Борьба за экономичность. Системы отключения цилиндров и уменьшения объема двигателя.

В наше непростое время полным ходом идет борьба автопроизводителей за каждый потраченный грамм топлива. Для этого разрабатываются и применяются на практике много интересных инженерных решений, позволяющих временно снижать мощность автомобиля или отключать «лишних» потребителей топлива. О методах и целесообразности таких систем и пойдет речь.



Коррекция нагрузки путем регулирования рабочего объема цилиндров.

Известным способом уменьшения затрат на топливо и снижения выбросов веществ, вредных для окружающей среды, считается регулирование нагрузки с помощью изменения рабочего объема цилиндров. Достичь этого можно такими способами:
- выключением нескольких цилиндров;
- перекрытием поступления топливо - воздушной смеси в отключаемые цилиндры;
- корректировка работы поршня.

Влияние на работу поршня



Чтобы вмешаться в работу поршня на собранном двигателе, были разработаны ряд конструкторских решений. Некоторые из них воплощены в жизнь и успешно применяются:
- внедрение в кривошипно-шатунный механизм переходного компонента (механизма кулисного типа), с помощью которого и происходит изменение хода поршня;
- установка аксиального двигателя с шайбовым или кулачковым механизмом вместо коленчатого вала.

Методы отключения цилиндров



Если применить метод отключения нескольких цилиндров во время небольших нагрузок, то задействованные в рабочем процессе цилиндры переключаются в режим работы с повышенными нагрузками. Существует много методов отключения групп цилиндров, но широко используют всего несколько из них:
- отключение подачи топлива, с поддержкой температурного режима неработающих элементов путем создания связи с атмосферой или выпускным коллектором;
- отключение подачи топлива с переменным дросселированием отключенных цилиндров;
- отключение впрыска топлива с помощью специального программного обеспечения, несколькими циклами для сохранения и поддержания устойчивых температур в отключенных цилиндрах. Правда, ожидаемых результатов экономии такой метод не показал из-за необходимости подачи более богатой топливо - воздушной смеси после каждого из циклов отключения;
- отключение цилиндров, блокировкой клапанов и удержания их в закрытом положении для остановки газообмена в «спящих» цилиндрах с их цикличным открытием для исключения возможности залипания. Этот способ достаточно прогрессивный и эффективный, но связан с кардинальными изменениями конструкции элементов двигателя.

Практика

Уменьшение расхода топлива при методе частичных нагрузок достигается путем повышения качества сгорания смеси при меньшем количестве выхлопных газов и более высоком давлении подачи. Экономия мощности на газообмен при рабочих процессах в отключаемых цилиндрах также положительно влияет на расход топлива.

Ряд испытаний, проведенных компанией BMW, показал, что отключение нескольких цилиндров в шестицилиндровом агрегате способствует экономии топлива в 25% при смешанном ездовом цикле, а такие же опыты, но с отключением 4-х цилиндров, проведенные на двигателе восьмицилиндрового Porsche, показали результат в 35% экономии.

На серийном автомобиле Cadillak с мощным 8-ми цилиндровым двигателе, объемом 6 литров, применялась система отключения 2-х или 4-х цилиндров. Этим процессом управляла специально разработанная электронная система, регулировавшая работу цилиндров с помощью отключения клапанов. Сам процесс происходит так: электроника подает сигнал, и рабочий блок с помощью электромагнита опоры коромысел клапанов смещает его в верхнее положение и коромысло бездействует. При таком отключении затраты энергии снижаются не менее чем в 1,5 раза. Экономия топлива составляет примерно 40% при ненагруженном двигателе, при переменных нагрузках доходит до 24%, а на шоссе, где не грех придавить на «гашетку», показатели падают до 20%.



Немцы также отличились и придумали оригинальную и довольно интересную систему отключения группы цилиндров для Mercedes-Benz 500SE. В основе данного метода заложено взаимодействие сегментного элемента и тарелки с нажимными штангами, которые и отключают нужный клапан. Снижение затрат топлива при использовании такого метода доходит до 26%. Данный метой был применен на мощном 12 –ти цилиндровом моторе.

Основной проблемой внедрения таких систем является сложность обеспечения незаметного перехода от выключения до включения цилиндров. Правда, на сегодняшний момент, с применением «умной» электроники, можно с полной уверенностью сказать, что эта проблем почти решена.

Наибольшего экономического эффекта можно достичь, применяя разъемный коленвал, который позволяет полностью обездвижить нужные элементы поршневой группы. Но есть в этом методе один, но очень существенный недостаток – сложная система отключения-включения, дополнительное сцепление и нестабильность теплового режима отключаемых цилиндров.

На данном этапе развития автомобилестроения все существующие методы являются достаточно эффективными, но ввиду сложности конструкций, не получили массового распространения.

Оставить комментарий

Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код