Обычным автолюбителям, совершенно не обязательно знать порядок работы цилиндров двигателя. Ну, работает и работает. Да, с этим трудно не согласится. Не нужно до того момента, пока вы не пожелаете своими руками выставить зажигание или не займетесь регулировкой зазоров клапанов.
Не будет лишним знание о порядке работы цилиндров двигателя автомобиля, когда вам нужно будет подсоединить высоковольтные провода к свечам, либо трубопроводы высокого давления у дизеля. А если вы затеете ремонт головки блока цилиндров?
Ну согласитесь, смешно будет ехать на автосервис для того, чтобы правильно установить ВВ провода. Да и ехать-то как? Если двигатель троит.
Что значит порядок работы цилиндров двигателя?
Последовательность, с которой чередуются одноименные такты в разных цилиндрах и называется порядком работы цилиндров.
От чего зависит порядок работы цилиндров? Есть несколько факторов, а именно:
— расположение цилиндров двигателя: однорядное или V-образное;
— количество цилиндров;
— конструкция распредвала;
— тип и конструкция коленвала.
Рабочий цикл двигателя
Рабочий цикл двигателя состоит из газораспределительных фаз. Последовательность этих фаз должна равномерно распределяться по силе воздействия на коленчатый вал. Именно в этом случае происходит равномерная работа двигателя.
Обязательным условием является то, что цилиндры, работающие последовательно, не должны находиться рядом. Для этого и разрабатываются производителями двигателей, схемы порядка работы цилиндров двигателя. Но, во всех схемах порядок работы цилиндров начинает свой отсчет с главного цилиндра №1.
Газораспределительной фазой называют момент, в который начинается открытие и заканчивается закрытие клапанов. Измеряется фаза газораспределения в градусах поворота коленчатого вала по отношению к верхней и нижней мёртвым точкам (ВМТ и НМТ).
На протяжении рабочего цикла в цилиндре воспламеняется смесь топлива и воздуха. Промежуток между воспламенениями в цилиндре оказывает непосредственное влияние на равномерность работы мотора. Двигатель работает максимально равномерно при наименьшем промежутке воспламенения.
Данный цикл непосредственно зависит от количества цилиндров. Чем большим является число цилиндров, тем меньшим будет интервал воспламенения.
Порядок работы цилиндров у разных двигателей:
У двигателей одного типа, но разных модификаций, работа цилиндров может отличаться. Например, двигатель ЗМЗ. Порядок работы цилиндров двигателя 402 – 1-2-4-3, в то время как порядок работы цилиндров двигателя 406 – 1-3-4-2.
Если углубится в теорию работы двигателя, но так, чтобы не запутаться, то мы увидим следующее. Полный рабочий цикл 4-х тактного двигателя проходит за два оборота коленвала. В градусах это равно 720. У 2-х тактного двигателя 3600.
Колена вала смещают на определенный угол для того, чтобы вал находился под постоянным усилием поршней. Этот угол напрямую зависит от количества цилиндров и тактности двигателя.
— Порядок работы 6 цилиндрового рядного двигателя 1-5-3-6-2-4 (интервал между воспламенением составляет 1200).
— Порядок работы 8 цилиндрового V-образного двигателя 1-5-4-8-6-3-7-2 (интервал между воспламенениями 900).
— Существует, например, порядок работы 12 цилиндрового двигателя W-образного: 1-3-5-2-4-6 – это левые головки блока цилиндров, а правые: 7-9-11-8-10-12
Для того, чтобы вам был понятен весь этот порядок цифр, рассмотрим пример. У 8 цилиндрового двигателя ЗиЛ порядок работы цилиндров следующий: 1-5-4-2-6-3-7-8. Кривошипы расположены под углом 900 .
То есть если в 1 цилиндре происходит рабочий цикл, точерез 90 градусов поворота коленвала, рабочий цикл происходит в 5 цилиндре, и последовательно 4-2-6-3-7-8. В нашем случае один поворот коленвала равен 4 рабочим ходам. Естественным образом напрашивается вывод, что 8 цилиндровый двигатель работает плавне и равномернее, чем 6 цилиндровый.
Скорее всего, глубокое знание порядка работы цилиндров двигателя вашего автомобиля, вам не понадобится. Но общее представление об этом иметь необходимо. А если вы задумаете произвести ремонт, например головки блока цилиндров, то эти знания лишними не будут.
Источник: Drive2.ru
В завершение можно добавить следующее. Если Вам всё же пришлось выяснять порядок работы цилиндров двигателя, лучше определить самому, чем прибегать к типовым схемам, ведь меняются технологии, производители пытаются занять своё место «под солнцем» и их технологии нам неизвестны.
Порядок работы двигателя 6 цилиндров автомобиля
Для обычного автовладельца принцип работы двигателя, например, шестицилиндрового, является чем-то вроде магии, интересной лишь автомеханикам и гонщикам.
С одной стороны, у большинства действительно нет никакой нужды в этой информации. Но с другой, отсутствие этих знаний порождает необходимость ехать на поклон в автосервис, чтобы решить простейшие задачи.
Содержание статьи
Немного о ДВС
Знание об устройстве и работе автомобиля пойдет большим плюсом в личное дело любого автолюбителя. Особенно это касается движка – важнейшего элемента и сердца железного коня. ДВС имеет уйму разновидностей – начиная от типа горючего и заканчивая уникальными для каждого авто мелкими нюансами.
Но суть работы примерно одинакова:
- Горючая смесь (топливо и кислород, без которого ничего гореть не будет) попадает в цилиндр двигателя и воспламеняется свечей зажигания.
- Энергия взрыва смеси толкает поршень внутри цилиндра, который, опускаясь, вращает коленвал. При вращении, коленвал поднимает к распределительному валу (который отвечает за подачу смеси через клапана) следующий цилиндр.
Благодаря последовательной работе цилиндров, коленвал находится в постоянном движении, образуя крутящий момент. Чем больше цилиндров – тем легче и быстрее будет вращаться коленвал. Вот и нарисовалась схема, знакомая даже школьникам, не разбирающимся в матчасти – больше цилиндров – мощнее мотор.
Порядок работы двигателя
Если объяснять по-простому, то порядок работы двигателя – это выверенная последовательность и интервал работы его цилиндров. Как правило, цилиндры мотора не работают строго по очереди (за исключением двухцилиндровых моторчиков). Этому способствует «змейкообразная» форма коленвала.
Порядок работы движка всегда начинается с первого цилиндра. А вот дальнейший цикл уже у всех разный. Причем даже у однотипных моторов разных модификаций. Знание этих нюансов будет необходимым, если вы захотите откалибровать работу клапанов или настроить зажигание. Поверьте, просьба подключить высоковольтные провода на автосервисе вызовет у мастеров чувство жалости.
Шестицилиндровый двигатель
Вот мы и добрались до сути. Порядок работы такого ДВС будет зависеть от того, как именно 6 цилиндров расположены. Здесь выделяют три типа — рядный, V-образный и оппозитный.
Стоит поподробнее остановиться на каждом:
- Рядный двигатель. Такая конфигурация горячо любима немцами (в автомобилях BMW, AUDI и т.п. такой движок будет именоваться R6. Европейцы и американцы предпочитают маркировки l6 и L6). В отличии от европейцев, почти повсеместно оставивших рядные двигатели в прошлом, у BMW таким типом мотора может похвастаться даже навороченный X шестой. Порядок работы у таких 1 — 5 — 3 — 6 — 2 — 4 цилиндры соответственно. Но можно встретить и варианты 1 — 4 — 2 — 6 — 3 — 5 и 1 — 3 — 5 — 6 — 4 — 2.
- V-образный движок. Цилиндры расположены по три в два ряда, пересекающихся снизу, образуя букву V. Хоть такая технология и пошла на конвейер в 1950 году, менее актуальной она не стала, комплектуя самых современных железных коней. Последовательность у таких движков 1 — 2 — 3 — 4 — 5 — 6. Реже 1 — 6 — 5 — 2 — 3 — 4.
- Оппозитный мотор. Традиционно используется японцами. Чаще всего можно встретить на Субару и Сузуки. Двигатель такой компоновки будет функционировать по схеме 1 — 4 — 5 — 2 — 3 — 6.
Владея даже этими схемами, вы сможете грамотно подрегулировать клапана. Не обязательно вдаваться в историю развития технологий, физические характеристики и сложные формулы расчета – оставим это подлинным фанатам темы. Наша цель – научится самостоятельно делать то, что вообще возможно сделать самостоятельно. Ну а знание о функционале вашего мотора идет приятным бонусом.
Видео пример работы 6-ти цилиндров
Как известно, на автомобили устанавливаются несколько различных типов ДВС. При этом кроме общеизвестного деления на бензиновые и дизельные силовые агрегаты, необходимо учитывать и то, что моторы отличаются по количеству цилиндров и расположению цилиндров. Если коротко, в подавляющем большинстве двигатели на авто ставятся рядные и V-образные моторы. Намного реже встречаются оппозитные двигатели и роторные двигатели.
Указанные моторы могут иметь заметные отличия в плане конструкции и общего количества цилиндров. Так или иначе, в ряде случаев необходимо знать, какой порядок работы цилиндров двигателя применительно к тому или иному ДВС. Далее мы рассмотрим порядок работы 4-х цилиндрового двигателя, V-образного мотора, оппозитного и т.д.
Содержание статьи
Порядок работы двигателя
Итак, порядок работы цилиндров наиболее распространенных автомобильных двигателей отличается. Если сравнивать порядок работы однотипных 4, 6, а также 8 цилиндровых моторов, порядок работы цилиндров таких двигателей будет заметно отличаться. Другими словами, 4 цилиндровый двигатель и его цилиндры будут работать не в том порядке, в котором работает, например, 8-и цилиндровый аналог. Давайте разбираться.
- Прежде всего, порядок работы цилиндров будет зависеть от чередования воспламенения топливной смеси в цилиндрах двигателя, а также угла чередования тактов. Так вот, рабочий цикл рядного четырехтактного мотора на 4 цилиндра проходит за 2 полных оборота коленчатого вала или же за 720 градусов. При этом чередование тактов осуществляется через 180 градусов.
Если же мотор 4-тактный, V-образный, 6-цилиндровый, рядный, рабочий цикл такого двигателя также проходит за 2 полных оборота коленвала или 720 градусов, однако чередование тактов осуществляется через 120 градусов. Рабочий цикл рядного 8-цилиндрового V-образного мотора получает чередование тактов через 90 градусов.
- Более наглядно начнем рассмотрение с рядной четверки. Например, для таких ДВС распространен порядок 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Другими словами, фактически, это и есть порядок зажигания двигателя. Если же рассматривать рядный 6-цилиднровый мотор, для рядной шестерки порядок 1-5-3-6-2-4.
Что касается V-образного 6- цилиндрового мотора, порядок работы такого агрегата 1-4-2-5-3-6. Кстати, такие моторы хуже всего сбалансированы (за исключением 5-и, 3 и 2-цилиндровых четырехтактных двигателей). Если же рассматривать двигатель V-8, такие моторы могут иметь 2 порядка работы: 1-5-4-2-6-3-7-8 или 1-8-4-3-6-5-7-2. На самом деле, такая разница связана с тем, что в США и Европе цилиндры считаются с определенными отличиями.
В США первый цилиндр (А/М по ходу движения) считается спереди слева. Затем цилиндры принято считать слева направо и спереди назад, то есть счет идет в шахматном порядке. В Европе первый цилиндр двигателя считается спереди справа по ходу движения А/М, после чего исчисление порядное спереди назад: 5 -1- 6 -2 -7 -3 -8 -4.
Если же рассмотреть двигатель V-12, тогда порядок работы следующий: 1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9. Кстати, если рассматривать мощные ДВС, на старых американских авто встречается рядный двигатель на 8 цилиндров. Так вот, его прядок работы: 1-4-7-3-8-5-2-6.
Как видно, такт двигателя и работа цилиндров на разных ДВС будет отличаться. По этой причине необходимо знать порядок цилиндров конкретного мотора (можно найти информацию в технической литературе). Такие знания позволяют упростить диагностику неисправностей в случае различных сбоев, неполадок в работе системы зажигания и т.д.
Распространенные моторы и порядок работы цилиндров
В качестве примера для начала рассмотрим 4-цилиндровые рядные двигатели ЗМЗ и похожие агрегаты. Например, порядок работы цилиндров ЗМЗ-402:1-2-4-3, тогда как ЗМЗ-406:1-3-4-2. Мотор Audi 80 B3 имеет порядок работы 1-3-4-2. Чередование тактов происходит через 1800.
Как видно, сам порядок работы однорядного 4 — цилиндрового двигателя может быть 1-3-4-2 (характерно для ВАЗ) или 1-2-4-3 (в случае с моторами ГАЗ).
Если говорить о моторе 6-и цилиндровом рядном, тогда прядок:1-5-3-6-2-4, а интервал между воспламенением 1200. В свою очередь, применительно к 8-цилиндровому V-образному двигателю:1-5-4-8-6-3-7-2, интервал между воспламенениями уже будет 900.
Еще добавим, порядок работы 12-и цилиндрового двигателя W-образного следующий: 1-3-5-2-4-6 для левых ГБЦ, тогда как для правых 7-9-11-8-10-12. Если просто, в таких моторах порядок работы цилиндров делится на два типа (подобно рядным «четверкам»):1-3-4-2 и 1-2-4-3.
Порядок работы 6-цилиндрового двигателя V-6 также отличается. Есть версии, где порядок:1-6-3-5-2-4 или 1-4-2-5-3-6. При этом порядок работы рядного мотора на 6 цилиндров и воспламенения смеси:1-5-3-6-2-4.Примечательно и то, что японские моторы Митсубиши MIVEC, 6G72, имеют порядок работы цилиндров 1-2-3-4-5-6.
- Обратите внимание, как уже было сказано выше, шестицилиндровые V-образные двигатели являются наиболее проблемными в плане балансировки, то есть достаточно сильно вибронагружены.
Также производители в целях снижения уровня вибраций применяют разный порядок работы цилиндров. В качестве примера, на 8-и циинровом ДВС чередование тактов может быть 1-5-4-2-6-3-7-8 или же порядок работы цилиндров 1-5-4-8-6-3-7-2 (BMW M60), 1-3-7-2-6-5-4-8 и т.д. Получается, как и в случае с другими типами силовых агрегатов, 8-и цилиндровые моторы тоже не имеют четко определенного порядка работы цилиндров.
Полезные советы и рекомендации
Прежде всего, если в работе двигателя возникли неполадки или сбои, в рамках диагностики важно знать, какой порядок работы цилиндров того или иного ДВС. Это позволяет более точно определить проблемные цилиндры, точнее проверить работу системы зажигания и т.д.
В свою очередь, во время ремонта двигателя, особенно если ДВС данного типа специалистом раньше не ремонтировался, настоятельно рекомендуется заранее изучить порядок работы цилиндров конкретного силового агрегата. Это позволяет избежать целого ряда проблем и ошибок при сборке мотора.
Рекомендуем также прочитать статью о том, какой двигатель самый надежный. Из этой статьи вы узнаете о самых надежных двигателях автомобиля, какие моторы имеют самый большой ресурс и т.д.Для того чтобы уточнить порядок работы цилиндров, необходимо изучить техническую документацию ремонтируемого двигателя. Помните, если не соблюдать порядок сборки двигателя, заметно возрастают риски последующей поломки силового агрегата.
Что в итоге
С учетом приведенной выше информации становится понятно, что порядок работы цилиндров двигателя может отличаться. Это касается как рядных (например, 4-х или 6-и цилиндровых) моторов, так и V-образных двигателей или ДВС типа W12 и т.д.
При этом четко установленных правил и стандартов попросту не существует. Это значит, что на деле два однотипных двигателя в плане конструкции и количества цилиндров могут при этом иметь разный порядок работы цилиндров.
По этой причине необходимо заранее изучать особенности конкретного ДВС, в том числе и его порядок работы. В свою очередь, это позволит избежать определенных сложностей при диагностике, а также во время ремонта конкретного силового агрегата.
Во время работы двигателя на его механизмы действуют значительные силы давления газов в цилиндре, силы инерции неравномерно движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма, а также центробежные силы, возникающие вследствие вращения деталей. Эти силы непостоянны по величине и направлению своего действия, поэтому они вызывают неравномерную работу двигателя.
При неравномерной работе двигателя его механизмы работают с переменной нагрузкой, вследствие чего происходит интенсивный износ деталей. Особенно велика неравномерность работы одноцилиндрового четырехтактного двигателя.
Для достижения равномерности работы двигателя или устанавливают на коленчатом валу тяжелый маховик, или выполняют его многоцилиндровым.
Маховик накапливает энергию во время рабочего хода и отдает ее при совершении вспомогательных тактов. Но тяжелый маховик применяется только для стационарных двигателей, работающих, как правило, на постоянном режиме. Тяжелый маховик вследствие значительной инерции не обеспечивает необходимой автомобильному двигателю приемистости, т.е. способности двигателя быстро развивать и уменьшать обороты. Поэтому в автомобильных двигателях равномерность работы достигается не увеличением веса маховика, а за счет выполнения двигателя многоцилиндровым. В многоцилиндровом двигателе такты рабочего хода равномерно чередуются в отдельных цилиндрах, вследствие чего в значительной мере уравновешиваются силы инерции, возникающие в кривошипно-шатунном механизме при работе двигателя.
Для обеспечения наибольшей равномерности работы многоцилиндрового двигателя необходимо, чтобы такты рабочего хода в различных цилиндрах чередовались через равные промежутки времени и в определенной последовательности. Эта последовательность повторения одноименных тактов в различных цилиндрах называется порядком работы цилиндров двигателя.
Рис. Таблица чередования тактов четырехцилиндрового четырехтактного двигателя с порядком работы цилиндров 1—2—4—3 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)
Однако не при любом порядке обеспечивается хорошая работа двигателя. Необходимо, чтобы очередные такты рабочего хода следовали в цилиндрах, наиболее удаленных одни от другого. В этом случае нагрузка на коренные подшипники коленчатого вала будет распределяться более равномерно; кроме того, отработавшие газы из цилиндра, в котором начинается выпуск, не будут попадать через выпускной трубопровод в цилиндр, в котором выпуск еще не закончился.
Наиболее удобными порядками работы автомобильных двигателей являются: для четырехцилиндрового — 1—2—4—3 и 1—3—4—2, для шестицилиндрового — 1—5—3—6—2—4 и для восьмицилиндрового — 1—5—4—2—6—3—7—8.
Порядок работы цилиндров обычно изображается в виде таблицы чередования тактов.
Рассмотрим, как происходит работа четырехтактного четырехцилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1—2—4—3. Так как рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала (720°), а число рабочих ходов, происходящих за это время, равно четырем, то для правильного чередования рабочих ходов кривошипы коленчатого вала смещены один относительно другого на 180° (720°: 4), т.е. на пол-оборота коленчатого вала, и находятся, таким образом, в одной плоскости.
Во время работы двигателя поршни в первом и четвертом цилиндрах при первом полуобороте первого оборота коленчатого вала перемещаются от верхней мертвой точки к нижней, в первом цилиндре происходит рабочий ход, в четвертом цилиндре — такт впуска. Во втором и третьем цилиндрах поршни перемещаются в это время к верхней мертвой точке, во втором цилиндре происходит такт сжатия, а в третьем — такт выпуска.
Во время второго полуоборота первого оборота коленчатого вала поршни в первом и четвертом цилиндрах перемещаются от нижней мертвой точки к верхней, в первом цилиндре происходит такт выпуска, а в четвертом — такт сжатия. Поршни второго и третьего цилиндров в это время перемещаются от верхней мертвой точки к нижней, во втором цилиндре происходит рабочий ход, в третьем — такт впуска.
Во время первого полуоборота второго оборота коленчатого вала поршни в первом и четвертом цилиндрах перемешаются от верхней мертвой точки к нижней, в первом цилиндре происходит такт впуска, в четвертом — рабочий ход. Поршни второго и третьего цилиндров в это время перемещаются от нижней мертвой точки к верхней, во втором цилиндре происходит такт выпуска, в третьем такт сжатия.
Во время второго полуоборота второго оборота коленчатого вала поршни в первом и четвертом цилиндрах перемещаются от нижней мертвой точки к верхней, в первом цилиндре происходит такт сжатия, в четвертом —такт выпуска. Поршни во втором и третьем цилиндрах перемещаются от верхней мертвой точки к нижней, во втором цилиндре происходит такт впуска, в третьем — рабочий ход.
Четырехцилиндровый четырехтактный двигатель с порядком работы цилиндров 1—3—4—2 отличается от двигателя с порядком работы 1—2—4—3 лишь конструкцией распределительного механизма, которая определяет несколько иную последовательность открытия и закрытия клапанов и чередования тактов.
Оба порядка работы цилиндров, принятые для отечественных четырехтактных четырехцилиндровых двигателей, полностью равноценны и по равномерности, и по качеству работы двигателей. На отечественных автомобилях широко используются шестицилиндровые двигатели, у которых цилиндры расположены в один ряд. Такие двигатели называются рядными в отличие от двигателей, цилиндры которых расположены в два ряда под некоторым углом один к другому.
В шестицилиндровом рядном двигателе коленчатый вал имеет шесть кривошипов. Так как рабочий цикл четырехтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала (720°), а количество рабочих ходов за это время равно шести, то для правильного чередования рабочих ходов кривошипы коленчатого вала смещены один относительно другого на 120° (720°: 6), т. е. на одну треть оборота вала.
Для однорядных шестицилиндровых двигателей применяется следующее расположение кривошипов: 1—6 — вверх, 2—5 — налево, 3—4 — направо, если смотреть со стороны переднего конца вала.
При вращении коленчатого вала поршни в шестицилиндровом двигателе проходят через мертвые точки не все одновременно, как в четырехцилиндровом двигателе, а только попарно. Поэтому и такты во всех цилиндрах начинаются и кончаются также не одновременно, а смещены в одной паре цилиндров относительно другой на 60°.
Перекрытие тактов и порядок чередования рабочих ходов в шестицилиндровом четырехтактном двигателе показаны в таблице на рисунке.
Рис. Таблица чередования тактов шестицилиндрового четырехтактного двигателя с порядком работы 1—5—3—6—2—4 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)
Особенностью двухтактных дизелей является то, что их рабочий цикл совершается за один оборот коленчатого вала (360°). Поэтому и взаимное расположение кривошипов коленчатых валов имеет свои особенности: в четырехцилиндровом двигателе кривошипы смещены один относительно другого на 90° (360°: 4), в шестицилиндровом — на 60° (360°: 6).
Рис. Таблица чередования тактов шестицилиндрового двухтактного дизеля с порядком работы 1—5—3—6—2—4 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)
Перекрытие тактов и порядок чередования рабочих ходов в двухтактном шестицилиндровом дизеле показаны в таблице на рисунке.
В настоящее время на автомобилях широкое применение получили восьмицилиндровые V-образные двигатели. Цилиндры у этих двигателей располагаются в два ряда, чаще всего под углом 90°. Коленчатый вал таких двигателей имеет четыре кривошипа, смещенных один относительно другого на 90°. На каждую шейку кривошипа опираются одновременно по два шатуна.
В восьмицилиндровом двигателе за рабочий цикл (720°) совершается восемь рабочих ходов; их чередование, следовательно, происходит через 90° (720°: 8). Порядок работы цилиндров и чередование тактов в восьмицнлиндровом двигателе показаны в таблице на рисунке.
Рис. Таблица чередования тактов восьмицилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1—5—4—2—0—3—7—8 (цифры в графе «Положение кривошипов коленчатого вала» обозначают порядковые номера цилиндров)
В многоцилиндровых двигателях вследствие непрерывного чередования рабочих ходов и перекрытия их одного другим обеспечивается более плавное и равномерное вращение коленчатого вала. Многоцилиндровые двигатели работают более устойчиво, без толчков и сотрясений, присущих одноцилиндровым двигателям.
Категория:
Передвижные электростанции
Публикация:
Порядок работы четырехцилиндрового и шестицилиндрового двигателей
Читать далее:
Порядок работы четырехцилиндрового и шестицилиндрового двигателей
Для обеспечения наиболее плавной и уравновешенной работы двигателя устанавливают определенное чередование тактов, при котором в разных цилиндрах одновременно не происходит одинаковых тактов.
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называется порядком работы двигателя. В четырехтактном четырехцилиндровом двигателе за каждый полуоборот коленчатого вала совершается рабочий ход. Порядок работы четырехцилиндрового двигателя может быть следующим: 1-2-4-3 (двигатель ГАЗ-МК) или 1-3-4-2 (двигатель КДМ-100).
В четырехцилиндровом двигателе за два оборота коленчатого вала совершается четыре рабочих хода, а в шестицилиндровом — шесть.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Порядок работы шестицилиндрового двигателя может быть следующим: 1-5-3-6-2-4; 1-4-2-6-3-5; 1-2-4-6- 5-3 или 1-3-5-6-4-2. Наибольшее распространение получил первый порядок работы, т.е. 1-5-3-6-2-4. По этому порядку работают двигатели 1Д6 передвижных электростанций ПЭС-100.
Кривошипы коленчатого вала шестицилиндрового двигателя попарно расположены под углом 120° (рис. 1), поэтому рабочие ходы перекрывают друг друга на 60°, чем достигается равномерная работа двигателя.
В восьмицилиндровом четырехтактном двигателе кривошипы коленчатого вала располагаются попарно под углом 90” (720°: 8 = 90°).
Многоцилиндровые однорядные двигатели хотя и обеспечивают равномерную работу, но имеют коленчатый вал большой длины, что приводит к значительной вибрации и увеличению га баритов, а следовательно, и веса двигателя. Для устранения ука занных недостатков применяют двухрядное расположение ци линдров под углом 90°. Такие двигатели принято называть с V-образным расположением цилиндров.
Рис. 1. Схема шестицилиндрового однорядного двигателя: 1 — коренные подшипники, 2 — шатунные подшипники, 3 — щека коленчатого вала.
На электростанциях ДЭС-200 в качестве первичного двигате ля применяются V-образные дизели 1Д12 с расположением ци линдров в два ряда (по шесть цилиндров в каждом ряду). Ко ленчатые валы этих дизелей имеют по шести кривошипов.
Рекламные предложения:
Читать далее: Назначение и устройство синхронных генераторов
Категория: — Передвижные электростанции
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Категория:
Устройство автомобиля
Публикация:
Однорядный шестицилиндровый четырехтактный двигатель
Читать далее:
Однорядный шестицилиндровый четырехтактный двигатель
Одноименные такты у однорядного шестицилиндрового четырехтактного двигателя совершаются через 120° поворота коленчатого вала, так как 720° : 6 = 120°. Колена коленчатого вала расположены попарно в трех плоскостях под углом 120°. Допустим, что первое и шестое колена направлены вверх, тогда второе и пятое колена будут направлены влево вниз, а третье и четвертое — вправо вниз, если смотреть на коленчатый вал с переднего торца. Коленчатые валы такой формы имеют наибольшее распространение.
Рис. 1. Схемы кривошипно-шатунного механизма шестицилиндровых двигателей:
а — четырехтактного; б — двухтактного; 1—в — цилиндры
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Шестицилиндровый двигатель имеет порядок работы 1—5—3—6—2—4. Это означает, что если в первом цилиндре происходит рабочий ход, то через 120° поворота коленчатого вала он начинается в пятом цилиндре и т. д. В одном цилиндре рабочий ход еще не закончился, как уже через 120° он начинается в другом, т. е. на дуге 60° рабочий ход в одном цилиндре перекрывается рабочим ходом в другом цилиндре, и коленчатый вал вращается еще равномернее, чем в четырехцилиндровом четырехтактном двигателе.
Таблица 1
Чередование тактов в однорядном шестицилиндровом четырехтактном двигателе с порядком работы 1—5—3—6—2—4
При этой форме коленчатого вала возможны и другие порядки работы двигателя. Например, после рабочего хода в первом цилиндре рабочий ход может быть во втором или пятом цилиндре, а затем в третьем или четвертом. Таким образом, возможны четыре варианта осуществления первых трех рабочих ходов в цилиндрах шестицилиндрового двигателя: 1—2—3, 1—2—4, 1—5—3 или 1—5—4. Осуществление рабочих ходов-в трех остальных цилиндрах тоже возможно в четырех вариантах (6—5—4, 6—5—3, 6—2—4 или 6—2—3), но они зависят от работы первых трех цилиндров.
Для шестицилиндрового двигателя, имеющего коленчатый вал описанной выше формы, возможны следующие порядки работы: 1—2—3—6—5—4, 1-2-4-6-5-3, 1-5-3-6-2-4 и 1-5-4-6-2-3. Общепринятым порядком работы шестицилиндровых двигателей является 1—5—3—6—2—4 (двигатели ГАЗ-51А, ЗИЛ-164А и др.).
Если изменить форму коленчатого вала шестицилиндрового двигателя так, чтобы при неизменном положении первого и шестого колен (они направлены вверх) второе и пятое были направлены вправо вниз, а третье и четвертое колена — влево вниз, то для двигателя с таким коленчатым валом возможны следующие порядки работы: 1—4—2—6—3—5, 1—3—2—6—4—5, 1—4—5—6—3—2 и 1—3—5—6—2—4. В этом случае порядок работы 1—4—2—6—3—5 является наивыгоднейшим.
При вращении коленчатого вала шестицилиндрового двигателя поршни только двух цилиндров одновременно приходят в одноименные мертвые точки. Силы инерции движущихся возвратно-поступательно масс в этом двигателе взаимно уравновешены.
Рекламные предложения:
Читать далее: Однорядный шестицилиндровый двухтактный дизель
Категория: — Устройство автомобиля
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Порядок работы цилиндров, именно так называется последовательность чередования тактов в разных цилиндрах двигателя. Порядок работы цилиндров напрямую зависит от типа расположения цилиндров: рядное или V-образное. Кроме того, на порядок работы цилиндров двигателя влияет расположение шатунных шеек коленвала и кулачков распредвала.
Что происходит в цилиндрах
Происходящее внутри цилиндра действо по научному называется рабочим циклом. Он состоит из фаз газораспределения.
Фаза газораспределения – момент начала открытия и конца закрытия клапанов в градусах поворота коленвала относительно мертвых точек: ВМТ и НМТ (соответственно, верхняя и нижняя мёртвые точки).
В течение одного рабочего цикла в цилиндре происходит одно воспламенение воздушно-топливной смеси. Интервал между воспламенениями в цилиндре прямым образом воздействует на равномерность работы двигателя. Чем меньше интервал воспламенения, тем равномернее работа двигателя.
И этот цикл напрямую связан с количеством цилиндров. Большее количество цилиндров – меньший интервал воспламенения.
Порядок работы цилиндров в разных двигателях
Итак, с теоретическим положением о влиянии интервала воспламенения на равномерность работы, мы познакомились. Рассмотрим традиционный порядок работы цилиндров в двигателях с разной схемой .
- порядок работы 4 цилиндрового двигателя со смещением шеек коленвала 180° (интервал между воспламенениями) : 1-3-4-2 или 1-2-4-3;
- порядок работы 6 цилиндрового двигателя (рядного) с интервалом между воспламенениями 120°: 1-5-3-6-2-4;
- порядок работы 8 цилиндрового двигателя (V-образный) с интервалом между воспламенениями 90°: 1-5-4-8-6-3-7-2
К такому двигателю относится четырехтактный дизель ЯМЗ-236. Угол развала между его цилиндрами равен 900. Колена коленчатого вала расположены в трех плоскостях под углом 1200 одно к другому. Особенностью этого двигателя является коленчатый вал, имеющий три кривошипа, к каждому из которых присоединено по два шатуна: к первому кривошипу — шатуны первого и четвертого цилиндров; ко второму второго и пятого цилиндров и к третьему — третьего и шестого цилиндров.
В этом двигателе, имеющем порядок работы 1 — 4 — 2 — 5 — 3 — 6, одноименные такты в цилиндрах происходят неравномерно через 90 и 1500 (табл. 4). Если в первом цилиндре осуществляется рабочий ход, то в четвертом он начинается через 900, во втором — через 1500, в пятом — через 900, в третьем через 1500 и в шестом — через 900. Поэтому двигатель ЯМЗ-236 имеет повышенную неравномерность хода и в нем приходится устанавливать на коленчатом валу маховик с относительно большим моментом инерции (на 60070% большим, чем для однорядного двигателя).
Восьмицилиндровый V-образный двигатель. Цилиндры в таком двигателе (например, двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ГАЗ-53-12, ЗИЛ и КамАЗ-5320) расположены под углом 900 один к другому (рис. 24,6). Одноименные такты в цилиндрах начинаются через угол поворота коленчатого вала.
Рис. 24 — Схемы кривошипно-шатунного механизма четырехтактных V -образных двигателей:
а — шестицилиндрового; б — восьмицилиндрового; 1-8 — цилиндры.
Таблица 4. Чередование тактов в четырехтактном V -образном шестицилиндровом двигателе с порядком работы 1 — 4 — 2 — 5 — 3 — 6.
Впуск равный 720: 8 = 900. Следовательно, кривошипы коленчатого вала расположены крестообразно под углом 900. К первому кривошипу присоединены шатуны первого и пятого цилиндров, ко второму — второго и шестого цилиндров, к третьему — третьего и седьмого цилиндров, к четвертому — четвертого и восьмого цилиндров. В восьмицилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала совершается восемь рабочих ходов. Перекрытие рабочих ходов в различных цилиндрах происходит в течение поворота коленчатого вала на угол 90С, что способствует его равномерному вращению. Порядок работы восьмицилиндрового двигателя 1 — 5 — 4 — 2 — 6 — 3 — 7 — 8 (табл. 5).
Таблица 5. Чередование тактов в четырехтактном V -образном с порядком работы 1 — 5 — 4 — 2 — 6.
Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно распределить прово
Опубликовано:
Выбор между 4-цилиндровым и 6-цилиндровым двигателем — Vol.282
При покупке автомобиля, нового или подержанного, тип двигателя так же важен, как и любая другая функция. Понимание различий между различными типами двигателей и размеров поможет вам принять обоснованное решение при выборе транспортного средства.
В чем разница?
4-цилиндровый двигатель содержит 4 поршня, в то время как 6-цилиндровый содержит 6, и все это приводит в движение мощность вашего двигателя.Простой ответ: больше цилиндров — больше энергии. Большинство небольших автомобилей, легких грузовиков и даже некоторые маленькие внедорожники содержат 4-цилиндровые двигатели. Четырехцилиндровые двигатели, как правило, представляют собой рядные двигатели (4 цилиндра расположены по прямой линии, а не в форме буквы V, как у большинства 6-цилиндровых двигателей), что делает их меньше и легче. Это дает им большую экономию топлива, но меньшую мощность, что делает их идеальными для небольших транспортных средств.
Большинство седанов, грузовиков и полноразмерных внедорожников содержат 6-цилиндровый или больший двигатель.Эти двигатели больше по размеру, весят более 4 цилиндров и предлагают большую мощность, но меньшую экономию топлива. Они идеально подходят для больших транспортных средств, поскольку для эффективного перемещения более крупных и тяжелых транспортных средств необходима дополнительная мощность.
За последние 10 лет конструкция и эффективность двигателей существенно изменились и значительно улучшились, что привело к созданию двигателей меньшего веса и большей экономии топлива. Поэтому важно отметить, что более новый 4-цилиндровый двигатель может иметь такую же мощность, если не больше, чем 6-цилиндровый 10 лет назад.Кроме того, более новые 6 цилиндров могут иметь такую же экономию топлива или лучше, чем 4 цилиндра 10 лет назад. Поэтому обязательно примите это во внимание при выборе.
Как выбрать между двумя?
Самый простой способ выбрать — определить, какой размер и тип транспортного средства наилучшим образом соответствуют вашим потребностям и желаниям, это обычно решает вопрос с двигателем. Как уже говорилось, 4-цилиндровые двигатели меньше по размеру и легче, но они также содержат меньше деталей, что означает, что ломается меньше вещей.Они могут быть дешевле в обслуживании, в отличие от более крупных и тяжелых транспортных средств с 6-цилиндровым двигателем.
Небольшой автомобиль, грузовик или внедорожник с 4-цилиндровым двигателем — хороший выбор для тех, кто ищет транспортное средство для поездок на работу и обратно, и в основном для местного вождения. Эти транспортные средства получают отличную экономию топлива, они обычно меньше, поэтому семьи из 4 или 5 должны быть в порядке. С другой стороны, они имеют меньшую мощность и не подходят для тяжелых нагрузок.
Седан, полноразмерный грузовик или полноразмерный внедорожник с 6-цилиндровым или большим двигателем — хороший выбор для людей с большими семьями, тех, кто путешествует на большие расстояния, или людей, которые перевозят тяжелые грузы, такие как буксировка лодок, кемперов или перевозка грузов. пиломатериалы или другие строительные материалы.С другой стороны, вы теряете экономию топлива, и они, как правило, более дорогостоящие в обслуживании.
Кроме того, многие 4-цилиндровые автомобили меньшего размера поставляются с возможностью модернизации до 6-цилиндрового двигателя. Это идеально подходит для людей, которые не нуждаются в большом транспортном средстве, но чувствуют себя немного более комфортно, имея дополнительную мощность 6 цилиндров. Спортивные автомобили также обычно имеют 6-цилиндровый или больший двигатель, хотя большинство из них способны вместить только 2 человека и имеют ограниченное грузовое пространство.
Есть много различных типов транспортных средств, некоторые с несколькими вариантами выбора двигателя. Так что не торопитесь, выясните, что вам нужно в автомобиле, чтобы наилучшим образом удовлетворить ваши потребности. Знание различий между этими двигателями и их преимуществами должно помочь вам сделать отличный и осознанный выбор.
,1. Введение
Пределы выхлопной трубы для мощных дорожных дизельных двигателей в Соединенных Штатах в настоящее время составляют 0,2, 0,01 и 0,14 г / л.с.ч. для оксидов азота (NOx), твердых частиц (PM) и несгоревших углеводородов (UHC), соответственно (Агентство по охране окружающей среды США, 2010).Системы контроля выбросов дизельного двигателя включают в себя стратегии как двигателя, так и системы последующей обработки. Система последующей обработки обычно включает дизельный катализатор окисления (DOC), дизельный сажевый фильтр (DPF) и систему селективного каталитического восстановления (SCR). DOC преобразует UHC в углекислый газ и воду, DPF улавливает PM, а система SCR уменьшает NOx. Интегрированная система последующей обработки обычно требует, чтобы рабочие температуры превышали 200 ° C для эффективной работы, требуя реализации «теплового управления» для достижения и поддержания желаемых рабочих температур (Blakeman et al.2003; Song et al., 2007; Charlton et al., 2010; Хоу и др., 2010; Gehrke et al., 2013; Stadlbauer et al., 2013).
Стратегии термического управления дополнительной обработкой дизельного двигателя включают запоздалые впрыскивания топлива в цилиндры, дросселирование клапана впускного воздуха, дросселирование выхлопных газов (с использованием турбокомпрессора турбины с клапаном или изменяемой геометрией) и дозирование топлива катализатора окисления. Все эти стратегии, будучи эффективными при ускоренном прогреве компонентов последующей обработки, также приводят к увеличению расхода топлива (Maiwald et al.2010).
Деактивация цилиндров (CDA) обычно ассоциируется с повышением эффективности использования топлива за счет снижения работы насоса. В бензиновых двигателях CDA широко изучался для повышения эффективности использования топлива на низких скоростях и при низких нагрузках за счет снижения потерь на дросселирование (Leone and Pozar, 2001; Falkowski et al., 2004). CDA в бензиновых двигателях также был внедрен в серийные автомобили — например, двигатели GM V-6 и V-8 используют CDA для достижения экономии топлива на 5% (McCarthy, 2016), в то время как Honda внедрила CDA в своих 3.5L V6 двигатель для снижения расхода топлива на 7%.
CDA в дизельных двигателях также может улучшить расход топлива за счет уменьшения потерь при прокачке и повышения теплового КПД тормозов. Улучшение расхода топлива на 5–25% на дизельном двигателе было продемонстрировано путем внедрения CDA при устойчивых условиях работы при низкой нагрузке (Ramesh et al., 2017). Дин и соавт. (2015) экспериментально продемонстрировали, что CDA в сочетании с другими стратегиями VVA, в том числе поздним закрытием впускного клапана (LIVC) и внутренним EGR (iEGR), при слегка нагруженных и нагруженных режимах холостого хода, позволяют улучшить компромисс между экономией топлива и управлением температурой по сравнению с традиционными стратегиями управления температурой.Было показано, что CDA приводит к температуре выхлопных газов, способной к пассивной регенерации DPF в условиях круизного шоссе (Lu et al., 2015).
В этом документе демонстрируется CDA в качестве конкурентной стратегии одновременного снижения расхода топлива и поддержания температуры системы дополнительной обработки путем внедрения в условиях холостого хода и на соответствующих участках HD-FTP, где BMEP
2. Экспериментальная установка
Экспериментальные данные, представленные здесь, были получены на рядном шестицилиндровом дизельном двигателе Cummins, оснащенном электрогидравлической системой с регулируемым приводом клапана (VVA). Динамометр переменного тока позволяет проводить тестирование как в стационарном, так и в переходном режиме.
2.1. Конфигурация двигателя и контрольно-измерительные приборы
Двигатель оснащен системой впрыска топлива Common Rail, системой рециркуляции отработавших газов высокого давления (EGR) и турбокомпрессором с изменяемой геометрией (VGT).На фиг.1 приведена схема системы кондиционирования двигателя.
Рисунок 1 . Схема системы кондиционирования двигателя с указанием положения соответствующих исполнительных механизмов и датчиков.
Давления в цилиндрах получают для каждого из шести цилиндров с помощью датчиков давления Kistler 6067C и AVL QC34C через модуль индикации AVL 621. Поток свежего воздуха в двигатель измеряется с помощью элемента ламинарного потока. Расход топлива измеряется гравиметрически с использованием блока Cybermetrix Cyrius Fuel Subsystem (CFS).Впускной и выпускной выбросы CO 2 измеряются с помощью анализаторов Camburation NDIR500, позволяющих рассчитать фракцию EGR. Для измерения концентрации NOx используется быстрый анализатор Camburation fNOx400. Концентрации CO , и NOx также измеряются с помощью анализаторов California Analytical Instruments NDIR600 и HCLD600 соответственно. Несгоревшие углеводороды измеряются с помощью анализатора CAI HFID600.
Температуры охлаждающей жидкости, масла и газа в различных местах измеряются с помощью термопар.Данные отслеживаются и регистрируются через интерфейс dSPACE. Модуль управления двигателем (ECM) подключен к системе dSPACE через канал общего последовательного интерфейса (GSI), который позволяет осуществлять контроль за циклом и контроль заправки и другие функции двигателя.
2.2. Система привода регулируемого клапана
Схема системы VVA показана на рисунке 2. Система электрогидравлического привода регулируемого клапана (VVA) обеспечивает гибкое независимое от цилиндра управление работой клапана от цикла к циклу.Каждая пара впускных и выпускных клапанов приводится в действие независимо. Обратная связь по положению для каждой пары клапанов измеряется с использованием линейного переменного дифференциального трансформатора (LVDT). Контроллер реального времени реализован в dSPACE для управления срабатыванием клапана.
Рисунок 2 . Схема системы привода регулируемого клапана.
Профили клапанов для активных цилиндров в этой работе сохраняются такими же, как профили запасных клапанов, как показано на рисунке 3. Трехцилиндровый CDA достигается путем деактивации впрыска топлива и движений клапанов для цилиндров 4, 5 и 6, как показано на рисунке 4.Топливо увеличивается (почти вдвое) в трех активированных цилиндрах для поддержания тормозного момента.
Рисунок 3 . Профили впускного и выпускного клапанов с обычным распредвалом.
Рисунок 4 . Деактивированные цилиндры не имеют впрыска топлива и их клапаны закрыты во время CDA. Количество впрыскиваемого топлива удваивается для активных цилиндров в CDA, чтобы соответствовать требуемому тормозному моменту.
2.3. Система последующей обработки
На рисунке 5 показана схема системы последующей обработки (A / T) в тестовой установке.Дизельный катализатор окисления (DOC) окисляет несгоревшие углеводороды и окись углерода с образованием углекислого газа и воды. Дизельный сажевый фильтр (DPF) физически улавливает твердые частицы, а система селективного каталитического восстановления (SCR) способствует реакции между закачанной мочевиной, оксидами азота (NOx) и другими веществами в выхлопе с образованием азота и воды (Koebel et al., 2000). Система SCR в экспериментальном испытательном стенде в настоящее время настроена на пассивную работу без какой-либо инъекции мочевины.
Рисунок 5 . Система последующей обработки дизельного двигателя (A / T) состоит из дискретных модулей снижения выбросов, а также системы впрыска мочевины и необходимых инструментов, таких как термопары и измерения выбросов. Обратите внимание, что SCR в тестовой настройке в настоящее время используется в пассивном режиме без какого-либо введения мочевины.
3. Анализ эффективности
Анализ эффективности цикла двигателя реализован, чтобы лучше понять влияние CDA и традиционных A / T стратегий управления температурным режимом.Эффективность открытого цикла (OCE) отражает эффективность процесса газообмена, эффективность замкнутого цикла (CCE) отражает эффективность процесса сгорания, а механическая эффективность (ME) отражает потери на трение и дополнительные характеристики (Stanton, 2013). Эти три коэффициента полезного действия способствуют тепловому КПД тормоза (BTE), как показано в уравнении (1) (для получения дополнительной информации см. Stanton et al. (2013)).
4. Термоуправление после обработки (A / T), значение простоя во время HD-FTP
Раздел 1065.530 Кодекса федеральных правил EPA (Агентство по охране окружающей среды США, 2017) определяет последовательность испытаний для цикла HD-FTP, включающую цикл холодного запуска, выдержки и цикл горячего запуска, как показано на рисунке 6. Цикл топлива Потребление, совокупное количество NOx на выходе из двигателя и совокупное количество NOx в выхлопной трубе для последовательности испытаний рассчитываются путем взвешенного суммирования расхода топлива, совокупного NOx и количества выхлопных газов в двигателе в циклах холодного запуска и горячего запуска.Холодный старт взвешивается с коэффициентом 1/7, а горячий старт имеет весовой коэффициент 6/7 (Агентство по охране окружающей среды США, 2017).
Рисунок 6 . Профили скорости и крутящего момента для HD-FTP показывают, что почти 40% работы HD-FTP происходит в режиме ожидания. Затененные серые области выделяют незанятые (800 об / мин / 1,3 бар) секции, в то время как соответствуют BMEP
На рисунке 6 показано, что примерно 40% цикла HD-FTP расходуется на холостом ходу, здесь предполагается 800 об / мин.BMEP 3 бара, что соответствует обычному среднему применению. Поэтому температуры на выходе из двигателя и скорости потока выхлопных газов во время этого условия оказывают значительное влияние на способность двигателя нагревать, обслуживать или охлаждать компоненты А / Т до желаемого уровня.
В следующем разделе подробно обсуждаются расход топлива, температура на выходе из двигателя, скорость потока выхлопных газов и характеристики выброса как в обычных шестицилиндровых, так и в половинных режимах работы двигателя CDA во время установившегося холостого хода.Цель состоит в том, чтобы обеспечить сравнение характеристик управления тепловым режимом A / T для обычных стратегий шестицилиндрового двигателя и половины CDA двигателя в режиме холостого хода.
5. Результаты — 800 оборотов в минуту / 1,3 бара на холостом ходу Операционные стратегии для A / T управления температурным режимом: разогрев и сохранение тепла
Повышенные температуры на выходе из двигателя и скорости потока выхлопных газов желательны для повышения температуры компонентов А / Т. Температура на выходе из двигателя должна составлять не менее 200 ° C, чтобы прогреть компоненты A / T до 200 ° C, а более высокие скорости потока выхлопных газов (или температуры на выходе из двигателя) ускоряют процесс прогрева.Как только компоненты A / T достигают желаемых температур, для поддержания этих температур требуются повышенные температуры на выходе из двигателя; однако повышенные скорости потока выхлопных газов больше не нужны. Более низкие скорости потока выхлопных газов предпочтительны для того, чтобы уменьшить эффекты охлаждения в случае, если температура на выходе из двигателя падает ниже температуры достаточно прогретой А / Т системы. В этом разделе особое внимание уделяется работе двигателя в установившемся режиме, в то время как сравнения во время переходной работы двигателя (в течение цикла HD-FTP) подробно описаны в следующем разделе.В этом разделе сравниваются вышеупомянутые A / T-прогрев / остаточно-теплые воздействия температуры на выходе двигателя и расхода выхлопных газов для следующих четырех рабочих стратегий на установившемся холостом ходу (800 об / мин / 1,3 бар).
1. Наилучший КПД шестицилиндрового двигателя на холостом ходу — обычная работа шестицилиндрового двигателя с наилучшим удельным расходом топлива (BSFC). Эта стратегия реализует экономичные профили впрыска с тепловыделением, начинающимся около верхней мертвой точки, и характеризуется низкой температурой на выходе двигателя и расходом выхлопного газа, что несовместимо с режимом прогрева А / Т или прогрева.Стратегия «шестицилиндровый лучший КПД двигателя на холостом ходу» включена здесь в качестве базовой линии, чтобы продемонстрировать увеличение расхода топлива, которое обычно требуется в обычных системах двигателей для повышения и поддержания желаемых температур A / T для соответствия текущим требованиям по выбросам выхлопной трубы.
2. Прогрев холостого хода шестицилиндрового двигателя — обычная работа шестицилиндрового двигателя с акцентом на повышение температуры кондиционера. Эта стратегия использует полностью закрытый VGT и четыре поздних впрыска (которые приводят к неэффективному отсроченному выделению тепла из-за расхода топлива) для повышения температуры на выходе двигателя и расхода выхлопных газов для ускоренного прогрева А / Т, хотя и за счет увеличения расхода топлива. ,
3. Необслуживаемый шестицилиндровый A / T на холостом ходу — обычная шестицилиндровая работа двигателя с акцентом на поддержание повышенных температур A / T при максимальной топливной эффективности Подобно стратегии «шестицилиндрового прогрева холостого хода A / T», эта стратегия реализует неэффективное замедленное тепловыделение, не поддерживающее топливо, для поддержания повышенных температур на выходе двигателя для работы в режиме прогрева A / T и включает в основном закрытый VGT для улучшения эффективность использования топлива по сравнению со стратегией «шестицилиндрового прогрева холостого хода A / T» благодаря уменьшенным насосным потерям.
4. Полу-двигатель CDA A / T в режиме холостого хода на холостом ходу — Трехцилиндровый двигатель позволяет поддерживать желаемую температуру A / T более экономичным образом, чем это возможно с помощью «шестицилиндрового A / T — теплый холостой ход ». Деактивация трех цилиндров уменьшает расход воздуха (но не ниже уровней, требуемых для полного, низкого уровня дыма, сгорания), повышая температуру на выходе из двигателя (за счет уменьшения соотношения воздух-топливо) экономичным образом (из-за более низкой работы насоса) , Эта стратегия имеет достаточно высокие температуры на выходе из двигателя и более низкую скорость потока выхлопных газов, что помогает снизить скорость, с которой прогреваемые компоненты А / Т охлаждаются позже в цикле движения.
Первые две стратегии соответствуют работе штатного двигателя в тех случаях, когда система последующей обработки: (i.) Уже полностью прогрета и (ii.) Требует управления температурой, соответственно. Положение клапана рециркуляции отработавших газов и давление в рампе для последних двух стратегий были изменены, чтобы реализовать NOx двигателя, несгоревшие углеводороды и PM в соответствии со стратегиями запаса. Общее количество заправки было изменено для достижения желаемого крутящего момента. Испытания проводились при строгом соблюдении механических ограничений, приведенных в таблице 1.
Таблица 1 . Механические ограничения.
На рисунке 7 сравниваются профили впрыска, используемые для каждой из стратегий, описанных выше. Стратегия «шестицилиндровый лучший КПД двигателя на холостом ходу» включает впрыскивание топлива и последующее тепловыделение вблизи ВМТ (согласно рисунку 7А), поскольку это соответствует низкому расходу топлива. Для достижения повышенных температур на выходе из двигателя в стратегиях «Прогрев холостого хода шестицилиндрового двигателя» и «Остаточный прогрев холостого хода шести цилиндров» используются четыре отложенных впрыска и последующие отсроченные тепловыделения (согласно рисункам 7B, C). ).Стратегия CDA A / T «оставаться в тепле на холостом ходу» позволяет достичь желаемых повышенных температур на выходе из двигателя (благодаря более низкому соотношению воздух-топливо благодаря уменьшению расхода воздуха) с двумя поздними впрысками (вместо четырех поздних впрысков) (согласно рисунку 7D). Обратите внимание, что это не самая экономичная стратегия для полумоторного CDA в этой рабочей точке, и она все еще более эффективна, чем самая эффективная 6-цилиндровая рабочая стратегия.
Рисунок 7 . Экспериментальный ток и тепловыделение топливной форсунки для четырех стратегий при 800 об / мин / 1.3 бар работы. Стратегия (A) с шестицилиндровым двигателем с максимальной эффективностью холостого хода имеет два ранних впрыска, в то время как в стратегии управления тепловым режимом (B, C) используются шесть поздних впрысков для получения повышенной температуры на выходе турбины. Два отложенных впрыска используются для стратегии (D) «Полу-двигатель CDA A / T, оставаясь в тепле», чтобы поддерживать желаемые температуры A / T экономичным образом.
Рисунок 8 иллюстрирует, что стратегия «шестицилиндровый прогрев холостого хода A / T» имеет самую высокую температуру на выходе из двигателя (260 ° C) и скорость потока выхлопных газов, оба из которых являются предпочтительными для прогрева компонентов A / T — за счет самого высокого расхода топлива.Для сравнения, стратегия «шестицилиндровый лучший КПД двигателя на холостом ходу» имеет более низкое потребление топлива, а также значительно более низкую температуру на выходе из двигателя (146 ° C) и меньший поток выхлопных газов, которые не подходят ни для прогрева двигателя A / T, ни для A / T теплый режим. Это сравнение демонстрирует топливный штраф, который обычно требуется во время работы обычного шестицилиндрового дизельного двигателя для удовлетворения требований теплового управления A / T.
Рисунок 8 . Экспериментальные результаты от 800 об / мин / 1.3 бара на холостом ходу. Стратегия «шестицилиндрового прогрева холостого хода A / T» обеспечивает быстрый прогрев A / T благодаря повышенным температурам на выходе двигателя и расходам, хотя и за счет увеличения расхода топлива. Стратегия CDA A / T «оставаться в тепле на холостом ходу» обеспечивает экономичное поддержание температуры компонентов A / T за счет повышенных температур на выходе из двигателя, низкого расхода выхлопных газов и низкого расхода топлива.
После того, как компоненты A / T достигнут желаемой температуры (как будет показано позже, примерно на 40% пути через HD-FTP), предпочтительной является более экономичная эксплуатационная стратегия с более низкой температурой на выходе из двигателя или скоростью потока выхлопных газов. Поддержание температуры A / T.Стратегия «6-цилиндровый режим холостого хода в холостом режиме», показанный на рисунке 8, является примером такой стратегии работы, при которой экономия топлива составляет 11%, за счет снижения температуры на выходе двигателя на 20 ° C. Обратите внимание, что эта стратегия по-прежнему имеет существенно более высокий расход топлива, чем стратегия «шестицилиндровый лучший КПД двигателя на холостом ходу», поскольку она включает поздние впрыскивания и в основном закрытый VGT.
Рисунок 8 демонстрирует, что CDA допускает температуру на выходе двигателя свыше 200 ° C и самую низкую скорость потока выхлопных газов при расходе топлива, который на 40, 33 и 4% ниже, чем у «Шестицилиндрового A / T тепло- на холостом ходу, «стратегии шестицилиндрового двигателя A-T для поддержания холостого хода» и «шесть цилиндров с лучшим КПД двигателя на холостом ходу» соответственно.Таким образом, стратегия «Полумоторный CDA A / T оставаться в тепле на холостом ходу» является предпочтительной экономичной стратегией для поддержания A / T выше приблизительно 200 ° C. Снижение расхода выхлопных газов (за счет уменьшенного вытесненного объема) снижает скорость охлаждения компонентов A / T, в то время как температура A / T превышает 200 ° C. Другими словами, из четырех рабочих стратегий стратегия «Полу-двигатель CDA A / T остается теплым на холостом ходу» является предпочтительной для экономичного поддержания высоких температур компонентов A / T. Это будет продемонстрировано через HD-FTP в следующем разделе этой статьи.
На рисунке 9 показано для каждой из четырех стратегий холостого хода приближение относительной скорости теплопередачи от газа, выходящего из двигателя, к слоям катализатора системы А / Т. Рассматривая слои катализатора DOC, DPF и SCR как одну сосредоточенную массу при мгновенной температуре T , слой , скорость теплопередачи можно аппроксимировать с использованием уравнения (2) (Ding et al., 2015).
Рисунок 9 . Расчетные нормированные результаты теплопередачи для четырех стратегий при 800 об / мин / 1.3 бара. Разогрев катализатора происходит быстрее всего в рамках стратегии шестицилиндрового прогрева холостого хода. Как только температура катализатора достигает желаемой температуры (например, 300 ° С), предпочтительной является стратегия «Полу-двигатель CDA A / T, оставшийся в тепле на холостом ходу», учитывая более низкую скорость потока выхлопных газов и повышенную температуру на выходе из двигателя.
Q = C × × m⋅exh55 (Texh-Tbed) (2)m⋅exh — скорость потока газа на выходе из двигателя, T exh — температура газа на выходе из двигателя, а C — это постоянная величина, которая зависит от геометрии и материала катализатора.
Эта простая модель дает приблизительную скорость теплопередачи от выхлопного газа к системе A / T для заданной эффективной температуры слоя в зависимости от экспериментально измеренных расхода и температуры на выходе из двигателя для каждой из четырех стратегий холостого хода. Положительная скорость теплопередачи соответствует прогреву катализатора, поскольку тепло передается от выхлопного газа к катализатору. Отрицательная скорость теплопередачи соответствует охлаждению катализатора, так как тепло передается от катализатора к выхлопному газу.Нормализованная скорость теплопередачи остается положительной до тех пор, пока температура слоя катализатора Т , слой ниже температуры газа на выходе из двигателя Т и и происходит прогрев катализатора. Нормализованная скорость теплопередачи является отрицательной, если Т , слой выше Т , кроме и происходит охлаждение катализатора. Таким образом, «пересечение нуля» на рисунке 9 для каждой из четырех стратегий соответствует T и для соответствующей стратегии.Согласно уравнению (2) наклон нормализованных линий теплопередачи на рисунке 2 пропорционален m toexh55. Таким образом, уклоны линии круче для более высоких скоростей потока выхлопных газов. В результате и в соответствии с ожиданиями более высокая скорость потока выхлопных газов приводит к более высокой скорости прогрева, когда T , слой ниже, чем T и . Однако более высокая скорость потока выхлопных газов соответствует более быстрому охлаждению катализатора, когда T , слой выше, чем T и .В результате на фиг.2 показано, что для температур катализатора ниже приблизительно 200 ° C предпочтительна стратегия «шестицилиндровый режим прогрева на холостом ходу». Однако для температур катализатора выше приблизительно 200 ° C предпочтительна стратегия «Полу-двигатель CDA A / T оставаться теплым на холостом ходу», поскольку она может охлаждать катализатор медленнее, чем другие стратегии, и одновременно потреблять меньше топлива.
Итак, на Рисунке 9 показано, что: (i) для прогрева А / Т предпочтительна стратегия «шестицилиндровый прогрев холостого хода А / Т», и (ii) «остановка А / Т с половинным двигателем» стратегия «теплого холостого хода» предпочтительна для поддержания повышенной температуры компонентов А / Т.Следующий раздел продемонстрирует это с помощью экспериментальных результатов HD-FTP.
На рисунке 10 показаны результаты анализа эффективности цикла для каждой из четырех стратегий. Основной движущей силой для более высокого расхода топлива (то есть, более низкого теплового КПД тормоза (BTE)) для стратегий «Разогрев холостого хода шестицилиндрового двигателя» и «Остаточный прогрев холостого хода шестицилиндрового двигателя» является низкий открытый цикл. эффективность, которая является результатом более высокого давления в выпускном коллекторе. Более высокое давление в выпускном коллекторе приводит к большим неэффективным топливным петлям насоса (согласно рисунку 11) и вызвано сочетанием задержанного выделения тепла (согласно рисункам 7B, D) и полностью / в основном закрытых позиций VGT, используемых для этих стратегий.Более конкретно, задержанные тепловыделения увеличивают давление в выпускном коллекторе за счет повышенного давления в цилиндрах во время такта расширения и продувки. Полностью / в основном закрытый VGT повышает давление в выпускном коллекторе, вызывая ограничение потока между выпускным коллектором и объемами на выходе турбины. С другой стороны, стратегия «Полумоторный CDA A / T« оставаться в тепле »» имеет меньший насосный цикл и более высокий КПД в разомкнутом цикле, чем даже стратегия «Шесть цилиндров с лучшим КПД двигателя на холостом ходу».Это является результатом уменьшения воздушного потока в двигателе за счет меньшего смещенного объема, а также более раннего впрыска топлива и в основном открытого положения VGT.
Рисунок 10 . Эффективность экспериментального цикла для четырех стратегий при 800 об / мин / 1,3 бар. Основной движущей силой для более высокого расхода топлива для стратегий «шестицилиндровый прогрев A / T холостого хода» и «шестицилиндровый прогрев холостого хода A / T» является более низкая эффективность в открытом цикле в результате отложенного впрыска топлива и полное / в основном закрытые позиции VGT.Расход топлива для стратегии «Полу-двигатель CDA A / T в режиме холостого хода на холостом ходу» ниже, чем в стратегии «Холостой ход двигателя с шестью цилиндрами» в результате более высокой эффективности открытого цикла, которая выше из-за меньших потерь при прокачке через меньше смещенного объема во время CDA.
Рисунок 11 . Экспериментальные диаграммы PV для четырех стратегий при 800 об / мин / 1,3 бар. Насосные контуры являются самыми большими для стратегий «Неактивный прогрев шестицилиндрового двигателя» и «Неактивный прогрев шестицилиндрового двигателя» в результате полностью закрытых положений VGT и задержки SOI.Увеличенная работа насоса требует более высокого расхода топлива, повышения температуры на выходе из двигателя и расхода для прогрева А / Т. Контур накачки является наименьшим для стратегии «Полу-двигатель CDA A / T, оставайся теплым на холостом ходу» в результате меньшей работы насоса из-за уменьшенного смещенного объема.
На рисунке 12 показаны измеренные выбросы отработавших газов для каждой из четырех стратегий. Положение клапана рециркуляции отработавших газов и давление в рампе были модулированы таким образом, что выбросы для стратегий «Неактивный двигатель с шестью цилиндрами» и «Неактивный двигатель с холостым ходом для половины двигателя» были сопоставимы с таковыми для «Six». -цилиндр с максимальной эффективностью на холостом ходу »Результаты шестицилиндрового прогрева холостого хода A / T.
Рисунок 12 . Экспериментальные результаты выбросов для каждой из четырех стратегий при 800 об / мин / 1,3 бар.
В этом разделе показано, что неэффективные по топливу стратегии, а именно: задержка SOI и полностью / в основном закрытые позиции VGT, могут использоваться на холостом ходу для повышения температуры на выходе из двигателя и расхода для прогрева компонента А / Т во время обычной работы с шестью цилиндрами. , Эти стратегии могут также использоваться для поддержания повышенных температур компонентов A / T, при этом предпочтение отдается CDA с половинным двигателем, учитывая более низкий расход топлива, повышенную температуру и более низкую скорость потока выхлопных газов.В следующем разделе будет продемонстрировано это во время HD-FTP, посредством сопоставления с разрешением цикла привода совокупных прогнозируемых NOx выхлопных газов и измеренного расхода топлива.
6. Половина двигателя CDA на разделах HD-FTP с BMEP ниже 3 бар
В предыдущем разделе половина двигателя CDA была представлена в качестве экономичной стратегии на нагруженных холостых оборотах для поддержания температур компонентов A / T, как только они достигают 200 ° C, за счет снижения расхода выхлопных газов и достаточных температур на выходе из двигателя для предотвращения охлаждения A / T ,Для дальнейшего снижения расхода топлива в течение HD-FTP-привода и одновременного поддержания температуры компонентов A / T, для холостого хода двигателя CDA также рассматривались незанятые участки HD-FTP, где BMEP
В следующем разделе приведены результаты внедрения половинного двигателя CDA как на загруженных свободных участках, так и на участках, где BMEP
7. Результаты — экономия топлива и выбросы выхлопных газов Воздействие традиционных и CDA-совместимых стратегий управления тепловым потоком в течение HD-FTP
7.1. Результаты
Результаты четырех экспериментов HD-FTP сравниваются в этом разделе, чтобы продемонстрировать, что: (i) сокращение NOx в выхлопной трубе возможно благодаря неэффективным топливным стратегиям управления шестью цилиндрами A / T (с отложенным впрыском топлива и максимально / в основном закрытым) Положение VGT), и (ii) возможны аналогичные уровни NOx в выхлопной трубе при заметно более низком расходе топлива за счет использования CDA с половинным двигателем во время холостого хода для работы в режиме A / T в теплом режиме. Четыре стратегии работы HD-FTP включают в себя:
1. Цикл наилучшей эффективности шестицилиндрового двигателя — результат работы двигателя по HD-FTP с использованием стандартной калибровки двигателя, разработанной для лучшей экономии топлива. Эта стратегия включает в себя стратегию «шестицилиндровый лучший КПД двигателя на холостом ходу», описанную в предыдущем разделе во время холостого хода, и обеспечивает базовую линию для выбросов выхлопной трубы и расхода топлива.
2. Цикл управления тепловым режимом с шестью цилиндрами A / T — результаты работы двигателя через HD-FTP с использованием калибровки двигателя, которая соответствует текущим ограничениям выбросов на шоссе.Эта стратегия включает в себя отложенные впрыскивания топлива при всех возможных условиях работы (включая неработающие условия) и максимально закрытое положение VGT на нагруженных холостых оборотах, чтобы повысить температуру на выходе из двигателя и скорости потока. В этом подходе используются ранее описанные стратегии «разогрев A / T с шестью цилиндрами» и «режим прогревания A / T с шестью цилиндрами» во время простоя для неработающих участков цикла, где температура на выходе SCR ниже 200 ° C ( заштрихованные красные «прогревающие» холостые участки на рисунке 13) и выше 200 ° C (заштрихованные зеленые «согревающие» холостые секции на рисунке 13) соответственно.В неработающих условиях поздние впрыскивания также снижают выбросы NOx на выходе из двигателя, что в сочетании с более быстрым прогревом A / T-компонента снижает NOx выхлопной трубы до приемлемого уровня. Этот режим работы включен для демонстрации увеличения расхода топлива, которое обычно требуется во время работы обычного шестицилиндрового двигателя, для термического управления системой A / T таким образом, чтобы соответствовать текущим пределам выбросов.
3. Цикл холостого хода полуавтоматического CDA A / T — результаты выполнения «Цикла шестицилиндрового управления тепловым режимом A / T» с одной модификацией: использование «Комбинации CDA A / T с половинным двигателем режим холостого хода вместо режима «Необслуживаемый шестицилиндровый режим холостого хода», когда температура на выходе SCR превышает 200 ° C (заштрихованные зеленые участки на рисунке 13).Эта стратегия демонстрирует возможную экономию топлива за счет использования CDA во время простоя для поддержания температуры компонента A / T.
4. Полу-двигатель CDA A / T в режиме холостого хода / без холостого хода — результаты работы «Шестицилиндрового цикла A / T термического управления» со следующими модификациями: с использованием «Полу-двигателя CDA A / T оставаться теплым на холостом ходу »на холостом ходу на холостом ходу (заштрихованные зеленые участки на рисунке 13) и работать в секциях« Не работающий на холостом ходу CDA A / T с половиной двигателя », где BMEP
Рисунок 13 . Тестовая последовательность для цикла HD-FTP.Заштрихованные красные секции соответствуют режиму холостого хода A / T. Заштрихованные зеленые секции соответствуют «холостому ходу A / T», а заштрихованные коричневые секции соответствуют «холостому ходу A / T», где BMEP
На рисунке 14 приведены основные результаты цикла HD-FTP для каждой из этих стратегий. Как показано, 35% -ное снижение NOx в выхлопной трубе стало возможным благодаря стратегии «6-цилиндровый A / T цикл управления температурой», хотя за счет примерно 5% -ного увеличения расхода топлива по сравнению с HD-FTP. Внедрение «холостого хода полу-двигателя CDA A / T» во время холостого хода (как часть «цикла холостого хода полу-двигателя CDA A / T») для условий, в которых система SCR была не менее 200 ° C, приводит к очень похожим уровням NOx в выхлопной трубе, при этом расход топлива снижается на 3% по сравнению с «шестицилиндровым циклом A / T управления температурой.«В дополнение к реализации« Полугодовой CDA A / T, поддерживающий режим холостого хода »во время холостого хода,« Полумоторный CDA, поддерживающий режим холостого хода / холостого хода », также использует Полу-двигатель CDA на холостых участках (BMEP
Рисунок 14 . Улучшение расхода топлива до 3,0% может быть достигнуто путем внедрения CDA на загруженных свободных участках HD-FTP. Кроме того, улучшение на 3,4% может быть достигнуто путем внедрения CDA на соответствующих не простаивающих участках вместе с загруженными незанятыми участками.Способность CDA поддерживать температуру A / T отражается в форме почти равных / более низких выхлопных труб NOx по сравнению с шестицилиндровым управлением температурой.
Рисунок 15 . Измеренная температура SCR от оборудования A / T используется для прогнозирования эффективности SCR. Кривая эффективности SCR показывает, что эффективность достигает своего максимального значения для температур катализатора между 250 и 450 ° C. NOx выхлопной трубы оценивается с использованием этой прогнозируемой эффективности SCR.
На рисунках 16–18 показаны результаты запуска четырех вышеупомянутых стратегий через HD-FTP.Все показанные результаты были измерены экспериментально, за исключением «Эффективности SCR» и «NOx выхлопной трубы», которые были оценены с использованием стратегии, показанной на рисунке 15. На рисунке 16А показано отложенное начало впрыска (SOI), реализованное для «шестерки». -цилиндр A / T терморегулирующий цикл, «Половинтовой CDA A / T цикл холостого хода холостого хода / холостого хода» и «Полугодовой CDA цикл холостого хода холостого хода / холостого хода» за исключением периодов повышенной нагрузки (для всех их) и во время холостого хода на холостом ходу для цикла холостого хода полу-двигателя CDA A / T и цикла холостого хода полу-двигателя CDA / холостого хода.
Рисунок 16 . (A) Запуск впрыска топлива (SOI) осуществляется через HD-FTP для каждого из циклов. (B) позиций VGT, реализованных через HD-FTP для каждого из циклов. (C, D) Стратегии «Цикл шестицилиндрового A / T управления температурным режимом» и «Полу-двигатель CDA A / T бездействия холостого хода» приводят к температурам газа на выходе из двигателя (C) и SCR температуры на выходе (D) , которые сопоставимы друг с другом и превосходят таковые для «шестицилиндрового цикла максимальной эффективности двигателя.«Цикл холостого хода двигателя без холостого хода / холостого хода» приводит к более высокой температуре EOT и температуры на выходе SCR, чем три других цикла.
На рис. 16В показан максимально или в основном закрытый VGT для всех холостых участков «цикла термоуправления A / T с шестью цилиндрами», но только во время прогрева на холостых оборотах «пребывания CDA A / T на половине двигателя». — цикл холостого хода »и« Полу-двигатель CDA — режим холостого хода холостого хода / без холостого хода ». «Цикл управления шестью цилиндрами A / T», «Цикл холостого хода полу-двигателя A / T холостого хода» и «Цикл холостого хода полу-двигателя CDA / холостого хода» одинаковы во время A / T фаза прогрева, как и ожидалось.
На рисунке 16C показано, что температура на выходе из двигателя как для «цикла с шестицилиндровым A / T регулированием температуры», так и для «цикла холостого хода полуавтоматического CDA A / T» выше, чем «наилучшая эффективность шестицилиндрового двигателя цикл », как и ожидалось. Еще более высокие температуры на выходе из двигателя наблюдаются для «половины двигателя CDA A / T в режиме холостого хода на холостом ходу / без холостого хода» из-за дополнительной работы двигателя на холостом ходу с половиной двигателя во время секций с холостым ходом без холостого хода (BMEP
На рисунке 17 показано, что эффективность преобразования SCR NOx для «цикла холостого хода / отсутствия холостого хода половинного двигателя» выше, чем
.