Система отключения цилиндров

В течение многих лет специалисты, занимающиеся разработкой и эксплуатацией автомобильных двигателей, дискутируют о том, имеют ли практическое применение силовые агрегаты, оснащенные системами отключения цилиндров. В результате жарких споров они пришли к выводу, что такие механизмы целесообразно использовать только в двух случаях:

• при возникновении аварийных ситуаций;
• во время проведения диагностических работ, связанных с поиском неисправностей двигателей и/или тестированием их работоспособности.

Что касается отключения цилиндров автомобильных моторов с целью экономии горючего в процессе эксплуатации, то здесь мнения инженеров разделились.

Противники этой идеи, доказывая свою правоту, говоря что нецелесообразно, изготавливая сбалансированный силовой агрегат, затем оснащать его системой, которая способна снизить мощность. Они считают, что потребители, которых беспокоит проблема расхода топлива, могут выбрать себе автомобиль с двигателем, способным удовлетворить их требования.

Сторонники оснащения автомобильных моторов подобными системами доказывают, что в процессе эксплуатации транспортные средства функционируют с максимальной отдачей не больше 30% рабочего времени. Все остальное время моторы работают с неполной нагрузкой, что характеризуется повышенными потерями.

Несмотря на имеющиеся разногласия, практически все ведущие производители автомобильных моторов занимаются разработкой силовых агрегатов с системами отключения цилиндров.

Теоретически процесс отключения цилиндров очень прост — необходимо прекратить подачу топлива в них и закрыть впускные и выпускные клапаны газораспределительного механизма. Однако если перекрыть форсунки топливной системы мотора не составляет большого труда, то осуществить отключение клапанов достаточно сложно. И здесь все компании идут своим путем.

Немного истории

Впервые двигатели с системой, позволяющей отключать цилиндры в процессе эксплуатации, появился в 1981 году. Установлены они были на автомобилях Cadillac. Впускные и выпускные клапана на этих моторах закрывались электромагнитными катушками по команде, полученной от блока управления. Срабатывание катушек обеспечивало неподвижность клапанов.

В 1999 году аналогичная система появилась и на автомобилях Mercedes. Инженеры компании разработали оригинальные составные коромысла, части которых при срабатывании электромагнитного клапана разъединялись. При этом удерживались клапаны в закрытом состоянии специальными пружинами, а блок электронного управления прекращал подачу топлива в отключаемые цилиндры.

Концерн GM в 2004 году также оснастил ряд двигателей аналогичной системой, получившей название Displacement-on-Demand (рабочий объем по требованию). В них разъединение распределительного вала и соответствующих клапанов газораспределительного механизма происходит при помощи специальных толкателей.

Наиболее интересная конструкция была разработана конструкторами компании Honda в 2005 году. Система отключения цилиндров двигателя VCM (Variable Cylinder Management) самостоятельно отключает необходимое количество цилиндров при работе двигателя в различных режимах. Кроме того, она работает совместно с системой регулирования фаз и оснащена вспомогательными системами, которые:

• снижают вибрации силового агрегата;
• подавляют шум мотора в салоне.

Все разработанные в этот период (1981-2005) конструкции работали только с моторами, имеющими 6 или 8 цилиндров, объем которых составлял не менее трёх литров.

Современные системы

В настоящее время производители автомобильных моторов не прекратили работы по созданию эффективных систем отключения цилиндров и на 4-цилиндровых двигателях.

Интерес представляют разработки компаний:

• Volkswagen, выпустившей на рынок двигатель 1,4 TSI (модификация CPTA), оборудованный системой отключения двух цилиндров АСТ (мощность 140 л. с.);

• AUDI, специалисты которой разработали систему отключения цилиндров COD (Cylinder On Demand), используемую в различных типах силовых агрегатов — 1,4 TFSI COD, 4,0 TFSI COD и W12 COD;

• Mitsubishi, разработавшей собственную систему MD (Modular Displacement) для 4- и 6-цилиндровых силовых агрегатов.

Принцип действия

Принцип работы систем отключения цилиндров теоретически одинаков для всех и заключается в том, что в определенные цилиндры перестает подаваться топливо и воздух. Кроме того, для них прекращается и искрообразование. Достигается это следующим образом:

• впускные клапаны останавливаются в закрытом положении;
• выключается подача топлива через форсунки;
• отключаются цепи искрообразования;
• выпускные клапаны останавливаются в закрытом положении в тот момент, когда в цилиндрах находится отработанный газ.

Подключение отключенных цилиндров двигателя осуществляется на такте впуска. Это делается для того, чтобы деактивированные цилиндры начинали работать, освобождаясь от отработанных газов.

С работой механизма отключения цилиндров двигателя можно подробно ознакомиться, посмотрев видеоролик

Двигатель с отключаемыми цилиндрами — отличная замена гибридам

Некоторые автолюбители задаются вопросом, а можно ли отключить цилиндр, один или несколько, от системы подачи топлива, не нарушив тем самым их работу в определённой последовательности. Ведь некоторые производители заявляют, что их двигатели умеют деактивировать на ходу несколько цилиндров. Специалисты уверяют, что сделать это можно, более того, приводят в пример ряд даже средних по технологической оснащённости компаний, которые используют такую конструкцию, но обо всём по порядку.

Что такое отключение цилиндров и для чего оно нужно

Система, позволяющая регулировать подачу топлива в выборочные цилиндры, называется «отключением цилиндров» двигателя. Речь идёт об отключении «нерабочих» цилиндров от системы, которые не помогают в данный момент, а только нагружают её и тормозят. Кроме того, можно закрыть, или заблокировать клапан газораспределительного механизма, для того чтобы перекрыть доступ воздуха. Следует заметить, что существуют конструкции, в которых клапана находится в стабильно закрытом положении. Отключение от системы цилиндров и клапанов способствует существенной экономии топлива, поскольку незадействованные цилиндры не потребляют топливо.

Система управления цилиндрами

Система управления цилиндрами представляет собой особую схему, которая при необходимости производит изменение рабочего объема двигателя. Для этого система временно отключает часть цилиндров двигателя. Такое конструктивное решение позволяет снизить расход топлива до 20% и уменьшить выделение вредных соединений в окружающую среду.

Система была разработана для типового режима, при котором максимально развиваемая мощность двигателя используется менее чем на 30%. Преобладающую долю времени, ДВС работает с минимальными нагрузками. Дроcсельная заслонка в таком режиме практически закрыта, но для работы, двигатель вынужден всасывать обычный объем воздуха, это приводит к снижению эффективности, по причине насосных потерь.

Система управления цилиндрами позволяет отключать часть цилиндров в режимах, когда двигатель работает на малых нагрузках. Чаще всего, данная система реализуется на двигателях с высокой мощностью, имеющих 6,8, 12 и более цилиндров.

Отключение цилиндра возможно при перекрытии к нему доступа воздуха, закрытии его впускного и выпускного клапанов, а также прекращении подачи топлива в него.

Современные ДВС имеют электромагнитные форсунки, управление которыми осуществятся электронной системой. Ввиду того, что данная система технически очень сложна, каждый из производителей видит ее реализацию по-своему. Из всех методов, мы выделим лишь три самых распространенных:

• Внедрение специальных толкателей (система Multi-Displacement System, Displacement on Demand);
• Система с отключением коромысла (системы Active Cylinder Control, Variable Cylinder Management);
• Установка на коленвале кулачков различных форм.

Принудительное отключение нескольких цилиндров имеет свое преимущество, но в тоже время есть и недостатки. Это дополнительные нагрузки на работающие цилиндры, и избыточный шум.

Избыточные нагрузки компенсируются тем, что в камерах отключенных цилиндров остается объем отработавших газов, которые сжимаются при движении поршня вверх и выталкивают поршень при его возвратном движении вниз.

Снижение уровня вибрации при работе двигателя призван обеспечить двухмассовый маховик

. Уменьшение шума осуществляется выхлопной системой, состоящей из труб различных размеров и двух резонаторов.

Первоначально, система управления за работой цилиндров была реализована на автомобилях марки Cadillac в 1981 году. В ее состав входили специально изготовленные электромагнитные катушки. Они располагались на коромыслах. При подаче тока на катушку, она блокировала работу коромысла, клапана оставались закрытыми. Система позволяла отключать сразу пару расположенных напротив друг друга цилиндров. На приборной панели отображались данные о числе работающих в настоящее время цилиндров.

Активного распространения данная система не смогла получить, так как имела серьезные проблемы с подачей топлива во все цилиндры.

На смену вышеописанной системе пришла новая, под названием Active Cylinder Control

,
ACC
. Она стала устанавливаться на автомобилях концерна Mercedes-Benz начиная с 1999 года. Клапана цилиндра блокировались при помощи специального коромысла, которое состояло из двух рычагов, соединенных между собой фиксатором. В режиме работы, фиксатор делал работу клапанов синхронной, но при его отключении каждый клапан работал самостоятельно. При этом под действием пружин они находились в закрытом состоянии. Фиксатор приводился в действие с помощью масла, находящегося под давлением, которое в свою очередь поступало или перекрывалось при помощи электромагнитного клапана. В момент отключения клапанов, перекрывалась подача и топливной смеси.

Чтобы во время отключения нескольких клапанов двигателя, звук его работы в системе выхлопа не изменялся, в нее устанавливался специальный клапан, который позволял регулировать сечение выпускного тракта.

Система Multi-Displacement System

,
MDS
Данное конструкторское решение устанавливается на модели компании Chrysler, Dodge, Jeep начиная с 2004 года. Отключение цилиндров происходит при ускорении автомобиля более 30кмч и числу оборотов в минуту — менее 3000.

В системе реализован специальный толкатель, который обеспечивает разъединение распредвала и клапана. При необходимости толкатель начинает воздействие от подаваемого к нему масла под давлением и выдавливает блокирующий штифт. За давление масла отвечает специальный электромагнитный клапан.

Displacement on Demand

,
DoD
— аналогичная система, устанавливаемая на автомобили компании General Motors начиная с 2004 года.

Более совершенной является система от компании Honda под названием Variable Cylinder Management

,
VCM
. Она устанавливается на автомобили с 2005 года. При равномерном движении автомобиля, система блокирует работу одного блока цилиндров, т.е. трех цилиндров из шести (двигатель V-образной конструкции). В случае, когда двигатель переходит с полной нагрузки на неполную мощность, система отключает два из шести цилиндров.

Исходя из своей конструкции, система VCM основана на работе системы изменения фаз газораспределения

VTEC. В ней установлены коромысла, которые работают с полным согласованием с кулачками разных форм. Когда необходимо исключить из работы цилиндр, коромысла блокируются фиксатором.

Для наиболее эффективной работы данной системы, внедряются такие решения, как Active Engine Mounts

. Оно позволяет регулировать уровень вибрации двигателя. Система активного шумоподавления
Active Sound Control
.

Active Cylinder Technology

,
ACT
— система, устанавливаемая на моторы с
двигателем TSI
с объемом 1.4 литра компании Volkswagen, начиная с 2012 года. Она отключает два из четырех цилиндров при работе двигателя в диапазоне оборотов от 1400 до 4000.

Работа системы ACT основана на изменениях фаз в ГРМ Valvelift System

, которая до этого применялась на автомобилях компании Audi. Система работает благодаря кулачкам разной формы установленные на специальной муфте, которая может перемещаться. В двигателе имеется четыре блока, состоящих из кулачков и муфт. Их режим работы и перемещение определяются блоком управления двигателем.

Слишком много цилиндров

Появились многоцилиндровые двигатели без малого 75 лет назад, примерно в тоже самое время стали задумываться и о проблемах экономии автомобильного топлива, поскольку, машины в середине прошлого века были чрезвычайно «прожорливыми». Так появилась система отключения цилиндров. Практиковалась она на автомобилях, двигатели которых имели много поршней. Разумеется, сегодня автомобилестроительная отрасль шагнула далеко вперёд, благодаря чему изменилась и конструкция двигателей, и качество автомобильного топлива, и его расход. Сейчас некоторые производители создают моторы с четырьмя поршнями, один или два из которых можно отключать.

Система отключения цилиндров

Трехцилиндровые двигатели: достоинства и недостатки

С трехцилиндровыми двигателями сталкиваются владельцы как иномарок, так и отечественных машин.

Более того, в последнее время ведущие мировые автоконцерны стали чаще использовать подобные модели мотора, поскольку они являются более экологичными, а забота об окружающей среде, как известно, — одно из самых популярных направлений в современной промышленности.

Если вы хотите приобрести автомобиль с трехцилиндровым двигателем, но сомневаетесь в правильности своего решения, то эта статья для вас. В ней мы рассмотрим основные достоинства и недостатки моторов такого типа.

Что такое трехцилиндровый двигатель?

Начнем с азов, а именно — с объяснения того, чем трехцилиндровый двигатель отличается от всех прочих.

Даже начинающим автовладельцам и просто интересующимся техникой людям известно, что внутри мотора есть цилиндры: они приводятся в движение коленчатым валом и запускают в работу весь транспортный механизм.

Из этого можно сделать логичный вывод: чем цилиндров больше, тем движок мощнее. Так оно и есть на практике.

Например, четырехцилиндровые двигатели имеют машины городского класса, направленные на экономию бензина и езду на небольших скоростях, а шестицилиндровые — мотоциклы, рассчитанные на высокую нагрузку.

Трехцилиндровый движок имеет невысокую мощность (отсюда появилось одно из его народных названий — «мотоциклетный двигатель»). Его устанавливают обычно на малолитражки и машины, предназначенные для езды по городу и на небольшие расстояния.

Преимущества трехцилиндрового двигателя

• Экологичность. О ней мы упомянули еще в начале статьи. Действительно, машины с таким типом движка наносят гораздо меньший ущерб окружающей среде и потому завоевывают популярность сейчас, когда забота об экологии стала одной из первостепенных задач человечества.
• Возможность комбинировать виды топлива. Трехцилиндровые двигатели рассчитаны на малый объем бензина (например, у последней разработки , мотора Kappa объем всего 1,0 л), потому для усиления мощности их часто сочетают с установкой добавочного газового баллона. Это опять-таки экологично и в условиях нашей страны вполне экономно.
• Малый расход бензина. Это преимущество логично вытекает из предыдущего: раз двигатель рассчитан на небольшой объем топлива, то и лишние дозаправки не нужны (на 100 км, в среднем, требуется 5,9 л бензина).
• Легкость и компактность. Движки такого типа чаще всего изготавливаются из аллюминия и имеют небольшой размер. Это помогает сохранить динамические свойства в условиях небольшого объема двигателя.

Сколько можно сэкономить

Следует заметить, что отключать можно несколько цилиндров только в том случае, если эксплуатация двигателя происходит, скажем так, в спокойном режиме, то есть на низких оборотах. Как показывает практика, существенную экономию топлива, равную 30 процентам можно получить при отключении четырёх из восьми цилиндров и при эксплуатации мотора в пределах 2-3,5 тысяч оборотов. Если обороты увеличивать, то экономия стремительно исчезает.

Читай также: Магнитный активатор — экономит топливо или нет

За счёт чего достигается экономия

В процессе отключения цилиндра происходит перераспределение воздуха с нерабочих на рабочие цилиндры, в результате у рабочих цилиндров значительно увеличивается коэффициент полезного действия. Кроме того, эффективнее начинает работать и система охлаждения, насос в свою очередь снижает количество подаваемого топлива, и тоге давление падает, а с ним и расход топлива.

Система управления цилиндрами

Как можно отключить цилиндр/цилиндры

• Систему «отключения цилиндров» реализовать можно несколькими способами, чаще всего это делают:
• Механически — либо производя смешение работы орбит распределительного вала, либо отключив подачу топлива на определённые цилиндры, либо создав переменную подачу топлива на тот или иной цилиндр;
• Электронным способом через бортовую систему современного автомобиля, причём можно изменить и работу распредвала, и настроить чередование подачи топлива в цилиндры, или же полностью перекрыть его.

Каждый отключает по-своему

Чтобы описать все существующие системы отключения цилиндров, понадобится не одна статья, тем не менее, давайте попробуем с Вами рассмотреть некоторые из них.

Итак, компания Mercedes-Benz в уже далёком 1999 году начала использовать в ГРМ коромысла специальной конструкции, которые состояли из двух частей, соединённых подвижным фиксатором.

При включении режима деактивации цилиндров, фиксаторы смещались, определённые клапаны обездвиживались. Эта технология получила имя Active Cylinder Control.

Немного другой подход предложил концерн Volkswagen. Если другие автопроизводители, как правило, оснащали этой системой модели с массивными многоцилиндровыми моторами, то немцы решили, что она будет полезна и в небольших агрегатах, даже с компактными рядными «четвёрками».

Технологию назвали Active Cylinder Technology, а её суть заключается в использовании сразу нескольких блоков кулачков распредвала, которые управляются специальными механизмами.

Блоки имеют разные конфигурации кулачков, которые при активации режима, позволяют не взаимодействовать распредвалу с некоторыми клапанами.

Есть и другие способы отключить лишние цилиндры. К примеру, применяются толкатели специальной конструкции или комбинация нескольких форм кулачков и коромысел с фиксаторами.

Система управления цилиндрами: насколько полезна

Некоторые автолюбители задаются вопросом, а можно ли отключить цилиндр, один или несколько, от системы подачи топлива, не нарушив тем самым их работу в определённой последовательности. Ведь некоторые производители заявляют, что их двигатели умеют деактивировать на ходу несколько цилиндров. Специалисты уверяют, что сделать это можно, более того, приводят в пример ряд даже средних по технологической оснащённости компаний, которые используют такую конструкцию, но обо всём по порядку.

Что такое отключение цилиндров и для чего оно нужно

Система, позволяющая регулировать подачу топлива в выборочные цилиндры, называется «отключением цилиндров» двигателя. Речь идёт об отключении «нерабочих» цилиндров от системы, которые не помогают в данный момент, а только нагружают её и тормозят. Кроме того, можно закрыть, или заблокировать клапан газораспределительного механизма, для того чтобы перекрыть доступ воздуха. Следует заметить, что существуют конструкции, в которых клапана находится в стабильно закрытом положении. Отключение от системы цилиндров и клапанов способствует существенной экономии топлива , поскольку незадействованные цилиндры не потребляют топливо.

Слишком много цилиндров

Появились многоцилиндровые двигатели без малого 75 лет назад, примерно в тоже самое время стали задумываться и о проблемах экономии автомобильного топлива, поскольку, машины в середине прошлого века были чрезвычайно «прожорливыми». Так появилась система отключения цилиндров. Практиковалась она на автомобилях, двигатели которых имели много поршней. Разумеется, сегодня автомобилестроительная отрасль шагнула далеко вперёд, благодаря чему изменилась и конструкция двигателей, и качество автомобильного топлива, и его расход. Сейчас некоторые производители создают моторы с четырьмя поршнями, один или два из которых можно отключать.

Система отключения цилиндров

Сколько можно сэкономить

Следует заметить, что отключать можно несколько цилиндров только в том случае, если эксплуатация двигателя происходит, скажем так, в спокойном режиме, то есть на низких оборотах. Как показывает практика, существенную экономию топлива, равную 30 процентам можно получить при отключении четырёх из восьми цилиндров и при эксплуатации мотора в пределах 2-3,5 тысяч оборотов. Если обороты увеличивать, то экономия стремительно исчезает.

За счёт чего достигается экономия

В процессе отключения цилиндра происходит перераспределение воздуха с нерабочих на рабочие цилиндры, в результате у рабочих цилиндров значительно увеличивается коэффициент полезного действия. Кроме того, эффективнее начинает работать и система охлаждения, насос в свою очередь снижает количество подаваемого топлива, и тоге давление падает, а с ним и расход топлива.

Система управления цилиндрами

Как можно отключить цилиндр/цилиндры

• Систему «отключения цилиндров» реализовать можно несколькими способами, чаще всего это делают:
• Механически — либо производя смешение работы орбит распределительного вала, либо отключив подачу топлива на определённые цилиндры, либо создав переменную подачу топлива на тот или иной цилиндр;
• Электронным способом через бортовую систему современного автомобиля, причём можно изменить и работу распредвала, и настроить чередование подачи топлива в цилиндры, или же полностью перекрыть его.

https://mashintop.ru/articles.php?id=2956
https://autoclub174.ru/remont/dvigatel-s-otklyuchaemymi-cilindrami.html
http://autowestnik.ru/sistema-upravleniya-cilindrami-naskolko-polezna/