Быстро войти через сайт:

Зарегистрироваться

Забыли пароль?

Преимущества зарегистрированных пользователей

?
T

ВОЙТИ НА САЙТ

Преимущества зарегистрированных пользователей:

LЗакрыть товар
VПредыдущий
СледующийW

Рейтинг: 0

0 голосов

Отключение цилиндров

21.11.2014 / 25.04.2018   •   1923 / 88
 

Лошадки по потребности

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.

США

 

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.

Преимущества отключения циклов

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).

Оставить комментарий:

Выбрать