Деактивация цилиндра блока: см. принцип работы, механизм и устройство, преимущества и недостатки. В конце статьи видео обзор принципа работы двигателя.Устройство деактивации цилиндров: смотрите принцип работы, механизм и устройство, преимущества и недостатки. В конце статьи видеообзор принципа работы двигателя.
Автоматизация автомобилей и экономия топлива — это практически область номер один, в которой активно работают многие производители. Одним из примеров экономии топлива является современная система управления двигателем, или система управления цилиндрами, также известная как система деактивации цилиндров двигателя. Независимо от названия, принцип заключается в экономии топлива, но, как и у любого механизма, у него есть свои плюсы и минусы.
Как появилась системы отключения цилиндров
Старая примета гласит: чем выше рабочий объем двигателя и крутящий момент, тем больше лошадиных сил под капотом — и тем прожорливее двигатель. В наше время это уравнение не всегда применимо — маленький двигатель может быть прожорливее большого. Примером двигателя, который экономит топливо и снижает выбросы, является хорошо известная система управления двигателем.
Основная цель системы ACC (Active Cylinder Control) — изменение рабочего объема агрегата путем отключения нескольких цилиндров во время работы. По предварительным данным, экономия топлива составляет около 20 процентов, в то же время значительно снижаются выбросы вместе с выхлопными газами.
Причиной разработки системы управления цилиндрами является типичный режим работы машины. Часто максимальная мощность машины используется 30-40% времени. Это основной признак того, что двигатель всегда работает с частичной нагрузкой. Как правило, дроссельная заслонка слегка приоткрыта, машина постоянно забирает воздух для работы. Это приводит к потерям при перекачке (холостой ход) и еще больше снижает эффективность машины.
Каждый производитель, внедряющий эту систему, разрабатывает или модифицирует существующие механизмы по-своему, разумеется, и называет систему по-разному. Но все равно, как бы вы его ни назвали, основной принцип и цель будут одинаковыми.
С чего состоит система управления цилиндрами
Система управления цилиндрами работает в большинстве случаев в многоцилиндровых мощных двигателях (как правило, 6, 8 или 12 цилиндров). Именно их работа неэффективна при низких нагрузках, особенно во время движения по городу.
Впервые эта система была упомянута в 1981 году на автомобилях Cadillac. Механизм был основан на электромагнитных катушках, установленных на рычагах управления. Управление электроникой осуществлялось специальным электронным блоком. При срабатывании коромысло обездвиживается, и клапаны остаются закрытыми под действием мертвой нагрузки пружины. Как правило, противоположные пары цилиндров двигателя были отключены в головке блока цилиндров. Для информирования водителя о том, сколько цилиндров работает, а сколько вышло из строя, информация выводилась на приборную панель. Однако эта система не получила широкого распространения, возникали проблемы с подачей топлива, а также с отключением.
Таким образом, в основе современной системы управления цилиндрами лежат как минимум три основных компонента — электроника, блок управления и механическая часть, управляющая цилиндрами.
Как работает отключение цилиндров двигателя
Само название: деактивация цилиндра, говорит о том, что механизм будет не простым, так как этот узел изначально является сердцем машины. После неудачного эксперимента в 1981 году усовершенствованная система управления цилиндрами, названная Active Cylinder Control (ACC), была установлена на автомобили Mercedes-Benz в 1999 году. Закрытие клапанов цилиндра осуществлялось с помощью коромысла специальной формы, состоящего из двух рычагов, соединенных между собой зажимами. В рабочем положении они были соединены друг с другом.
Если цилиндр нужно было отключить, шарниры разжимались зажимами, и каждая рука могла двигаться независимо. Следует отметить, что клапаны, приводимые в действие пружинами, были закрыты. Зажимы перемещались под давлением масла, давление регулировалось специальным электромагнитным клапаном. В результате работы этой сложной системы топливо не дозировалось в цилиндр.
Инженеры Mercedes-Benz не только модифицировали систему управления цилиндрами, но и придумали решение, благодаря которому характерный звук выхлопа мощного двигателя остался неизменным. Для этого они установили клапан с электронным управлением, который может изменять размер выхлопного отверстия при отключении цилиндров. Поэтому отключение цилиндров не изменило характерный резкий звук выхлопной системы.
Более продвинутой является система Multi-Displacement System (MDS), устанавливаемая на модели Jeep, Dodge и Chrysler, начиная с 2004 года. Ограничения системы управления цилиндрами действуют от 30 км/ч, но когда частота вращения коленчатого вала не превышает 3 000 об/мин, MDS — не простая система, она использует толкатель специальной формы. Он обеспечивает отключение клапанов и распределительного вала, когда это необходимо. Инженеры разработали его таким образом, что в нужный момент масло подается на толкатель, сжимая стопорный штифт. Это освобождает толкатель из рабочего положения. Давление масла контролируется и регулируется электромагнитным клапаном.Второй системой блокировки цилиндров от General Motors является Dod (Displacement on Demand), которая основана на предыдущей системе. Он доступен с 2004 года для автомобилей GM. Honda начала использовать систему VCM (Variable Cylinder Management) в 2005 году. Чаще всего он устанавливается на V-образные двигатели. Во время стабильного движения на низкой скорости VCM автоматически отключает один блок цилиндров (например, 3 из 6 имеющихся). Если система переключается с режима полной нагрузки на режим частичной нагрузки, работают четыре из шести цилиндров.
Система VCM основана на системе VTEC. Основным компонентом считаются коромысла, которые сопряжены с кулачками различной формы. При необходимости коромысла включаются и выключаются с помощью блокирующего храпового механизма. Для улучшения работы двигателя в паре с ним установлены активные опоры двигателя (AEM), регулирующие уровень вибрации двигателя. Система ASC (Active Sound Control) предназначена для подавления шума, избавляя автомобиль от нежелательных звуков.
Прогресс на этом не остановился, и в 2012 году Volkswagen внес усовершенствования, разработав технологию ACT (Active Cylinder Technology). Объектом установки стал 1,4-литровый двигатель TSI. Система управления цилиндрами двигателя работает в диапазоне от 1 400 до 4 000 об/мин, отключая два цилиндра из четырех. Часть конструкции системы ACT была перенесена на двигатели автомобилей Audi, на технологию привода клапанов Valvelift System. Для его работы используются кулачки различной формы, все без исключения расположены на скользящей муфте распределительного вала.
Сцепление и кулачки образуют так называемый кулачковый блок; всего в двигателе четыре блока, два на выпускном валу и два на впускном. Кулачковые узлы управляются четырьмя приводами. Для перемещения блоков используется стержень, который скользит по спиральному пазу в основном блоке. Все команды переключения передаются от блока управления двигателем.
Как видно, поверхностно описанная система на самом деле гораздо сложнее. Экономия топлива при использовании системы управления цилиндрами двигателя гораздо более заметна, но стоимость двигателя гораздо выше.
Плюсы и минусы системы управления цилиндрами
Как и любая другая машина, система управления цилиндрами двигателя имеет свои преимущества и недостатки. Неоспоримыми плюсами являются экономия топлива и снижение износа двигателя. Однако отрицательной стороной является дополнительная нагрузка на двигатель, нежелательный шум и вибрация.
Чтобы не нагружать двигатель, в отсоединенных поршнях остаются выхлопные газы, оставшиеся от предыдущей работы. Таким образом, газы сжимаются во время работы поршня и оказывают давление на поршень при его движении вниз. Этот цикл обеспечивает уравнение давление/мощность. Однако даже самый незначительный дефект сплава может привести к самым неожиданным последствиям, поэтому при ремонте следует использовать только оригинальные детали и проводить ремонт в специализированных, принадлежащих компании мастерских.
Помимо нагрузок на двигатель, увеличивается вибрация, вызванная неравномерным сгоранием топлива в двигателе. Инженеры решили установить специальные крепления двигателя на основе гидравлики и двухмассовый маховик. Шум и вибрации гасятся в выхлопной системе, с трубами специальной длины, двумя глушителями, обычным задним и вторым передним в паре с резонаторами разных размеров.
В современных автомобилях они устанавливают систему контроля цилиндров двигателя, но при этом оставляют за покупателем право выбора, нужна она ему или нет. Потому что самое главное — это не наличие, а его дальнейшее обслуживание. Стоимость ремонта такого двигателя в два раза выше, чем его аналога без системы.
