к топливному насосу высокого давления 3, который в свою очередь подает топливо по трубопроводам 1 через форсунки 7 в цилиндры двигателя.

При переходе двигателя на режимы холостого хода или малых нагрузок, электромагнитные отключатели 6 по команде блока управления 5 переключают подачу топлива к форсункам 7 на слив, следовательно, в зависимости от того, на какой отключатель подается сигнал от блока управления, та форсунка и отключается от подачи. Таким образом, блок управления может отключать форсунки от подачи топлива в запрограммированной в блоке управления последовательности.

Отключатель, для рассмотренной системы, может быть выполнен по представленной на рис. 2 конструкции [4].

Рис. 2. Отключатель подачи топлива: а – устройство отключателя; б – подача; в – отключение подачи; 1 – подводящий канал; 2 – электромагнит; 3 – золотник; 4 – корпус; 5 – отводящий канал; 6 – канал к распылителю форсунки; 7 – сливной канал; 8 – полость работы пружины

Подвод топлива к форсунке для подачи его в цилиндр двигателя осуществляется через штуцер по подводящему каналу 1 в корпусе отключателя 4. При этом золотник 3 переключателя находится в положении, как показано на рис. 2, б. В этом случае топливо поступает по подводящему каналу 6 к распылителю форсунки. Одновременно из полости 8 осуществляется отвод топлива, не поступившего в цилиндр двигателя в результате просачивания между деталями распылителя форсунки. Топливо отводится по сливному каналу 7 отключателя и далее через отводящий канал на слив.

При отключении подачи топлива к форсунке золотник 3, управляемый электромагнитом 2 (рис. 2, а), займет положение, показанное на рис. 2, в. В этом случае подводящий канал 6 к распылителю форсунки и сливной канал 7 перекроются золотником 3, а топливо, поступающее в отключатель, проходит к отводящему каналу 5 на слив.

Как уже отмечалось, рассмотренный способ отключения части цилиндров считается менее затратным, так как влечет за собой лишь некоторые конструктивные изменения форсунок и установки отключателей. Несложно организовать и управление отключателями. Оно может быть реализовано штатным электронным блоком управления двигателем. Такими блоками на сегодняшний день комплектуются практически все современные двигатели. Однако необходимо заметить, что электронный блок управления в этом случае нуждается в доработке, перепрограммировании. Во-первых, рассматриваемый способ отключения части цилиндров путем отключения подачи топлива имеет ряд недостатков:

– увеличение неравномерности крутящего момента, и, как следствие, повышение вибрации двигателя;

– переохлаждение двигателя из-за чрезмерного обеднения горючей смеси на режимах малой частоты вращения коленчатого вала и, как следствие, меньшего выделения теплоты, что влечет к увеличению удельного эффективного расхода топлива при выходе двигателя на режим полной нагрузки.

Решением данных проблем может стать чередование отключаемых цилиндров. Например, отключение трех цилиндров из шести для системы, представленной на рис. 1, можно производить по схеме, представленной на рис. 3 (на рисунке стрелками обозначены включенные цилиндры). В этом случае рабочими цилиндрами остаются цилиндры разных блоков и, учитывая, что на одной шатунной шейке коленчатого вала размещаются два шатуна разных блоков, то усилие от шатунов работающих цилиндров передается к коленчатому валу через все шатунные шейки. Таким образом, чередование отключаемых цилиндров позволит поддерживать в них оптимальную температуру, а отключение цилиндров в разных блоках приведет к уменьшению неравномерности крутящего момента. Рассмотренная схема отключения части цилиндров обеспечивает работу двигателя с 50 % от номинальной мощности. Количество отключаемых цилиндров можно изменять в зависимости от режима работы двигателя с понижением мощности от 20 до 80 % по методике, изложенной в трудах [1, 5].

Читать еще:  Топ самых безопасных и надежных японцев

Рис. 3. Схема отключения части цилиндров: а – включены в работу первый, третий и пятый цилиндры; б – включены в работу второй, четвертый и шестой цилиндры

Во-вторых, необходимо на блок управления отключателями подачи топлива подавать управляющие сигналы, характеризующие тот или иной режим работы двигателя. Основными характерными показателями рассматриваемых режимов холостого хода и малых нагрузок являются нагрузка на двигатель и частота вращения коленчатого вала. Поэтому параметрами, задающими работу электронного блока, могут быть: частота вращения коленчатого вала, часовой расход топлива, индикаторное давление.

Таким образом, предложенная конструкция системы питания обеспечивает возможность отключения части цилиндров путем отключения подачи топлива отключателями, управляемыми электронным блоком. При правильной организации отключения части цилиндров на режимах холостого хода и малых нагрузок можно повысить экономические показатели двигателя до 20 % и снизить вредные выбросы в окружающую среду.

Система управления цилиндрами двигателя

Сайт сдается в аренду — обращайтесь на ipassat@mail.ru

+7 905 688 68 78

  • Главная
  • О компании
  • Вакансии
  • Услуги автосервиса
  • Контакты

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 допонительная 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.

Система отключения цилиндров двигателя. Вся правда.

Сегодня реально интересная статья, будем опять говорить про двигатель, а именно об одной из его систем. Как вы уже поняли из названия это «отключение цилиндров». Многие задаются вопросом – а такое вообще возможно? Как отключить несколько или один цилиндр, ведь они все работают в определенной последовательности и закономерности? Ребята можно! И причем такая конструкция применяется, и по сей день многими производителями …

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Для начала определение.

«Отключения цилиндров» – это система при помощи, которой, отключается подача топлива в 1 или несколько цилиндров двигателя. В свою очередь чтобы «нерабочие» не тормозили работу других, клапана ГРМ (газораспределительного механизма) в них — открываются, не препятствуют порождению воздуха. Также есть конструкции, где они постоянно закрыты. Эта система призвана экономить топливо, как заверяют некоторые производители – она может быть очень существенной.

Как становится понятно, устройство двигателя усложняется, причем значительно! Нужно учесть многие факторы, это и работа ГРМ, и подача топлива, и работа цилиндров и т.д. Однако применяемость системы доказала свою экономичность, поэтому применяется на многих автомобилях, например компаний Volkswagen, SKODA, Chevrolet, BMW и т.д.

Конструктивные особенности

Вначале хочется отметить, что такие двигатели существуют с 1950 годов прошлого века. Именно тогда, как ни странно, стали задумываться над экономией топлива у очень мощных и «прожорливых» автомобилей. Однако разработчики столкнулись с непредвиденной проблемой:

Все дело в том, что (изначально) применять ее можно только на автомобилях с большим количеством поршней, от 5 и выше. Идеальное применение 8 и более. Если устанавливалась на обычный мотор с 4 цилиндрами, то он начинает работать неравномерно, очень сильно детонировал. Таким образом, первые применения получили моторы V8.

Однако сейчас в современных реалиях, конструкции реально шагнули вперед, изменились как топливо, так и строение самого двигателя. Поэтому некоторые компании имеют разработки двигателей с 4 поршнями, у которых может отключаться 1 или 2 цилиндра.

Так сколько можно сэкономить?

Знаете тут все не однозначно. Такие конструкции работают в «узком» диапазоне оборотов двигателя, наиболее хорошая экономичность достигается с 2000 до 3500. Если нужна работа при более «высоких» оборотах, то полезное действие и экономия снижаются в геометрической прогрессии и вот почему – «отключение цилиндров двигателя» рассчитано на спокойную езду, так например если из «8» — отключить «4», то при высоких оборотах им придется «тащить» весь двигатель. Что однозначно для них будет сложно, в них будет перерасход.

Стиль езды при включенной системе, должен поменяться – так например обороты не должны выходить за пределы 3000, даже при разгонах и маневрах. Идеально будет плавное ускорение и длинное торможение, можно подключить и «движение накатом» (при определенном опыте).

Читать еще:  Ремонт насоса ГУРа

Экономия обусловлена некоторыми факторами:

1) При отключении цилиндров, воздух перераспределяется из «нерабочих» его отводят и подают в «рабочие». Таким образом, их КПД намного возрастает, эксперты заверяют что удваивается.

2) Система охлаждения начинает работать также эффективнее, ведь охлаждать нужно только рабочие цилиндры, что также немного повышает КПД.

3) Подача топлива. Насос начинает меньше качать бензина (только в рабочие поршни), таким образом — его давление уменьшается, что также сказывается на экономичности.

Если подвести итоговые значения, можно получить экономию до 30%. Как заверяют производители основное назначение таких конструкций это «городская езда» по пробкам.

Схема работы

Хочется отметить — что системы «отключения» бывают различными, сейчас различают до трех основных видов:

1) Механическое отключение. Происходит по средствам распределительного вала, при включении системы он как бы смещается и работает на других «орбитах». Именно он регулирует подачу топлива в поршни мотора, так впускные клапана постоянно закрыты, в них не поступает топливо, а вот выпускные клапана открыты, таким образом поршни просто гоняют воздух внутри. Получается, что работает ровно половина двигателя, именно так достигается экономия.

2) Отключение подачи топлива. Также все элементарно — в определенные цилиндры не поступает топливо, оно ограничивается на уровне «подачи». Если можно так выразиться — система перекрывает «топливопроводы» в определенных местах, и топливо просто не идет в нужные поршни. Причем поршни могут чередоваться. Нужно отметить — что механически это такая же система, здесь не перекрываются клапана, не двигаются распредвалы и т.д., однако в какие-то цилиндры идет топливо в какие-то нет, и они работают в пустую, качая обычный воздух. Небольшое видео.

3) Электронная система. Есть и более продвинутые электронные варианты, применяемые сейчас у компании BMW. Здесь выполняются как «движения» валов, так и электронное перекрытие топливопроводов. Нужно отметить — что может включаться-выключаться автоматически. Например, в городе — когда скорость малая и обороты тоже, ЭБУ дает команду на «включение», если вы выехали на трассу, и надавили «акселератор» система отключается, задействовав весь мотор.

Минусы

Конечно же, есть и существенные минусы, именно из-за них многие производители не применяют ее на своих автомобилях.

1) Сложная конструкция двигателя. Особенно если использовать первый вариант, со смежающимися валами.

2) Дороговизна. Всех вариантов, причем самый дорогой считается электронный.

3) Ремонт и запчасти. Как вы поняли отремонтировать намного сложнее и дороже, также найти запчасти сложно, под заказ и ждать до нескольких месяцев.

4) В случае поломки, может не работать половина мотора, ездить на таком авто неудобно, нужно ставить на стоянку.

5) Последнее что хочется отметить это сложность конструкции балансировки. Здесь применяется множество подушек, подпоров и т.д. За ними также нужно следить, потому как если они выйдут из строя работа такого мотора будет неравномерной!

В заключении хочется сказать, что многие производители опять начали разработку в этой области потому как направление перспективное. Представьте, что будете экономить на 30% меньше топлива по пробкам и в городе! Тут как говориться есть над чем подумать.

НА этом заканчиваю, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

(13 голосов, средний: 4,31 из 5)

Для бензиновых двигателей создали систему динамического пропуска зажигания

Британская компания Delphi Technologies и американская Tula Technology разработали универсальную систему динамического пропуска зажигания для автомобильных бензиновых двигателей. Как пишет ArsTechninca, новая система может быть установлена практически на любой из уже существующих двигателей, причем стоимость такой переделки мотора будет относительно невысокой.

Во время работы современного бензинового автомобильного двигателя в его цилиндр подаются воздух и бензин, которые затем сжимаются с помощью поршня. Затем сжатая смесь поджигается искрой от свечи зажигания. Горящая смесь образует расширяющиеся газы, которые толкают поршень. Этот цикл повторяется постоянно.

Иногда свечи зажигания могут пропускать зажигание, что для обычных бензиновых моторов считается неправильной работой и требует ремонта. Дело в том, что при пропуске поджига снижается мощность силовой установки и стабильность ее работы.

Тем не менее, существуют двигатели, устройство которых позволяет при необходимости «выключать» некоторые цилиндры. Например, восьмицилиндровый мотор LT1 компании General Motors при падении нагрузки ниже определенного значения может отключать четыре цилиндра, закрывая клапаны подачи топлива. Каждый раз отключаются одни и те же цилиндры, что уменьшает их износ по сравнению с остающимися работать.

Система, разработанная Delphi Technologies, получила название Dynamic Skip Fire (динамический пропуск зажигания). Она состоит из блока управления, приводов и набора датчиков. Во время работы двигателя эта система постоянно отслеживает нагрузку на мотор и параметры его работы, уровень шума и вибрации и на основе полученных данных вычисляет необходимые для отключения цилиндры.

Приводы блокируют открывание клапанов, а система управления отключает свечу в том или ином цилиндре. В целом, на двигателях V4 при трех тысячах оборотов система может отключать цилиндры до шести тысяч раз в минуту. При этом такие отключения производятся таким образом, чтобы двигатель мог выдавать полную мощность, если того требует водитель.

В целом, по оценке Delphi Technologies, новая система позволяет снизить выбросы углекислого газа на 7-15 процентов, а потребление топлива — на 10-20 процентов в зависимости от типа двигателя. Стоимость новой системы составляет 350 долларов.

В августе прошлого года японская автомобильная корпорация Mazda Motor представила новый двигатель внутреннего сгорания Skyactive-X. Его планируется начать устанавливать на автомобили с 2019 года. Силовая установка работает по дизельному циклу, но в качестве горючего использует бензин.

Дизельный двигатель отличается от бензинового тем, что в нем происходит самовоспламенение топлива при подаче в цилиндр с предварительно сжатым воздухом. Степень сжатия в цилиндрах даже тихоходного дизельного двигателя будет выше, чем в цилиндрах бензинового. Дизельный цикл считается более экономичным, чем бензиновый.

По оценке Mazda, новый двигатель Skyactive-X будет на 20-30 процентов экономичнее других бензиновых двигателей в линейке компании.

Система отключения цилиндров

В течение многих лет специалисты, занимающиеся разработкой и эксплуатацией автомобильных двигателей, дискутируют о том, имеют ли практическое применение силовые агрегаты, оснащенные системами отключения цилиндров. В результате жарких споров они пришли к выводу, что такие механизмы целесообразно использовать только в двух случаях:

  • при возникновении аварийных ситуаций;
  • во время проведения диагностических работ, связанных с поиском неисправностей двигателей и/или тестированием их работоспособности.

Что касается отключения цилиндров автомобильных моторов с целью экономии горючего в процессе эксплуатации, то здесь мнения инженеров разделились.

Противники этой идеи, доказывая свою правоту, говоря что нецелесообразно, изготавливая сбалансированный силовой агрегат, затем оснащать его системой, которая способна снизить мощность. Они считают, что потребители, которых беспокоит проблема расхода топлива, могут выбрать себе автомобиль с двигателем, способным удовлетворить их требования.

Сторонники оснащения автомобильных моторов подобными системами доказывают, что в процессе эксплуатации транспортные средства функционируют с максимальной отдачей не больше 30% рабочего времени. Все остальное время моторы работают с неполной нагрузкой, что характеризуется повышенными потерями.

Несмотря на имеющиеся разногласия, практически все ведущие производители автомобильных моторов занимаются разработкой силовых агрегатов с системами отключения цилиндров.

Теоретически процесс отключения цилиндров очень прост — необходимо прекратить подачу топлива в них и закрыть впускные и выпускные клапаны газораспределительного механизма. Однако если перекрыть форсунки топливной системы мотора не составляет большого труда, то осуществить отключение клапанов достаточно сложно. И здесь все компании идут своим путем.

Немного истории

Впервые двигатели с системой, позволяющей отключать цилиндры в процессе эксплуатации, появился в 1981 году. Установлены они были на автомобилях Cadillac. Впускные и выпускные клапана на этих моторах закрывались электромагнитными катушками по команде, полученной от блока управления. Срабатывание катушек обеспечивало неподвижность клапанов.

В 1999 году аналогичная система появилась и на автомобилях Mercedes. Инженеры компании разработали оригинальные составные коромысла, части которых при срабатывании электромагнитного клапана разъединялись. При этом удерживались клапаны в закрытом состоянии специальными пружинами, а блок электронного управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.

Концерн GM в 2004 году также оснастил ряд двигателей аналогичной системой, получившей название Displacement-on-Demand (рабочий объем по требованию). В них разъединение распределительного вала и соответствующих клапанов газораспределительного механизма происходит при помощи специальных толкателей.

Читать еще:  Привлечет ли покупателей дефорсированный Cadillac SRX

Наиболее интересная конструкция была разработана конструкторами компании Honda в 2005 году. Система отключения цилиндров двигателя VCM (Variable Cylinder Management) самостоятельно отключает необходимое количество цилиндров при работе двигателя в различных режимах. Кроме того, она работает совместно с системой регулирования фаз и оснащена вспомогательными системами, которые:

  • снижают вибрации силового агрегата;
  • подавляют шум мотора в салоне.

Все разработанные в этот период (1981-2005) конструкции работали только с моторами, имеющими 6 или 8 цилиндров, объем которых составлял не менее трёх литров.

Современные системы

В настоящее время производители автомобильных моторов не прекратили работы по созданию эффективных систем отключения цилиндров и на 4-цилиндровых двигателях.

Интерес представляют разработки компаний:

  • Volkswagen, выпустившей на рынок двигатель 1,4 TSI (модификация CPTA), оборудованный системой отключения двух цилиндров АСТ (мощность 140 л. с.);

  • AUDI, специалисты которой разработали систему отключения цилиндров COD (Cylinder On Demand), используемую в различных типах силовых агрегатов — 1,4 TFSI COD, 4,0 TFSI COD и W12 COD;

  • Mitsubishi, разработавшей собственную систему MD (Modular Displacement) для 4- и 6-цилиндровых силовых агрегатов.

Принцип действия

Принцип работы систем отключения цилиндров теоретически одинаков для всех и заключается в том, что в определенные цилиндры перестает подаваться топливо и воздух. Кроме того, для них прекращается и искрообразование. Достигается это следующим образом:

  • впускные клапаны останавливаются в закрытом положении;
  • выключается подача топлива через форсунки;
  • отключаются цепи искрообразования;
  • выпускные клапаны останавливаются в закрытом положении в тот момент, когда в цилиндрах находится отработанный газ.

Подключение отключенных цилиндров двигателя осуществляется на такте впуска. Это делается для того, чтобы деактивированные цилиндры начинали работать, освобождаясь от отработанных газов.

С работой механизма отключения цилиндров двигателя можно подробно ознакомиться, посмотрев видеоролик

Руководство по ремонту и эксплуатации
Mercedes S class W220

Система питания и впрыска топлива

Управление распределением мощности — описание и принцип организации функции отключения цилиндров

Нагнетатель воздуха

Проверка и регулировка числа оборотов холостого хода/момента зажигания/концентрации СО

Сбрасывание давления в топливной системе бензинового двигателя

6.1.2 Управление распределением мощности — описание и принцип организации функции отключения цилиндров

Управление распределением мощности — описание и принцип организации функции отключения цилиндров

Отключение цилиндров для снижения расхода топлива

Конструкция/принцип функционирования

Для отключения цилиндров 2 и 3 (правый ряд цилиндров) и 5 и 8 (левый ряд) их впускные и выпускные клапаны прекращают функционировать. При отключенных цилиндрах их клапаны остаются постоянно закрытыми, параллельно прекращается впрыск в них топлива и подача ВВ напряжения системы зажигания.

Функция отключения организована в модуле управления двигателя (ECM):

— Активация клапана отключения для цилиндров правого ряда (Y80).
— Активация клапана отключения для цилиндров левого ряда (Y81).
— Активация выпускного пластинчатого клапана (Y93).
— Сигнал датчика давления масла системы отключения цилиндров (В40/2).
— Сигнал датчика давления (В28), абсолютное давления во впускном трубопроводе.
— Выявление отказов отключения.

Используемые входные сигналы в ECM:

— От датчиков CKP и оборотов двигателя.
— От датчика положения дроссельной заслонки (TPS).
— Сигнал включения передачи.
— От датчика температуры масла.

Применяемые параметры ECM (ME-SFI) подстраиваются под функцию отключения цилиндров. Например:

— Отключение подачи топлива и напряжения питания в определенные цилиндры с последующей перестройкой фаз газораспределения и опережения зажигания под новые условия (цилиндры отключены).
— Активация исполнительного устройства дроссельной заслонки.
— Экстраполяция рабочих параметров под дальнейшее изменение условий (цилиндры отключены/включены).
— Адаптация состава смеси под текущие изменения в подаче воздуха и давления.
— Корректировка алгоритма диагностики STAR.

Функция отключения цилиндров деактивирована

Обе секции переключаемого коромысла блокируются между собой посредством подвижного соединительного штифта. Пружина отжимает штифт в положение блокировки.

Функция отключения цилиндров активирована

Клапаны отключения цилиндров правого и левого рядов (Y80 и Y81) активируются по команде ECM и открываются. Масло под давлением подается под нажимной палец сквозь оси коромысел, что приводит к отжиманию назад соединительных штифтов. Секции коромысел получают отдельные степени свободы и приобретают способность свободно двигаться друг относительно друга. Впускные и выпускные клапаны прекращают функционировать.

Расстыкованный клапанный рычаг опирается на пятку кулачка, что гарантирует попадание скользящего блокировочного пальца в гнездо роликового кулачка для отмены функции отключения цилиндров.

Рабочие моменты процедуры отключения цилиндров

Ввиду конструктивных особенностей, отключение цилиндров может быть реализовано только в определенных положениях двигателя:

— Клапаны должны быть закрыты. Срабатывание становится возможным только при разгруженных коромыслах.
— По завершении рабочего цикла выпускные клапаны всегда отключаются первыми, впускные — последними. При этом газ под давлением попадает в отключаемый цилиндр. Давление препятствует выводу масла из картера. Лямбда-управление остается отключенным при дальнейшем включении цилиндров и отработавшие газы выпускаются.
— Сначала отключаются цилиндры 2 и 3 правого ряда затем 8 и 5 левого (в порядке перечисления).

Состояние активации функции отключения цилиндров

— Период отключения (порядка 20 секунд) истекает после запуска двигателя.
— Температура охлаждающей жидкости двигателя выше чем +20°С.
— Обороты двигателя при нормальной рабочей температуры составляют:

» 925 ÷ 1700 в минуту при включенной 3-й передаче.
» 925 ÷ 1700 в минуту при включенной 4-й передаче.
» 925 ÷ 3500 в минуту при включенной 5-й передаче.
— Режим АТ: 3, 4 или D.
— Угол открывания дроссельной заслонки не превышает порогового значения, определяемого запросами двигателя.
— Давление масла превышает значение 2.5 атм.
— Температура двигательного масла находится в пределах диапазона 20 ÷ 130 °С.
— Температура всасываемого воздуха составляет порядка -40 ÷ 100 °С.
— Высота места не превышает значения 2500 м над уровнем моря.
— Выходное напряжение батареи составляет не менее 10.5 В.
— Отключение цилиндров происходит для варианта кодирования диагностики STAR.
— Контроллер системы управления тягой (ASR) не активирован.

Состояние деактивации функции отключения цилиндров

— Выявляются вредные для 3-функционального каталитического преобразователя (TWC) пропуски зажигания.
— Выявлено нарушение срабатывания функции отключения цилиндров.
— Активирован аварийный режим электронного управления педалью газа
— Произошел отказ выдачи сигнала датчика температуры масла.
— Произошел отказ выдачи сигнала датчика давления масла.
— По требованию устройства диагностики функциональной цепи.
— Имеет место чрезмерное для условий отключенного состояния цилиндров нарушение стабильности оборотов.
— Превышено максимально допустимое время непрерывного функционирования (около 25 секунд).

Функция отключения цилиндров будет активирована вновь спустя порядка 20 секунд.

Порог активации функции отключения цилиндров

Порог активации определяет условия отключения и включения функции отключения цилиндров при средних оборотах коленчатого вала и умеренной нагрузке на двигатель и зависит от правильности программирования параметров диагностики STAR. Допускаются следующие регулировки по корректированию программы:

— Порог выбирается из базовых установок параметров отдачи двигателя
— Вводится ограничение на активацию при оборотах ниже 1500 в минуту.
— Вводится ограничение по текущему состоянию параметров отдачи двигателя.
— Функция отключения деактивирована.

Дроссельная заслонка кратковременно активируется перед моментами включения и отключения функции отключения цилиндров.

При переключении между двумя режимами функционирования двигателя по возможности должен развиваться тот же крутящий момент с целью исключения заметной разницы в развиваемой двигателем мощности и достижения плавности переключения.
Активация выпускной заслонки

При активированной функции отключения цилиндров электромагнитный клапан-переключатель выпускной заслонки срабатывает по команде ECM (ME-SFI) при оборотах двигателя до 2500 в минуту. На диафрагму исполнительного устройства подается разрежение и заслонка частично перекрывает сечение выпускной трубы, что позволяет снизить уровень шумового фона.

Активация клапанов отключения цилиндров

Клапаны отключения цилиндров правого и левого рядов (Y80 и Y81) активируются по импульсному сигналу напряжения, выдаваемому непосредственно модулем управления двигателя (ME-SFI).

При активированной функции отключения цилиндров скорость переключения приблизительно в течение приблизительно 0.5 секунд достигает 95% с целью увеличения стартового тока и повышения скорости реагирования. Обмотки катушки защищены от термических перегрузок путем введения временного ограничения.

Дополнительные меры, применяемые на силовом агрегате при отключенных цилиндрах

— Подбирается масляный насос повышенной производительности (как на двигателе 120).
— На ременный привод устанавливается вибрационный демпфер.
— С целью снижения шумового фона используется преобразователь вращения с турбинным демпфером скручивающих усилий.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector