Система отключения цилиндров двигателя

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

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

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

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

В 1999 году подобная система появилась и на автомобилях Mercedes. В ней закрытие клапанов осуществлялось коромыслами особой конструкции. Они состояли из двух рычагов, соединенных между собой фиксатором в единое целое. При активации системы электромагнитный клапан смещал фиксатор, и рычаги разъединялись, не имея, таким образом, возможности воздействовать на клапана. Клапана удерживались пружинами в закрытом состоянии, а блок управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.

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

В 2005 году Honda применила свою систему Variable Cylinder Management (VCM), которая на разных режимах способна отключать разное количество цилиндров. При равномерном движении на небольшой скорости отключается 3 цилиндра из 6. В переходном режиме с максимальной мощности к неполной нагрузке система обеспечивает работу 4 цилиндров. Основу конструкции составляют коромысла и распредвал с кулачками различной формы. В зависимости от режима работы коромысла включаются или выключаются с помощью управляемого фиксатора. Система VCM взаимодействует с системой регулирования фаз и дополнена системами снижения вибраций двигателя и подавления шума в салоне.

Отключение впускных клапанов

Все вышеописанные системы использовались в многоцилиндровых моторах. Volkswagen же разработал аналогичную систему для своего четырехцилиндрового двигателя 1,4 TSI. В ней отключаются только впускные клапаны. За основу взята система изменения высоты подъема клапанов Valve Lift, применяемая в двигателях Audi. Разница состоит в том, что впускной распредвал оснащен, кроме обычных кулачков, кулачками нулевой, а не «половинной» высоты. Четыре из восьми кулачков на впускном распредвале могут перемещаться по команде блока управления, осуществляя, таким образом, переход с обычных на «нулевые». Срабатывает система в диапазоне оборотов от 1400 до 4000 об/мин при крутящем моменте от 25 до 75 Нм. Отключаются два цилиндра, обеспечивая экономию в среднем 0,4 литра на 100 км. При движении с постоянной скоростью около 50 км/ч на третьей или четвертой передаче можно снизить расход на 1л/100 км. Активация системы осуществляется от датчика педали акселератора, при этом не происходит увеличения шума и вибраций.

Свою собственную систему отключения цилиндров Cylinder on demand создала и Audi. Она базируется на фирменной же системе регулирования высоты подъема клапанов Audi valvelift. Применяется Cylinder on demand на V-образных «восьмерках», где она отключает 4 цилиндра, и на «четверках», где из работы «выводятся» два цилиндра. Экономия топлива может достигать до 1 литра на 100 км пробега.

Материалы: http://avtonov.info/autoeco/vcm.php

Отключение цилиндров двигателя для снижения расхода топлива автомобилем, как теория, появилась во второй половине прошлого века. Эта теория появилась в нескольких странах с небольшим временным разрывом, и сразу же стала воплощаться в жизнь.

Первая особенность, с которой столкнулись разработчики идеи отключения цилиндров на тот момент, заключалась в том, что отключение цилиндров можно было производить у многоцилиндровых двигателей. То есть шесть и более цилиндров. Отключение цилиндров в двигателях с меньшим количеством цилиндров приводило к неравномерной работе двигателя.

Первой причиной, которая побудила производителей к разработке и внедрению такой опции, как отключение цилиндров, явилась её величество «экономия топлива». Нет смысла заниматься перечислением автопроизводителей, которые внедряли или внедряют на своих авто опцию отключения.

И японцы, и американцы, и европейцы, соревнуясь за рынок и потребителя, модернизируют и улучшают систему отключения цилиндров. Фольксваген, Ауди, Мерседес. У каждого бренда существуют и планируются модели с функцией отключения цилиндров.

Хотя, возникает резонный вопрос именно с функцией отключения цилиндров. Для чего покупать автомобиль Лексус, чтобы затем превращать его в Дэу Матиз. Вопрос риторический.

Это интересно, но что нам практически даёт отключение цилиндров. Вернее так, как и зачем мы можем применить этот метод для своих, порой не совсем новых автомобилей.

В практической жизни отключение цилиндров может нам понадобится в двух случаях. Если вы затеваете (или уже требуется) ремонт двигателя, в частности ремонт ГБЦ или ремонт блока цилиндров, то всё начинается с диагностики двигателя.

Помимо применения таких методов диагностики в ручном режиме, как измерение компрессии двигателя или визуальное определение дефектов блока цилиндров, отключение цилиндров тоже выступает как метод диагностики.

Проводится он, как правило, народно-некорректными способами. Но, тем не менее, для настоящих автомастеров является подспорьем в определении неисправностей двигателя. Способы отключения цилиндров для тестирования работы цилиндров заключаются либо в отключении (блокировке) искры или отключении форсунок (когда речь идёт о дизельном двигателе).

Ситуация, которая может произойти с каждым – упала мощность, троит, и в итоге просто невозможно двигаться. А рядом ни одной СТО, а ехать ещё… В общем все обстоятельства сконцентрировались в принципе «падающего бутерброда» именно с вами.

И если другой возможности транспортировать своё авто нет, то отключаем цилиндр, который является причиной неисправности. Вернее отключаем в него подачу топлива, если это дизель. Если же бензиновый двигатель, то убираем провод ВВ от свечи.

В этом случае расход топлива увеличится, но ведь вы и не собираетесь с отключенным цилиндром ехать в кругосветное путешествие. Всего лишь добраться до сервиса.

Удачи вам, и движения без необходимости отключать цилиндры.

• Автор: Андрей
• Распечатать

Из всех творений рук человеческих автомобиль больше всего похож на живое существо.

Материалы: http://carnovato.ru/otkljuchenie-cilindrov/

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

Не многие знают, что дроссельная заслонка в автомобильном двигателе в прикрытом состоянии (в режимах холостого хода и малых нагрузок) является виновницей уменьшения коэффициента полезного действия мотора, что приводит к повышению расхода топлива. Улучшить показатели в этих режимах можно двумя способами – усовершенствованием процесса сгорания (форкамерное и послойное смесеобразование, изменение степени сжатия и др.) и выключением из работы части цилиндров в режиме частичных нагрузок. Во втором случае оставшиеся цилиндры функционируют с открытой шире дроссельной заслонкой. На данный момент этот способ повышения экономичности ДВС – один из самых эффективных.

Малая история

Идея отключения цилиндров не нова. Исследования в этом направлении проводятся уже около 50 лет. Теория регулирования мощности автомобильного двигателя путем отключения цилиндров впервые была разработана в Советском Союзе академиком Э. А. Чудаковым. В теории такой способ помогает снизить расход топлива бензиновым поршневым двигателем до 25%, двухсекционным роторнопоршневым – до 20% и дизелем – до 15%.

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

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

В начале 1980-х отключение части цилиндров (2-х или 4-х) применял на своих 6,0-литровых «восьмерках» Cadillac, однако широкого распространения этот мотор тогда не получил. На рубеже веков концерн General Motors проектирует новые восьмицилиндровые моторы с системой отключения цилиндров Displacement-on-Demand («рабочий объем по требованию»). Во время пуска мотора работают все цилиндры. Когда же двигатель прогреется, электроника «оценивает» реальную потребность в «услугах» всех цилиндров. Если мотор не нагружен (например, автомобиль двигается с постоянной скоростью по шоссе), электроника прекращает подачу топлива в четыре цилиндра из восьми. Цилиндры отключаются по диагонали – два «передних» на одном блоке и два «задних» на другом. Испытания показали, что пикап Chevrolet Silverado с двигателем Vortec V8 Displacement-on-Demand «экономит» около 8% бензина.

Европа

В Европе в 1990-х годах технологию отключения отдельных цилиндров в числе первых внедрил в «серию» Mercedes-Benz на 6,0-литровом моторе V12 (W140), а затем и V8 рабочим объемом 5,0 л (W220). На частичных нагрузках в «восмерке» отключаются четыре цилиндра, а при необходимости увеличения мощности они подключаются вновь. Электронная система управления двигателем отключает цилиндры – 2-й и 3-й из правого ряда и 5-й и 8-й из левого. Происходит это сразу после перехода двигателя на режим частичной нагрузки за счет отключения соответствующих впускных и выпускных клапанов и прекращения подачи топлива к указанным цилиндрам. Расход топлива в среднем уменьшился приблизительно на 7%. Мало того, в определенных эксплуатационных условиях возможна даже большая экономия. Например, при постоянной скорости 120 км/ч потребление горючего снижается на 13%, а при 90 км/ч – на 15%.

Переход от 4-цилиндрового режима работы двигателя к 8-цилиндровому и обратно осуществляется незаметно. Электроника мгновенно изменяет положение дроссельной заслонки и угол опережения зажигания таким образом, чтобы предотвратить внезапное изменение крутящего момента. Автоматическое отключение цилиндров осуществляется в диапазоне частот вращения коленвала от 1000 до 3500 об/мин на 3-й, 4-й и 5-й передачах при использовании автоматической коробки, что соответствует диапазону скоростей от 40 до 160 км/ч. Чтобы предотвратить переохлаждение отключенных цилиндров, выпускной клапан после рабочего хода не открывается, и горячие отработавшие газы после сгорания остаются в цилиндре, сохраняя тепловой режим.

Япония

Honda вывела на внутренний японский рынок обновленную Inspire (в США – Acura TL), оснащенную V-образной 3,0-литровой 250-сильной «шестеркой» с системой Variable Cylinder Managemen. Работает она следующим образом: при низкой нагрузке управляющий процессор отключает три из шести цилиндров (задний ряд); их клапаны остаются закрытыми, цилиндры не работают. 24-клапанная «шестерка» оснащена двумя распредвалами – по одному в каждой головке блока. Клапаны приводятся в движение коромыслами, в которые теперь встроены (в головке заднего ряда цилиндров) фирменные «хондовские» механизмы гидроблокировки. В зависимости от положения поршеньков коромысла либо жестко блокированы (клапаны работают), либо «ломаются» (клапаны отключены). По сути – то же, что и у Mercedes, только газораспределение у немецких моторов не четырех, а трехклапанное.

Для поглощения повышенных вибраций конструкторы Honda предусмотрели «активную» гидроопору силового агрегата, которая управляется центральным процессором и меняет жесткость в такт вспышкам в цилиндрах. Мало того, имеется система active noise control (активное гашение шума), которая управляет отдельным динамиком, издающим звуковые импульсы «в противофазе». Как утверждает производитель, водитель не замечает момента отключения или подключения цилиндров.

Украинские достижения

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

Работы над решением «дроссельной проблемы» ведутся и в Украине. Правда, отечественные ученые пошли иным путем. Еще в 1967 году в Киевском автомобильнодорожном институте профессор П. И. Андрусенко предложил принципиально новый способ регулирования мощности двигателя – отключением не определенных цилиндров, а отдельных рабочих циклов. В 1996 году метод регулирования мощности двигателя отключением отдельных рабочих циклов (ДРЦ) был представлен совместно с «АвтоВАЗом» на выставке «Автомобилестроение» в Детройте и вызвал колоссальный интерес крупных зарубежных автомобильных компаний. На данный момент на эту систему получено около 30 патентов.

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

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

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

1 Количество отключаемых циклов может быть любым, что позволяет обеспечить работу двигателя на оптимальном составе смеси в широком диапазоне нагрузок, вплоть до холостого хода. Величина «отключаемой» мощности ограничивается числом цилиндров.

2 При регулировании мощности отключением цилиндров изменяется их температурный режим, так как они остаются незадействованными в течение длительного времени. При методе ДРЦ пропущенные циклы приходятся на различные цилиндры, поэтому они практически не успевают охлаждаться.

3 Не требуется особых изменений конструкции (в отличие от других подобных методов).

Профессор А.З. Филиппов, н.с. А.А. Бешун, н.с. Ю.А. Герасимчук

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Viber, Telegram и Messenger: все самые важные автомобильные события в одном месте.

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