Переменное смещение

редактировать

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

Содержание

  • 1 Принцип работы
  • 2 История
    • 2.1 Cadillac L62 V8-6-4
    • 2.2 Alfa Romeo Alfetta CEM
    • 2.3 Mitsubishi MD
    • 2.4 Системы вторичного рынка
  • 3 Настоящее
  • 4 Связанные технологии
  • 5 Технологии переменного рабочего объема
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки

Теория работы

Деактивация цилиндра используется для уменьшения топлива потребление и выбросы двигателя внутреннего сгорания при малой нагрузке. При обычном вождении с малой нагрузкой водитель использует лишь 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. Некоторые двигатели большой мощности необходимо дросселировать настолько сильно при небольшой нагрузке, чтобы давление в цилиндре в верхней мертвой точке было примерно вдвое меньше, чем у небольшого 4-цилиндрового двигателя. Низкое давление в цилиндре снижает топливную экономичность. Использование отключения 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 сжигается, даже если 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.

Деактивация цилиндра достигается за счет закрытия впускных и выпускных клапанов для конкретного цилиндра. Удерживая впускной и выпускной клапаны закрытыми, он создает «воздушную пружину» в камере сгорания - захваченные выхлопные газы (сохраненные от предыдущего сгорания заряда) сжимаются во время работы поршня. ход вверх и надавите на поршень во время 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 двигателем также используется для прекращения подачи топлива в отключенные цилиндры. Переход между нормальной работой двигателя и отключением цилиндра также сглаживается за счет изменений в моменте зажигания, кулачке и положении 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 с V12 можно отключить до 6 цилиндров.

Для всех двигателей с переменным рабочим объемом необходимо решить две проблемы: несбалансированное охлаждение и вибрация.

История

Самым старым технологическим предшественником двигателя с переменным рабочим объемом является двигатель с ошибками, разработанный в конце XIX века. Эти одноцилиндровые стационарные двигатели имели центробежный регулятор, который отключал цилиндр до тех пор, пока двигатель работал выше заданной скорости, обычно путем удерживания выпускного клапана открытым.

Cadillac L62 V8-6-4

Cadillac V8-6-4 эмблема

Первые эксперименты с многоцилиндровыми двигателями во время Второй мировой войны были повторены в 1981 году на Злополучный двигатель Cadillac L62 "V8-6-4". Эта технология стала стандартной для всех моделей Cadillac, кроме Seville, у которых 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 на Работа с 4 цилиндрами в зависимости от необходимой мощности. 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, и ряд непредсказуемых сбоев привел к быстрому отказу от технологии.

Alfa Romeo Alfetta CEM

В 1981 году Alfa Romeo разработал в сотрудничестве с Генуэзским университетом полуэкспериментальную версию двигателя с переменным рабочим объемом Alfa Romeo Alfetta, названную Alfetta CEM (Controllo Elettronico del Motore, или Electronic Engine Management), и продемонстрировал ее на Франкфуртский автосалон. 2,0-литровый модульный двигатель мощностью 130 л.с. (96 кВт; 128 л.с.) имел системы впрыска топлива и зажигания, управляемые блоком управления двигателем, который мог при необходимости отключать два из четырех цилиндров. с целью снижения расхода топлива. Первоначальная партия из 10 образцов была назначена водителям такси в Милане для проверки работы и производительности в реальных условиях. Согласно 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 серийным карбюраторным 2.0. -литр. После первого испытания в 1983 году небольшая серия из 1000 экземпляров была выставлена ​​на продажу избранным клиентам; Изготовлен 991 экземпляр. Несмотря на эту вторую экспериментальную фазу, дальнейших разработок проект не получил.

Mitsubishi MD

В 1982 Mitsubishi разработала собственную систему переменного смещения в форме MD (Modulated Displacement), которая доказала, что технология, впервые использованная в двигателе Mitsubishi 1,4 л 4G12 рядный двигатель, может успешно работать. Поскольку система Cadillac оказалась неисправной и использовался четырехцилиндровый двигатель, компания Mitsubishi провозгласила свой собственный двигатель первым в мире. Позже эта технология была использована в двигателях Mitsubishi V6.

Система работала путем отключения клапанов на цилиндрах № 1 и 4 на скоростях ниже 70 км / ч (43,5 миль в час), на холостом ходу и при замедлении. Показатели расхода топлива в целом были примерно на 20 процентов лучше, чем у обычного двигателя 4G12. Однако источники Period жаловались на то, что двигатель работает очень грубо в двухцилиндровом режиме, несмотря на специальные опоры двигателя с гидравлическим демпфированием. 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 более тяжелый маховик на 70%. Усилия Mitsubishi оставались недолговечными, в основном из-за отсутствия реакции со стороны покупателей автомобилей.

В 1993 году, через год после того, как Mitsubishi разработала свою собственную технологию изменения фаз газораспределения, модель MIVEC -MD вариант. 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. В зависимости от условий система MIVEC-MD может снизить расход топлива на 10–20 процентов; хотя часть этого выигрыша связана с системой изменения фаз газораспределения, а не с функцией переменного рабочего объема. Примерно в 1996 году отказались от модулированного смещения.

Системы вторичного рынка

Ряд компаний с разной степенью успеха разработали системы дезактивации цилиндров вторичного рынка. Оценка EPA 1979 года автомобильной системы дезактивации цилиндров (ACDS), которая позволяла восьмицилиндровым двигателям работать с четырьмя цилиндрами, показала, что выбросы монооксида углерода и оксида азота были увеличены за пределы установленных законом пределов действующих стандартов выбросов. 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 была в режиме с четырьмя цилиндрами. В дополнение к этим проблемам, хотя компания предложила систему с гидравлическим управлением, которую можно было переключать изнутри автомобиля, внедренную версию пришлось менять вручную в моторном отсеке с помощью ручных инструментов.

Присутствует

В настоящее время используются два основных типа механизации деактивации цилиндров, в зависимости от типа клапанного механизма двигателя. Первый предназначен для конструкции толкателя, в которой используются соленоиды для изменения давления масла, подаваемого на стопорные штифты в подъемниках. Когда стопорный штифт находится не на своем месте, подъемники складываются и не могут поднять свои сопутствующие 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. При компьютерном управлении быстрое отключение и повторная активация цилиндров происходит почти мгновенно.

Некоторые производители автомобилей имеют двигатели с отключением цилиндров в текущем производстве.

Технология переменного рабочего объема Active Cylinder Control (ACC) Daimler AG дебютировала в 2001 году на 5,8-литровом двигателе V12 в моделях CL600 и S600.

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

. Начиная с 2003 года, Honda представила Variable Cylinder Management на Семейство двигателей. 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 малоблочном корпусе поколения IV ), которая, как и у Chrysler, МДС, выключил половину цилиндров. В 2018 году GM представила улучшенную систему под названием Dynamic Fuel Management, которая отключает любое количество цилиндров в различных комбинациях в зависимости от насущных потребностей. Система основана на технологии Dynamic Skip Fire, разработанной калифорнийской компанией Tula Technology, и двигатель объемом 6,2 л с ее использованием был назван одним из 10 лучших двигателей Ward за 2019 год.

В 2012 году Volkswagen представил технологию Active Cylinder Technology (ACT), первого производителя, применившего эту технологию в четырехцилиндровых двигателях.

В ноябре 2016 года Ford анонсировал свой компактный трехцилиндровый двигатель 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.

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

По состоянию на 2019 модельный год около 13% легковых автомобилей, проданных в США, использовали функцию отключения цилиндров, преимущественно Mazda (54%), GM (47%), Honda (21%). и FCA (19%).

Связанные технологии

Переменная степень сжатия. Самой известной такой системой был экспериментальный двигатель Saab Variable Compression, в котором использовался шарнирный блок для перемещения поршней ближе или дальше от головки, изменяя таким образом размер камер сгорания. Другие экспериментальные системы включают двигатель Hefley, в котором используется скользящая обойма кривошипа на эксцентриковом валу, и двигатель деактивации поршня Scalzo, в котором используется четырехзвенный рычажный механизм и отличается тем, что он способен полностью останавливать отдельные поршни. В настоящее время нет серийных автомобилей, в которых используются эти конструкции.

Кроме того, двигатели Cadillac серии Northstar отличались 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 рабочего объема

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-18 09:52:01
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте