Система отключения цилиндров двигателя: Система отключения цилиндров двигателя. Вся правда и можно ли сделать своими руками

Содержание

Система отключения цилиндров двигателя

Система управления цилиндрами предназначена для отключения части цилиндров при работе двигателя на небольших нагрузках. При этом снижается расход топлива и, соответственно, выброс токсических веществ. Однако есть и недостатки: увеличивается вибрация и шум, двигатель испытывает дополнительные нагрузки.

Практика эксплуатации свидетельствует о том, что автомобили работают в режиме максимальной мощности не более 30% времени. То есть, по большей части двигатель работает с неполной нагрузкой и большими насосными потерями. Особенно актуально это для многоцилиндровых моторов.

Технически отключение цилиндров реализуется прекращением подачи топлива и закрытием впускных и выпускных клапанов. Но если отключить форсунки не представляется большой проблемой, то осуществить отключение клапанов довольно сложно. Здесь каждый производитель выбирает свой путь.

Впервые такая система появилась еще в 1981 году на автомобилях Cadillac. Закрытие клапанов в ней осуществляли специальные электромагнитные катушки, установленные на коромыслах. По команде блока управления катушки срабатывали, обеспечивая неподвижность коромысел.

В 1999 году подобная система появилась и на автомобилях Mercedes. В ней закрытие клапанов осуществлялось коромыслами особой конструкции. Они состояли из двух рычагов, соединенных между собой фиксатором в единое целое. При активации системы электромагнитный клапан смещал фиксатор, и рычаги разъединялись, не имея, таким образом, возможности воздействовать на клапана. Клапана удерживались пружинами в закрытом состоянии, а блок управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.

С 2004 года на автомобилях концерна GM

используется система отключения цилиндров, в которой разъединение распредвала и клапана осуществляется толкателем специальной конструкции. По команде блока управления срабатывает электромагнитный клапан, и давление масла сдвигает блокирующий штифт, отключая толкатель.

В 2005 году Honda применила свою систему Variable Cylinder Management (VCM), которая на разных режимах способна отключать разное количество цилиндров. При равномерном движении на небольшой скорости отключается 3 цилиндра из 6. В переходном режиме с максимальной мощности к неполной нагрузке система обеспечивает работу 4 цилиндров. Основу конструкции составляют коромысла и распредвал с кулачками различной формы. В зависимости от режима работы коромысла включаются или выключаются с помощью управляемого фиксатора. Система VCM взаимодействует с системой регулирования фаз и дополнена системами снижения вибраций двигателя и подавления шума в салоне.

Отключение впускных клапанов

Все вышеописанные системы использовались в многоцилиндровых моторах. Volkswagen же разработал аналогичную систему для своего четырехцилиндрового двигателя 1,4 TSI. В ней отключаются только впускные клапаны. За основу взята система изменения высоты подъема клапанов Valve Lift, применяемая в двигателях Audi. Разница состоит в том, что впускной распредвал оснащен, кроме обычных кулачков, кулачками нулевой, а не «половинной» высоты. Четыре из восьми кулачков на впускном распредвале могут перемещаться по команде блока управления, осуществляя, таким образом, переход с обычных на «нулевые». Срабатывает система в диапазоне оборотов от 1400 до 4000 об/мин при крутящем моменте от 25 до 75 Нм. Отключаются два цилиндра, обеспечивая экономию в среднем 0,4 литра на 100 км. При движении с постоянной скоростью около 50 км/ч на третьей или четвертой передаче можно снизить расход на 1л/100 км. Активация системы осуществляется от датчика педали акселератора, при этом не происходит увеличения шума и вибраций.

Свою собственную систему отключения цилиндров Cylinder on demand создала и Audi. Она базируется на фирменной же системе регулирования высоты подъема клапанов Audi valvelift. Применяется Cylinder on demand на V-образных “восьмерках”, где она отключает 4 цилиндра, и на “четверках”, где из работы “выводятся” два цилиндра. Экономия топлива может достигать до 1 литра на 100 км пробега.

Система отключения цилиндров. Лишь бы не работать

В начале 2012 года новейшая технология экономии топлива от Volkswagen — система отключения цилиндров — будет готова к применению и дебютирует в новом 1,4-литровом двигателе TSI

Volkswagen Media Services

Volkswagen — первая в мире компания, применившая в массовом производстве систему отключения цилиндров в четырехцилиндровом моторе TSI. Основной ее целью является значительное сокращение потребления топлива путем временного отключения двух из четырех цилиндров при низких и средних нагрузках. Отключение цилиндров фактически сокращает расход топлива агрегата 1.4 TSI на 0,4 литра на каждые 100 км в новом европейском цикле движения (NEDC). В сочетании с системой «старт-стоп», останавливающей двигатель при остановке автомобиля, экономия топлива достигает 0,6 л/100 км.


Максимальная экономия достигается при езде с постоянной скоростью. Вождение при 50 км/ч на 3-й или 4-й передаче помогает экономить до 1 литра бензина на 100 км. Благодаря новой

системе отключения цилиндров топливной экономичности двигатель TSI уже сегодня соответствует будущему европейскому экологическому стандарту Евро-6. Высокая экономичность не исключает комфортное вождение: даже на двух цилиндрах 1.4 TSI отличается превосходной сбалансированностью, тишиной работы и низкой вибрацией.

Система отключения цилиндров работает в диапазоне оборотов коленчатого вала от 1400 до 4000 мин-1 при крутящем моменте от 25 до 75 Нм. Этому диапазону соответствует примерно 70% расстояния, которое проходит автомобиль в европейском экономичном испытательном цикле движения. Как только водитель достаточно активно нажимает на газ, неработающие 2-й и 3-й цилиндры незаметно включаются. Режим вождения определяется с помощью датчика педали акселератора.

Система отключения цилиндров не работает в том случае, если стиль вождения не подпадает под определенную схему, например при спортивном вождении по шоссе.

Алгоритм переключения режимов заложен в программу блока управления двигателем. Его разработка, по всей вероятности, потребовала многочисленных испытаний и последующей обработки результатов, но, с технической точки зрения, особой сложности не представляла. Куда интереснее не электронная, а гидромеханическая часть системы.

Основную идею Volkswagen позаимствовал у «старшего брата» — Audi. О системе изменения фаз газораспределения Audi мы писали уже неоднократно. По шлицам распределительного вала его кулачки, выполненные в виде отдельного блока деталей, могут перемещаться в осевом направлении. На каждый клапан приходится по два кулачка разного профиля. В зависимости от режима, по команде процессора гидропривод вводит в контакт с роликом коромысла клапана один из двух кулачков. Второй продолжает вращаться, но в работе не участвует.

Этот механизм перенесли на крайние цилиндры двигателя TSI почти без изменений, установив вместо одного из кулачков круглую шайбу. Когда требуется отключить цилиндр, она занимает место кулачка, и клапан перестает закрываться. Чтобы снизить расход энергии (т.е. топлива) и не заставлять двигатель, уподобляясь компрессору, впустую качать воздух, открытыми оставляют все клапаны отключаемых цилиндров. Разумеется, прекращается и впрыск топлива через форсунки.

Конструкция получилась достаточно изящной, но возникли некоторые вопросы. Судя по всему, возрастут требования к качеству масла: кулачки и диски должны всегда легко перемещаться по шлицам. Сравнение с успешно работающими коробками передач. Внутри этих агрегатов нет продуктов сгорания топлива, а принудительная подача масла к валам встречается крайне редко. Не совсем понятно, как будет изменяться работоспособность двигателя по мере износа поршневых колец: открытые «наверху» клапаны не могут препятствовать «выкачиванию» масла из картера.

По всей вероятности, немецкие инженеры предусмотрели и такие теоретически возможные напасти. Что получилось в действительности, узнаем совсем скоро.

Редакция рекомендует:






Хочу получать самые интересные статьи

Система отключения цилиндров

Автор admin На чтение 4 мин. Просмотров 189

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.

  1. 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.
  2. Поскольку охлаждать придется также не восемь, а только четыре цилиндра, более эффективной становится и работа системы охлаждения.
  3. 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.

  • Наличие данной системы значительно усложняет конструкцию двигателя, что ведет к повышению его стоимости.
    Ремонт такого силового агрегата в случае поломки также обойдется дороже, да и не в каждом автосервисе за него возьмутся.
  • В случае выхода системы из строя, в то время как половина цилиндров отключена (хотя вероятность такого стечения обстоятельств и невысока) дорога до мастерской будет не слишком приятной.
  • Наконец, по мере износа автомобиля, а в частности, подушек двигателя и иных шумо- и вибропоглощающих устройств, при отключении цилиндров на кузов автомобиля будут передаваться вибрации от мотора – явление не смертельное, но не очень приятное.

Мне нравится1Не нравится
Что еще стоит почитать

Компания Audi расширила технологию отключения цилиндров — ДРАЙВ

Немцы сообщают, что их технология отключения цилиндров в зависимости от режима движения может экономить до 20% топлива.

Компания Audi выдала любопытные подробности о своей технологии отключения половины цилиндров на малых нагрузках (здесь она зовётся COD — cylinder on demand), а также поведала, что на данный момент три мотора Audi оснащены этой технологией. Во-первых, это 560-сильный агрегат V8 4.0 TFSI COD (как мы знаем, такой работает, к примеру, на RS 6 Avant, причём там он помог сократить средний расход горючего на 5%). Во-вторых, это «четвёрка» 1.4 TFSI COD (122 и 140 л.с.), такую можно встретить на семействе A3. А в-третьих, в эту компанию ныне добавлен ещё и мотор W12 6.3 FSI COD мощностью 500 л.с., который ставится на рестайлинговый седан Audi A8 L W12 quattro.

На четырёхдверке A8 c мотором W12 компания в ходе рестайлинга заодно внедрила систему активного шумоподавления. Она предпринимает особые усилия как раз во время деактивации половины цилиндров, чтобы погасить нежелательные частоты в спектре звучания двигателя.

В отличие от младших моторов, в которых отключение цилиндров производится за счёт закрытия клапанов (совместно с прекращением подачи топлива и отключением зажигания), при ревизии мотора W12 технологию COD ему имплантировали малой кровью. Здесь клапаны отключённой половины мотора остаются открытыми, а деактивация шести цилиндров из 12 осуществляется блокировкой подачи топлива и зажигания. Интересно, что сначала электроника отключает левую половину мотора, но как только температура каталитического нейтрализатора на этой стороне падает ниже определённой отметки, система меняет «спящие» половинки двигателя местами: активирует левую часть и деактивирует правую. При продолжительном спокойном движении такая смена происходит регулярно, так что обе половины двигателя поддерживают свою рабочую температуру.

Система отключения цилиндров — что это такое?

Система отключения (дезактивации) цилиндров или как её ещё называют система управления цилиндрами отключает часть цилиндров, тем самым изменяя рабочий объём двигателя. Использование системы снижает расход топлива до 20%, а также и уменьшает выброс вредных веществ в атмосферу.

К разработке данной системы подтолкнуло то, что обычно двигатель работает в таком режиме, в котором используется только 30% мощности двигателя. Это значит что двигатель работает под неполной нагрузкой. В таком режиме работы дроссельная заслонка полностью закрыта, а двигатель сам втягивает необходимое ему количество воздуха. Это приводит к насосным потерям и снижает эффективность.

Система дезактивации дезактивирует часть работающих цилиндров когда двигатель работает при неполной нагрузке, в то же время дроссельная заслонка остаётся открытой и обеспечивает необходимую мощность. Наиболее часто систему применяют на мощных двигателях с большим числом цилиндров, которые неэффективно работают при небольших нагрузках.

Чтобы отключить какой- либо конкретный цилиндр необходимо перекрыть подачу кислорода и выпуск выхлопных газов из него.

В современных двигателях подачу топлива регулируют электромагнитные форсунки имеющие электронное управление. Удержать клапаны в закрытом состоянии сложная задача. Каждый производитель решает её по своему, например: применяют специальные толкатели, блокируют коромысла или используют кулачки различной конфигурации на распредвале.

Но система также имеет существенные недостатки: создаётся допонительная нагрузка на двигатель, вибрация и шум.

Для того чтобы предупредить возникающие дополнительные нагрузки в деактивированных цилиндрах остаётся «заряд» отработанных газов оставшийся от предыдущих циклов. Газы сжимаются когда поршень движется вверх, а затем давят на поршень когда он начинает двигаться вниз, это и обеспечивает «уравновешивание».

Впервые систему дезактивации цилиндров была применена в 1981 году на автомобилях Cadillac. В системе имелись электромагнитные катушки, которые были установлены на коромыслах. Когда срабатывали катушки коромысла блокировались, а клапаны были закрыты за счёт пружин. Система отключала противоположные цилиндры, а управление системой обеспечивалось специальным электронным блоком.  Информация о том сколько цилиндров работает выводилась на приборную панель. Система не нашла широкого применения так как имела проблемы с подачей топлива.

Система отключения цилиндров двигателя различных марок авто

Систему Active Cylinder Control ( АСС ) применяется компанией Мерседес- Бенц с 1999 года. Закрываются клапаны коромыслом особой формы, оно состоит из двух рычагов которые соединены фиксатором. В рабочем режиме рычаги соединяются фиксатором в единое целое, при деактивации (отключении) цилиндров соединение освобождается и каждый рычаг может движется самостоятельно. При этом пружины держат клапаны в закрытом состоянии. Перемещается фиксатор при помощи подачи масла под давлением. Топливо в отключенные цилиндры не подаётся. Чтобы сохранить звук многоцилиндрового двигателя могут применяться специальные клапаны которые могут изменять проходное сечение выпускного тракта.

Multi-Displacement System ( MDS ) используется на автомобилях Chrysler, Dodge, Jeep начиная с 2004 года. Система деактивирует цилиндры на скоростях больше 30 км/ ч и при оборотах двигателя до 3000 об/ мин. В системе используют толкатель специальной конструкции, который когда необходимо разъединяет распредвал и клапан. В определённый момент в толкатель подаётся масло и выдавливается блокирующий штифт, это и дезактивирует толкатель. Давление масла регулируется электромагнитным клапаном.

Система Displacement on Demand ( DoD ) похожа на предыдущую систему. Использует её концерн GM с 2004 года.

Система Variable Cylinder Management ( VCM ) разработана Хондой и используется с 2005 года. При равномерном движении система отключает блок цилиндров V- образного двигателя, т.е. 3 из 6. Когда происходит переход от максимальной к неполной нагрузке, то система обеспечивает работу 4 цилиндров. Система VCM базируется на системе изменения фаз газораспределения VTEC. Система основана на коромыслах, которые взаимодействуют с кулачками различной конфигурации. Когда необходимо коромысла включаются или выключаются из работы специальным блокирующим механизмом.
Помогают системе VCM такие системы как система подавления шумоподавления и система гашения вибраций.

Систему Zylinderabschaltung ( ZAS ) использует концерн Фольксваген с 2012 года. Используется система на 1,4 литровых двигателях TSI , система отключает цилиндры в диапазоне оборотов двигателя от 1400 до 4000 об/ мин. Базируется система на системе фаз газораспределения от Ауди. Она использует кулачки различной конфигурации и скользящую муфту, которая позволяет переключаться между кулачками.

  • < Назад
  • Вперёд >

Отключение цилиндров двигателя

  Регулирование нагрузки путем изменения рабочего объема цилиндров Одним из способов снижения эксплуатационных расходов топлива и снижения выброса токсичных веществ является регулирование нагрузки путем изменения рабочего объема цилиндров. Это достигается следующими способами:

—изменением хода поршня;

—отключением части цилиндров;

—прекращением подачи топлива или рабочей смеси в группу цилиндров.

  Дпя изменения хода поршня были разработаны различные конструктивные решения, среди которых следует отметить два основных направления:

—введение в кинематическую схему шатунно-кривошипного механизма промежуточного элемента (кулисного механизма), позволяющего изменять ход поршня;

—применение аксиального двигателя с изменяемым углом наклона качающейся шайбы, расположенной на кривошипе, установленном под утлом к основному валу. При этом необходимо изменять и объем камеры сгорания.

  При выключении группы цилиндров на режимах частичных нагрузок остальные цилиндры переводятся на работу при большей нагрузке. Из многочисленных способов отключения цилиндров следует выделить несколько основных:

—отключение топливоподачи, с одновременным сообщением неработающих цилиндров с атмосферой или с выпускным трубопроводом (при соединении с выпускным коллектором поддерживается температурный режим отключенных цилиндров)

—отключение топливоподачи с сохранением переменной степени дросселирования неработающих цилиндров;

—отключение впрыскивания топлива по заданной в электронном блоке программе (через один или несколько циклов) с целью поддержания температурного режима отключенных цилиндров. Эффект от применения данной системы меньше, чем от приведенных выше способов, т.к. после отключения каждого цикла приходится подавать несколько обогащенную смесь;


—отключение путем удержания впускных и выпускных клапанов в закрытом состоянии и прекращения газообмена в неработающих цилиндрах с периодическим приоткрытием для предотвращения их от залипания. Это более эффективный способ экономии топлива, но его использование связано с существенным изменением конструкции двигателя.

  Снижение расхода топлива на частичных нагрузках достигается за счет более эффективного протекания процесса сгорания при меньшем количестве отработавших газов и большем давлении заряда. При некоторых способах отключения цилиндров снижаются потери на газообмен во время хода впуска и внутренние потери, что также способствует уменьшению удельного расхода топлива.

  Испытания автомобиля БМВ-323 с б-тицилиндровым двигателем по ездовому циклу показали, что экономия топлива достигает 26%. Отключение 4-х цилиндров из 8-ми двигателя Porsche с распределенным впрыском бензина в сочетании с другими усовершенствованиями позволили снизить расход топлива на 35%.

  Выпускаемые серийно автомобили Cadillak с 8-мицилиндровым двигателем с рабочим объемом 6 л имели систему отключения 2-ух или 4-х цилиндров с использованием микропроцессорной системы управления путем отключения клапанов. По сигналу электронного блока с помощью электромагнита опоры коромысел клапанов перемещаются вверх и коромысло перестает воздействовать на клапан. При отключении 4-х цилиндров внутренние потери снижаются в 1,5 раза. Величины снижения расхода топлива достигали на холостом ходу до 40%, на частичных нагрузках до 25%, при движении по шоссе до 20%. Оригинальная система отключения цилиндров была создана для автомобиля Mercedes-Benz 500SE. В механизме, привод клапана осуществляется через тарелку с нажимными штангами и сегментный элемент. При его повороте втулка с сегментным элементом выходит за пределы нажимных штанг и клапан остается в закрытом положении. Снижение расхода топлива достигает 28%. Создан вариант 12-ти цилиндрового двигателя с отключаемыми цилиндрами. Одной из важных проблем при создании систем отключения цилиндров является обеспечение хороших ездовых качеств. Современные системы электронного управления позволяют добиться плавных переходов без рывков и провалов во время отключения или включения цилиндров.

  Наибольший эффект достигается при разъемном коленчатом вале, когда достигается полная остановка деталей поршневой группы. Однако при этом существенно усложняется конструкция двигателя за счет дополнительного механизма сцепления и системы управления им, а также изменения теплового режима отключаемых цилиндров. Поэтому, несмотря на разнообразие конструкций двигателей с отключением цилиндров и достаточно большой эффект, они не нашли массового применения.

  Устройство для отключения клапанов двигателя Mercedes Benz 500 SE 1 — привод электрического исполнительного механизма; 2 — тарелка с нажимными штангами; 3 — поворотная втулка с сегментным элементом

Общие знания о двигателях внутреннего сгорания
Увеличение мощности двигателя
Тюнинг автомобилей
         на главную        0-100 км/ч    0-100  

Система отключения цилиндров двигателя CITY SERVICE автосервис в Тольятти автозаводский район. СТО городской Авто Сити Сервис

Система управления цилиндрами предназначена для отключения части цилиндров при работе двигателя на небольших нагрузках. При этом снижается расход топлива и, соответственно, выброс токсических веществ. Однако есть и недостатки: увеличивается вибрация и шум, двигатель испытывает дополнительные нагрузки.

Практика эксплуатации свидетельствует о том, что автомобили работают в режиме максимальной мощности не более 30% времени. То есть, по большей части двигатель работает с неполной нагрузкой и большими насосными потерями. Особенно актуально это для многоцилиндровых моторов.

Технически отключение цилиндров реализуется прекращением подачи топлива и закрытием впускных и выпускных клапанов. Но если отключить форсунки не представляется большой проблемой, то осуществить отключение клапанов довольно сложно. Здесь каждый производитель выбирает свой путь.

Впервые такая система появилась еще в 1981 году на автомобилях Cadillac. Закрытие клапанов в ней осуществляли специальные электромагнитные катушки, установленные на коромыслах. По команде блока управления катушки срабатывали, обеспечивая неподвижность коромысел.

В 1999 году подобная система появилась и на автомобилях Mercedes. В ней закрытие клапанов осуществлялось коромыслами особой конструкции. Они состояли из двух рычагов, соединенных между собой фиксатором в единое целое. При активации системы электромагнитный клапан смещал фиксатор, и рычаги разъединялись, не имея, таким образом, возможности воздействовать на клапана. Клапана удерживались пружинами в закрытом состоянии, а блок управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.

С 2004 года на автомобилях концерна GM используется система отключения цилиндров, в которой разъединение распредвала и клапана осуществляется толкателем специальной конструкции. По команде блока управления срабатывает электромагнитный клапан, и давление масла сдвигает блокирующий штифт, отключая толкатель.

В 2005 году Honda применила свою систему Variable Cylinder Management (VCM), которая на разных режимах способна отключать разное количество цилиндров. При равномерном движении на небольшой скорости отключается 3 цилиндра из 6. В переходном режиме с максимальной мощности к неполной нагрузке система обеспечивает работу 4 цилиндров. Основу конструкции составляют коромысла и распредвал с кулачками различной формы. В зависимости от режима работы коромысла включаются или выключаются с помощью управляемого фиксатора. Система VCM взаимодействует с системой регулирования фаз и дополнена системами снижения вибраций двигателя и подавления шума в салоне.

Отключение впускных клапанов

Все вышеописанные системы использовались в многоцилиндровых моторах. Volkswagen же разработал аналогичную систему для своего четырехцилиндрового двигателя 1,4 TSI. В ней отключаются только впускные клапаны. За основу взята система изменения высоты подъема клапанов Valve Lift, применяемая в двигателях Audi. Разница состоит в том, что впускной распредвал оснащен, кроме обычных кулачков, кулачками нулевой, а не «половинной» высоты. Четыре из восьми кулачков на впускном распредвале могут перемещаться по команде блока управления, осуществляя, таким образом, переход с обычных на «нулевые». Срабатывает система в диапазоне оборотов от 1400 до 4000 об/мин при крутящем моменте от 25 до 75 Нм. Отключаются два цилиндра, обеспечивая экономию в среднем 0,4 литра на 100 км. При движении с постоянной скоростью около 50 км/ч на третьей или четвертой передаче можно снизить расход на 1л/100 км. Активация системы осуществляется от датчика педали акселератора, при этом не происходит увеличения шума и вибраций.

Свою собственную систему отключения цилиндров Cylinder on demand создала и Audi. Она базируется на фирменной же системе регулирования высоты подъема клапанов Audi valvelift. Применяется Cylinder on demand на V-образных “восьмерках”, где она отключает 4 цилиндра, и на “четверках”, где из работы “выводятся” два цилиндра. Экономия топлива может достигать до 1 литра на 100 км пробега.


Отключение цилиндра | Клапанный механизм

Деактивация цилиндра дизельного двигателя

Технологии деактивации дизельного цилиндра (CDA) и раннего / позднего закрытия впускного клапана (EIVC / LIVC) могут использоваться для снижения расхода топлива от 5 до 25 процентов, увеличения скорости прогрева до обработки и поддержания более высоких температур при работе с низкой нагрузкой. Их также можно использовать при дорожных нагрузках для достижения активной регенерации дизельных твердых частиц (DPF), не требуя традиционного метода дозирования катализатора окисления дизельного топлива.

Ускорение транспортного средства ограничено способностью двигателя увеличивать поток воздуха достаточно быстро, чтобы обеспечить добавление топлива, достаточного для достижения желаемого крутящего момента и мощности. Результаты показывают, что можно эксплуатировать дизельный двигатель при низких нагрузках в CDA без ущерба для его крутящего момента и мощности, что является ключевым открытием, позволяющим практическую реализацию отключения цилиндров в дизельных двигателях, что, как показывают первоначальные испытания, не оказывает отрицательного воздействия на реакцию двигателя. .

Модуляция

EIVC / LIVC снижает эффективную степень сжатия, что снижает содержание оксидов азота (NOx) за счет снижения температуры в цилиндрах до, во время и после сгорания.EIVC / LIVC позволяет настроить калибровку двигателя для повышения эффективности двигателя, в том числе более раннего момента впрыска.

Системы избирательного каталитического восстановления (SCR) работают наиболее эффективно при температурах от 250 до 450 градусов Цельсия. Как только последующая обработка достигает этого диапазона температур, предпочтительно поддерживать температуру на выходе турбины (TOT) в этом диапазоне, чтобы не было необходимости в дозировании катализатора окисления дизельного топлива, который по-прежнему требует температуры выше 250 градусов Цельсия, для поддержания высоких температур SCR.

Технология CDA и EIVC / LIVC

Eaton может работать при BMEP от 3 до 4 бар на всех скоростях, что снижает выбросы за счет улучшения управления температурным режимом последующей обработки, обеспечивая при этом желанный побочный эффект в виде лучшей экономии топлива. Эти технологии могут использоваться при более высоких нагрузках для регенерации DPF. Точно так же модуляцию IVC можно использовать при более высоких нагрузках, чтобы обеспечить работу цикла Миллера для повышения топливной экономичности двигателя.

Другие регулируемые функции клапанного механизма включают открытие выпускного клапана (EEVO) и внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов (iEGR), которые помогают нагревать выхлопные газы для повышения эффективности катализатора и снижения выбросов.

Лаборатория автомобильной электроники Clemson: системы дезактивации цилиндров

Системы отключения цилиндров выборочно отключают некоторые цилиндры в двигателе внутреннего сгорания, чтобы улучшить экономию топлива и снизить выбросы CO. 2 , когда не требуется полная мощность двигателя. Когда требования к мощности от двигателя низкие, двигатель не работает с максимальной производительностью. Воздухозаборник дроссельной заслонки минимален, а поступление воздуха в цилиндры затруднено.Для преодоления внутреннего вакуума требуется не только большее усилие, но и цилиндры не полностью заполняются воздухом. Чем меньше воздуха в цилиндре, тем ниже давление сгорания. Эта ситуация обычно называется насосными потерями и может значительно снизить эффективность двигателя.

Отключение цилиндра эффективно уменьшает рабочий объем двигателя за счет закрытия впускных и выпускных клапанов и прекращения впрыска топлива для определенного цилиндра. Поршни в деактивированных цилиндрах сжимают захваченные газы и толкаются обратно вниз, таким образом тратя нулевую чистую работу.Остальные цилиндры компенсируют потерю мощности из-за неактивных цилиндров, работая при более высоком давлении сгорания. В результате при данной нагрузке на двигатель дроссельная заслонка более открыта, позволяя среднему эффективному давлению в цилиндре быть ближе к оптимальному уровню и повышая эффективность двигателя.

История деактивации цилиндра

В соответствии со стандартами корпоративной средней экономии топлива (CAFE) США производителям требовались новые способы повышения топливной экономичности своих автомобилей.Первыми серийными автомобилями, в которых была реализована функция отключения цилиндров для повышения топливной экономичности, была линейка Cadillac 1981 года. GM совместно с Eaton Corporation разработали новую систему управления подачей топлива, которую они назвали «Modular Displacement» для существующего шестилитрового двигателя V8 с толкателем. Продаваемая как «V-8-6-4», система могла изменять количество работающих цилиндров с восьми до шести или четырех, в зависимости от нагрузки двигателя. Отключение цилиндров контролировал модуль управления двигателем, или ECM, который определял, сколько цилиндров нужно отключить.

Чтобы отключить цилиндры, электромагнитные клапаны, управляемые контроллером ЭСУД, будут перемещаться, позволяя коромыслам клапанов требуемых цилиндров отсоединяться от соответствующих толкателей. При отделении от толкателей клапаны этих цилиндров больше не получают механического подъема, обеспечиваемого распределительным валом, и, таким образом, остаются закрытыми. Заправка V-8-6-4 была достигнута с помощью раннего средства электронного впрыска топлива, известного как «впрыск дроссельной заслонки», когда топливо подается во все цилиндры из одной точки в корпусе дроссельной заслонки.Когда цилиндры были отключены, количество впрыскиваемого топлива уменьшалось блоком управления двигателем, но с этой системой невозможно было сократить количество топлива до определенных цилиндров. Обычно считается, что система страдала от проблем с управляемостью, связанных с отсутствием вычислительной мощности блока управления двигателем и отсутствием точного управления подачей топлива, обеспечиваемого впрыском в корпус дроссельной заслонки.

Вскоре после этого компания Mitsubishi внедрила версию отключения цилиндров, известную как «Модулированное смещение». Основываясь на тех же принципах, что и в конструкции Cadillac, компания Mitsubishi разработала четырехцилиндровый двигатель, способный отключать два его цилиндра.Ни один из этих вариантов не был хорошо принят публикой, и отключение цилиндров оставалось непопулярным в течение ряда лет.

Цилиндр Деактивация сегодня

Сегодня компании, включая Mercedes-Benz, Chrysler Group, General Motors (GM), Honda и Volkswagen, вернули идею отключения цилиндров вместе с новыми идеями, которые включают изменение фаз газораспределения и регулируемое сжатие.

Сегодня двигатели

работают с одной из двух конфигураций распределительных валов: с толкателем или с верхним кулачком.В обоих вариантах система деактивации цилиндров закрывает впускной и выпускной клапаны и прекращает подачу топлива в деактивированные цилиндры. Контроль над всеми компонентами отключения цилиндров осуществляется от ECM. Контроллер ЭСУД получает информацию от нескольких датчиков, чтобы решить, когда начинать отключение цилиндров. Решающими факторами обычно являются скорость автомобиля, частота вращения двигателя, нагрузка двигателя и положение дроссельной заслонки.

Двигатели с толкателем

Chrysler и GM в настоящее время используют отключение цилиндров в некоторых двигателях V6 и V8 с толкателем.Обе компании используют специальный тип гидравлического подъемника для приостановки срабатывания впускных и выпускных клапанов в деактивированных цилиндрах. Это предотвращает передачу подъемного движения, создаваемого вращающимся распределительным валом, на выбранные толкатели и их соответствующие клапаны.

Гидравлические подъемники можно рассматривать как поршень в цилиндре; цилиндр контактирует и следует за движением кулачка вверх и вниз. Плунжер, который находится внутри верхней части цилиндра (или корпуса подъемника), передает подъемную силу от распределительного вала к толкателю и далее к клапану.Плунжер обычно не перемещается в корпусе подъемника, потому что корпус заполнен маслом.

В специальных гидравлических подъемниках, используемых для отключения цилиндров, плунжер может сжиматься в корпусе подъемника, предотвращая, таким образом, подъемное движение рабочей части кулачка на клапаны. Это достигается, когда масло под высоким давлением попадает в корпус подъемника, который расцепляет стопорный штифт и позволяет плунжеру разрушиться. Подача масла под высоким давлением включается и выключается с помощью электронного соленоида, которым управляет блок управления двигателем.Пружины клапанов будут удерживать клапаны цилиндра закрытыми до тех пор, пока никакая сила со стороны распределительного вала не толкает клапаны открытыми.

Верхний кулачок (OHC) Двигатели

Mercedes, Honda и Volkswagen

недавно использовали функцию отключения цилиндров в широком диапазоне двигателей OHC, от четырехцилиндровых до V12.

Mercedes и Honda используют похожие системы. Подобно системам, установленным в толкателях двигателей Chrysler и GM, системы Mercedes и Honda полагаются на соленоиды, которые регулируют поток масла под высоким давлением в соответствии с сигналом ECM.В отличие от толкателей, в системах OHC этих двух производителей используются специальные коромысла для управления движением клапанов в отключенных цилиндрах. Для каждого клапана в цилиндре, который можно деактивировать, есть два отдельных коромысла, которые расположены непосредственно рядом друг с другом и имеют одну и ту же точку опоры. Одно из этих коромысел находится в постоянном контакте с распределительным валом, как и нормальное коромысло. Вторая коромысла находится в постоянном контакте с клапаном.

В более новых моделях полностью алюминиевого двигателя V6 SOHC с углом поворота 60 градусов используются две лопасти впускного клапана, позволяющие использовать технологию Honda i-VTEC как на низких, так и на высоких оборотах.Третий лепесток с нулевым подъемом, прикрепленный только к заднему ряду, позволяет закрывать впускные клапаны этих цилиндров, эффективно деактивируя их.

Во время нормальной работы движение двух коромысел блокируется штифтом, так что подъем от распределительного вала, воздействующий на первое коромысло, передается на второе коромысло и тем самым открывает клапан. В режиме деактивации цилиндров контроллер ЭСУД подает питание на электронные соленоиды, что позволяет маслу под высоким давлением расцеплять штифт, блокирующий два коромысла вместе.В результате два рычага теперь перемещаются независимо друг от друга: первое коромысло продолжает следовать за кулачком, но это движение не передается второму коромыслу, и, таким образом, клапан не перемещается, будучи закрытым под давлением кулачка. пружина клапана.

В

Volkswagen используется совершенно другая система. В них используется особая конструкция распределительного вала, состоящая из нескольких частей, в которой используются короткие секции, которые, как втулки, надеваются на главный вал. На этих втулках есть два разных профиля лепестков, которые могут использоваться одним клапаном, а также спиралевидный паз, который прорезан в втулке.Когда цилиндры должны быть отключены, из электромагнитного привода, установленного над распределительным валом, опускается штифт, который входит в спиральную канавку на вращающейся кулачковой втулке. Втулка следует за штифтом по траектории спиральной канавки, заставляя втулку смещаться влево или вправо.

Во время нормальной работы коромысло клапана будет следовать за одним из профилей выступа на втулке, который имеет форму обычного выступа кулачка. Когда втулка смещается в осевом направлении при входе в режим деактивации цилиндра, коромысло клапана начинает следовать профилю второго лепестка, который совсем не кулачковый, а вместо этого полностью круглый — лепесток «нулевого подъема».Коромысло остается в постоянном контакте с кулачковой втулкой, но теперь следует за выступом, который не обеспечивает подъема; таким образом, соответствующий клапан остается закрытым.

По оценкам Министерства энергетики США, системы дезактивации цилиндров повышают эффективность использования топлива примерно на 7,5%, но в настоящее время производители предлагают системы, заявляющие о повышении эффективности до 20%. Автомобили с возможностью отключения цилиндров включают Honda Odyssey, Accord и Pilot; Volkswagen Polo BlueGT; Lamborghini Aventador LP 700-4; Audi A1, A3 и A8 L; а также Chevrolet (GM) Impala, Suburban, Silverado, Tahoe, Caprice, Camaro и Corvette Stingray.

Отключение цилиндра завтра

Компания Tula Technologies разработала технологию, которую они назвали Dynamic Skip Fire . Вместо того, чтобы отключать фиксированный набор цилиндров, эта технология постоянно отслеживает требования к крутящему моменту двигателя и определяет, запускать ли каждый цилиндр при каждой возможности зажигания. General Motors является крупным инвестором Tula Technologies и указал, что эта технология может появиться в будущих моделях.

Природа систем дезактивации цилиндров: хит и промах

28 октября 2019

Отключение цилиндров — это не совсем новая технология для двигателей, и, хотя она никогда не была широко распространена, GM впервые применила ее на некоторых моделях Cadillac более 20 лет назад. По правде говоря, работа первых итераций систем деактивации цилиндров была не только жесткой, но и эти системы были также чрезвычайно склонны к сбоям, и в результате большинство клиентов не любили системы деактивации цилиндров и не доверяли им.Однако некоторые производители автомобилей приложили немало усилий, чтобы исправить ошибки, в результате чего современные системы дезактивации цилиндров теперь довольно надежны. Таким образом, в этой статье мы более подробно рассмотрим некоторые современные системы дезактивации цилиндров с точки зрения как того, как они работают, так и того, что с ними может пойти не так, начиная с этого вопроса —

Что такое деактивация цилиндра?

Для целей данной статьи деактивация цилиндров относится к различным стратегиям деактивации некоторых цилиндров на двигателях V-образного типа во время легких нагрузок на двигатель в попытках соответствовать все более строгим нормам выбросов на некоторых рынках или в некоторых юрисдикциях, и в первую очередь в штате. Калифорнии.С практической точки зрения, разработка первых систем отключения цилиндров компанией GM предшествовала тенденции к уменьшению размеров двигателей, а затем к увеличению выходной мощности двигателей меньшего размера с принудительным впуском и другими стратегиями управления двигателем и топливом.

Тем не менее, идея деактивации некоторых цилиндров на двигателях V8 и V6 имела большое значение для соответствия нормам по выбросам, которые действовали, когда GM выпустила так называемые системы «Displacement on Demand» в 2005 году. Эта система была впервые реализована в 2005 году. Модели Chevrolet Trailblazer и GMC Envoy, у которых 5.Двигатели 3L поколения IV могли отключать цилиндры 1 и 7 на левом берегу и цилиндры 4 и 6 на правом берегу, оставляя четыре цилиндра для выработки мощности при определенных условиях эксплуатации.

Когда эта система работала, она работала хорошо; Фактически, поскольку Trailblazers, Envoys и аналогичные внедорожники требовали всего около 25 л.с. для поддержания крейсерской скорости выше 110 км / час на ровных дорогах, эти двигатели обеспечивали отличную экономию топлива и значительно снижали выбросы при отключении 50% цилиндров.Нам не нужно углубляться в сложность разрешающих условий, которые восстанавливали полную работу двигателя здесь, за исключением того, что мы должны сказать, что одни и те же цилиндры всегда были отключены, и что как деактивация, так и повторная активация цилиндров происходили автоматически, когда были выполнены все соответствующие разрешающие условия.

Вскоре после 2005 года GM переименовала свою систему смещения по требованию в «Активное управление топливом», главным образом в результате: а) Jeep / Chrysler / Dodge представили почти идентичную систему отключения цилиндров, которую они назвали «Система с несколькими рабочими объемами» на двигателях Hemi, и б) Honda / Acura представляет свою собственную систему отключения цилиндров, которую они назвали «Регулируемое управление цилиндрами».

Вы можете спросить, почему что-то из вышеперечисленного важно. Вы можете спросить, потому что, хотя вышеупомянутые системы представляют собой древнюю технологию с точки зрения автомобильной инженерии, эти системы составляют основу новых систем деактивации цилиндров, которые больше не всегда отключают одни и те же цилиндры. Одним из примеров такой системы является «Dynamic Fuel Management», которая дебютировала в начале 2019 года на двигателях GM объемом 5,3 и 6,2 литра, также известных как двигатели L84 и L87 соответственно, что вызывает вопрос —

Что нового в системе динамического управления подачей топлива?

Прежде чем мы перейдем к особенностям этой системы, стоит упомянуть, что высокий расход масла был не только общей чертой всех систем дезактивации цилиндров, но и препятствовал всем попыткам исправить это во всех случаях.

Вкратце, проблема заключалась в том, что для работы поршневых колец требуется как давление сжатия, так и давление сгорания, поскольку пружинного натяжения колец недостаточно, чтобы прижать их к стенкам цилиндра с достаточной силой, чтобы установить и поддерживать надежное уплотнение между их уплотнительными поверхностями и стенки цилиндра. Следовательно, поршни сконструированы таким образом, что давление сжатия и сгорания может оказывать значительную силу из-за колец, чтобы толкать кольца к стенкам цилиндра, что является основным механизмом, который позволяет поршневым кольцам а) сдерживать давление сгорания и b ), чтобы в значительной степени предотвратить просачивание масла со стенок цилиндра через кольца в камеры сгорания.

Учитывая вышесказанное, неудивительно, что двигатели, оснащенные системами отключения цилиндров, должны страдать от высокого расхода масла просто потому, что механизм, обеспечивающий эффективную работу поршневых колец, снимается при отключении цилиндров. Другими словами, это означает, что когда цилиндры деактивированы, контроль масла зависит только от натяжения пружин колец, что, как оказалось, было менее чем успешной стратегией.

Однако GM в сочетании с Delphi Technologies, похоже, нашли хотя бы частичное решение проблемы высокого расхода масла.Система динамического управления подачей топлива, которую Delphi Technologies называет «динамическим пропуском огня», имеет способность не только улавливать горючий заряд низкого давления в деактивированных цилиндрах, но также деактивировать различные цилиндры как в фиксированных, так и в почти бесчисленных комбинациях или схемах.

На практике в этой системе используется восемь соленоидов управления маслом, каждый из которых управляет обоими клапанами на каждом цилиндре. Таким образом, когда любой данный цилиндр деактивирован, система управления отключает подачу топлива в этот цилиндр, но не раньше, чем в этом цилиндре произойдет сгорание топлива.В результате, поскольку система отключает оба клапана, большая часть давления сгорания сохраняется в деактивированном цилиндре, где давление помогает кольцам с эффективным контролем масла. Когда деактивированный цилиндр повторно активируется, система управления сначала открывает выпускной клапан, чтобы удалить захваченный выхлопной газ, прежде чем повторно активировать впускной клапан, чтобы позволить повторно активированным цилиндрам вернуться к нормальной работе цикла сжатия / сгорания / выпуска / впуска.

Тем не менее, наибольшее преимущество этой системы по сравнению с предыдущими системами деактивации цилиндров состоит в том, что, имея возможность деактивировать различные пары цилиндров в последующих циклах двигателя, система может уменьшить, если не устранить проблемы NVH, которые возникают при разных оборотах двигателя и нагрузках, когда цилиндр неподвижен. пары отключены.Хотя большинство двигателей V8 по своей природе хорошо сбалансированы, амплитуды крутильных колебаний, которые возникают в двигателе V8, по большей части определяются как частотой вращения двигателя, так и нагрузкой, поэтому, когда одни и те же цилиндры всегда отключаются независимо от частоты вращения и нагрузки двигателя, потеря вкладов мощности из-за деактивированных цилиндров может увеличивать некоторые колебательные частоты.

Захваченный выхлопной газ в деактивированных цилиндрах действует как своего рода «пружина», которая имеет большое значение для уравновешивания восходящего инерционного движения поршней в деактивированных цилиндрах с нормальным давлением сжатия работающих цилиндров, что снижает некоторые крутильные колебания.Хотя это не касается вибраций, возникающих из-за потери мощности из-за деактивированных цилиндров, система управления может «отключать» большинство вибраций двигателя, деактивируя различные пары цилиндров в каждом цикле двигателя, при этом текущие обороты двигателя и нагрузка определяют, какие цилиндры деактивированы. в любом заданном цикле двигателя.

Не существует большого количества технической информации, доступной независимой ремонтной мастерской с точки зрения технического обслуживания, обслуживания, ремонта и вопросов программирования по системе динамического управления топливом GM, но, поскольку эта система все еще очень новая, маловероятно, что многие независимые мастерские будут столкнуться с этими системами в ближайшее время.Тем не менее, этого нельзя сказать о старых системах дезактивации цилиндров, поэтому давайте посмотрим на некоторые из них —

Принципы работы системы отключения цилиндров AFM, MDS и VCM

В случае необходимости напоминания:

  • «AFM» означает систему активного управления топливом GM.
  • .
  • «MDS» означает систему с несколькими рабочими двигателями, используемую Jeep / Chrysler / Dodge
  • .
  • «VCM» означает регулируемое управление цилиндром, используемое Honda / Acura
  • .

С инженерной точки зрения система AFM, используемая GM, и система MDS, используемая Jeep / Chrysler / Dodge, практически неотличимы друг от друга.Обе системы используют соленоиды управления подачей масла для перемещения подпружиненных штифтов в толкателях клапана, чтобы эффективно укорачивать толкатели клапана. На практике подъемники клапанов, управляющие цилиндрами, которые могут быть отключены, состоят из внутренней и внешней частей, которые могут быть либо соединены, либо отсоединены друг от друга путем перемещения стопорного штифта с помощью моторного масла под давлением.

Когда две части подъемников клапана заблокированы вместе, эффективная длина подъемников уменьшается, а это означает, что подъемники не могут открыть клапаны.Однако следует отметить, что, когда инициируется деактивация цилиндра, работа соленоида управления подачей масла рассчитывается по времени, чтобы позволить дезактивацию сначала выпускных клапанов, таким образом позволяя деактивированному цилиндру улавливать выхлопные газы от последнего события сгорания в цилиндре. Также обратите внимание, что хотя эта функция также присутствует в новой системе GMF DMF (Dynamic Fuel Management), более старые системы AFM и MDS не могут отключать разные пары цилиндров в разное время.

Как упоминалось в другом месте, улавливание выхлопных газов в отключенном цилиндре снижает как расход масла, так и вибрацию двигателя, но особенность этих систем заключается в том, что цилиндры отключаются только на десять минут за раз, прежде чем полная работа V8 будет восстановлена ​​в течение одной минуты, с переход из одного режима работы в другой занимает менее 250 миллисекунд.Теоретически 10-минутный / 1-минутный цикл можно продолжать бесконечно — конечно, при соблюдении всех разрешающих условий, но учтите, что искра сохраняется во время деактивации цилиндра, чтобы предотвратить засорение свечей зажигания.

Аналогичным образом, система VCM, используемая Honda / Acura, также использует подвижные стопорные штифты, которые управляются соленоидами контроля уровня масла. Однако основное различие заключается в том, что вместо того, чтобы вызывать разрушение толкателей клапана, система VCM использует стопорные штифты для отсоединения узлов коромысел от толкателей распределительного вала, почти так же, как стопорные штифты в коромыслах используются для включения / выключения. Система Honda VTEC.

Обратите внимание, однако, что ограниченное пространство исключает даже поверхностное обсуждение критериев / условий включения для любой системы деактивации цилиндра, за исключением того, что эти условия являются длинными, сложными и слишком многочисленными, чтобы перечислить их все здесь, что приводит нас к —

Общие проблемы с системой отключения цилиндров

Поскольку во всех системах деактивации цилиндров используется моторное масло под давлением и соленоиды управления маслом, все такие системы требуют обильной подачи чистого незагрязненного масла для правильной работы.Фактически, большинство проблем с этими системами напрямую связаны с проблемами подачи масла и / или контроля давления масла, что означает, что симптомы и проблемы, которые вы, скорее всего, увидите, могут включать один или несколько из следующих:

Чрезмерный расход масла и / или засорение свечей зажигания

Хотя улавливание выхлопных газов в отключенных цилиндрах в некоторой степени способствовало снижению расхода масла, многие водители автомобилей GM и Jeep / Chrysler / Dodge с функцией отключения цилиндров по-прежнему считают расход масла их автомобилями чрезмерным.Фактически, чрезмерный расход масла обычно проявляется примерно на расстоянии около 50000 км или около того, и для решения этой проблемы GM выпустила TSB 10-06-01-008F, в котором говорится, что в случаях, когда расход масла достигает примерно 750 мл на 3200 до 4 800 км нормальной езды, необходимо проверить следующее —

  • Проверьте систему PCV, чтобы определить, протекает ли какое-либо масло через систему во впускную систему
  • Убедитесь, что брызги масла или туман не попадают во впускную систему через предохранительный клапан системы AFM (Active Fuel Management), расположенный в картере.Обратите внимание, что это более вероятно при длительных условиях движения на высоких скоростях, и в большинстве случаев масляный туман собирается в канавках поршневых колец, где он частично трансформируется в нагар, что еще больше увеличивает расход масла. Это состояние также вызывает засорение свечей зажигания и выход из строя свечей зажигания в результате перегрева свечей зажигания

Средства для устранения этих состояний включают замену крышек толкателей (клапанов) на новые узлы и / или установку масляного дефлектора в картере рядом с предохранительным клапаном для предотвращения попадания масляного тумана в клапан.Другие меры включают разборку двигателя для очистки канавок поршней или замену поршней, когда кольца заедают в своих канавках. Обратите внимание, что замена колец и / или поршней, как правило, не решает проблему в среднесрочной и долгосрочной перспективе, поскольку отверстия / стенки цилиндров больше не являются круглыми или параллельными.

Пропуски зажигания и / или механические шумы

Эти условия почти всегда вызваны грязным, разложившимся или загрязненным моторным маслом, которое препятствует свободному перемещению стопорных штифтов в коромыслах и толкателях клапанов, независимо от области применения или вовлеченного производителя оригинального оборудования.Проблема заключается в том, что даже если один или несколько цилиндров могут не отключиться полностью в результате заедания или заедания механических частей, ЭБУ все равно будет выполнять различные стратегии управления крутящим моментом, чтобы не дать водителю обнаружить переход в режим пониженной мощности.

На практике ЭБУ будет продолжать выполнять все необходимые стратегии управления крутящим моментом для всех не отключенных цилиндров, что может привести к помпажу или спотыканию автомобиля. Другие вероятные симптомы могут включать в себя серьезные пропуски зажигания и / или шумы, издаваемые подъемником клапана, и другие механические звуки, особенно в автомобилях Honda, таких как модели Odyssey.Следует отметить, что для этих проблем не существует быстрого и простого решения: эффективный ремонт обычно требует разборки поврежденных частей для очистки масляного шлама и других отложений.

Однако обратите внимание, что Honda / Acura устраняет «нормальные» шумы при отключении цилиндров за счет использования передовых опор двигателя и подавления шума с помощью заводской аудиосистемы.

Ощущение перехода

Некоторые драйверы жалуются, что они могут чувствовать переход между нормальным режимом и режимом пониженного энергопотребления, и в большинстве случаев вы ничего не можете сделать, чтобы решить эту проблему.Однако производители приняли к сведению эту жалобу и, как следствие, разработали обновления программного обеспечения, которые включают несколько стратегий для сглаживания перехода.

В некоторых случаях это включает в себя мгновенные изменения опережения зажигания и стратегии подачи топлива, а также адаптацию разрешающих условий для уменьшения количества раз, когда система деактивации цилиндров может или будет работать. Всякий раз, когда вы сталкиваетесь с такого рода жалобой, первым шагом в идеале было бы проверить наличие TSB, которые описывают эти и аналогичные жалобы, но при этом получение необходимых исправлений программного обеспечения и обновлений от производителей OEM может быть сложной задачей, если не сказать больше.

Тем не менее, хотя системы деактивации цилиндров значительно улучшились за последнее десятилетие или около того, многие водители готовы мириться с уменьшением реакции дроссельной заслонки или даже с задержкой реакции дроссельной заслонки и другими постоянными проблемами только на определенное время, и в этих случаях удаление система отключения цилиндров от блока управления двигателем может быть жизнеспособным вариантом.

Заключение

Чрезмерный расход масла в двигателях с системой отключения цилиндров — самая частая проблема, на которую жалуются клиенты.Следовательно, важно понимать, что а) расход масла является функцией работы этих систем и б) что информирование ваших клиентов о том, как работают эти системы, может иметь большое значение для сокращения, если не устранения некоторых из наиболее распространенных проблемы, с которыми ваши клиенты могут столкнуться с системами отключения цилиндров на своих автомобилях.

Отключение цилиндров и регулируемый рабочий объем двигателя

Что такое отключение цилиндра? Это метод, используемый для создания двигателя с переменным рабочим объемом, который может обеспечивать полную мощность большого двигателя в условиях высокой нагрузки, а также экономию топлива маленького двигателя для крейсерских путешествий.

Кейс для отключения цилиндра

При типичной езде с небольшой нагрузкой с двигателями большого объема (например, при движении по шоссе) используется только около 30 процентов потенциальной мощности двигателя. В этих условиях дроссельная заслонка приоткрыта лишь немного, и двигателю приходится прилагать большие усилия, чтобы втягивать через нее воздух. В результате возникает неэффективное состояние, известное как насосные потери. В этой ситуации между дроссельной заслонкой и камерой сгорания возникает частичный вакуум, и некоторая часть мощности, производимой двигателем, используется не для продвижения автомобиля вперед, а для преодоления сопротивления поршней и кривошипа от борьбы за втягивание воздуха. через небольшое отверстие и сопутствующее вакуумное сопротивление на дроссельной заслонке.К моменту завершения одного поршневого цикла до половины потенциального объема цилиндра не получает полного заряда воздуха.

Деактивация цилиндра в помощь

Отключение цилиндров при небольшой нагрузке заставляет дроссельную заслонку открываться более полно для создания постоянной мощности и позволяет двигателю легче дышать. Улучшенный воздушный поток снижает сопротивление поршней и связанные с этим насосные потери. В результате повышается давление в камере сгорания, поскольку поршень приближается к верхней мертвой точке (ВМТ) и свеча зажигания вот-вот загорится.Лучшее давление в камере сгорания означает, что на поршни направляется более мощный и эффективный заряд энергии, когда они толкаются вниз и вращают коленчатый вал. Чистый результат? Увеличен расход топлива на трассе и в крейсерском режиме.

Как все это работает?

Короче говоря, деактивация цилиндров — это просто удерживание впускных и выпускных клапанов закрытыми на всех циклах для определенного набора цилиндров в двигателе. В зависимости от конструкции двигателя срабатывание клапана регулируется одним из двух распространенных методов:

  • Для толкателей конструкции — когда требуется деактивация цилиндра — подъемники гидравлических клапанов сжимаются с помощью соленоидов для изменения давления масла, подаваемого на подъемники.В сложенном состоянии подъемники не могут поднять свои вспомогательные толкатели под коромысла клапанов, в результате чего клапаны не могут быть задействованы и остаются закрытыми.
  • Для конструкции верхнего кулачка обычно используется пара скрепленных вместе коромысел для каждого клапана. Один коромысло следует за профилем кулачка, а другой приводит в действие клапан. Когда цилиндр деактивирован, давление масла, управляемое соленоидом, освобождает стопорный штифт между двумя коромыслами. В то время как одно плечо все еще следует за распределительным валом, разблокированный рычаг остается неподвижным и не может активировать клапан.

Заставляя клапаны двигателя оставаться закрытыми, внутри деактивированных цилиндров создается эффективная «пружина» воздуха. Захваченные выхлопные газы (из предыдущих циклов до отключения цилиндров) сжимаются, когда поршни движутся вверх, а затем сжимаются и толкают поршни назад, когда они возвращаются на свой ход вниз. Поскольку деактивированные цилиндры не совпадают по фазе (некоторые поршни движутся вверх, а другие движутся вниз), общий эффект выравнивается.Поршни на самом деле просто едут.

Для завершения процесса подача топлива для каждого отключенного цилиндра прекращается путем отключения электроникой соответствующих форсунок для впрыска топлива. Переход между нормальным режимом работы и деактивацией сглаживается тонкими изменениями зажигания и фаз газораспределения, а также положения дроссельной заслонки, которыми управляют сложные электронные системы управления. В хорошо спроектированной и выполненной системе переключение между обоими режимами происходит плавно — вы действительно не чувствуете никакой разницы, и вам нужно свериться с приборами, чтобы узнать, что это произошло.

Узнайте больше о деактивации цилиндров в действии в нашем обзоре гибкого топлива GMC Sierra SLT и посмотрите, как мгновенно экономится топливо, в фотогалерее тест-драйва GMC Sierra.

Что такое Hemi MDS?

Во многих современных двигателях используется технология отключения цилиндров для повышения экономии топлива. Когда цилиндры отключены, двигатель потребляет меньше топлива, но простое «отключение» источника зажигания для рассматриваемых цилиндров — это только одна из операций, которые должны произойти; клапаны цилиндров, которые подвергаются воздействию, также должны быть закрыты, а подача топлива также должна быть перекрыта.Кроме того, по причинам, о которых мы поговорим позже, положение дроссельной заслонки должно быть изменено в фоновом режиме для бесперебойной работы. Это тщательно продуманная последовательность, которая стала возможной только благодаря сегодняшним системам управления и вычислительной мощности. Здесь мы объясним, как все это работает, и почему вы можете отказаться от этой системы на более старом движке, предназначенном для высокопроизводительного использования.

В случае с Chrysler / FCA Hemi третьего поколения система называется системой с несколькими рабочими двигателями, или сокращенно MDS.В семействе двигателей LS от GM используется аналогичная технология под названием Active Fuel Management (AFM). Эти системы функционально схожи с аналогичными компонентами и принципами работы, но, поскольку о LS уже много написано, Hemi MDS находится в центре внимания.

Если у вас есть автомобиль на платформе LX / LC с двигателем Hemi 2005 года выпуска (Chrysler 300c, Dodge Charger, Magnum или Challenger), у вас, скорее всего, есть экономичный MDS. Некоторые высокопроизводительные варианты, такие как 6.1L SRT или 6.2L Hellcat, не имеют MDS (Hemis с механической коробкой передач тоже не имеют его), как и ранние грузовые версии Hemi, поскольку экономия топлива не такая строгая. для грузовиков.Однако у большинства из них будет MDS, и у владельцев этих двигателей есть самые большие вопросы по поводу производительности и экономии топлива.

MDS экономит топливо

Посмотреть все 10 фото

У этих Dodge Challenger, участвовавших в соревнованиях NHRA Super Stock, когда-то были подъемники MDS, но они были сняты для использования на высоких оборотах, так как экономия топлива здесь не проблема.
Фото Эвана Смита.

Деактивация цилиндра работает для экономии топлива, но это может быть не по тем причинам, которые вы думаете.Основное заблуждение заключается в том, что отключение половины цилиндров двигателя снижает расход топлива, потому что половина, которые отключены, не расходуют никакого топлива. Реальность того, что происходит, немного отличается, потому что при любой частоте вращения двигателя происходит переключение с 8 на 4 цилиндра, двигатель будет выдавать одинаковое количество мощности (если он спроектирован правильно!), Независимо от того, находится ли он в 4- или 8-цилиндровом исполнении. режим. Когда происходит переключение между 8- и 4-цилиндровым двигателем, все загружается за короткий промежуток времени, и понимание того, что происходит, не только очень здорово, но и может дать вам преимущество при принятии решения о модификации вашего двигателя Hemi.

Смотреть все 10 фото

Подъемник ложа Hemi 5,7 л без MDS. Обратите внимание на две белые заглушки рядом с кулачковым туннелем? Это то место, где обычно располагаются соленоиды MDS. Двигатели грузовиков, подобные этому, не были оснащены MDS, а имели эти свечи.
Фото Дугласа Глэда.

Во время активации MDS цилиндры 1, 4, 6 и 7 отключаются по порядку, причем один цилиндр отключается через каждые 180 градусов вращения коленчатого вала. Часть хитрости MDS заключается в том, что переход на 4-цилиндровый режим , называемый «экономичным» режимом, отображаемый на комбинации приборов , происходит без какой-либо очевидной потери мощности.Чтобы водитель не почувствовал потери мощности, ECM должен увеличить как открытие дроссельной заслонки, так и ширину импульса форсунки цилиндров, которые продолжают работать. Таким образом, когда цилиндр «1» выходит из строя, следующий цилиндр в порядке зажигания номер 8 должен получить увеличение количества топлива и воздуха на такое же количество, отобранное, когда цилиндр номер 1 был отключен. Спустя два оборота коленчатого вала все четыре деактивированных цилиндра отключились, а в оставшихся четырех отверстиях образовалась нехватка топлива и воздуха из деактивированных отверстий.

Реальная причина деактивации цилиндра улучшает MPG

Посмотреть все 10 фото

Версия подъемника Hemi MDS в разрезе. Ключевым моментом здесь является то, что поперечный штифт подвергается давлению масла из отверстия в корпусе подъемника. Когда в гидравлическом контуре подается энергия, штифт вдавливается, освобождая внутреннее тело плунжера от внешнего корпуса подъемника. Таким образом, наконечник ролика может следовать за выступом кулачка, при этом плунжер не перемещает толкатель вверх и вниз.

Если вы спрашиваете, «а где же в этом экономия топлива?» вы не одиноки.20-процентное улучшение экономии топлива за счет отключения цилиндров происходит не из-за прекращения подачи топлива в четырех цилиндрах, а из-за гораздо более скромного снижения насосных потерь. В самом простом объяснении, насосные потери относятся к мощности, которую двигатель тратит на всасывание свежего воздуха и топлива через дроссельную заслонку, а затем на откачку отработавших выхлопных газов. Это механический налог, и он работает следующим образом: представьте себе большой V8, который едет по дороге с крейсерской скоростью 70 миль в час. При низкой нагрузке и низких оборотах дроссельная заслонка на этом большом моторе почти не приоткрыта.

Звучит великолепно, пока вы не выдернете этот воображаемый большой блок между крыльями и не вставите на его место рядную четверку. Если бы вы могли менять двигатели так быстро — в мгновение ока — вы бы заметили, что для сохранения той же скорости вам нужно было бы открывать дроссельную заслонку намного дальше. Эта маленькая четверка повышает экономию топлива, а поскольку дроссельная заслонка почти полностью открыта, двигателю не приходится так сильно работать, чтобы всасывать воздух мимо дроссельной заслонки. Вы больше никогда не будете думать о WOT таким же образом, потому что на самом деле WOT — это время, когда ваш двигатель наиболее эффективен, а не наименее эффективен.

Переход с 8 на 4 цилиндра

Посмотреть все 10 фотографий

Это соленоид MDS, который вставляется в углубление подъемника в четырех отверстиях, примыкающих к туннелю кулачка. Они идут туда, где были показаны заглушки на более ранней фотографии подъемной долины.
Фото Дэйва Янга.

Для быстрой практической замены двигателей блок управления двигателем Hemi управляет последовательностью событий, которая начинается сначала с подачи топлива в отключенный цилиндр. Затем впускной клапан делает последний «глоток» воздуха, чтобы заполнить этот цилиндр без топлива.Это последний раз, когда впуск открывается, пока цилиндр снова не активируется. За следующим ходом сжатия следует отсутствие источника зажигания, и вся энергия, используемая для сжатия сжатого воздуха в цилиндре, возвращается к коленчатому валу на том, что обычно является рабочим ходом. Последний шаг ЕСМ — отключить выпускной клапан , и все это происходит за доли секунды. С этого момента есть только два хода: вниз (расширение) и вверх (сжатие). В этом режиме работы цилиндр имеет чистую потребляемую мощность, близкую к нулю; Единственная стоимость двигателя — это сопротивление кольца и подшипника , но, что наиболее важно, энергия не теряется из-за рутинной работы по нагнетанию или откачке большого количества воздуха.Вот откуда на самом деле происходит экономия топлива.

Посмотреть все 10 фотографий

Выкопайте утиль 5,7-литрового грузовика Hemi Дуглас Глэд получил оценку за свою серию модов 5,7-литрового Hemi, в которые не входило сохранение MDS. Вы можете очень легко увидеть четыре пустых отверстия для соленоида MDS по обе стороны туннеля кулачка.

При частоте вращения двигателя 2500 об / мин кривошип делает примерно 42 оборота в секунду, или один цилиндр двигателя V8 срабатывает каждые 0,024 секунды. Если ECM деактивирует четыре цилиндра на этих оборотах, ему необходимо выполнить хореографию, описанную выше (четыре раза по одному для каждого цилиндра деактивации) менее чем за две десятых секунды.Он должен делать это надежно, без происшествий, миллионы раз в течение срока службы трансмиссии. Повторная активация цилиндров (переход от 4 до 8) — это снова тщательно спланированная последовательность, которая должна повторяться снова и снова, без сбоев.

Как это работает на практике

Посмотреть все 10 фотографий

На первый взгляд, этот сменный датчик подъемника Dorman MDS выглядит как инжектор, поскольку многие его части действуют аналогично инжектору. Они часто забиваются частицами масла.Когда это произойдет, подъемники могут выйти из строя, если соленоид не будет заменен.

Чтобы деактивировать цилиндр с практической точки зрения, требуется довольно точная инженерия. В контуре смазки гидравлических роликовых подъемников Hemi есть четыре соленоида управляющих клапанов, которые при включении ECM через жгут отводят масло под давлением к стопорному штифту в подъемнике. Когда этот штифт вдавливается в корпус подъемника, ролик на подъемнике все еще может следовать профилю кулачка, но движение больше не передается на плунжер , часть подъемника, которая взаимодействует с толкателем.Когда контроллер ЭСУД обесточивает соленоид, подпружиненный штифт входит в зацепление с плунжером, и все части подъемника снова совершают одинаковое движение.

Может произойти несколько вещей, которые могут вызвать поломку этого механизма, наиболее частым из которых является загрязнение масла. Когда мелкие частицы грязи блокируют контур смазки, подъемник может быть не в состоянии изменить состояние, или изменение может происходить медленнее или только частично. Обычный сценарий с системой MDS в Hemis — это когда ECM полагает, что подъемник задействован на более высоких оборотах, когда это не так.Здесь внутренний штифт, который фиксирует корпус подъемника на плунжере, все еще отключается при увеличении оборотов двигателя. В этом режиме отказа ролик следует за выступом кулачка, пока не достигнет скорости двигателя, на которой он не может, и ролик неоднократно ударяется о выступ. В конце концов, подъемник, ролик, игольчатые подшипники и поверхность выступа повреждаются до точки отказа.

Когда MDS выходит из строя

Посмотреть все 10 фотографий

Эти конверсионные подъемники без MDS от Comp Cams — идеальный выбор для владельцев Hemi, которые хотят повысить производительность и устранить механическую ненадежность подъемников MDS.

Если вы так глубоко погрузились в историю, у вас, вероятно, случился ужасный отказ подъемника MDS. Если у вас истек срок действия заводской гарантии на трансмиссию, и вы хотите начать модификацию своего Hemi, возможно, стоит заменить подъемники MDS на стандартные подъемники. К счастью, доступно несколько вариантов подъемников без MDS, от использования стандартных подъемников без MDS (например, тех, что используются в ваших других четырех цилиндрах) до подъемников Hellcat или даже высокопроизводительных подъемников от Competition Cams.

Помимо набора новых подъемников и фиксаторов, не относящихся к MDS, вам потребуются четыре заглушки для установки в углублении подъемника, чтобы заблокировать место установки соленоидов.Эти заглушки имеют номер детали 53032221AA Mopar и такие же, как у Hemis без MDS. Чтобы получить доступ к самим подъемникам, необходимо снять головки, поэтому вам понадобится комплект прокладок головки, прокладка передней крышки привода ГРМ и набор болтов головки. Перед запуском вашего Hemi вам также понадобится вспышка ECM, чтобы устранить MDS, иначе у вас будут еще большие проблемы.

Ваше решение о замене на подъемники без MDS будет упрощено, если вы будете знать, что потери в экономии топлива, которые вы испытаете, будут минимальными, даже если вы сохраните заводские настройки фаз газораспределения и остальное заводское оборудование.По мере того, как парк двигателей Hemi, оборудованных MDS, становится все более популярным, этот шаг становится все более популярным и, если сопоставить его с перспективой необходимости выполнять ремонт подъемника MDS более одного раза, его следует рассматривать как решение, к которому можно приступить.

Просмотреть все 10 фотографий

Изучите автомобильную инженерию у инженеров-автомобилестроителей

Отключение цилиндров Eaton — система CDA — это самый прямой способ снизить выбросы CO2 и в то же время повысить экономию топлива за счет ездового цикла. Он преодолевает препятствия, возникающие при разработке двигателя с высокими рабочими характеристиками, оптимизированного с точки зрения топливной экономичности. CDA отключает цилиндры двигателя, когда полная мощность не требуется. . Таким образом, оставшиеся активные цилиндры работают в режиме более высокого КПД, повышая эффективность использования топлива.

Eaton хорошо разбирается в управлении воздухом в двигателе. Таким образом, они предлагают различные решения по деактивации цилиндров для клапанных механизмов Типа 2 (роликовый толкатель), включая:

  • Гидравлический регулятор зазора
  • Роликовые коромысла на основе
  • Роликовый подъемник на базе
  • с распределительным валом


Компания Eaton сосредоточила свое предложение на системе дезактивации цилиндров в основном для бензиновых двигателей с клапанным механизмом типа II. Хотя обычно они применяются в основном к двигателям типа II, они также могут быть разработаны для клапанных механизмов типа I (прямого действия) и типа III (с центральным шарниром), часто используемых для дизельных двигателей средней и большой мощности. Для бензиновых двигателей типа II с нечетным числом цилиндров (3-цилиндровые) Система динамической деактивации цилиндров Eaton позволяет использовать функцию CDA в широких пределах: до 50% нагрузки двигателя и до 4000 об / мин.

Функция отключения цилиндров Eaton может быть включена (на основе) различных компонентов клапанного механизма:

На основе гидравлического регулятора зазора:
Штифт защелки под HLA сохраняет деталь как твердую, если цилиндр активирован.Чтобы деактивировать цилиндр, штифт вынимается, и когда кулачок нажимает на RRA, HLA схлопывается в свое гнездо, а не перемещает клапан.

Роликовый рычаг коромысла:
Штифт защелки удерживает заднюю часть / рычаг как одну сплошную деталь. Чтобы отключить цилиндр, штифт вынимается, и RR / A превращается в две концентрически повернутые части. Когда кулачок нажимает на ролик, рычаг ролика поворачивается вокруг клапана. Коромысло и клапан не двигаются.

Роликовый подъемник на базе:
Разработан для бензиновых двигателей большего объема с распределительным механизмом толкателя.

На основе распредвала:
На основе осевого кулачкового переключения, динамического или традиционного CDA.

Источник: Eaton

Деактивация цилиндра для дизельных двигателей

Деактивация цилиндра для дизельных двигателей

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Деактивация цилиндров (CDA) может использоваться для управления температурой выхлопных газов в дизельных двигателях.Это позволяет поддерживать температуру системы нейтрализации выхлопных газов на холостом ходу и в условиях малых нагрузок без потери расхода топлива. В сочетании с другими мерами, такими как увеличение скорости холостого хода, его также можно использовать во время прогрева. Проблемы с CDA включают проблемы NVH, готовность гидравлической системы после холодного пуска, скопление масла в цилиндрах, помпаж компрессора и переходные характеристики двигателя.

Введение

Деактивация цилиндров (CDA) становится важной технологией для управления температурой выхлопных газов в дизельных двигателях.В то время как деактивация цилиндров коммерчески применялась в двигателях с циклом Отто в течение нескольких десятилетий для уменьшения потерь при дросселировании, ее использование в дизельных двигателях было очень ограниченным. Поскольку дизельные двигатели не дросселируются, реализовать преимущества оказалось сложнее. Однако в связи с продолжающимися усилиями по дальнейшему снижению выбросов NOx из дизельных двигателей необходимость управления температурой выхлопных газов после холодного запуска, на холостом ходу и в условиях низкой нагрузки для обеспечения быстрого прогрева и сохранения работоспособности устройств нейтрализации NOx стала более важной.Использование обычных методов управления температурой, таких как замедленная фазировка сгорания и дозирование топлива через DOC, просто увеличило бы штраф за топливо. Деактивация цилиндров, часто в сочетании с другими мерами двигателя, позволяет достичь требуемой температуры выхлопных газов в этих сложных условиях низкой нагрузки при минимальном снижении расхода топлива. Очень просто, отключив некоторые из цилиндров, оставшиеся цилиндры в дизельном двигателе затем будут работать с более высоким BMEP и более низким соотношением воздух-топливо, что приводит к более высоким температурам выхлопных газов и меньшим расходам выхлопных газов.

Считается, что применение CDA к некоторым тяжелым дизельным двигателям станет возможным уже в 2021 году в соответствии с ограничениями по выбросам парниковых газов Агентства по охране окружающей среды США. Стандарты сверхнизких выбросов NOx EPA / CARB, предложенные на 2024/2027 гг., Могут привести к более широкому внедрению этой технологии.

Оборудование

Деактивация цилиндра может быть реализована с помощью различных вариантов оборудования клапанного механизма, которые включают складные элементы, такие как гидравлические регуляторы зазора и роликоподъемники, переключаемые коромысла или толкатели пальцев, а также системы на основе переключения распределительного вала, которые переключаются на профили кулачков без подъема, когда требуется деактивация цилиндра.Приведение в действие может быть электрогидравлическим или электромеханическим.

Для двигателей большой мощности считается достаточным электрогидравлический подход. Общие подходы, которые рассматриваются, включают в себя складные элементы, такие как система моста сжимающихся клапанов Якобса для двигателей с верхним распределительным валом и система сжимающегося толкателя для двигателей с кулачковым механизмом, а также дезактивирующий гидравлический регулятор зазора Eaton (DHLA).

Для двигателей малой мощности могут использоваться электрогидравлические и электромеханические системы.Электрогидравлические подходы включают переключаемые коромысла или толкатели пальцев, такие как Delphi и Eaton. Система eRocker от Schaeffler является примером системы следящего пальца с электромеханическим приводом, которая также может быть использована.

Преимущества

Обзор

На рисунке 1 показано главное преимущество CDA в течение первых 400 с цикла холодного пуска US HD FTP для демонстрации дизельного топлива большой мощности, нацеленного на предлагаемый EPA / CARB 2027 предел NOx 0,02 г / л.с.-час [4592] .Базовые условия иллюстрируют заводскую калибровку двигателя Cummins X15 2017 для тяжелых условий эксплуатации.

Рисунок 1 . Влияние стратегий разогрева на первые 400 с цикла холодного старта US HD FTP

Базовый уровень: Cummins X15 2017 модельного года, 2500 Нм при 1000 об / мин / 373 кВт (500 л.с.) при 1800 об / мин

Из-за низкой температуры выхлопных газов, возникающей в результате комбинации холодного запуска и относительно длительных периодов холостого хода на этой части цикла FTP, будет возможно небольшое дозирование мочевины для катализатора SCR и активности катализатора SCR (даже для близкорасположенного катализатора SCR) будет недостаточно для обеспечения какого-либо значительного снижения NOx примерно до 400 с для базового двигателя.Путем изменения стратегии прогрева с использованием таких мер, как увеличенная частота вращения холостого хода, повышенная рециркуляция отработавших газов, измененная обработка воздуха и многократный впрыск [4801] , температура выхлопных газов может поддерживаться выше 200 ° C на холостом ходу двигателя, но с 4,0% CO 2 штраф за цикл FTP для тяжелых условий с холодным запуском (+ 0,5% по сравнению с композитным FTP). В качестве альтернативы, комбинируя CDA с модифицированной калибровкой, можно получить даже более высокую температуру выхлопных газов на холостом ходу при одновременном снижении штрафа CO 2 по сравнению с FTP для тяжелых условий холодного пуска до 1.3% (+ 0,2% по композитному FTP). В этом примере более высокая температура выхлопных газов на холостом ходу, когда двигатель прогревается, позволяет использовать близкорасположенный катализатор SCR (LO-SCR), который может обеспечить снижение NOx намного быстрее, чем это было бы возможно с основным катализатором SCR. расположен после DPF. Даже после того, как двигатель прогрелся, CDA все еще можно использовать для поддержания температуры выхлопных газов на холостом ходу и при низкой нагрузке на достаточно высоком уровне, чтобы избежать перегорания катализатора SCR; то есть состояние, при котором температура катализатора падает до точки, при которой необходимо отключить дозирование мочевины и активность катализатора прекращается.

Ранее при работе с CDA для дизельных двигателей рассматривалось его возможное использование в качестве средства контроля AFR для регенерации адсорбера NOx.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *