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.
Система отключения цилиндров и ее особенности
Стоит отметить, что среднестатистический силовой агрегат работает в режиме максимальной мощности всего лишь 30% времени. Остальная же часть времени приходится на неполные нагрузки. В итоге, дроссельная заслонка находится практически в закрытом положении. Для работы же мотор все равно должен втягивать необходимый объем воздуха. В итоге, образовываются так называемые насосные потери, которые еще больше уменьшают эффективность ДВС.
Система отключения цилиндров, благодаря деактивации части цилиндров в случае работы на небольших нагрузках, позволяет добиться вышеописанных целей. В большей части случаев применение такой системы наиболее целесообразно в многоцилиндровых моторах. Ведь именно в таких агрегатах потери при работе на небольших нагрузках максимальны.Теоретически, чтобы обеспечить деактивацию конкретного цилиндра, необходимо произвести три действия:
- Прекратить подачу горючего;
- Перекрыть поступление воздуха;
- Перекрыть выпуск отработанных газов.
Стоит отметить, что первая цель может быть достигнута достаточно просто. Ведь подача горючего в современных моторах осуществляется при помощи электромагнитных форсунок, имеющих электронное управление. Вторые же две задачи представляются более сложными. Ведь необходимо задерживать в закрытом состоянии и впускные и выпускные клапана конкретного цилиндра силового агрегата.Существует три основных подхода к решению данной задачи:
- Использование возможности деактивации коромысла клапана;
- Использование особых толкателей, имеющих специальную форму;
- Применение распределительных валов, имеющих кулачки с разной формой.Конечно, кроме явных «плюсов» использование системы отключения цилиндров имеет и некоторые «минусы». К ним относятся дополнительный шум от силового агрегата, повышенные нагрузки на его детали, а также увеличение вибраций.
С шумностью производители борются подбором длин труб, а также применением системы из двух глушителей, отличающихся резонаторами различного размера. Вибрации мотора снижаются применением специального двухмассового маховика, а также гидравлических опор мотора специальной конструкции. Дополнительные же нагрузки на мотор предупреждаются оставшимися в камере сгорания отключенных цилиндров отработавшими газами. При ходе поршня вверх, газы сжимаются, и осуществляют давление при движении поршня вниз. В итоге обеспечивается эффект уравнения сил.И НАПОСЛЕДОК…Система отключения цилиндров впервые появилась еще в 1981 году на машинах марки Cadillac. Удержание клапанов закрытыми осуществлялось путем специальных электромагнитных катушек, расположенных на коромыслах. При активации катушек, коромысла оставались неподвижными. А клапаны под влиянием пружин были закрыты. Управлял всей системой электронный блок.
компания Mercedes-BenzHondaVolkswagen
Джиповодство
В раздел
Следующая статья >>
29.07.2013
Система отключения части цилиндров (MDS)
Multi Displacement System
Система отключения части цилиндров (по-английски Multi-Displacement System или сокращённо MDS) впервые была установлена на автомобиле марки Jeep Grand Cherokee, который имеет двигатель HEMI, объёмом 5,7 литра. Назначение данной системы состоит в отключении половины цилиндров в ситуации, когда автомобиль некоторое время движется с постоянной скоростью или с небольшими плавными ускорениями. Конкретно система активируется при движении на скорости, превышающей 30 км/ч, когда частота вращения коленвала не более 3000 об/мин.
Использование системы MDS позволяет существенно повысить топливную экономичность автомобиля (её уровень зависит от конкретных условий движения, но составляет примерно 20 процентов). Думается, что опытные водители оценят сполна её преимущества. Переключение двигателя с работы на полную, то есть, например, с восьми цилиндров, к половинной мощности, когда остаются активными только четыре цилиндра, происходит практически мгновенно – для этой операции достаточно каких-то 40 миллисекунд, то есть 0,040 секунды. Причём оно происходит в полностью автоматическом режиме, без участия водителя. Больше того, ни он, ни тем более пассажиры не заметят этого переключения.
Также следует отметить, что подобная система повышает не только экономичность, но и экологичность автомобиля, поскольку выброс токсических веществ уменьшается пропорционально количеству отключаемых цилиндров.
Но, как и в любом техническом новшестве, есть у MDS и некоторые недостатки, к которым относятся, прежде всего, повышенные значения вибрации и шума. Да и двигатель при включенной системе MDS работает под дополнительными нагрузками, практически на износ
Это особенно важно, поскольку согласно статистике автомобили могут без серьёзных последствий работать под полной нагрузкой не более трети от общего времени работы. Иными словами, большую часть своего рабочего времени двигатель работает с далеко неполной нагрузкой, что, в свою очередь, вызывает значительные насосные потери, а это особенно актуально для моторов, оснащённых большим количеством цилиндров (а именно шесть, восемь и двенадцать цилиндров)
Если мы имеем дело с двигателями с меньшим числом цилиндров, то двигатель после активации системы MDS начинает работать неравномерно.
Технически система отключения части цилиндров реализуется путём отключения подачи топлива на часть цилиндров, которое выполняется закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Сегодня данная задача решается использованием электромагнитных форсунок, имеющих электронное управление. Вообще для реализации данного метода существует несколько технических решений, среди которых MDS является далеко не единственным вариантом. Кто-то для этого выключает коромысло, кто-то использует кулачки распредвала, делая их разной формы. На Jeep Grand Cherokee пошли своим путём, применяя для этого толкатель, имеющий специальную конструкцию.
Остановимся на этом толкателе поподробнее. Как уже было сказано, он имеет специальную конструкцию, которая обеспечивает разъединение распредвала и нужного клапана. В некоторый момент времени в толкатель подаётся специальное масло, выдавливающее соответствующий штифт – толкатель становится деактивированным. Давление этого масла регулируется при помощи электромагнитного клапана.
Напоследок отметим, в каких случаях может пригодиться частичное отключение цилиндров. В частности, такой подход нередко используется при диагностике двигателя. Понятно, что сама MDS решениям подобных задач не отвечает, но вариантом использования вполне является. Или, например, такая функция может быть полезной при возникновении тех или иных форс-мажорных обстоятельств.
Просмотров страницы: 112
Администратор сайта оставляет за собой право удаления и редактирования любых материалов, размещенных на сайте, без уведомлений и объяснения причин, включая: регистрации, объявления, сообщения, комментарии, фотографии, изображения и пр.. |
В раздел
Следующая статья >>
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.
124,25
Источник
Автономный транспорт
Любой уважающий себя автомобилестроитель может похвастаться беспилотными моделями автомобилей и автономной системой управления. На самом деле, впервые автономный автомобиль появился еще в 1964 году в лаборатории искусственного интеллекта Стэнфордского университета в форме повозки
Не принимая во внимание то, что эта повозка не могла перевозить пассажиров, это был автомобиль размером с современный гольф-мобиль, который управлялся при помощи камеры и беспроводного соединения с компьютером. Небольшая повозка записывала видео на бортовую камеру и отсылала изображения на компьютер, находящийся неподалеку, для обработки
Проанализировав видео материал, компьютер создавал своего рода 3D карту окружающей территории и передавал команды движения обратно повозке.
Понятно, что это был очень долгий процесс, и машина могла ездить самостоятельно всего несколько метров. Именно поэтому, до сегодняшнего дня, мы не видели беспилотные автомобили, гоняющие по улицам городов.
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.
Работа двигателя
Вне зависимости от типа мотора, принцип его работы аналогичен. Сегодня существуют карбюраторные моторы, дизельные, инжекторные. Во всех моделях происходит один и тот же рабочий цикл четырехтактного двигателя. Давайте подробно рассмотрим, какие же процессы работают внутри мотора и заставляют его приходить в движение.
Четырехтактный цикл – это последовательность из четырех рабочих тактов. За начало обычно принимается такт, когда в камеры сгорания попадает горючая смесь. Хоть за время его течения в двигателе проходят и другие действия, обозначаемый такт – это один рабочий процесс. К примеру, такт сжатия – это не только сжатие. В этот период смесь перемешивается в цилиндрах, начинается формирование газа, она воспламеняется.
То же самое можно сказать и о других этапах работы двигателя
Самое важное здесь то, что разные процессы для лучшего понимания и упрощения рабочего цикла четырехтактного двигателя раскладывают лишь на четыре такта
Трехцилиндровые двигатели: достоинства и недостатки
С трехцилиндровыми двигателями сталкиваются владельцы как иномарок, так и отечественных машин.
Более того, в последнее время ведущие мировые автоконцерны стали чаще использовать подобные модели мотора, поскольку они являются более экологичными, а забота об окружающей среде, как известно, — одно из самых популярных направлений в современной промышленности.
Если вы хотите приобрести автомобиль с трехцилиндровым двигателем, но сомневаетесь в правильности своего решения, то эта статья для вас. В ней мы рассмотрим основные достоинства и недостатки моторов такого типа.
Что такое трехцилиндровый двигатель?
Начнем с азов, а именно — с объяснения того, чем трехцилиндровый двигатель отличается от всех прочих.
Даже начинающим автовладельцам и просто интересующимся техникой людям известно, что внутри мотора есть цилиндры: они приводятся в движение коленчатым валом и запускают в работу весь транспортный механизм.
Из этого можно сделать логичный вывод: чем цилиндров больше, тем движок мощнее. Так оно и есть на практике.
Трехцилиндровый движок имеет невысокую мощность (отсюда появилось одно из его народных названий — «мотоциклетный двигатель»). Его устанавливают обычно на малолитражки и машины, предназначенные для езды по городу и на небольшие расстояния.
Преимущества трехцилиндрового двигателя
- Экологичность. О ней мы упомянули еще в начале статьи. Действительно, машины с таким типом движка наносят гораздо меньший ущерб окружающей среде и потому завоевывают популярность сейчас, когда забота об экологии стала одной из первостепенных задач человечества.
- Возможность комбинировать виды топлива. Трехцилиндровые двигатели рассчитаны на малый объем бензина (например, у последней разработки , мотора Kappa объем всего 1,0 л), потому для усиления мощности их часто сочетают с установкой добавочного газового баллона. Это опять-таки экологично и в условиях нашей страны вполне экономно.
- Малый расход бензина. Это преимущество логично вытекает из предыдущего: раз двигатель рассчитан на небольшой объем топлива, то и лишние дозаправки не нужны (на 100 км, в среднем, требуется 5,9 л бензина).
- Легкость и компактность. Движки такого типа чаще всего изготавливаются из аллюминия и имеют небольшой размер. Это помогает сохранить динамические свойства в условиях небольшого объема двигателя.
Что такое пропуски воспламенения в цилиндрах
Пропуск зажигания представляет собой такой сбой в работе двигателя, когда смесь топлива и воздуха в одном или нескольких цилиндрах воспламеняется несвоевременно или такого воспламенения вообще не происходит.
В результате нарушается работа ДВС по заданным тактам, мотор начинает «троить» и дергаться, заметно теряется мощность. Несгоревшее топливо из неработающего цилиндра попадает в выпускную систему и там горит. По этой причине пропуски зажигания могут дополнительно сопровождаться хлопками и выстрелами в глушителе.
Начнем с того, что в случае возникновения проблем с воспламенением смеси на моторе с карбюратором главными признаками являются: «троение» двигателя, прострелы в выпускной системе, потеря мощности, а также отчетливый запах горючего из выхлопной трубы.
В случае с инжектором могут проявиться аналогичные симптомы, при этом на приборной панели инжекторного авто зачастую горит чек, пропуски зажигания фиксируются в ЭБУ как ошибка. Все это значит, что водителю необходимо провести компьютерную диагностику двигателя.
Добавим, что после фиксации блоком управления таких пропусков, ЭБУ также может принудительно отключить один или даже два проблемных цилиндра. Это происходит после того, как блок управления анализирует показания ДПКВ, учитывая скорость вращения коленчатого вала и работающих в этот момент цилиндров. Измерения осуществляются каждую четверть оборота (на моторах с 4 цилиндрами).
Счетчик пропусков воспламенения отключает неработающие цилиндры после того, как будет превышен допустимый порог таких пропусков. Под отключением следует понимать прекращение подачи топлива. Затем цилиндр снова задействуется спустя запрограммированный промежуток времени или после повторного запуска ДВС.
Подобное решение создано для того, чтобы защитить каталитический нейтрализатор в выхлопной системе, которым оборудованы инжекторные авто. Дело в том, что попадание несгоревшего топлива из неработающих цилиндров разрушает катализатор. Исключение из работы цилиндров, в которых возникли пропуски зажигания, позволяет доехать своим ходом до СТО, при этом ущерб для катализатора будет минимальным.
Следует добавить, что даже если проблема возникла разово, то есть не имеет систематического характера, в ряде случаев простыми способами (например, снятие клеммы с АКБ) потушить горящий чек не удается. Другими словами, чек горит постоянно, а сбросить ошибку двигателя можно только программно. При этом после подключения диагностического оборудования к автомобилю можно обнаружить пропуск зажигания во 2 цилиндре, пропуски воспламенения во 2 и 3 цилиндре и т.п.
Сама ошибка по пропускам зажигания на сканере обозначается литерой «Р». Например, p0301 говорит о том, что пропуски зажигания в первом цилиндре были зафиксированы ЭСУД и записаны в память ЭБУ. Ошибка p0302 (пропуск воспламенения во 2 цилиндре) укажет именно на второй цилиндр, р0300 — обнаружены случайные множественные пропуски воспламенения, ошибка 300 пропуски зажигания, превышение и т.д. В любом случае, указанная ошибка говорит о наличии проблемы, которую необходимо устранять.
Признаки неисправности
Пропуск зажигания смеси представляет собой невоспламенение топливно-воздушной смеси либо её несвоевременный поджиг. В любом из случаев система считает количество пропусков и задержек, а в случае необходимости отключает неработающий цилиндр либо даже пару. На большинстве машин первым признаком неисправности является загорание на приборной панели символа «чек».
Также среди распространённых признаков можно отметить.
- Запах топлива из выхлопной трубы. Так как смесь не воспламенилась в цилиндре, то она выводится практически в неизменном виде либо частично нейтрализуется.
- Прострелы в выхлопной системе. Если происходит частичное возгорание, то сильно страдает каталитический нейтрализатор, что может привести к появлению хлопков.
- Потеря мощности. Мотор не работает должным образом, поэтому коленвал крутится с меньшей частотой, что приводит к значительной потере мощности.
- Троение мотора. Выход из строя одного либо пары цилиндров ведёт к тому, что двигатель начинает вибрировать в процессе работы и появляются другие признаки неисправности.
В машинах с электронным блоком управления существует несколько типов ошибки, которые свидетельствуют о наличии поломки.
- Р0300. Является признаком множественных сбоев в процессе воспламенения горючей смеси в разных цилиндрах.
- Р0301 — р0304. Последняя цифра показывает, какой именно из цилиндров работает неправильно.
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.
- < Назад
- Вперёд >
Слишком много цилиндров
Появились многоцилиндровые двигатели без малого 75 лет назад, примерно в тоже самое время стали задумываться и о проблемах экономии автомобильного топлива, поскольку, машины в середине прошлого века были чрезвычайно «прожорливыми». Так появилась система отключения цилиндров. Практиковалась она на автомобилях, двигатели которых имели много поршней. Разумеется, сегодня автомобилестроительная отрасль шагнула далеко вперёд, благодаря чему изменилась и конструкция двигателей, и качество автомобильного топлива, и его расход. Сейчас некоторые производители создают моторы с четырьмя поршнями, один или два из которых можно отключать.
Система отключения цилиндров
Особенности работы 4-х тактного двигателя
В двухтактном моторе смазывание поршневых и цилиндровых пальцев, коленвала, поршня, подшипника и компрессорных колец проводят, заливая масло в бензин.
Коленчатый вал четырёхтактного мотора располагается в масляной ванне, что является существенным отличием. Именно поэтому отсутствует необходимость смешивать топливо и добавлять масло. Все, что необходимо сделать владельцу автомобиля — наполнить бензином топливный бак.
Автовладельцу, таким образом, незачем приобретать специальное масло, без которого не может функционировать двухтактный мотор. Кроме того, при наличии четырехтактного мотора на поршневом зеркале и на стенах глушителя уменьшается количество нагара
Еще одно важное отличие — в двухтактном моторе в выхлопную трубу выплескивается горючая смесь, что обусловлено его устройством
Следует признать, что у четырехтактных двигателей также имеются небольшие недостатки. Например, у них не особо качественными являются рабочие моменты по регулированию теплового клапанного зазора.
Как реализуется отключение цилиндров
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.
Статья в тему: Список автомобилей участвующих в программе утилизации 2020 года
Во всех двигателях, независимо от конструкции, отключаемые цилиндры по возможности равномерно чередуются с неотключаемыми, для обеспечения максимально сбалансированной работы.
SCR — Selective Catalytic Reduction
Самая эффективная система для снижения NOx использует присадку
Нейтрализатор SCR (Selective catalytic reduction) превращает оксид азота (NOJ в незагрязняющие вещества, такие как вода и азот. Это превращение происходит при использовании синтетического раствора мочевины (самая известная марка AdBlue), содержащегося в отдельном баке автомобиля (вверху — горловина под синей пробкой у Mercedes G). Вещество, содержащее 32,5% мочевины, впрыскивается в систему выпуска перед нейтрализатором SCR, дозировкой при этом заведует электроника, использующая датчик NOx. Система выпуска включает элементы, перечисленные на изображении внизу.