Отключил пару цилиндров и сэкономил треть бака
Здравствуйте! Наверняка, многие из вас, мои дорогие читатели, являются активными автолюбителями и часть своей жизни проводят за рулём. А если так, то вам будет интересно знать, что на некоторых двигателях есть такая система — система отключения цилиндров. Зачем она?
Заезжая каждый раз на заправку и обращая внимание на стоимость топлива, вы, возможно, задумывались о том, что было бы неплохо, если б автомобиль расходовал меньше этой драгоценной жидкости и позволял экономить.
Оказывается, этой мыслью озабочены не только владельцы машин, но и автопроизводители, поэтому технологии, позволяющие значительно снизить расход и увеличить эффективность моторов, появились ещё в середине ХХ века. А идея эта, как вы догадались, выключить часть цилиндров из работы, когда не нужна большая мощность.
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.
Каждый отключает по-своему
Чтобы описать все существующие системы отключения цилиндров, понадобится не одна статья, тем не менее, давайте попробуем с Вами рассмотреть некоторые из них.
Итак, компания Mercedes-Benz в уже далёком 1999 году начала использовать в ГРМ коромысла специальной конструкции, которые состояли из двух частей, соединённых подвижным фиксатором.
При включении режима деактивации цилиндров, фиксаторы смещались, определённые клапаны обездвиживались. Эта технология получила имя Active Cylinder Control.
Немного другой подход предложил концерн Volkswagen. Если другие автопроизводители, как правило, оснащали этой системой модели с массивными многоцилиндровыми моторами, то немцы решили, что она будет полезна и в небольших агрегатах, даже с компактными рядными «четвёрками».
Технологию назвали Active Cylinder Technology, а её суть заключается в использовании сразу нескольких блоков кулачков распредвала, которые управляются специальными механизмами.
Блоки имеют разные конфигурации кулачков, которые при активации режима, позволяют не взаимодействовать распредвалу с некоторыми клапанами.
Есть и другие способы отключить лишние цилиндры. К примеру, применяются толкатели специальной конструкции или комбинация нескольких форм кулачков и коромысел с фиксаторами.
Деактивация цилиндров? Не всё так гладко
Подозреваем, что в Вашей голове уже созрел вопрос: «Если система отключения цилиндров такая эффективная, почему она не используется повсеместно?»
Было бы здорово, и с этим трудно не согласиться, но нужно признать, что, несмотря на явные преимущества этой технологии, у неё есть и ряд ощутимых недостатков, а именно:
- значительное усложнение конструкции мотора;
- дорогой ремонт в случае поломки, сложности в облуживании;
- необходимость для автопроизводителей использовать нестандартные системы балансировки двигателя и шумоподавления.
Все вышеперечисленные пункты очень сильно отражаются на цене автомобиля, поэтому производители не могут оснащать абсолютно все свои модели системой деактивации цилиндров. Особенно это важно для бюджетного сегмента рынка, где идёт борьба за каждую копейку.
Таким образом, друзья, мы имеем интересную ситуацию.
Вроде бы полезная во всех смыслах система отключения цилиндров пригодилась бы каждому автомобилю, но из-за стоимости и сложности применять её пока что целесообразно только в довольно дорогих моделях с многоцилиндровыми двигателями.
Тем не менее, производители продолжают совершенствовать данную технологию и, возможно, когда-нибудь она станет такой же массовой, как, к примеру, подушки безопасности или ABS.
Ну что ж, уважаемый гость моего блога, надеюсь, что вам было приятно узнать, что автопроизводители заботятся о наших кошельках, разрабатывая технологии, которые экономят топливо.
Мы обязательно продолжим наши беседы об узлах, агрегатах и системах автомобилей, а чтобы не пропустить свежие рассказы, обязательно подписывайтесь на наш блог, если вы этого ещё не сделали, и давайте шире смотреть на мир, не скупитесь на информацию, кидайте ссылки Вашим друзьям.
Система отключения цилиндров
В течение многих лет специалисты, занимающиеся разработкой и эксплуатацией автомобильных двигателей, дискутируют о том, имеют ли практическое применение силовые агрегаты, оснащенные системами отключения цилиндров. В результате жарких споров они пришли к выводу, что такие механизмы целесообразно использовать только в двух случаях:
- при возникновении аварийных ситуаций;
- во время проведения диагностических работ, связанных с поиском неисправностей двигателей и/или тестированием их работоспособности.
Что касается отключения цилиндров автомобильных моторов с целью экономии горючего в процессе эксплуатации, то здесь мнения инженеров разделились.
Противники этой идеи, доказывая свою правоту, говоря что нецелесообразно, изготавливая сбалансированный силовой агрегат, затем оснащать его системой, которая способна снизить мощность. Они считают, что потребители, которых беспокоит проблема расхода топлива, могут выбрать себе автомобиль с двигателем, способным удовлетворить их требования.
Сторонники оснащения автомобильных моторов подобными системами доказывают, что в процессе эксплуатации транспортные средства функционируют с максимальной отдачей не больше 30% рабочего времени. Все остальное время моторы работают с неполной нагрузкой, что характеризуется повышенными потерями.
Несмотря на имеющиеся разногласия, практически все ведущие производители автомобильных моторов занимаются разработкой силовых агрегатов с системами отключения цилиндров.
Теоретически процесс отключения цилиндров очень прост — необходимо прекратить подачу топлива в них и закрыть впускные и выпускные клапаны газораспределительного механизма. Однако если перекрыть форсунки топливной системы мотора не составляет большого труда, то осуществить отключение клапанов достаточно сложно. И здесь все компании идут своим путем.
Немного истории
Впервые двигатели с системой, позволяющей отключать цилиндры в процессе эксплуатации, появился в 1981 году. Установлены они были на автомобилях Cadillac. Впускные и выпускные клапана на этих моторах закрывались электромагнитными катушками по команде, полученной от блока управления. Срабатывание катушек обеспечивало неподвижность клапанов.
В 1999 году аналогичная система появилась и на автомобилях Mercedes. Инженеры компании разработали оригинальные составные коромысла, части которых при срабатывании электромагнитного клапана разъединялись. При этом удерживались клапаны в закрытом состоянии специальными пружинами, а блок электронного управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.
Концерн GM в 2004 году также оснастил ряд двигателей аналогичной системой, получившей название Displacement-on-Demand (рабочий объем по требованию). В них разъединение распределительного вала и соответствующих клапанов газораспределительного механизма происходит при помощи специальных толкателей.
Наиболее интересная конструкция была разработана конструкторами компании Honda в 2005 году. Система отключения цилиндров двигателя VCM (Variable Cylinder Management) самостоятельно отключает необходимое количество цилиндров при работе двигателя в различных режимах. Кроме того, она работает совместно с системой регулирования фаз и оснащена вспомогательными системами, которые:
- снижают вибрации силового агрегата;
- подавляют шум мотора в салоне.
Все разработанные в этот период (1981-2005) конструкции работали только с моторами, имеющими 6 или 8 цилиндров, объем которых составлял не менее трёх литров.
Современные системы
В настоящее время производители автомобильных моторов не прекратили работы по созданию эффективных систем отключения цилиндров и на 4-цилиндровых двигателях.
Интерес представляют разработки компаний:
- Volkswagen, выпустившей на рынок двигатель 1,4 TSI (модификация CPTA), оборудованный системой отключения двух цилиндров АСТ (мощность 140 л. с.);
- AUDI, специалисты которой разработали систему отключения цилиндров COD (Cylinder On Demand), используемую в различных типах силовых агрегатов — 1,4 TFSI COD, 4,0 TFSI COD и W12 COD;
- Mitsubishi, разработавшей собственную систему MD (Modular Displacement) для 4- и 6-цилиндровых силовых агрегатов.
Принцип действия
Принцип работы систем отключения цилиндров теоретически одинаков для всех и заключается в том, что в определенные цилиндры перестает подаваться топливо и воздух. Кроме того, для них прекращается и искрообразование. Достигается это следующим образом:
- впускные клапаны останавливаются в закрытом положении;
- выключается подача топлива через форсунки;
- отключаются цепи искрообразования;
- выпускные клапаны останавливаются в закрытом положении в тот момент, когда в цилиндрах находится отработанный газ.
Подключение отключенных цилиндров двигателя осуществляется на такте впуска. Это делается для того, чтобы деактивированные цилиндры начинали работать, освобождаясь от отработанных газов.
С работой механизма отключения цилиндров двигателя можно подробно ознакомиться, посмотрев видеоролик
Отключение цилиндров для экономии топлива
Борьба за экономичность моторов толкает автопроизводителей на внедрение в двигатели всевозможных систем, позволяющих снизить расход топлива. Один из наиболее очевидных способов уменьшить аппетит силового агрегата – отключение цилиндров при условии, что водителю не требуется максимальная мощность.
Впервые инженеры задумались об этом во второй половине двадцатого века, однако они столкнулись с неожиданным препятствием. Дело в том, что частичное отключение было возможно только на двигателях, имеющих шесть и более цилиндров, моторы с меньшим количеством цилиндров, при отключении хотя бы одного из них, начинали неравномерно работать.
Таким образом, компании, выпускающие многоцилиндровых «монстров», например, Порше или Дженерал Моторс, с данной проблемой не столкнулись, а производители, ориентирующиеся на покупателей с умеренным достатком (а стало быть, куда больше заботящихся об экономии горючего), вынуждены были искать решение этой проблемы. В настоящее время система отключения цилиндров успешно применяется и на четырехцилиндровых моторах.
Насколько эффективно отключение цилиндров
Минимальный расход топлива достигается лишь в небольшом диапазоне оборотов коленвала. У бензиновых двигателей это обычно 2000 – 3000 об./мин. Затем для более сильной «раскрутки» коленчатого вала требуется все больше топлива, т.е. происходит падение КПД мотора. До определенной степени повысить топливную эффективность позволяет коробка передач. Логика проста: чем больше ступеней, тем больше топлива можно сэкономить.
Теоретически максимальной экономичности можно добиться, если плавно разгонять машину до максимально разрешенной скорости, после чего выключить передачу и зажигание и катиться, пока скорость не упадет слишком низко. Однако на практике этот метод не только неприменим, но и опасен.
- Отключение цилиндров позволяет остальным работать более эффективно. Если в восьмицилиндровом моторе четыре цилиндра отключить, а весь воздух, проходящий через дроссельную заслонку, направить оставшимся четырем, их нагрузка возрастет в два раза, а КПД повысится.
- Поскольку охлаждать придется также не восемь, а только четыре цилиндра, более эффективной становится и работа системы охлаждения.
- Кроме того, выключенные цилиндры не несут насосных потерь, т.к. не подают воздух в выпускной коллектор, а при движении накатом создают гораздо меньшее сопротивление.
В итоге расход горючего может снизиться на 25 %. Особенно ощутима разница в расходе топлива при движении в городском цикле.
Первый серийный двигатель появился в 1981 году. Это был шестилитровый V8, устанавливавшийся на автомобили Cadillac. Американские моторы сами по себе никогда не отличались скромным аппетитом, а при таком рабочем объеме об экономичности и подавно мечтать не приходится. Благодаря системе отключения цилиндров, потребление топлива удалось сократить почти на четверть.
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.
Во всех двигателях, независимо от конструкции, отключаемые цилиндры по возможности равномерно чередуются с неотключаемыми, для обеспечения максимально сбалансированной работы.
Подводные камни
Система отключения цилиндров, безусловно, вносит важный вклад, как в экономичность автомобиля, так и в экологию, ведь чем меньше сгорает топлива, тем меньше продуктов его сгорания попадает в атмосферу. Однако владельца автомобиля с таким мотором могут подстерегать неожиданные сюрпризы.
Источник https://auto-ru.ru/sistema-otklyucheniya-tsilindrov.html
Источник https://mashintop.ru/articles.php?id=2956
Источник https://znanieavto.ru/dvs/sistema-otklyucheniya-cilindrov.html
Источник