завжди було цікаво, як це роблять.
Нехай буде тут.
Мало хто знає, що дросельна заслінка в автомобільному двигуні в прикритому стані (в режимах холостого ходу і малих навантажень) є винуватицею зменшення коефіцієнта корисної дії мотора, що призводить до підвищення витрат палива. Поліпшити показники в цих режимах можна двома способами - удосконаленням процесу згоряння (форкамерно і пошарове сумішоутворення, зміна ступеня стиснення і ін.) І виключенням з роботи частини циліндрів в режимі часткових навантажень. У другому випадку залишилися циліндри функціонують з відкритою ширше дросельною заслінкою. На даний момент цей спосіб підвищення економічності ДВС - один з найефективніших.
Вважалося, що втілити цю ідею в життя можна тільки на багатоциліндрових моторах (шість і більше циліндрів). При меншій кількості циліндрів не забезпечується рівномірність роботи мотора при відключенні одного або декількох з них. Однак, зараз 4-х циліндровий двигун цілком може економити паливо за допомогою відключення циліндрів. Інше питання, наскільки це ефективно.
При виключенні групи циліндрів на режимах часткових навантажень інші циліндри переводяться на роботу при більшому навантаженні. З численних способів відключення циліндрів слід виділити кілька основних:
-відключення подачі палива, з одночасним повідомленням непрацюючих циліндрів з атмосферою або з випускним трубопроводом (при з'єднанні з випускним колектором підтримується температурний режим відключених циліндрів)
-відключення подачі палива зі збереженням змінного ступеня дроселювання непрацюючих циліндрів;
-відключення впорскування палива по заданій в електронному блоці програмі (через один або кілька циклів) з метою підтримки температурного режиму відключених циліндрів. Ефект від застосування даної системи менше, ніж від наведених вище способів, тому що після відключення кожного циклу доводиться подавати кілька збагачену суміш;
-відключення шляхом утримання впускних і випускних клапанів в закритому стані і припинення газообміну в непрацюючих циліндрах з періодичним прочинені для запобігання їх від залипання. Це більш ефективний спосіб економії палива, але його використання пов'язане з істотною зміною конструкції двигуна.
Зниження витрати палива на часткових навантаженнях досягається за рахунок більш ефективного протікання процесу згоряння при меншій кількості відпрацьованих газів і більшому тиску заряду. При деяких способах відключення циліндрів знижуються втрати на газообмін під час ходу впускання і внутрішні втрати, що також сприяє зменшенню питомої витрати палива.
Випробування автомобіля БМВ-323 з б-тіціліндровим двигуном по їздовому циклу показали, що економія палива досягає 26%. Відключення 4-х циліндрів з 8-ми двигуна Porsche з розподіленим уприскуванням бензину в поєднанні з іншими удосконаленнями дозволили знизити витрату палива на 35%.
Випускаються серійно автомобілі Cadillac з 8-міціліндровим двигуном з робочим об'ємом 6 л мали систему відключення 2-ух або 4-х циліндрів з використанням мікропроцесорної системи управління шляхом відключення клапанів. За сигналом електронного блоку за допомогою електромагніту опори коромисел клапанів переміщаються вгору і коромисло перестає впливати на клапан. При відключенні 4-х циліндрів внутрішні втрати знижуються в 1,5 рази. Величини зниження витрати палива досягали на холостому ходу до 40%, на часткових навантаженнях до 25%, при русі по шосе до 20%. Оригінальна система відключення циліндрів була створена для автомобіля Mercedes-Benz 500SE. У механізмі, привід клапана здійснюється через тарілку з нажімнимі штангами і сегментний елемент. При його повороті втулка з сегментним елементом виходить за межі натискних штанг і клапан залишається в закритому положенні. Зниження витрати палива досягає 28%. Створено варіант 12-ти циліндрового двигуна з відключаються циліндрами. Однією з важливих проблем при створенні систем відключення циліндрів є забезпечення хороших їздових якостей. Сучасні системи електронного управління дозволяють домогтися плавних переходів без ривків і провалів під час відключення або включення циліндрів.
На кафедрі «Автомобілі та двигуни» КДТУ був запропонований спосіб відключення циліндрів (ОЦ), який можна застосувати до сучасних ДВС з іскровим запалюванням. Суть методу полягає в наступному. в розрив ланцюгів між ЕБУ і паливними форсунками встановлюється спеціальне логічне пристрій, який блокує або пропускає сигнал без зміни від ЕБУ до форсунок в залежності від заданої програми. Такий підхід дозволяє реалізувати різні програми ОЦ, це і постійне відключення того чи іншого циліндра (ів) і короткочасне.
Під програмою відключення циліндрів ДВС розуміється порядок чергування процесів згоряння в циліндрах двигуна. Наприклад, для 4-циліндрового двигуна з порядком роботи циліндрів 1-3-4-2 можливі дві програми відключення циліндрів, причому перша - «1 через 1», де постійно відключені два циліндра, друга - «1 через 2», де відключаються циліндри чергуються.
Основним недоліком ОЧЦ (крім модульних двигунів) є збільшення нерівномірності крутного моменту і ходу ДВС, в результаті чого зростають вібрації силового агрегату, які збільшують знос деталей автомобіля і погіршують санітарно-гігієнічні умови роботи водія.
З вищесказаного випливає, що запропонований спосіб ОЦ виключає недоліки існуючих варіантів, а також застосування даного способу призводить до зниження витрати палива ДВС, що працює на холостому ходу, до 30%. Запропонована система управління ДВС дозволяє задавати різні програми і може використовуватися при виборі найбільш оптимального варіанту ОЦ у двигунів різних розмірних груп.
Амплітуда коливань нормальної сили, що визначає знос циліндро-поршневої групи в працюючому циліндрі, вище, тому ОЧЦ дає передумови
до збільшення ресурсу ДВС.
Система відключення циліндрів двигуна різних марок авто
Двигун 1,4 л TSI 103 кВт з системою відключення ціндров (ACT) - це представник нової серії бензинових двигунів EA211. Він також є першим масово випускається чотирициліндровим двигуном, в якому половина циліндрів може бути відключена для зменшення витрати палива.
Комбінація відключення циліндрів з BlueMotion Technology дозволяє двигуну бути потужним і одночасно з цим екологічним.
Відключення циліндрів зменшує витрату палива двигуна 1,4 л TSI в циклі NEFZ на 0,4 літра на 100 кілометрів. Це відповідає зменшенню викидів CO2 на десять грамів на кілометр. У комбінації з BlueMotion Technology витрата палива зменшується на 0,6 літрів на 100 км. VW заявляє, що витрата палива на Golf в змішаному циклі становить 5,2 л / 100 км. Таким чином, економія становить близько 11,5%.
Відключення циліндрів відбувається за умов, характерних для повсякденного водіння.
Умови для роботи в 2-циліндровому режимі:
• Обороти двигуна в діапазоні прим. 1250-4000 об / хв. Нижче цього діапазону двигун працює в 2-циліндровому режимі недостатньо рівно,
вище - у виконавчих механізмах виникають дуже великі зусилля.
• Відповідний дії водія крутний момент не перевищує певного значення, що залежить від числа обертів, і в жодному разі не більше 85 Н · м. При більш високому моменті, що крутить, внаслідок меж детонації і зміни кута випередження запалювання, 2-циліндровий режим не призводить до економії палива і тому не використовується.
• Температура масла в двигуні не нижче 10 ° C. Рухомі частини виконавчих механізмів кулачків змащуються маслом двигуна. При холодному і в'язкому маслі швидкості спрацьовування виконавчого механізму не вистачає для того, щоб висунути металевий стрижень точно в той обмежений відрізок часу, протягом якого стрижень може увійти в направляючу канавку.
• Лямбда-регулювання активно. Цим забезпечується відсутність поштовхів при перемиканні
Навіть якщо всі перераховані вище умови виконані, інші обставини можуть призводити до того, що двигун буде продовжувати працювати в 4-циліндровому режимі або, відповідно, буде переключатися з 2-циліндрового на 4-циліндровий режим.
Такими обставинами можуть бути, наприклад:
-Яскраво виражена спортивна манера водіння, при якій постійні перемикання з одного режиму в інший і назад будуть збільшувати витрату палива.
-Необхідність опалення, в разі якої слід якомога швидше забезпечити повну подачу тепла в обігрівач.
-Рух під ухил на примусовому холостому ходу, щоб максимально використовувати можливості створення двигуном гальмівного моменту.
-Різке прискорення, щоб двигун міг видати необхідну потужність.
Таким чином, відключення циліндрів може являтся досить ефективним способом економії палива, особливо це проявляється в міському режимі руху. Крім того, підвищення ККД двигуна значно підвищує його екологічність.