Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из деактивации цилиндра )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Переменный рабочий объем - это технология автомобильных двигателей, которая позволяет изменять рабочий объем двигателя , обычно путем отключения цилиндров , для повышения экономии топлива . Эта технология в основном используется в больших многоцилиндровых двигателях. Многие производители автомобилей приняли эту технологию с 2005 года, хотя концепция существовала некоторое время до этого.

Теория работы [ править ]

Отключение цилиндров используется для снижения расхода топлива и выбросов двигателя внутреннего сгорания при работе с малой нагрузкой. При обычном вождении с малой нагрузкой водитель использует только около 30 процентов максимальной мощности двигателя. В этих условиях дроссельная заслонка почти закрыта, и двигатель должен работать, чтобы всасывать воздух. Это вызывает неэффективность, известную как насосные потери. Некоторым двигателям большой мощности при небольшой нагрузке необходимо дросселировать настолько, чтобы давление в цилиндре в верхней мертвой точке было примерно вдвое меньше, чем у небольшого 4-цилиндрового двигателя . Низкое давление в цилиндре приводит к снижению топливной экономичности. Использование деактивации цилиндров при небольшой нагрузке означает, что меньше цилиндров забирает воздух из впускного коллектора , что увеличивает давление жидкости (воздуха). Работа без переменного рабочего объема расточительна, поскольку топливо непрерывно перекачивается в каждый цилиндр и сгорает, хотя максимальная производительность не требуется. При отключении половины цилиндров двигателя количество потребляемого топлива становится намного меньше. Между уменьшением насосных потерь, которые увеличивают давление в каждом рабочем цилиндре, и уменьшением количества топлива, перекачиваемого в цилиндры, расход топлива может быть уменьшен на 8-25 процентов в условиях шоссе. [1] [2]

Деактивация цилиндра достигается за счет того, что впускной и выпускной клапаны для конкретного цилиндра остаются закрытыми. Удерживая впускной и выпускной клапаны закрытыми, он создает «воздушную пружину» в камере сгорания - захваченные выхлопные газы (сохраненные от предыдущего сгорания заряда) сжимаются во время хода поршня вверх и давят на поршень во время его хода вниз. Сжатие и декомпрессия захваченных выхлопных газов имеют уравновешивающий эффект - в целом, дополнительная нагрузка на двигатель практически отсутствует. В новейших системах дезактивации цилиндров система управления двигателемтакже используется для сокращения подачи топлива в неработающие цилиндры. Переход между нормальной работой двигателя и отключением цилиндра также сглаживается за счет изменений угла опережения зажигания , кулачка и положения дроссельной заслонки (благодаря электронному управлению дроссельной заслонкой ). В большинстве случаев отключение цилиндров применяется к двигателям с относительно большим рабочим объемом, которые особенно неэффективны при небольшой нагрузке. В случае V12 можно отключить до 6 цилиндров. [1]

Две проблемы, которые необходимо решить для всех двигателей с переменным рабочим объемом, - это несбалансированное охлаждение и вибрация. [ необходима цитата ]

История [ править ]

Самым старым технологическим предшественником двигателя с переменным рабочим объемом является двигатель типа « хит и промах» , разработанный в конце 19 века. Эти одноцилиндровые стационарные двигатели имели центробежный регулятор, который отключал цилиндр до тех пор, пока двигатель работал выше установленной скорости, обычно путем удерживания выпускного клапана в открытом состоянии.

Cadillac L62 V8-6-4 [ редактировать ]

Эмблема Cadillac V8-6-4

Первые эксперименты с многоцилиндровых двигателей во время Второй мировой войны , [3] были вновь предприняты в 1981 году на Cadillac «ы злополучный L62 „V8-6-4“ двигатель. Эта технология стала стандартной для всех моделей Cadillac, кроме Seville , у которой в качестве базового двигателя использовался дизельный двигатель V-8 350. Cadillac совместно с Eaton Corporation разработали инновационную систему V-8-6-4, в которой использовался первый в отрасли блок управления двигателем для переключения двигателя с 8- на 6- или 4-цилиндровый режим работы в зависимости от необходимой мощности. [3]Оригинальная многоступенчатая система отключала противоположные пары цилиндров, позволяя двигателю иметь три различных конфигурации и смещения. У автомобилей была тщательно продуманная процедура диагностики, включая отображение кодов неисправностей двигателя на дисплее кондиционера. Однако система была проблемной, ее неправильно понимали клиенты, а череда непредсказуемых сбоев привела к быстрому отказу от технологии. [3]

Alfa Romeo Alfetta CEM [ править ]

В 1981 году Alfa Romeo в сотрудничестве с Генуэзским университетом разработала полуэкспериментальную версию двигателя с переменным рабочим объемом для Alfa Romeo Alfetta , получившую название Alfetta CEM ( Controllo Elettronico del Motore , или электронное управление двигателем), и продемонстрировала ее на Франкфуртском автосалоне . [4] 2,0-литровый модульный двигатель мощностью 130 л.с. (96 кВт; 128 л.с.) отличался системами впрыска топлива и зажигания , управляемыми блоком управления двигателем, который мог отключать два из четырех цилиндров по мере необходимости для снижения расхода топлива. Первоначальная партия из 10 экземпляров была передана на такси.водители в Милане, чтобы проверить работу и производительность в реальных ситуациях. [4] [5] По данным Alfa Romeo, во время этих испытаний было обнаружено, что отключение цилиндров снижает расход топлива на 12% по сравнению с двигателем с впрыском топлива CEM без переменного рабочего объема и почти на 25% по сравнению с обычным серийным карбюраторным двигателем 2.0. -литр. [5] После первого испытания в 1983 г. небольшая серия из 1000 экземпляров была выставлена ​​на продажу избранным клиентам; [4] Был произведен 991 экземпляр. Несмотря на эту вторую экспериментальную фазу, дальнейших разработок проект не получил.

Mitsubishi MD [ править ]

В 1982 году Mitsubishi разработала свое собственное водоизмещение переменного в виде MD (модулируемое перемещение) , который доказал , что технология, впервые использован в 1.4 L Мицубиси 4G12 прямолинейных четыре двигателя, может успешно функционировать. [6] Поскольку система Cadillac оказалась неисправной и использовался четырехцилиндровый двигатель, компания Mitsubishi провозгласила свой собственный двигатель первым в мире. [7] Позже эта технология была использована в двигателях Mitsubishi V6. [8]

Система работала, отключая клапаны на цилиндрах № 1 и 4 на скорости ниже 70 км / ч (43,5 мили в час), на холостом ходу и при замедлении. Показатели расхода топлива в целом были примерно на 20 процентов лучше, чем у обычного двигателя 4G12. [9] Источники Period, однако, жаловались на то, что двигатель работает очень грубо в двухцилиндровом режиме, несмотря на специальные опоры двигателя с гидравлическим демпфированием. [10] Другие усилия, предпринятые для минимизации вибраций и резкости, включали секцию гибкой выхлопной трубы, не работающую с системой до тех пор, пока температура охлаждающей жидкости не достигнет 70 ° C, и маховик на 70 процентов тяжелее. [11] Усилия Mitsubishi оставались недолговечными, в основном из-за отсутствия реакции со стороны покупателей автомобилей. [12]

В 1993 году, через год после того, как компания Mitsubishi разработала собственную технологию изменения фаз газораспределения , был представлен вариант MIVEC -MD. Возрожденная технология MD была теперь во втором поколении с улучшенными электронными средствами управления двигателем, что позволяло переключать с 4 на 2 цилиндра почти незаметно. В режиме MD двигатель MIVEC использует только два из четырех цилиндров, что значительно снижает потери энергии из-за насосных потерь. Кроме того, снижаются потери мощности из-за трения двигателя. [7] В зависимости от условий система MIVEC-MD может снизить расход топлива на 10–20 процентов; хотя некоторая часть этого выигрыша связана с системой изменения фаз газораспределения, а не с функцией переменного рабочего объема. [8]Смодулированная Смещение была сброшена около 1996 [8]

Системы вторичного рынка [ править ]

Ряд компаний с разной степенью успеха разработали системы дезактивации цилиндров на вторичном рынке. Оценка EPA 1979 года автомобильной системы дезактивации цилиндров (ACDS), которая позволяла восьмицилиндровым двигателям работать с четырьмя цилиндрами, показала, что выбросы окиси углерода и оксида азота были увеличены за пределы установленных законом пределов действующих стандартов выбросов. [13] В то время как экономия топлива была увеличена, ускорение было серьезно скомпрометировано, и потеря вакуума в двигателе привела к опасной потере помощи при торможении, когда система находилась в режиме с четырьмя цилиндрами. [13]В дополнение к этим проблемам, хотя компания предлагала систему с гидравлическим управлением, которую можно было переключать изнутри автомобиля, внедренную версию приходилось менять вручную в моторном отсеке с помощью ручных инструментов. [13]

Настоящее [ править ]

В настоящее время используются два основных типа механизации деактивации цилиндров, в зависимости от типа клапанного механизма двигателя. Первый касается конструкций толкателей, в которых используются соленоиды для изменения давления масла, подаваемого на стопорные штифты подъемников. Если стопорный штифт находится не на своем месте, подъемники складываются и не могут поднять свои вспомогательные толкатели под коромыслами клапанов, в результате чего клапаны остаются закрытыми, когда кулачок толкает деталь без движения.

Второй тип предназначен для двигателей с верхним расположением кулачка и использует пару скрепленных вместе коромысел, которые используются 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 перемещает клапан. [14] При компьютерном управлении быстрое отключение и повторное включение цилиндра происходит почти мгновенно. [15]

Некоторые производители автомобилей уже выпускают двигатели с отключением цилиндров.

Seat Cupra 1.4 turbo Каллума стал первым серийным автомобилем с отключенным цилиндром.

Daimler AG, гидропривод Активная (ACC) Технология перемещения переменного дебютировала в 2001 году на 5,8 л V12 в CL600 и S600.

В конце 1990-х годов Mercedes-Benz разработал свою систему Multi-Displacement System V12 , которая отключает все остальные цилиндры в порядке зажигания. Он широко использовался на двигателях V8 с толкателем, начиная с DaimlerChrysler Hemi 2004 года .

Начиная с 2003 года, Honda представила систему регулируемого управления цилиндрами на двигателях семейства J. Система Honda работает, отключая ряды цилиндров, переключаясь с 6 на 4 на 3 цилиндра.

В 2005 году GM представила свою систему дезактивации цилиндров Active Fuel Management (в small-block поколения IV ), которая, как и Chrysler MDS, отключала половину цилиндров. В 2018 году GM представила улучшенную систему под названием Dynamic Fuel Management [16], которая отключает любое количество цилиндров в различных комбинациях, в зависимости от насущных потребностей. Система основана на технологии Dynamic Skip Fire [17], разработанной калифорнийской компанией Tula Technology [18], а двигатель объемом 6,2 л, в котором она используется, был назван одним из 10 лучших двигателей Ward на 2019 год.

В 2012 году Volkswagen представил технологию Active Cylinder Technology (ACT), став первым производителем, применившим эту технологию в четырехцилиндровых двигателях. [19]

В ноябре 2016 года Ford анонсировал свой компактный трехцилиндровый двигатель Ecoboost с отключением на одном из цилиндров. На данный момент это самый маленький двигатель, в котором используется деактивация, и он позволит применить преимущества на небольших автомобилях. [20]

В ноябре 2017 года Mazda объявила об отключении стандартного цилиндра для всех моделей CX-5 2018 года и о доступности на моделях Mazda6 . [21] [22]

По состоянию на 2019 модельный год около 13% малотоннажных автомобилей, проданных в США, использовали систему отключения цилиндров, преимущественно используемую Mazda (54%), GM (47%), Honda (21%) и FCA (19%). ). [23]

Связанные технологии [ править ]

Переменная степень сжатия . Самой известной такой системой был экспериментальный двигатель Saab Variable Compression , в котором использовался шарнирный блок для перемещения поршней ближе к головке или дальше от нее, изменяя таким образом размер камер сгорания. Другие экспериментальные системы включают двигатель Hefley, в котором используется скользящая обойма кривошипа на эксцентриковом валу [24], и двигатель деактивации поршней Scalzo, в котором используется четырехзвенный рычажный механизм, который отличается тем, что может полностью останавливать отдельные поршни. [25] В настоящее время нет серийных автомобилей, использующих любую из этих конструкций.

Кроме того, серия двигателей Cadillac Northstar была оснащена отказоустойчивым режимом «безвыходный дом». Если в двигателе теряется охлаждающая жидкость, контроллер двигателя сокращает подачу топлива и искры до половины цилиндров. Если работа клапана не изменится, цилиндры, не работающие от горения, будут охлаждать двигатель воздухом, позволяя ему проехать до 100 миль без охлаждающей жидкости.

Технологии переменного смещения [ править ]

  • Bentley представила обновленный двигатель L-серии в 2015 году с регулируемым рабочим объемом
  • DaimlerChrysler Multi-Displacement System (MDS) использовалась в моделях Chrysler
  • DaimlerChrysler Active Cylinder Control (ACC) использовался в моделях Mercedes-Benz
  • General Motors V8-6-4 ( Кадиллак )
  • General Motors Cadillac Sixteen ( Кадиллак )
  • Активное управление топливом General Motors
  • Система регулирования цилиндров Honda (VCM)

См. Также [ править ]

  • Бескулачковый двигатель
  • Двигатель Saab Variable Compression
  • Система старт-стоп

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Возрождение Деактивации Цилиндра - Часть 1, Автоскорость, Выпуск 342, Майкл Ноулинг» . Архивировано из оригинала на 2005-11-09.
  2. ^ Сиура, Билл. «Экономия газа: баллоны становятся умными» . www.greencar.com . Архивировано из оригинала на 2009-07-03.
  3. ^ a b c "FindArticles.com - CBSi" . www.findarticles.com .
  4. ^ a b c Сабадин, Витторио (15 апреля 1983 г.). "L'Alfa riduce i consumi" staccando "i cilindri" . La Stampa (на итальянском). п. 25 . Проверено 6 марта 2015 года .
  5. ^ a b Фену, Микеле (7 мая 1982 г.). "Alfa, il motore modulare per contnere i consumi" . La Stampa (на итальянском). п. 19 . Проверено 6 марта 2015 года .
  6. ^ " " Веб-музей Mitsubishi Motors ", веб-сайт Mitsubishi Motors" . Архивировано из оригинала на 2011-07-16.
  7. ^ a b « « История Мицубиси Моторс », веб-сайт Мицубиси Моторс в Южной Африке» . Архивировано из оригинала на 2007-01-25 . Проверено 12 марта 2007 .
  8. ^ a b c "Mountain of MIVECs". Архивировано 5 мая 2007 г. на Wayback Machine , Майкл Ноулинг, AutoSpeed , выпуск 346, 3 сентября 2005 г.
  9. ^ Фукуи, Тоёаки; Накагами, Тацуро; Эндо, Хироясу; Кацумото, Такехико; Данно, Йошиаки (1983). «Митсубиси Орион-МД - новый двигатель переменного объема». Сделки SAE . 92, раздел 3: 362–370. JSTOR 44647614 . 
  10. ^ Хартли, Джон (1982-06-05). «Давление». Autocar . Vol. 156 нет. 4459. IPC Business Press Ltd., стр. 35–36.
  11. ^ Фукуи и др , p.367
  12. ^ Higbee, Артур (20 ноября 1992). "Мицубиси Переключатели Цилиндров Двигателя" . Нью-Йорк Таймс . Проверено 28 октября 2013 года .
  13. ^ a b c EPA, OAR, OTAQ, США. «Транспортные средства и двигатели» (PDF) . www.epa.gov . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  14. ^ "Деактивация цилиндра" , About.com, Кристин и Скотт Гейбл
  15. ^ Сиура, Билл. «Переменное смещение для лучшего MPG» . www.greencar.com . Архивировано из оригинала на 2012-05-08 . Проверено 30 ноября 2009 .
  16. ^ «2019 Сильверадо лидирует в отрасли с помощью динамического управления топливом» . media.gm.com . 2018-05-18 . Проверено 26 февраля 2019 .
  17. ^ Трипати, Адья; Шост, Марк; Свиткс, Джошуа; Уилкаттс, Марк (2013-04-08). «Дизайн и преимущества динамических стратегий пропуска огня для двигателей с отключенным цилиндром» . Международный журнал двигателей SAE . 6 (1): 278–288. DOI : 10.4271 / 2013-01-0359 .
  18. ^ "GM применяет расширенную функцию отключения цилиндров для Chevy Silverado V8s 2019 года" . www.sae.org . Проверено 26 февраля 2019 .
  19. ^ «Технология активного цилиндра (ACT)» . Архивировано из оригинала на 2017-06-21 . Проверено 21 января 2018 .
  20. ^ «Три цилиндра становятся двумя, чтобы повысить эффективность двигателя EcoBoost» . newatlas.com . Проверено 25 октября 2017 .
  21. ^ «2018 Mazda CX-5 добавляет деактивацию цилиндров» .
  22. ^ «Новая система отключения цилиндров Mazda предлагает улучшенную топливную экономичность без ущерба для ходовых качеств» .
  23. ^ https://www.epa.gov/automotive-trends/highlights-automotive-trends-report
  24. ^ "乐天 娱乐 _ 乐天 国际 娱乐 平台 注册 ㊣24 小时 在线 服务 * 注册 送 彩 金 *》 入口" . www.hefleyengine.com .
  25. ^ "Двигатель выключения поршня" . www.scalzoautomotiveresearch.com .