Как работает двигатель с отключаемыми цилиндрами (8 видео)

Содержание

Система отключения цилиндров двигателя. Вся правда.
Конструктивные особенности
Так сколько можно сэкономить?
Схема работы
Минусы
Экономичны ли автомобили, с деактивацией цилиндров
Система управления цилиндрами
💡 Видео

Видео:Как работает двигатель внутреннего сгорания автомобиля?Скачать

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

«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.

Видео:Отключение цилиндров двигателяСкачать

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.

Видео:Порядок работы цилиндров в рядном 4 цилиндровом двигателеСкачать

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).

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.

Видео:Система смазки автомобильного двигателя.Скачать

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.

Читайте также: Плафон 200 мм цилиндр

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.

Видео:Что если, ОТПИЛИТЬ 2 ЦИЛИНДРА и запустить ПОЛОВИНУ ДВИГАТЕЛЯ?Скачать

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.

(15 голосов, средний: 4,40 из 5)

Видео:Пятицилиндровый рядный двигатель в плоской анимацииСкачать

Экономичны ли автомобили, с деактивацией цилиндров

Можете ли вы себе представить, 8-цилиндровый двигатель с расходом топлива 10 литров на 100 километров, да и ещё и с половиной неработающих цилиндров? А, как насчет превращения 6-цилиндрового двигателя в 3-цилиндровый? Это простая идея, — деактивации цилиндров .

Это метод, используемый для создания двигателя с переменным рабочим объемом, который способен выдавать полную мощность большого двигателя — в условиях высоких нагрузок, а также экономию топлива, как в небольшом двигателе — для крейсерской работы. Отключение половины цилиндров, конечно-же не удваивает экономию топлива. Тем не менее, этот шаг улучшает её достаточно, чтобы существенно влиять на общую эксплуатационную стоимость, так как цены на бензин достигают, все более высоких уровней.

Периоды для деактивации цилиндров

При типичной лёгкой нагрузке двигателей с большим объемом (например, крейсерская нагрузка на трассе) используется только около 30% потенциальной мощности двигателя. В этих условиях дроссельная заслонка слегка приоткрыта, и двигатель выполняя большой объем работы, пытается засосать больше воздуха, для обогащения воздушно-топливной смеси, результатом этого и является неэффективное использование выработанной энергии.

В этой ситуации возникает краткосрочный вакуум между дроссельной заслонкой и камерой сгорания, и часть мощности которую выдает двигатель, используется не для продвижения автомобиля вперед, а для преодоления сопротивления, чтобы вытянуть воздух через небольшое отверстие и сопутствующее вакуумное сопротивление. То есть когда поршень заканчивает первый такт, он не получает и половины нужного заряда воздуха.

Деактивация цилиндров при легкой нагрузке заставляет дроссельный клапан, полностью раскрываться и создавать постоянную мощность, что и позволяет двигателю «дышать» в полном объёме и уменьшая сопротивление поршней. В результате улучшается давление в камере сгорания, когда поршень приближается к верхней мертвой точке (ВМС) , перед воспламенением смеси. Лучшее давление в камере сгорания означает, что возникает более мощный и эффективный взрыв, который передает свою энергию опускающемуся цилиндру, который в свою очередь и вращают коленчатый вал.

Читайте также: Гидравлический цилиндр forsage 30 тонн

Что, мы получаем? Улучшенный крейсерский пробег по трассе, а соответственно и экономия топлива.

Как, это всё работает? В двух словах, деактивация цилиндров удерживает впускные и выпускные клапаны в течение всех циклов, для определенного набора цилиндров в двигателе.

Переход между нормальной работой и деактивацией сглаживается незначительными изменениями времени зажигания, а также положениями дроссельной заслонки, которыми управляют сложные электронные системы управления.

В хорошо спроектированной и выполненной системе, переключение между обоими режимами является «бесшовным» — вы действительно не чувствуете никакой разницы, и можете узнать, что произошла дезактивация, только из показаний приборов.

Рассмотрим на примере двигателей Honda

Начиная с 2005 года, Honda применила к Odyssey, деактивационную технологию цилиндров Variable Cylinder Management ( VCM ), в своей 3,5-литровой версии i-VTEC двигателя V-6 .

Когда требуется высокая мощность, двигатель работал на всех 6 цилиндрах. Во время круиза и при небольшой нагрузке, 3 цилиндра находились на холостом ходу. Деактивированные цилиндры герметично закрывались на время, и к ним перекрывался доступ воздушно топливной смеси. В двигателе V-6 от Honda, технология VCM — имеет гидравлический контур состоящий из двух систем, каждая из которых способна обеспечивать давление, необходимое для приведения в действие синхронизирующего поршня, который отключает ненужные клапаны. Это было достигнуто путем разделения двух тандемных коромысел, которые работают с каждым клапаном, заставляя его оставаться закрытым.

Система контроля Honda, также регулирует положение дроссельной заслонки, скорость автомобиля и двигателя, а также выбор передач автоматической коробки передач, чтобы определить, требуется ли транспортному средству нагрузка или замедление. При холостом ходе этих трех цилиндров, система изменяет время зажигания, а также включает и отключает блокировку гидротрансформатора трансмиссии, для подавления тряски во время перехода между 6-ю и 3-мя, цилиндровыми режимами.

Позже модели Accord и Pilot, также получили системы дезактивации VCM .

Тем не менее, системы дезактивации не получают почти такого же внимания, как некоторые другие методы повышения экономии топлива, из-за своей не высокой эффективности и сложности.

Уважаемые гости — переходите на мой канал, кликнув — Pit Stop , ставьте лайки и не забывайте подписываться (это Вас ни к чему не обяжет, а Вы будете чаще встречать мои статьи в ленте Дзен), впереди ещё много нового и интересного!

Видео:Система отключения цилиндров Audi Cylinder on demand которая базируется системе Audi valveliftСкачать

Система управления цилиндрами

Система управления цилиндрами (другие наименования – система отключения цилиндров, система дезактивации цилиндров) предназначена для изменения рабочего объема двигателя за счет выключения из работы части цилиндров. Применение системы обеспечивает снижение расхода топлива до 20% и уменьшение вредных выбросов с отработавшими газами.

Предпосылкой разработки системы управления цилиндрами явился типовой режим эксплуатации автомобиля, при котором максимальная мощность используется до 30% за весь период работы. Таким образом, большую часть времени двигатель работает с неполной нагрузкой. В этих условиях дроссельная заслонка почти закрыта, а двигатель должен втягивать необходимое количество воздуха для работы. Это приводит к т.н. насосным потерям и дальнейшему снижению эффективности.

Система управления цилиндрами позволяет при небольшой нагрузке на двигатель отключить часть цилиндров, при этом для обеспечения необходимой мощности открывается дроссельная заслонка. В большинстве случаев система отключения цилиндров применяется на многоцилиндровых мощных двигателях (6, 8, 12 цилиндров), работа которых особенно неэффективна при небольших нагрузках.

Для того, чтобы выключить из работы конкретный цилиндр нужно выполнить два условия – перекрыть доступ воздуха и выпуск отработавших газов (закрыть впускной и выпускной клапаны) и перекрыть подачу топлива в цилиндр.

Регулирование подачи топлива в современных двигателях осуществляется с помощью электромагнитных форсунок с электронным управлением. Удержание в закрытом состоянии впускных и выпускных клапанов в конкретном цилиндре является достаточно сложной технической задачей, которую разные автопроизводители решают по-своему. Среди многообразия технических решений можно выделить три подхода:

применение толкателя специальной конструкции (системы Multi-Displacement System, Displacement on Demand);
возможность выключения коромысла (системы Active Cylinder Control, Variable Cylinder Management);
использование кулачков распределительного вала разной формы (система Active Cylinder Technology).

Принудительная дезактивация цилиндров помимо неоспоримых преимуществ имеет ряд недостатков, среди которых дополнительные нагрузки на двигатель, вибрации и нежелательный шум.

Читайте также: Цилиндр тормоза урал 5557

Для предупреждения дополнительных нагрузок на двигатель в камере сгорания выключенного двигателя остается заряд отработавших газов от предыдущего рабочего цикла. Газы сжимаются при движении поршня вверх и давят на поршень при его движении вниз, тем самым обеспечивается уравнительный эффект.

Для снижения вибрации используются специальные гидравлические опоры двигателя, двухмассовый маховик. Снижение уровня шума производится в выпускной системе, в которой подобраны длины труб и использованы передний и задний глушители с резонаторами разного размера.

Впервые система управления цилиндрами была применена в 1981 году на автомобилях Cadillac. Система имела электромагнитные катушки, установленные на коромыслах. Срабатывание катушки обеспечивало неподвижность коромысла, а клапаны при этом под действием пружин были закрыты. В системе отключались противоположные пары цилиндров. Управление работой катушки осуществлял электронный блок. Информация о числе находящихся в работе цилиндров выводилась на панель приборов. Система не получила широкого признания, так как имела проблемы с подачей топлива во все цилиндры, в том числе и выключенные.

Система Active Cylinder Control, ACC применялась на автомобилях Mercedes-Benz с 1999 года. Закрытие клапанов цилиндров обеспечивало коромысло особой конструкции, состоящее из двух рычагов, соединенных фиксатором. В рабочем положении фиксатор соединяет два рычага в единое целое. При дезактивации – фиксатор освобождает соединение и каждый из рычагов получает возможность двигаться самостоятельно. Клапаны, при этом, под действием пружин закрыты. Перемещение фиксатора осуществляется давлением масла, которое регулирует специальный электромагнитный клапан. Топливо в отключаемые цилиндры не подается.

Для сохранения характерного звука работы многоцилиндрового двигателя при выключенных цилиндрах в выпускной системе установлен управляемый электроникой клапан, при необходимости изменяющий размер сечения выпускного тракта.

Система Multi-Displacement System, MDS устанавливается на автомобилях Chrysler, Dodge, Jeep с 2004 года. Система активируется (отключает цилиндры) при скорости свыше 30 км/ч и частоте вращения коленчатого вала двигателя до 3000 об/мин.

В системе MDS используется толкатель особой конструкции, который обеспечивает при необходимости разъединение распределительного вала и клапана (авторское название, дословно – устройство потери движения). В определенное время в толкатель под давлением подается масло и выдавливает блокирующий штифт, тем самым дезактивирует толкатель. Регулирование давления масла производится с помощью электромагнитного клапана.

Другая система управления цилиндрами Displacement on Demand, DoD (дословно – перемещение по требованию) аналогична предыдущей системе. Система DoD устанавливается на автомобили General Motors с 2004 года.

Отдельное место среди систем дезактивации цилиндров занимает система Variable Cylinder Management, VCM от Honda, применяемая с 2005 года. При равномерном движении на небольшой скорости система VCM отключает один блок цилиндров V-образного двигателя (3 цилиндра из 6). При переходном режиме от максимальной мощности двигателя к неполной нагрузке система обеспечивает работу 4 цилиндров из шести.

Конструктивно система VCM базируется на системе изменения фаз газораспределения VTEC. Основу системы составляют коромысла, взаимодействующие с кулачками различной формы. При необходимости коромысла включаются или выключаются из работы блокирующим механизмом (фиксатором).

В помощь системе VCM разработаны другие системы. Система Active Engine Mounts регулирует величину вибраций двигателя. Система активного шумоподавления Active Sound Control позволяет избавиться от нежелательный шумов в салоне автомобиля.

Система Active Cylinder Technology, ACT используется на автомобилях концерна Volkswagen с 2012 года. Объектом установки системы является двигатель TSI объемом 1,4 литра. Система ACT обеспечивает отключение двух цилиндров из четырех в пределе 1400-4000 об/мин.

Конструктивно система ACT базируется на системе изменения фаз газораспределения Valvelift System, реализованной в свое время на двигателях Audi. Система использует в своей работе кулачки различной формы, расположенные на скользящей по распределительному валу муфте. Кулачки и муфта образуют блок кулачков. Всего в двигателе четыре блока — два на впускном распредвале и два на выпускном вале.

Блоки кулачков перемещаются четырьмя исполнительными механизмами. Для перемещения блока в исполнительном механизме имеется стержень, который скользит по спиралевидной канавке блока и перемещает его. Исполнительные механизмы срабатывают по команде блока управления двигателем.