Система отключения цилиндров. Лишь бы не работать
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.
Система отключения цилиндров Фото: Volkswagen
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.
Система отключения цилиндров Фото: Volkswagen
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.
Система отключения цилиндров Фото: Volkswagen
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.
Новости СМИ2
При помощи чего проводится расточка
Расточка и хонинговка проводятся при помощи разных станков. Для каждого такого спецоборудования требуется свой специалист, который научен, проводить расточку моторов. Итак, рассмотрим несколько вариантов расточных механизмов для автомобильных блоков цилиндров.
Пожалуй, самые распространенными являются вертикально-расточные станки для расточки блока цилиндров. Популярными они сталь, за счет того, что простые в работе и обслуживании, а также стоимость относительно других довольно низкая. Для примера приведем станок 2Е78П и его конструкцию.
- Шпиндель 0,48 мм — 2Е78П.71.000
- Шпиндель 0,78 мм — 2Е78П.72.000
- Шпиндель 0,120 мм — 2Е78П.73.000
- Шпиндель универсальный — 2Е78П.74.000
- Шпиндель специальный — 2Е78П.75.000
- Пульт управления — 2Е78П.83.000
- Электроаппаратура панели — 2Е78П.81.000
- Колонна — 2Е78П.30.000
- Стол — 2Е78П.40.000
- Основание 2Е78П.10.000
- Отсчетное устройство — 2Е78П.40.020
- Коробка скоростей и подач — 2Е78П.50.000
- Шпиндельная бабка — 2Е78П.23.000
- Электрооборудование сценка — 2Е78П.80.000
- Панель пульта — 2Е78П.82.000
- Пульт управления — 2Е78ПН.83.000
- Электроаппаратура панели — 2Е78ПН.81.000
- Основание — 2Е78ПН.10.000
- Электрооборудование станка — 2Е78ПН.80.000
- Панель пульта — 2Е78ПН.82.000
Следующим вариантом является — координатно-расточные станки. Эти стенды считаются точным оборудованием, что позволяет достаточно точно провести операции по растачиванию главного силового агрегата автомобиля.
Для наглядного примера возьмем стенд 2Л450АФ4.
- I — станина
- II — стойка
- III — блок направляющих
- IV — шпиндельная коробка
- V — шпиндель
- VI — пульт управления
- VII — стол и салазки
- VIII — механизм предварительного набора координат
- IX — привод перемещения стола
- X — привод перемещения салазок
- XI — коробка скоростей
Последняя группа станков для расточки блока цилиндров — горизонтально-расточные. Это самый дорогой вариант, который представляет собой возможность растачивать двигатель не только горизонтально, но и вертикально. Так, В этом случае можно даже проводить процесс шлифовки поверхности блока. Ярким представителем данной категории является — AMC-SCHOU L 2500.
| ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ | Станок L 2500 V | |
| Максимальная длина блока | мм | 2540 |
| Максимальное расстояние от встроенных параллелей до борштанги | мм | 850 |
| Шпиндельные скорости | об/мин | 750 |
| Быстрая подача в обе стороны | мм/мин | 1000 |
| Переменная подача в обе стороны | мм/мин | 1000 |
| Скоростная подача в обе стороны | мм/мин | 1000 |
| Максимальный ход борштанги | мм | 680 |
| Двигатели станка | ||
| Шпиндельный двигатель | кВт | 1.5 |
| Двигатель подачи шпинделя | кВт | 0.37 |
| Размеры | ||
| Высота | мм | 2200 |
| Полная длина | мм | 5100 |
| Полная ширина | мм | 800 |
| Требуемое рабочее место | мм | 7600×800 |
| Вес NETTO приблизительно. | кг | 2700 |
| Вес с упаковкой приблизительно (деревянная паллета) | кг | 3140 |
| Объем упаковки | куб.м | 12.82 |
Расточить двигатель, а точнее блок цилиндров, в большинстве случаев возможно, но автомобилисту рекомендуется обращаться к профессионалам, которые обладают достаточными знаниями и умениями, чтобы сделать все верно. Процесс расточки достаточно простой, но может выполняться как на аналоговом, так и цифровом оборудовании.
Поэтому, не стоит придумывать велосипед, и для проведения процесса рекомендуется обратиться к специалистам, а в противном случае, можно лишиться одного из главных узлов двигателя внутреннего сгорания.
Система отключения цилиндров двигателя. Вся правда.
Сегодня реально интересная статья, будем опять говорить про двигатель, а именно об одной из его систем. Как вы уже поняли из названия это «отключение цилиндров». Многие задаются вопросом – а такое вообще возможно? Как отключить несколько или один цилиндр, ведь они все работают в определенной последовательности и закономерности? Ребята можно! И причем такая конструкция применяется, и по сей день многими производителями …
ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ
«Отключения цилиндров» – это система при помощи, которой, отключается подача топлива в 1 или несколько цилиндров двигателя. В свою очередь чтобы «нерабочие» не тормозили работу других, клапана ГРМ (газораспределительного механизма) в них — открываются, не препятствуют порождению воздуха. Также есть конструкции, где они постоянно закрыты. Эта система призвана экономить топливо, как заверяют некоторые производители – она может быть очень существенной.
Как становится понятно, устройство двигателя усложняется, причем значительно! Нужно учесть многие факторы, это и работа ГРМ, и подача топлива, и работа цилиндров и т.д. Однако применяемость системы доказала свою экономичность, поэтому применяется на многих автомобилях, например компаний Volkswagen, SKODA, Chevrolet, BMW и т.д.
Клапана, их назначение, работа 4-тактного двигателя
Клапан двигателя одновременно является и деталью, и последним звеном механизма газораспределения. Он представляет собой подпружиненный элемент, в состоянии покоя перекрывающим впускное либо выпускное отверстие. При проворачивании распредвала находящийся на нем кулачок давит на клапан и опускает его, открывая тем самым соответствующее отверстие
На каждом цилиндре устанавливается не менее двух клапанов. В более дорогих моделях двигателей их ставится четыре. Количество клапанов в большинстве случаев четное, их назначение – открытие различных групп отверстий: одни предназначены для впускных, вторые – для выпускных.
Клапаны выпускные работают по тому же принципу, но выполняют иную функцию. Они предназначены для удаления выхлопных газов в выпускной коллектор.
Цикл работы 4 цилиндрового двигателя представляет собой последовательность из четырех процессов, называемых «рабочим циклом». Рассмотрим его на примере бензинового четырехтактного ДВС, устанавливаемого в большинстве легковых автомобилей.
1. Впуск.
В камере сгорания начинается преобразование энергии и первый этап – реакция горения топливовоздушной смеси. Поршень при этом из верхней мертвой точки перемещается вниз, возникает разрежение и происходит впуск горючего. В это время впускной клапан открыт, выпускной находится в закрытом положении. В инжекторных двигателях подача топлива осуществляется форсункой.
2. Сжатие.
После того, как камера сгорания заполнилась смесью паров бензина и воздуха, при вращательных движениях коленвала поршень переходит в нижнюю позицию. Впускной клапан постепенно закрывается, а выпускной – по-прежнему закрыт.
3. Рабочий ход.
Третий этап рабочего цикла – самый важный. Именно на нем энергия сгорающего топлива переходит в механическую, приводящую в движение коленвал.
При перемещении поршня вниз газы интенсивно расширяются, высвобождая энергию. На данном этапе коленвалупередается разгонное ускорение. На всех других тактах цикла двигатель только получает энергию от коленвала, не вырабатывая ее.
4. Выпуск.
Это последний такт рабочего цикла. На нем газы, совершившие полезную работу, выпускаются из цилиндра, высвобождая место для поступления следующей порции топливовоздушной смеси.
На этом этапе газы находятся под давлением, значительно превышающем атмосферное. Коленчатый вал через шатун передвигает поршень к верхней мертвой точке. Выпускной клапан открывается, газы выталкиваются наружу через выхлопную систему.
Рабочий цикл дизельных двигателей несколько отличается от бензиновых. На впуске всасывается лишь воздух, а горючее в камеру сгорания впрыскивается топливным насосом уже после сжатия воздушной массы. Воспламенение дизтоплива происходит при контакте с сжатым воздухом.
Минусы
Конечно же, есть и существенные минусы, именно из-за них многие производители не применяют ее на своих автомобилях.
1) Сложная конструкция двигателя. Особенно если использовать первый вариант, со смежающимися валами.
2) Дороговизна. Всех вариантов, причем самый дорогой считается электронный.
3) Ремонт и запчасти. Как вы поняли отремонтировать намного сложнее и дороже, также найти запчасти сложно, под заказ и ждать до нескольких месяцев.
4) В случае поломки, может не работать половина мотора, ездить на таком авто неудобно, нужно ставить на стоянку.
5) Последнее что хочется отметить это сложность конструкции балансировки. Здесь применяется множество подушек, подпоров и т.д. За ними также нужно следить, потому как если они выйдут из строя работа такого мотора будет неравномерной!
В заключении хочется сказать, что многие производители опять начали разработку в этой области потому как направление перспективное. Представьте, что будете экономить на 30% меньше топлива по пробкам и в городе! Тут как говориться есть над чем подумать.
НА этом заканчиваю, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.
144,36
Источник
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.
Статья в тему: Список автомобилей участвующих в программе утилизации 2020 года
Во всех двигателях, независимо от конструкции, отключаемые цилиндры по возможности равномерно чередуются с неотключаемыми, для обеспечения максимально сбалансированной работы.
Отключение цилиндров как вид диагностики двигателя
Это интересно, но что нам практически даёт отключение цилиндров. Вернее так, как и зачем мы можем применить этот метод для своих, порой не совсем новых автомобилей.
В практической жизни отключение цилиндров может нам понадобится в двух случаях. Если вы затеваете (или уже требуется) ремонт двигателя, в частности ремонт ГБЦ или ремонт блока цилиндров, то всё начинается с диагностики двигателя.
Помимо применения таких методов диагностики в ручном режиме, как измерение компрессии двигателя или визуальное определение дефектов блока цилиндров, отключение цилиндров тоже выступает как метод диагностики.
Проводится он, как правило, народно-некорректными способами. Но, тем не менее, для настоящих автомастеров является подспорьем в определении неисправностей двигателя. Способы отключения цилиндров для тестирования работы цилиндров заключаются либо в отключении (блокировке) искры или отключении форсунок (когда речь идёт о дизельном двигателе).
Схема работы
Хочется отметить — что системы «отключения» бывают различными, сейчас различают до трех основных видов:
1) Механическое отключение. Происходит по средствам распределительного вала, при включении системы он как бы смещается и работает на других «орбитах». Именно он регулирует подачу топлива в поршни мотора, так впускные клапана постоянно закрыты, в них не поступает топливо, а вот выпускные клапана открыты, таким образом поршни просто гоняют воздух внутри. Получается, что работает ровно половина двигателя, именно так достигается экономия.
2) Отключение подачи топлива. Также все элементарно — в определенные цилиндры не поступает топливо, оно ограничивается на уровне «подачи». Если можно так выразиться — система перекрывает «топливопроводы» в определенных местах, и топливо просто не идет в нужные поршни. Причем поршни могут чередоваться. Нужно отметить — что механически это такая же система, здесь не перекрываются клапана, не двигаются распредвалы и т.д., однако в какие-то цилиндры идет топливо в какие-то нет, и они работают в пустую, качая обычный воздух. Небольшое видео.
3) Электронная система. Есть и более продвинутые электронные варианты, применяемые сейчас у компании BMW. Здесь выполняются как «движения» валов, так и электронное перекрытие топливопроводов. Нужно отметить — что может включаться-выключаться автоматически. Например, в городе — когда скорость малая и обороты тоже, ЭБУ дает команду на «включение», если вы выехали на трассу, и надавили «акселератор» система отключается, задействовав весь мотор.
Что такое пропуски воспламенения в цилиндрах
Пропуск зажигания представляет собой такой сбой в работе двигателя, когда смесь топлива и воздуха в одном или нескольких цилиндрах воспламеняется несвоевременно или такого воспламенения вообще не происходит.
В результате нарушается работа ДВС по заданным тактам, мотор начинает «троить» и дергаться, заметно теряется мощность. Несгоревшее топливо из неработающего цилиндра попадает в выпускную систему и там горит. По этой причине пропуски зажигания могут дополнительно сопровождаться хлопками и выстрелами в глушителе.
Начнем с того, что в случае возникновения проблем с воспламенением смеси на моторе с карбюратором главными признаками являются: «троение» двигателя, прострелы в выпускной системе, потеря мощности, а также отчетливый запах горючего из выхлопной трубы.
В случае с инжектором могут проявиться аналогичные симптомы, при этом на приборной панели инжекторного авто зачастую горит чек, пропуски зажигания фиксируются в ЭБУ как ошибка. Все это значит, что водителю необходимо провести компьютерную диагностику двигателя.
Добавим, что после фиксации блоком управления таких пропусков, ЭБУ также может принудительно отключить один или даже два проблемных цилиндра. Это происходит после того, как блок управления анализирует показания ДПКВ, учитывая скорость вращения коленчатого вала и работающих в этот момент цилиндров. Измерения осуществляются каждую четверть оборота (на моторах с 4 цилиндрами).
Счетчик пропусков воспламенения отключает неработающие цилиндры после того, как будет превышен допустимый порог таких пропусков. Под отключением следует понимать прекращение подачи топлива. Затем цилиндр снова задействуется спустя запрограммированный промежуток времени или после повторного запуска ДВС.
Подобное решение создано для того, чтобы защитить каталитический нейтрализатор в выхлопной системе, которым оборудованы инжекторные авто. Дело в том, что попадание несгоревшего топлива из неработающих цилиндров разрушает катализатор. Исключение из работы цилиндров, в которых возникли пропуски зажигания, позволяет доехать своим ходом до СТО, при этом ущерб для катализатора будет минимальным.
Следует добавить, что даже если проблема возникла разово, то есть не имеет систематического характера, в ряде случаев простыми способами (например, снятие клеммы с АКБ) потушить горящий чек не удается. Другими словами, чек горит постоянно, а сбросить ошибку двигателя можно только программно. При этом после подключения диагностического оборудования к автомобилю можно обнаружить пропуск зажигания во 2 цилиндре, пропуски воспламенения во 2 и 3 цилиндре и т.п.
Сама ошибка по пропускам зажигания на сканере обозначается литерой «Р». Например, p0301 говорит о том, что пропуски зажигания в первом цилиндре были зафиксированы ЭСУД и записаны в память ЭБУ. Ошибка p0302 (пропуск воспламенения во 2 цилиндре) укажет именно на второй цилиндр, р0300 — обнаружены случайные множественные пропуски воспламенения, ошибка 300 пропуски зажигания, превышение и т.д. В любом случае, указанная ошибка говорит о наличии проблемы, которую необходимо устранять.
Признаки неисправности
Пропуск зажигания смеси представляет собой невоспламенение топливно-воздушной смеси либо её несвоевременный поджиг. В любом из случаев система считает количество пропусков и задержек, а в случае необходимости отключает неработающий цилиндр либо даже пару. На большинстве машин первым признаком неисправности является загорание на приборной панели символа «чек».
Также среди распространённых признаков можно отметить.
- Запах топлива из выхлопной трубы. Так как смесь не воспламенилась в цилиндре, то она выводится практически в неизменном виде либо частично нейтрализуется.
- Прострелы в выхлопной системе. Если происходит частичное возгорание, то сильно страдает каталитический нейтрализатор, что может привести к появлению хлопков.
- Потеря мощности. Мотор не работает должным образом, поэтому коленвал крутится с меньшей частотой, что приводит к значительной потере мощности.
- Троение мотора. Выход из строя одного либо пары цилиндров ведёт к тому, что двигатель начинает вибрировать в процессе работы и появляются другие признаки неисправности.
В машинах с электронным блоком управления существует несколько типов ошибки, которые свидетельствуют о наличии поломки.
- Р0300. Является признаком множественных сбоев в процессе воспламенения горючей смеси в разных цилиндрах.
- Р0301 — р0304. Последняя цифра показывает, какой именно из цилиндров работает неправильно.
Система отключения цилиндров. Отключаем и экономим
Каким образом можно быстро и заметно снизить расход топлива? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо вспомнить, что тратим мы бензин или солярку в процессе сжигания их в цилиндрах. Если мы хотим уменьшить потребление «горючки», логично сократить количество элементов, где она сгорает, но тогда и упадёт мощность двигателя, что тоже не выход.
Конструкторы нашли решение – можно просто временно отключать часть цилиндров, а когда понадобится полная отдача мотора – включать в работу все. В этом и заключается принцип функционирования системы, о которой мы сегодня говорим.
По заявлениям автопроизводителей, современные решения в этом направлении позволяют экономить до 30% топлива, что, согласитесь, может благотворно отражаться на наших с вами карманах.
Идея, несомненно, хороша и, главное, полезна!
Но как можно временно исключить из слаженного механизма двигателя цилиндры, ведь остановить движение поршней в них невозможно – они жёстко закреплены к коленвалу?
На самом деле всё просто, какой бы ни была разновидность системы отключения, принцип работы у всех одинаковый – блокировка подачи топлива в цилиндры и отключение отдельных клапанов.
Таким образом, сгорание смеси не происходит и некоторые поршни не выполняют никакой полезной работы.
С решением первой задачи не возникает никаких проблем, так как форсунки, через которые подаётся горючее, управляются электронно. Что же касается клапанов, то тут разработчикам пришлось проявить свою смекалку, потому как заблокировать работу отдельных элементов газораспределительного механизма (ГРМ) оказалось не так уж и легко, и многие автопроизводители предложили свои варианты.
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
Очередность цилиндров
Цилиндры имеют номера, в документации их описывают в формате A-B-C-D, где вместо букв указывается цифровое обозначение. Порядок нумерации начинается со стороны цепи или ремня ГРМ — с самого удаленного от коробки передач цилиндра. Тот, что носит номер 1, называется главным.
Цилиндры оснащены клапанами, через которые осуществляется впуск и выпуск газов. Клапанами управляет специальное устройство – распределительный вал, на поверхности которого особым образом расположены специальные кулачки. Именно их расположение отвечает за порядок работы: профиль кулачка и его высота влияет на моменты закрытия-открытия, величину сечения прохода для газов, а также на то, как будет двигаться клапан в зависимости от текущего угла коленвала.
Один из вариантов распредвала:
Коленвал:
Цикл стандартного ДВС на 4 такта проходит за 2 оборота, или за 720 градусов (360 и 360). Расположенные на валу «коленца» смещены на некоторый угол таким образом, чтобы усилие с поршней двигателя постоянно передавалось на вал. Упомянутый угол – величина, зависящая от модели двигателя, тактности такового, и количества цилиндров.
