WikiDer > Переменное смещение

Variable displacement

Переменное смещение является автомобиль технология двигателя, которая позволяет объем двигателя изменить, обычно отключив цилиндры, для улучшения экономия топлива. Эта технология в основном используется в больших многоцилиндровых двигателях. Многие производители автомобилей приняли эту технологию с 2005 г., хотя концепция существовала некоторое время до этого.

Теория Операции

Деактивация цилиндра используется для уменьшения расход топлива и выбросы из двигатель внутреннего сгорания при малой нагрузке. При обычном вождении с малой нагрузкой водитель использует лишь около 30 процентов максимальной мощности двигателя. В этих условиях дроссель клапан почти закрыт, 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 было равным. верхняя мертвая точка примерно вдвое меньше, чем у небольшого 4-цилиндровый двигатель. Низкое давление в цилиндре приводит к снижению эффективность топлива. Использование отключения цилиндров при малой нагрузке означает, что меньше цилиндров забирает воздух из впускного канала. многообразие, который увеличивает давление жидкости (воздуха). Работа без переменного рабочего объема расточительна, потому что 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, что увеличивает давление в каждом рабочем цилиндре, и уменьшением количества топлива, перекачиваемого в цилиндры, расход топлива может быть уменьшена на 8–25 процентов в условиях шоссе.[1][2]

Деактивация цилиндров достигается за счет закрытия впускных и выпускных клапанов для конкретного цилиндра. Удерживая впускные и выпускные клапаны закрытыми, он создает "воздушную пружину" в камера сгорания - в ловушке выхлопные газы (сохраненные от предыдущего сгорания заряда) сжимаются во время хода поршня вверх и давят на поршень во время его 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 сокращения подачи топлива в неработающие цилиндры. Переход между нормальной работой двигателя и отключением цилиндра также сглаживается за счет изменений в момент зажигания, кулачок время и положение дроссельной заслонки (благодаря электронное управление дроссельной заслонкой). В большинстве случаев отключение цилиндров применяется к двигателям с относительно большим рабочим объемом, которые особенно неэффективны при небольшой нагрузке. В случае V12, можно отключить до 6 цилиндров.[1]

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

История

Самый старый технологический предшественник двигателя с переменным рабочим объемом - двигатель удар и промах двигатель, разработанная в конце 19 века. Эти одноцилиндровые стационарные двигатели имел центробежный регулятор которые выключали цилиндр, пока двигатель работал выше заданной скорости, обычно путем удерживания выпускного клапана открытым.

Кадиллак L62 V8-6-4

Эмблема Cadillac V8-6-4

Первые эксперименты с многоцилиндровыми двигателями во время Вторая мировая война,[3] были повторены в 1981 г. Кадиллакзлополучно L62 «В8-6-4» двигатель. Эта технология стала стандартной для всех моделей Cadillac, кроме Севилья, который имел 350 дизельный двигатель V-8 в качестве базового двигателя. Cadillac в сочетании с Eaton Corporation, разработала инновационную систему V-8-6-4, в которой использовались первые в отрасли блок управления двигателем для переключения двигателя с 8- на 6-цилиндровый на 4-цилиндровый в зависимости от необходимой мощности.[3] 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, а череда непредсказуемых сбоев привела к быстрому отказу от технологии.[3]

Alfa Romeo Alfetta CEM

В 1981 г. Альфа-Ромео разработал в сотрудничестве с Генуэзским университетом полуэкспериментальную версию двигателя переменного объема Альфа Ромео Альфетта, называется Alfetta CEM (Controllo Elettronico del Motore, или Electronic Engine Management), и показал его на Франкфуртский автосалон.[4] 2,0-литровый модульный двигатель мощностью 130 л.с. (96 кВт; 128 л.с.) впрыск топлива и зажигание системы, управляемые блоком управления двигателем, который мог отключать два из четырех цилиндров по мере необходимости, чтобы снизить расход топлива. Первоначальная партия из 10 экземпляров была передана такси водители в Милане, чтобы проверить работу и производительность в реальных ситуациях.[4][5] Согласно Alfa Romeo, в ходе 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 обычным производством. карбюраторный 2,0 литра.[5] После первого испытания в 1983 году небольшая серия из 1000 экземпляров была выставлена ​​на продажу избранным клиентам;[4] Изготовлен 991 экземпляр. Несмотря на эту вторую экспериментальную фазу, дальнейших разработок проект не получил.

Mitsubishi MD

В 1982 г. Mitsubishi разработал собственный переменный рабочий объем в форме MD (Modulated Displacement), который доказал, что технология, впервые использованная в двигателе Mitsubishi 1,4 л. 4G12 четвёрка двигатель, может успешно функционировать.[6] Поскольку система Cadillac оказалась неисправной и использовался четырехцилиндровый двигатель, компания Mitsubishi провозгласила свой собственный двигатель первым в мире.[7] Позже эта технология была использована в двигателях Mitsubishi V6.[8]

Система работала путем отключения клапанов на цилиндрах № 1 и 4 на скорости ниже 70 км / ч (43,5 миль / ч), на холостом ходу и при замедлении. Показатели расхода топлива в целом были примерно на 20 процентов лучше, чем у обычного двигателя 4G12.[9] Однако источники Period жаловались на то, что двигатель работает очень грубо в двухцилиндровом режиме, несмотря на специальные опоры двигателя с гидравлическим демпфированием.[10] 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%.[11] Усилия Mitsubishi оставались недолговечными, в основном из-за отсутствия реакции со стороны покупателей автомобилей.[12]

В 1993 году, через год после того, как Mitsubishi разработала собственный изменение фаз газораспределения технологии, MIVEC-MD вариант был представлен. Возрожденная технология MD была теперь во втором поколении с улучшенными электронными средствами управления двигателем, что позволяло переключение с 4 на 2 цилиндра происходило 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.[7] В зависимости от условий система MIVEC-MD может снизить расход топлива на 10–20 процентов; хотя некоторая часть этого выигрыша происходит от системы изменения фаз газораспределения, а не от функции переменного рабочего объема.[8] Модулированное смещение было прекращено примерно в 1996 году.[8]

Системы вторичного рынка

Ряд компаний с разной степенью успеха разработали системы отключения цилиндров на вторичном рынке. 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 сверх установленных законом пределов действующих стандартов выбросов.[13] 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 работала в режиме с четырьмя цилиндрами.[13] В дополнение к этим проблемам, хотя компания предложила систему с гидравлическим управлением, которую можно было переключать изнутри автомобиля, версию, которую они реализовали, приходилось менять вручную в моторном отсеке с помощью ручных инструментов.[13]

Подарок

В настоящее время используются два основных типа механизации деактивации цилиндров, в зависимости от типа клапанного механизма двигателя. Первый для толкатель конструкции, в которых используются соленоиды для изменения давления масла, подаваемого на стопорные штифты подъемников. 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 кулачков 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. Пока одна рука все еще следует за распределительным валом, разблокированная рука остается неподвижной и не перемещает клапан.[14] При компьютерном управлении быстрое отключение и повторное включение цилиндра происходит почти мгновенно.[15]

Некоторые производители автомобилей уже выпускают двигатели с отключением цилиндров.

Daimler AG Активное управление цилиндром (ACC) технология переменного рабочего объема дебютировала в 2001 году на 5,8-литровом двигателе V12 в моделях CL600 и S600.

Мерседес Бенц разработали свои Система мультисмещения V12 в конце 1990-х, что отключает все остальные цилиндры в порядке зажигания. Он широко использовался на двигателях V8 с толкателем, начиная с 2004 г. DaimlerChrysler Hemi.

Начиная с 2003 года, Honda представил Регулируемое управление цилиндром на Семья J двигатели. Система Honda работает, отключая ряды цилиндров, переключаясь с 6 на 4 на 3 цилиндра.

В 2005 году, GM представил свои Активное управление топливом система деактивации цилиндров (в Смолл-блок четвертого поколения), который, как и Chrysler MDS, отключал половину цилиндров. В 2018 году GM представила улучшенную систему под названием Динамическое управление топливом[16] который отключает любое количество цилиндров в различных комбинациях, в зависимости от насущных потребностей. Система основана на Динамический пропуск огня,[17] технология, разработанная калифорнийской компанией Tula Technology[18] и двигатель 6.2L, включающий его, был назван одним из 10 лучших двигателей Уорда на 2019 год.

В 2012 Фольксваген представил Технология активного цилиндра (ACT), первый производитель, который сделал это в четырехцилиндровых двигателях.[19]

В ноябре 2016 г. Форд анонсировал свой компактный трехцилиндровый Ecoboost двигатель с отключением по одному из цилиндров. На данный момент это самый маленький двигатель, в котором используется деактивация, и он позволит применить преимущества на небольших автомобилях. [20]

В ноябре 2017 г. Mazda объявила о стандартной деактивации цилиндров на весь 2018 год CX-5 модели и наличие на Mazda6 модели. [21][22]

По состоянию на 2019 модельный год около 13% малотоннажных автомобилей, проданных в США, использовали систему отключения цилиндров, преимущественно используемую Mazda (54%), GM (47%), Honda (21%) и FCA (19%). ).[23]

Связанные технологии

Переменная степень сжатия. Самой известной такой системой была экспериментальная Двигатель Saab Variable Compression, в котором использовался шарнирный блок для перемещения поршней ближе или дальше от головки, что изменяло размер камер сгорания. Другие экспериментальные системы включают двигатель Hefley, в котором используется скользящая дорожка кривошипа на эксцентриковом валу,[24] и двигатель деактивации поршней Scalzo, в котором используется четырехзвенный рычажный механизм и отличается способностью полностью останавливать отдельные поршни.[25] В настоящее время нет серийных автомобилей, в которых используются эти конструкции.

Кроме того, Cadillac's Серия двигателей Northstar отличался отказоустойчивым режимом «хромого дома». 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 смещения

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б "Возрождение деактивации цилиндров - Часть 1, Автоскорость, Выпуск 342, Майкл Ноулинг". Архивировано из оригинал на 2005-11-09.
  2. ^ Сиуру, Билл. "Экономия газа: баллоны становятся умными". www.greencar.com. Архивировано из оригинал на 2009-07-03.
  3. ^ а б c "FindArticles.com - CBSi". www.findarticles.com.
  4. ^ а б c Сабадин, Витторио (15 апреля 1983 г.). "L'Alfa riduce i consumi" staccando "i cilindri". La Stampa (на итальянском). п. 25. Получено 6 марта 2015.
  5. ^ а б Фену, Микеле (7 мая 1982 г.). "Alfa, il motore modulare per contnere i consumi". La Stampa (на итальянском). п. 19. Получено 6 марта 2015.
  6. ^ ""Веб-музей Mitsubishi Motors ", веб-сайт Mitsubishi Motors". Архивировано из оригинал на 2011-07-16.
  7. ^ а б ""История Мицубиси Моторс ", сайт Мицубиси Моторс Южная Африка". Архивировано из оригинал на 2007-01-25. Получено 2007-03-12.
  8. ^ а б c "Гора МИВЭКов" В архиве 2007-05-05 на Wayback Machine, Майкл Ноулинг, AutoSpeed, Выпуск 346, 3 сентября 2005 г.
  9. ^ Фукуи, Тоёаки; Накагами, Тацуро; Эндо, Хироясу; Кацумото, Такехико; Данно, Йошиаки (1983). «Mitsubishi Orion-MD - новый двигатель с регулируемым объемом». Транзакции SAE. 92, раздел 3: 362–370. JSTOR 44647614.
  10. ^ Хартли, Джон (1982-06-05). «Давление». Autocar. Vol. 156 нет. 4459. IPC Business Press Ltd., стр. 35–36.
  11. ^ Фукуи и другие, стр.367
  12. ^ Хигби, Артур (20 ноября 1992 г.). "Мицубиси Переключатели Цилиндров Двигателя". Нью-Йорк Таймс. Получено 28 октября 2013.
  13. ^ а б c EPA, OAR, OTAQ, США. «Транспортные средства и двигатели» (PDF). www.epa.gov.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  14. ^ «Деактивация цилиндра», About.com, Кристин и Скотт Гейбл
  15. ^ Сиуру, Билл. «Переменное смещение для лучшего MPG». www.greencar.com. Архивировано из оригинал на 2012-05-08. Получено 2009-11-30.
  16. ^ «Сильверадо 2019 - лидер отрасли благодаря динамическому управлению топливом». media.gm.com. 2018-05-18. Получено 2019-02-26.
  17. ^ Трипати, Адья; Шост, Марк; Свиткс, Джошуа; Уилкаттс, Марк (2013-04-08). «Дизайн и преимущества динамических стратегий пропуска огня для двигателей с отключенным цилиндром». Международный журнал двигателей SAE. 6 (1): 278–288. Дои:10.4271/2013-01-0359.
  18. ^ «GM применяет усовершенствованную систему отключения цилиндров для двигателей Chevy Silverado V8 2019 года». www.sae.org. Получено 2019-02-26.
  19. ^ «Технология активного цилиндра (ACT)». Архивировано из оригинал на 2017-06-21. Получено 2018-01-21.
  20. ^ «Три цилиндра превратились в два, чтобы повысить эффективность двигателя EcoBoost». newatlas.com. Получено 2017-10-25.
  21. ^ «Mazda CX-5 2018 года добавляет функцию отключения цилиндров».
  22. ^ «Новая система отключения цилиндров Mazda обеспечивает повышенную топливную экономичность без ущерба для ходовых качеств».
  23. ^ https://www.epa.gov/automotive-trends/highlights-automotive-trends-report
  24. ^ "乐天 娱乐 _ 乐天 国际 娱乐 平台 注册 ㊣24 小时 在线 服务 * 注册 送 彩 金 *》 入口". www.hefleyengine.com.
  25. ^ "Двигатель выключения поршня". www.scalzoautomotiveresearch.com.