Цилиндр двигателя: Роль цилиндра и поршня в двигателе автомобиля

Гильзовка

 

                                                        

                     СТОИМОСТЬ ГИЛЬЗОВКИ

 

Наряду со штатным ремонтом отверстий блока цилиндров,  включающим расточку и хонингование, в нашем  техцентре также осуществляется  ремонт цилиндров с помощью ремонтных гильз.

Вследствие длительной эксплуатации, низкого качества топлива, несвоевременного обслуживания, а так же неквалифицированного ремонта (выход поршневого пальца), на стенках цилиндров обнаруживаются неровности, задиры или износ такой величины, что  невозможно их устранить даже при растачивании до максимально возможного размера. Блоки цилиндров с такими повреждениями можно восстановить, только установив в них ремонтные гильзы.  Для этого цилиндр растачивается до диаметра, равного наружному диаметру гильзы, минус величина натяга, необходимая для надежного удержания гильзы в блоке цилиндров.

  Технология гильзовки разрабатывается индивидуально, в зависимости от материала блока цилиндров, толщины стенки цилиндра и т.д. При гильзовании применяются чугунные гильзы, полученные методом центробежного литья. Если ремонт блоков цилиндров, изготовленных из чугуна, предусмотрен некоторыми фирмами — производителями в технологии ремонта, то для блоков цилиндров, изготовленных из алюминиевых сплавов (сейчас  таких  — большинство), данные технологии не подходят. Многие производители современных двигателей не предусматривают ремонт блоков цилиндров и при поломке предлагают замену блока цилиндров в сборе или замену двигателя,  что, как правило, очень дорого. Единственная альтернатива – гильзовка. 

В числе прочих наш техцентр устанавливает гильзы фирмы Darton.

В нашем техцентре, основываясь на опыте различных фирм, разработана оригинальная технология ремонта алюминиевых блоков цилиндров тонкостенными чугунными гильзами.

Индивидуальный подход к каждой модели алюминиевого блока цилиндров  позволяет осуществлять ремонт с максимальной надежностью фиксации ремонтной гильзы.

Применение оригинальных технологий, специального оборудования и высокая квалификация персонала, позволяет производить ремонт  блоков цилиндров любой сложности.

Пример гильзовки блока цилиндров двигателя МВ 272

       

  

 Современные дизельные двигатели устанавливаемые на автомобили Volkswagen и Audi (BPD,BPE,AXE,AXD и т.д.), в условиях эксплуатации в России, часто выходят из строя вследствие того, что ионно-плазменное напыление стенок цилиндров разрушается.
Наш техцентр разработал технологию гильзования таких цилиндров. 
Результат работы превзошел все ожидания- ресурс двигателя вырос, по сравнению с заводским напылением.

 

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава.

Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры.

На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые.

А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того. Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

признаки, причины – почему антифриз уходит в цилиндры двигателя

Если антифриз уходит в двигатель, то это серьезная проблема, требующая максимально быстрого решения. Поэтому каждый автомобилист должен уметь распознавать ее признаки, знать меры предосторожности и способы устранения.

Содержание:

Как понять, что охлаждающая жидкость попала в двигатель

Обширная практика позволяет выделить главные признаки проникновения антифриза в блок цилиндров. В их число входят следующие явления:

1. В расширительном баке уровень охлаждающей жидкости (ОЖ) постепенно снижается. Нужно помнить, что это неоднозначный показатель того, что антифриз уходит именно в блок цилиндров.
2. Выхлоп становится густым и светлым. Зимой так происходит практически всегда, поэтому нужно обратить внимание на запах. Если в нем ощущается присутствие охлаждающей жидкости, то стоит задуматься.
3. Изменяется цвет масла. На щупе могут появиться светлая эмульсия или слишком черная субстанция.
4. При выкручивании свечи зажигания ощущается запах антифриза.
5. Под горловиной для заливки моторного масла наблюдается эмульсия.

Что следует знать. Этими признаками обычно сопровождаются проблемы, связанные с тем, что антифриз попадает в цилиндры двигателя. Нужно помнить, что эти симптомы хоть и точны, но далеко не однозначны. К примеру, выхлопные газы могут стать белыми из-за сгорания масла. В любом случае при обнаружении вышеописанных симптомов нужно обратить внимание на систему охлаждения. Важно понимать, что охлаждающая жидкость – это смесь этиленгликоля (или пропиленгликоля) с дистиллированной водой. Попадание этого состава в систему смазки и его смешивание с моторным маслом значительно ухудшают свойства смазочного материала. Эксплуатация двигателя с таким маслом приведет к быстрому износу его комплектующих и необходимости капремонта.

Другие признаки наличия ОЖ в моторе. Диагностировать попадание антифриза в двигатель можно и по возникновению постороннего шума, обычно в виде характерного стука, которого раньше не наблюдалось. Стучать начинают вкладыши коленчатого вала и распредвала. Почему это происходит? Если по каналам системы смазки начинает циркулировать масло, смешанное с антифризом, первыми страдают нагруженные подшипники скольжения, которые чаще называют вкладышами. На поверхности этих деталей появляются задиры, вызывающие стук. После разборки двигателей с такими повреждениями можно увидеть, что на вкладышах буквально стерт фрикционный слой, а металлическая поверхность покрыта царапинами и задирами. Гладкая и блестящая поверхность подшипника скольжения привычного серого цвета становится бурой, покрытой пятнами и повреждениями.

Почему повреждаются детали двигателя. Чтобы разобраться, почему в результате смешивания антифриза с моторным маслом возникают задиры на вкладышах, достаточно рассмотреть поверхность поврежденных деталей под микроскопом. При большом увеличении можно увидеть шарики белого цвета, размер которых составляет 20–35 микрон. Они плотно покрывают поверхность пострадавших подшипников скольжения. Т. е., обладая абразивными свойствами, эти твердые частицы стирают фрикционный слой и образуют задиры. Химический анализ позволяет определить, что в составе таких частиц присутствуют фосфор, кальций, сера и другие элементы. Эти включения образуются из присадок моторных масел в результате нагревания и взаимодействия с антифризом. Присадки быстро растворяются в воде, которая входит в состав охлаждающих жидкостей, а высокая температура в двигателе значительно ускоряет протекание химических процессов. Вода быстро испаряется с поверхности вкладышей, а оставшиеся твердые песчинки вызывают ускоренный износ деталей.

Причины попадания антифриза в цилиндры

Прокладка ГБЦ. Люди, знакомые с основами устройства автомобильных двигателей внутреннего сгорания, знают, что ОЖ циркулирует по специальным изолированным каналам. Так как силовой агрегат не цельный, то в месте примыкания ГБЦ к самому блоку создается высокая концентрация стыков этих каналов. Для герметизации используется специальная прокладка, которая не дает антифризу уходить в двигатель или наружу. Но из-за естественного старения или перегрева свойства прокладки могут быть нарушены. В результате в силовой агрегат может попадать охлаждающая жидкость.

Дефекты ГБЦ. Головка блока цилиндров со временем может получить повреждения, при которых даже новая прокладка не сможет обеспечить герметичность плоскостей прилегания. К примеру, перегретая ГБЦ может деформироваться или треснуть. В проблемных местах прокладка не будет нормально прилегать к поверхности, что позволит антифризу уходить в двигатель.

Трещины в блоке цилиндров. Это самая плохая ситуация. Трещины в каналах системы охлаждения неизбежно будут пропускать ОЖ, в том числе и во внутреннее пространство силового агрегата.

Что предпринять, если в цилиндры попадает антифриз

Когда причины ухода охлаждающей жидкости в двигатель определены, нужно понять, как устранить проблему. Алгоритм действий напрямую зависит от характера проблемы. Проще всего неисправность устраняется в случае с прогоранием или повреждением прокладки ГБЦ. Тогда ее нужно просто заменить. Делать это самому или обратиться к профессионалам? Здесь каждый должен решать самостоятельно. Стоимость прокладки невелика. Но для вскрытия двигателя понадобятся специальные навыки и инструменты, включая динамометрический ключ. Если вы испытываете проблемы с повторением последовательности действий при ремонте или не знаете, в каком порядке и с каким усилием нужно затягивать болты, то лучше обратиться в автосервис.

Как происходит замена прокладки ГБЦ. Если вы решили заменить прокладку ГБЦ своими руками, нужно ознакомиться с рекомендациями производителя в отношении порядка проведения работ, силы затягивания головки динамометрическим ключом, других важных пунктов. В общем случае прокладку головки блока цилиндров меняют в такой последовательности:

• снимают минусовую клемму АКБ, обесточивая автомобиль. При необходимости сливают антифриз;
• отсоединяют навесные элементы БЦ. Демонтируют крышку клапанов, воздушные фильтры и различные патрубки, которые к ней присоединяются. Чтобы при последующей сборке ничего не перепутать, можно делать отметки маркером на корпусе агрегата или нарисовать схему расположения деталей на листе бумаги;
• откручивают винты крепления ГБЦ с помощью специальной головки с воротком;
• отсоединяют головку и удаляют старую прокладку;
• поверхности соприкосновения зачищают и промывают бензином;
• устанавливают новую прокладку и выполняют сборку в обратной последовательности.

Устранение трещины цилиндра. Самый распространенный способ заделывания трещины, образовавшейся на БЦ, – это заваривание. Для выполнения подобной работы требуются определенные навыки, поэтому лучше доверить ее опытному специалисту. Любое нарушение технологии может привести к тому, что шов снова разойдется, и проблема останется. Ремонт по устранению дефекта начинают с засверливания концов трещины под углом 90°. Это делается, для того чтобы не допустить последующего расхождения шва. Затем блок цилиндров разогревают до +650 °С. На трещину накладывают присадочный чугунно-медный провод и с помощью флюса делают сплошной сварочный шов. Деталь охлаждают в термошкафу. Охлаждение не должно быть резким, чтобы не вызвать разрыва сварки. Шов можно выполнить и без разогрева, применяя электросварку и медные электроды в жестяной обертке. В этом случае заделанную трещину дополнительно укрепляют эпоксидной смолой.

Серьезный ремонт неизбежен. Нужно сказать, что если антифриз попадает в двигатель, то его головку придется снимать в любом случае для промывки и устранения всех последствий. Но если проблема возникла в результате дефектов ГБЦ или самого блока, то выполнить ремонт будет намного сложнее и дороже, чем просто заменить прокладку. К примеру, если головка блока цилиндров испытала термическую деформацию, ее придется заменить на новую. Еще хуже, если охлаждающая жидкость попадает в цилиндры из-за трещин в самом блоке. Часто проще купить новый двигатель, чем восстанавливать агрегат с подобным повреждением.

Когда необходима замена блока. Таким образом, если для устранения неисправности простой замены прокладки недостаточно, выполняется шлифовка плоскости прилегания ГБЦ к блоку. Это бывает необходимо, когда под воздействием высоких температур головку повело. В этом случае нужно обращаться в автосервис, т. к. данная работа требует высокой точности. Мастер сервисного центра выполнит дефектовку, и если окажется, что головка деформирована слишком сильно, шлифовка уже не поможет, и нужно менять ГБЦ. Если охлаждающая жидкость проникает в двигатель через трещины цилиндров, устранить которые не представляется возможным, потребуется замена блока: достаточно часто это означает установку нового или контрактного мотора.

Последствия ухода антифриза в двигатель

это важно! Если в цилиндрах обнаружена охлаждающая жидкость, то эксплуатацию двигателя нужно срочно прекратить до устранения поломки. Занимательно, что сам антифриз в чистом виде, несмотря на свою высокую химическую активность, не вредит силовому агрегату. Но, когда он смешивается с моторным маслом, этиленгликоль вступает в реакцию, в результате которой образуются твердые нерастворимые включения. Их твердости достаточно, чтобы оказывать абразивное воздействие на металлические поверхности мотора, а это уже серьезная угроза для агрегата.

Сопутствующие опасности. От преобразования охлаждающей жидкости после контакта со смазкой сильно страдают маслоканалы. На их стенках начинают скапливаться отложения эмульсии, которые чем-то напоминают накипь в чайнике. Из-за этого пропускная способность магистралей резко снижается, что негативно влияет на качество смазки. При этом фрагменты отложений быстро выводят из строя масляный фильтр, а сам смазочный материал утрачивает свои первоначальные свойства. Очевидно, что попадание антифриза в двигатель – это очень опасное явление для технического состояния автомобиля. К главным негативным последствиям можно отнести повышенный износ и перегрев силового агрегата. Если вовремя не устранить проблему, то она может стать поводом для срочного капитального ремонта или даже причиной полного выхода из строя мотора.

Другие последствия. Помимо того, что в результате смешивания с антифризом масло теряет способность обеспечивать защиту пар трения, охлаждающая жидкость также утрачивает свои эксплуатационные характеристики. Прежде всего снижаются ее теплоемкость и температура кипения. Кроме того, уменьшается общий уровень антифриза в системе охлаждения, что само по себе снижает эффективность ее работы. Если происходит деформация головки блока цилиндров, возможна ситуация, когда возникают проблемы с поршнями и кольцами. В частности, на корпусах поршней могут появиться задиры из-за перегрева и изменения геометрии. Может случиться также залегание маслосъемных и компрессионных колец. Присутствие антифриза в моторном масле обычно вызывает общее снижение эффективности двигателя. Это проявляется потерей мощности, нестабильной работой. Мотор начинает «чихать» и «троить». Эксплуатация двигателя в таком состоянии не только вредна для агрегата, но и небезопасна при езде.

Подведя итоги

Теперь вы понимаете, почему антифриз уходит в двигатель и что с этим делать. На самом деле это достаточно распространенная проблема. Но если внимательно следить за возможными признаками и контролировать уровень охлаждающей жидкости, то с ней можно и не столкнуться. Если охлаждающая жидкость все-таки начала попадать в цилиндры, то не нужно паниковать. Прогоревшая прокладка ГБЦ – это самая вероятная причина, которую проще всего ликвидировать.

Как нумеруются цилиндры, виды их расположения в двигателе

С момента изобретения первого ДВС перед инженерами стояла очень ответственная цель –снять максимум мощности с конкретного объема силового агрегата. Стараясь решить эту задачу, конструкторы проводили эксперименты с числом и компоновкой камер сгорания.

Содержание статьи:

В разное время в серийных моделях авто использовались, как маленькие одноцилиндровые ДВС, так и огромные агрегаты с 16-ю цилиндрами. На разных моделях камеры сгорания расположены и нумеруются по-разному и начинающему автолюбителю эта информация будет очень полезна.

Как располагаются цилиндры в двигателях

Существуют разные модели двигателей – это и старинные одно- и двухцилиндровые ДВС, традиционные рядные четырех- и шестицилиндровые модели.

Статья по теме: Признаки, причины и последствия перегрева двигателя автомобиля

Более крупные агрегаты имели V-образные блоки – такие агрегаты могли иметь восемь и более камер сгорания.

Рядное расположение

При рядном расположении в блоке цилиндры располагаются в один ряд. В такой конфигурации существуют двух, трех, четырех, пяти и даже шестицилиндровые моторы.

Двух- и трехцилиндровые ДВС сейчас устанавливаются на современных авто не так часто, хотя популярность их медленно набирает обороты.

Этому способствовали умные системы приготовления топливной смеси и турбины – например, турбированная версия двухцилиндрового ДВС хетчбека Fiat 500. Трехцилиндровый рядный двигатель можно встретить на «Деу Матиз» и многих других.

Что касается рядной «четверки», то такие блоки устанавливаются в большинстве двигателей для легковых авто – объемы таких движков начинаются от 1 л., а самый объемный рядный ДВС – 2,4 л. и более.

Пятицилиндровые двигатели с рядным расположением на автомобилях, производимых серийно, стали появляться в 70-х годах. В числе первых можно выделить дизельные модели Mercedes – они устанавливались в 1974 году на модели в кузове W123.

А уже в 1976 году построили пятицилиндровый мотор от Audi. Начиная с конца 80-х годов рядная пятерка уже никого не удивляла и успешно устанавливалась на самые разные автомобили Fiat, Volvo и других автобрендов.

Читайте также: Как снять магнитолу без съемников и ключей

Рядная «шестерка», которая в 80-х и 90-х была очень популярна в Европе, нынче превратилась в вымирающий вид.

Про восьмицилиндровые модели и говорить не стоит – с такой компоновкой давно попрощались еще в 30-е годы.

Почему? С увеличением объемов блоки также увеличивались. Это создавало конструкторам и инженерам массу проблем при компоновке.

К примеру, втиснуть рядную восьмерку в переднеприводный автомобиль получилось только в двух случаях – это Austin Maxi 2200, который производился в 60-х, и Volvo S80.

В два ряда

Как сделать большой рядный ДВС короче и компактнее?

Двигатель можно “разрезать” пополам, установить две части рядом и заставить поршни вращать один коленчатый вал. Такие моторы имеют форму буквы “V».

Здесь камеры сгорания располагаются в два ряда под углом друг к другу. Такая конфигурация очень популярна у производителей и уступает только рядной «четверке».

Самые популярные модели – это те, где угол развала блока составляет 60 и 90 градусов. В такой конфигурации можно встретить шести- , восьми- , двенадцатицилиндровые моторы.

В первые такой силовой агрегат появился на Lancia Aurelia, это был 1950 год. За счет своих компактных размеров автомобиль быстро стал популярным среди автомобилистов.

Важно знать: Почему из глушителя автомобиля капает вода

Восемь камер сгорания в этой конфигурации располагаются по четыре в два ряда. Это самая компактная компоновка для крупнообъемных ДВС. Самый большой объем за всю историю автомобилестроения в такой V-компоновке составлял 13 литров. В случае с двенадцатью цилиндрами разница только в их количестве.

Со смещением

Конструкторы и инженеры искали компромиссное решение, чтобы создать мощный и в тоже время компактный силовой агрегат для легковых авто в среднем классе. Двигатель со смещением – это шестицилиндровый V-образный блок.

Цилиндры расположены друг напротив друга в шахматном порядке. Шесть цилиндров под углом в 15 градусов образуют достаточно узкий и короткий агрегат. Среди примеров можно привести VR6, которые устанавливались на «Golf» от Фольксваген.

Оппозитный тип

Как известно, на V-образном блоке угол развала двух частей составляет – 90 или 60 градусов. Если угол развала между двумя частями будет 180 градусов, то это оппозитный двигатель.

Здесь цилиндры располагаются друг напротив друга, горизонтально. Коленчатый вал в таких моделях общий, установлен в центре, а поршни двигаются от него.

Одним из первых таких конструкций стала отечественная разработка, которая использовалась при строительстве дирижабля «Россия». Кстати, несмотря на передовую конструкцию ДВС, дирижабль в небо не взлетел. Также можно вспомнить французские агрегаты от Gorbon-Brille.

Это интересно: Как покупать автомобиль с пробегом с рук

А тот, кто разработал и запустил традиционный привычный каждому оппозитный мотор, это Фердинанд Порше. Первая партия автомобилей «Жук» комплектовалась именно этими ДВС в 1937 году.

Аналогичную конструкцию применили и на «Ford» А, С, F. В 1920 году баварский автомобильный концерт предложил свою конструкцию оппозитного мотора.

Моторы W

В данных силовых агрегатах соединены для ряда камер сгорания с VR-расположением. В каждом ряду цилиндры размещаются под углом 15 градусов.

Оба ряда находятся под углом в 72 градуса. В случае с восьмицилиндровым мотором, блок представляет собой два V-образных блока, которые находятся под углом в 72 градуса.

Нумерация цилиндров в разных типах ДВС

Что касается стандартов нумерации камер сгорания, то их нет. На то, как они пронумерованы в ДВС, влияют такие факторы:

• Тип привода;
• Тип ДВС, компоновка блока;
• Поперечное либо продольное расположение агрегата под капотом;
• Сторона вращения.

На стандартных переднеприводных авто с поперечно установленным двигателем нумерация начинается со стороны ГРМ. Так, возле ремня ГРМ находится первый цилиндр и дальше все остальные. Последний находится около КПП.

Примеры

В многоцилиндровых V-образных двигателях первый цилиндр расположен в ряду с водительской стороны.

В двигателях американского производства камеры сгорания и их нумерация может отличаться и не поддаваться логике.

Так, для рядных четверок и шестерок первым может быть цилиндр около радиатора, в то время, как на всех прочих моделях нумерация начинается в сторону салона. Если нумерация обратная, то первым считается цилиндр ближайший к салону.

К сведению: Как убрать грыжу на колесе машины и чем она опасна

Французы очень оригинальны и применяют два способа нумерации камер сгорания ДВС.

• На рядных четверках нумерация начинается от маховика.
• Если это V-образная шестерка, тогда ближний к радиатору ряд – это первые три цилиндра, а ряд  ближе к салону – последние три.

Как определить порядок работы цилиндров

Разные версии однотипных ДВС могут работать по разным схемам. К примеру, ЗМЗ-402 мотор работает следующим образом – 1-2-4-3. А вот ЗМЗ-406 имеет другой порядок – 1-3-4-2.

Шестицилиндровые моторы с рядным расположением работают по такой схеме – 1-5-3-6-2-4.

Порядок работы восьмицилиндрового двигателя будет следующим – 1-5-4-8-6-3-7-2.

Тема обширная, поэтому обязательно поделись своим опытом или мнением в комментария ниже.

Электрические цилиндры стандартные серии CMS.. и модульные серии CMSM..| SEW-EURODRIVE

Интересная альтернатива пневматическим или гидравлическим цилиндрам: электромеханические электрические цилиндры CMS. . . Благодаря запатентованной смазке в масляной ванне они обеспечивают точное и надежное линейное движение с максимальной динамикой. Будь то непосредственный монтаж двигателя или монтаж с помощью адаптера.

В зависимости от требования: стандартная или модульная комплектация

Электрические цилиндры стандартной серии CMS.. / модульной серии CMSM.. Электрические цилиндры стандартной серии CMS.. / модульной серии CMSM..

В условиях применения, где присутствует линейное движение, зачастую предъявляются высокие требования к профилю командировки. Вот почему Вам следует внедрять интеллектуальные приводные системы и комбинировать наши энергосберегающие электрические цилиндры с нашими интеллектуальными инверторами.

Ваши преимущества: приводные системы, в которых возможны различные профили командировок , которые предлагают высокий уровень гибкости позиционирования, новые возможности программирования, управления мощностью и функцию диагностики. Для обеспечения бесперебойного выполнения Ваших производственных процессов.

Наша стандартная серия CMS.. позволяет осуществить быстрый и непосредственный монтаж двигателя. Она представлена тремя размерами двигателей для аксиально последовательных применений. Используется запатентованная смазка в масляной ванне , что значительно увеличивает срок службы электрических цилиндров поколения CMSB .. ..

Модульная серия CMSM.. представлена как дополнение к стандартной конструкции. Также используется запатентованная смазка в масляной ванне , линейный блок легко присоединяется к нашим синхронным серводвигателям серии CMP.. с помощью адаптера. Решающее преимущество: Чрезвычайно компактные диски с полным набором функций, предлагаемых модульной системой двигателей СМР.. .

Независимо от того, заказываете ли Вы по аксиально параллельную или последовательную конфигурацию модульной серии CMSM .., мы поставим Вам подходящий адаптер..

Задача решена только наполовину, если нет инвертора? В этом случае скомбинируйте наши электрические цилиндры с подходящей инверторной технологией.

Особенности двигателя MPI в автомобилях Volkswagen

Двигатель MPI в автомобилях Volkswagen: принцип работы, особенности, преимущества и недостатки. Двигатель MPI является инжекторной конструкцией, где применяется многоточечное устройство топливного впрыскивания. Поэтому этот мотор получил соответствующее наименование «Multi-Point-Injection». Иными словами, для каждого двигательного цилиндра разработан собственный инжектор-форсунка. Именно такая схема была воплощена автоконцерном «Volkswagen».

Этот тип двигателя устанавливается на самую популярную модель Volkswagen Новый Polo седан, некоторые комплектации Golf и Jetta (частично Golf и Jetta комплектуются также и TSI-двигателями). На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели TSI. На Touareg устанавливают FSI.

Двигательное устройство MPI является наиболее устаревшим из всего моторного ряда «Volkswagen». Но, тем не менее, отличается превосходной практичностью и безотказностью. Некоторые специалисты отмечают, что теперь такой вид двигателя не отвечает нынешним требованиям в плане экономичности и экологичности. Более того еще недавно можно было утверждать, что такой вид мотора был снят с изготовления. А последней автомобильной моделью автоконцерна, где он применялся, была Skoda Oktavia 2-ой серии.

Но внезапно двигатель MPI возродился и снова стал востребованным. Осенью 2015 года «Volkswagen» запустил производственную линию моторов на своем калужском заводе, где стали выпускать двигательную конструкцию MPI 1,6 серии EA211.

Особенности двигателя MPI

О главном отличии таких двигателей уже было написано — это многоточечная подачи бензина. Но те, кто хорошо с двигателями автомобилей могут отметить, что и TSI-моторы также обладают многоточечным впрыскиванием.

Потому переходим к другой отличительной черте — в MPI отсутствует наддув. Т.е. нет турбокомпрессоров, чтобы нагнетать смесь топлива в цилиндры. Обыкновенный бензонасос, подающий топливо под давлением три атмосферы в особенный коллектор впуска, где оно далее перемешивается с воздушной массой и затягивается через клапан впуска непосредственно в цилиндр. Как видно, это достаточно схоже с деятельностью карбюраторного двигателя. Никакого прямого топливного впрыскивания в цилиндр, как в FSI, GDi или TSI-устройствах нет.

Еще одна особенность — присутствие водяной системы, благодаря которой смесь топлива охлаждается. Это происходит в связи с тем, что в области цилиндровой головки устанавливается повышенный температурный режим, а поступление бензина осуществляется под довольно низким давлением. Потому все это может закипеть и сформировать газовые воздушные пробки.

Преимущества

Двигатель MPI отличается собственной неприхотливостью к топливному качеству и может осуществлять работу на 92-ом бензине.

По своей конструкции этот мотор очень прочен, и его наименьший пробег без какого-нибудь ремонтных работ, как информирует изготовитель, составляет 300 тыс.  км, естественно, если вовремя будут заменены масла, а также фильтры.

Благодаря не очень сложной конструкции двигатель MPI в случае поломки можно легко и недорого отремонтировать и вообще это заметно отражается на его цене. Обычная конструкция выгодно отличает его по сравнению с TSI, где присутствует насос повышенного давления и турбокомпрессорное устройство. Двигатель MPI также меньше склонен перегреваться.

Еще одним преимуществом мотора считается присутствие опор из резины, расположенных непосредственно под двигателем. Это значительно дозволяет уменьшить шум и дрожание во время передвижения.

Недостатки

Можно отметить, что двигатель MPI не очень динамичен. Из-за того, что процесс топливного перемешивания осуществляется в выпускных особых каналах (до того как топливо попадет в цилиндры), такие моторы считаются ограниченными. Восьмиклапанная система с набором ГРМ говорит о недостатках в мощности. Таким образом, они рассчитаны на не очень быстрые поездки.

Из недостатков можно выделить то, что MPI менее экономичен. Многоточечное впрыскивание по своей эффективности уступает наддуву вместе с прямым топливным впрыскиванием в цилиндр, как это сделано в двигательном устройстве TSI.

И все же, если складывать преимущества и недостатки, то выходит, что эти двигатели вполне сравнимы в плане конкурентоспособности, в особенности для российских дорог. Неслучайно для «Шкода Йети» немецкие производители отказались от 1.2-литрового двигателя TSI, отдав предпочтение проверенному и непритязательную 1.6-литровую движку MPI.

Цилиндр двигателя 191Q — ATVARMOR

	0010-021017-0010	Болт M6×25	Крышка головки цилиндра двигателя CF188, 6 КПП 3 двигателя CF188, 24 Цилиндр двигателя CF188, 11 Цилиндр двигателя 191Q, 4 КПП 3 двигателя 191R(A), 19 Цилиндр двигателя 191R(A), 4 Крышка головки цилиндра двигателя 196S-B, 6 Цилиндр двигателя 196S-B, 11 Цилиндр двигателя 191S, 4 Головка цилиндра 1 v2 двигателя 2V91W, 27 Головка цилиндра 1 двигателя 2V91W, 27 Головка цилиндра 2 v2 двигателя 2V91W, 6 Головка цилиндра 2 двигателя 2V91W, 6 КПП 3 двигателя 2V91W, 11 КПП 3 двигателя 196S-B, 24 КПП 3 двигателя 191S, 19 Стартер двигателя 2V91W, 7 КПП 3 двигателя 2V91Y (X10), 11 Стартер двигателя 2V91Y (X10), 7 Цилиндр двигателя 2V91Y (X10), 6 Крышка головки цилиндра двигателя CF188-A, 6 КПП 3 двигателя CF188-A, 24 Цилиндр двигателя CF188-A, 11 Крышка головки цилиндра двигателя 196S-C, 6 Цилиндр двигателя 196S-C, 11 Головка цилиндра 1 v2 двигателя 2V91W (U8), 27 Головка цилиндра 2 двигателя 2V91W (U8), 6 Головка цилиндра 1 двигателя 2V91W (U8), 27 Головка цилиндра 2 v2 двигателя 2V91W (U8), 6 Стартер двигателя 2V91W (U8), 7 Стартер двигателя 2V91Y (U10), 7 Цилиндр двигателя 2V91Y (U10), 6 КПП 3 двигателя 2V91Y (U10), 11 Головка цилиндра 2 двигателя 2V91W (Z8), 6 Головка цилиндра 2 v2 двигателя 2V91W (Z8), 6 КПП 3 двигателя 2V91W (Z8), 11 Головка цилиндра 1 двигателя 2V91Y (U10), 16 Головка цилиндра 1 двигателя 2V91Y, 21 КПП 3 двигателя 2V91Y, 11 Цилиндр двигателя 2V91Y, 6 Головка цилиндра 1 двигателя 2V91W (Z8), 27 Головка цилиндра 1 v2 двигателя 2V91W (Z8), 27 Левая крышка картера двигателя 157MJ-3A, 5 Стартер двигателя 157MJ-3A, 1 КПП 3 двигателя 2V91W (U8), 11 Стартер двигателя 172MM-2A, 12 Масляный поддон двигателя 268MQ, 8 Правая и левая крышки картера двигателя 268MQ, 32 Система смазки двигателя 268MQ, 12 Масляный поддон двигателя 283MT, 8 Система смазки двигателя 283MT, 12 Правая и левая крыша картера двигателя 283MT, 32 Головка цилиндра 2 двигателя 2V91W-A, 4 Масляный поддон двигателя 283MT (650 MT), 8 КПП 3 двигателя 2V91W-A, 11 Правая и левая крышки картера двигателя 283MT (650 MT), 32 Головка цилиндра 1 двигателя 2V91W-A, 27 Головка цилиндра 2 v2 двигателя 2V91W-A, 4 Система смазки двигателя 283MT (650 MT), 12 Стартер двигателя 2V91W-A, 7 Головка цилиндра 1 v2 двигателя 2V91W-A, 27 Головка цилиндра 1 двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 21 Кпп 3 двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 11 Стартер двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 7 Цилиндр двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 6	00″>29₽
	0180-023003	Прокладка натяжителя цепи распредвала	Цилиндр двигателя CF188, 9 Цилиндр двигателя 191Q, 5 Цилиндр двигателя 191R(A), 5 Цилиндр двигателя 196S-B, 9 Цилиндр двигателя 191S, 5 Цилиндр двигателя 2V91Y (X10), 4 Цилиндр двигателя CF188-A, 9 Цилиндр двигателя 196S-C, 9 Цилиндр двигателя 2V91Y (U10), 4 Цилиндр двигателя 2V91Y, 4 Цилиндр двигателя 1P72MM-A(A1), 9 Цилиндр двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 4	29₽
	0700-024008	Ось	Цилиндр двигателя 191Q, 9 Цилиндр двигателя 191R(A), 9 Цилиндр двигателя 191S, 9 Система газораспределения двигателя 268MQ, 13 Система газораспределения двигателя 283MT (650 MT), 13 Система газораспределения двигателя 283MT, 13	47₽
	0GQ0-023100-00010	Цилиндр	Цилиндр двигателя 191Q, 2	00″>3 526₽
	0GQ0-023100-00020	Цилиндр	Цилиндр двигателя 191Q, 2	3 526₽
	0GR0-023001	Прокладка цилиндра	Цилиндр двигателя 191Q, 6 Цилиндр двигателя 191R(A), 6 Цилиндр двигателя 191S, 6	29₽
	0GR0-023200	Натяжитель цепи	Цилиндр двигателя 191Q, 8 Цилиндр двигателя 191R(A), 8 Цилиндр двигателя 191S, 8	1 157₽
	0GR0-023300	Башмак натяжителя	Цилиндр двигателя 191Q, 7 Цилиндр двигателя 191R(A), 7 Цилиндр двигателя 191S, 7	592₽
	0GR0-023400	Натяжитель цепи	Цилиндр двигателя 191Q, 3 Цилиндр двигателя 191R(A), 3 Цилиндр двигателя 191S, 3 Цилиндр двигателя 2V91Y (X10), 5 Цилиндр двигателя 2V91Y (U10), 5 Цилиндр двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 5	00″>1 216₽
	30406-00500	Направляющая 2х11,8	Цилиндр двигателя 191Q, 1 Левая половина картера двигателя 191Q, 28 Левая половина картера двигателя 191R(A), 28 Цилиндр двигателя 191R(A), 1 Цилиндр двигателя 191S, 1 Правая половина картера (c 2014) двигателя 2V91W, 20 Правая половина картера двигателя 2V91W, 20 Цилиндр двигателя 2V91W, 4 Правая половина картера двигателя 2V91Y (X10), 18 Цилиндр двигателя 2V91Y (X10), 11 Левая половина картера двигателя 191S, 28 Левая половина картера двигателя 2V91W, 20 Левая половина картера (c 2014) двигателя 2V91W, 23 Крышка картера двигателя 2V91Y (X10), 5 Левая половина картера двигателя 2V91Y (X10), 23 Правая половина картера (c 2014) двигателя 2V91W (U8), 20 Цилиндр двигателя 2V91W (U8), 4 Правая половина картера двигателя 2V91W (U8), 20 Левая половина картера двигателя 2V91W (U8), 20 Левая половина картера двигателя 2V91Y (U10), 16 Правая половина картера двигателя 2V91Y (U10), 5 Цилиндр двигателя 2V91Y (U10), 11 Крышка картера двигателя 2V91Y (U10), 14 Левая половина картера двигателя 2V91W (Z8), 19 Правая половина картера двигателя 2V91W (Z8), 21 Левая половина картера (c 2014) двигателя 2V91W (Z8), 21 Правая половина картера (c 2014) двигателя 2V91W (Z8), 21 Цилиндр двигателя 2V91W (Z8), 4 Крышка картера v2 двигателя 2V91Y, 14 Крышка картера двигателя 2V91Y, 4 Правая половина картера v2 двигателя 2V91Y, 5 Левая половина картера двигателя 2V91Y, 2 Цилиндр двигателя 2V91Y, 11 Правая половина картера двигателя 2V91Y, 5 Левая половина картера (c 2014) двигателя 2V91W (U8), 23 Цилиндр двигателя 2V91W-A, 4 Крышка картера двигателя 2V91W-A, 5 Левая половина картера двигателя 2V91W-A, 23 Правая половина картера двигателя 2V91W-A, 18 Правая половина картера v2 двигателя 2V91W-A, 18 Крышка картера двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 5 Правая половина картера для ZFORCE 1000 SPORT EPS, 18 Левая половина картера двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 2 Правая половина картера двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 18 Цилиндр двигателя 2V91Y (ZFORCE 1000 Sport), 11	00″>29₽

Основы двигателя внутреннего сгорания

| Министерство энергетики

Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают исключительную управляемость и долговечность, от них в Соединенных Штатах полагается более 250 миллионов транспортных средств, работающих по шоссе. Наряду с бензином или дизельным топливом они также могут использовать возобновляемые или альтернативные виды топлива (например, природный газ, пропан, биодизель или этанол). Их также можно комбинировать с гибридными электрическими силовыми агрегатами для увеличения экономии топлива или подключаемыми гибридными электрическими системами для расширения ассортимента гибридных электромобилей.

Как работает двигатель внутреннего сгорания?

Горение, также известное как горение, является основным химическим процессом высвобождения энергии из топливно-воздушной смеси. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) воспламенение и сгорание топлива происходит внутри самого двигателя. Затем двигатель частично преобразует энергию сгорания в работу. Двигатель состоит из неподвижного цилиндра и подвижного поршня. Расширяющиеся газы сгорания толкают поршень, который, в свою очередь, вращает коленчатый вал.В конечном итоге это движение приводит в движение колеса транспортного средства через систему шестерен трансмиссии.

В настоящее время производятся два типа двигателей внутреннего сгорания: бензиновый двигатель с искровым зажиганием и дизельный двигатель с воспламенением от сжатия. Большинство из них представляют собой четырехтактные двигатели, а это означает, что для завершения цикла требуется четыре хода поршня. Цикл включает четыре различных процесса: впуск, сжатие, сгорание, рабочий ход и выпуск.

Бензиновые двигатели с искровым зажиганием и дизельные двигатели с воспламенением от сжатия различаются по способу подачи и воспламенения топлива.В двигателе с искровым зажиганием топливо смешивается с воздухом, а затем вводится в цилиндр во время процесса впуска. После того, как поршень сжимает топливно-воздушную смесь, искра воспламеняет ее, вызывая возгорание. Расширение дымовых газов толкает поршень во время рабочего хода. В дизельном двигателе только воздух всасывается в двигатель, а затем сжимается. Затем дизельные двигатели распыляют топливо в горячий сжатый воздух с подходящей дозированной скоростью, вызывая его возгорание.

Улучшение двигателей внутреннего сгорания

За последние 30 лет исследования и разработки помогли производителям снизить выбросы ДВС определенных загрязняющих веществ, таких как оксиды азота (NOx) и твердые частицы (PM), более чем на 99%, чтобы соответствовать стандартам выбросов EPA. .Исследования также привели к улучшению характеристик ДВС (мощность в лошадиных силах и время разгона 0-60 миль в час) и эффективности, помогая производителям поддерживать или увеличивать экономию топлива.

Узнайте больше о наших передовых исследованиях и разработках двигателей внутреннего сгорания, направленных на повышение энергоэффективности двигателей внутреннего сгорания с минимальными выбросами.

3-цилиндровый как 8-тактный двигатель

Деактивация цилиндра

3 цилиндра как 8-тактный

Каток CDA

И.Введение

Отключение цилиндров обсуждается с 1980-х годов как мера по снижению расхода топлива и, соответственно, выбросов CO₂ бензиновых двигателей. При работе в условиях малой нагрузки система управления двигателем прерывает подачу топлива к нескольким цилиндрам двигателя и деактивирует их зажигание. В этом случае затронутые цилиндры будут только буксироваться. С системами, которые реализуют регулируемые фазы газораспределения, такие как переключающие или отключающие элементы (переключаемые толкатели, переключаемые толкатели роликового пальца, складывающиеся поворотные элементы и системы переключения кулачков), а также полностью регулируемые системы, такие как электрогидравлическая система UniAir от Schaeffler, клапаны деактивированные цилиндры также остаются закрытыми, чтобы минимизировать потери цикла зарядки и предотвратить прокачку воздуха. Эффект экономии топлива при отключении цилиндров достигается за счет смещения точки нагрузки на оставшиеся цилиндры, которые все еще активно работают. Это приводит к большему наполнению и соответствующему дросселированию системы впуска. Увеличенный заряд снижает потери тепла стенками во время процесса высокого давления, а эффект дросселирования сводит к минимуму работу по обмену заряда. Оба фактора значительно повышают эффективность работы двигателя при постоянном выходном крутящем моменте. Еще несколько лет назад концепции отключения цилиндров обычно применялись для больших двигателей с шестью или восемью цилиндрами.В зависимости от используемой системы деактивация цилиндров включала либо отключение всего ряда цилиндров, либо отдельных цилиндров обоих рядов в конфигурации с V-образным двигателем. Из-за все более строгих пределов выбросов CO₂ системы отключения цилиндров также все чаще используются на небольших рядных двигателях с четырьмя или, в некоторых случаях, только тремя цилиндрами [1, 2].

II. Анализ вибрации трехцилиндрового двигателя

Возбуждение вибрации, однако, имеет решающее значение, особенно при отключении цилиндров на трехцилиндровых двигателях.В результате нерегулярного интервала зажигания статическая деактивация цилиндра приводит к доминирующему 0,5-му порядку двигателя, поскольку последовательность зажигания повторяется только после двух оборотов двигателя. За счет интеграции соответствующих концепций демпфирования, таких как комбинация двухмассового маховика Schaeffler со специально адаптированными пружинными характеристиками, а также центробежных маятников, можно снизить возбуждение трансмиссии до приемлемого уровня даже при очень низких оборотах двигателя. Напротив, регулярный интервал зажигания 480 ° CA, связанный с чередующейся системой деактивации цилиндров, дает более управляемый доминантный 0. 75-й заказ на двигатели, в соответствии с которым интеграция двухмассового маховика и центробежного маятника также расширяет потенциальный диапазон применения до более низких оборотов двигателя. Чтобы оценить эти возможности для трехцилиндрового двигателя, Schaeffler проанализировала концепцию деактивации цилиндров качения (RCD) путем проведения расчетов моделирования и экспериментов на работающем двигателе. При этом через определенные промежутки времени отключаются отдельные цилиндры двигателя.

Это затем приводит к «1.5-цилиндровый режим »с общим процентом отключения 50%. Из-за чередующейся последовательности запущенных и необожженных циклов в цилиндре возбуждение повторяется после того, как два цилиндра проходят через него. Это приводит к вышеупомянутому удвоенному интервалу зажигания на 480 ° CA по сравнению с работой двигателя на всех доступных цилиндрах. Периодическое возбуждение вибрации повторяется после двух третей полного оборота распределительного вала вместо одного полного оборота, как это было бы в случае, если бы постоянно назначенный цилиндр должен был быть отключен в статической системе.

В дополнение к улучшенным характеристикам возбуждения вибрации, еще больший потенциал для снижения расхода топлива представляет собой главное преимущество деактивации цилиндров качения, поскольку обеспечивается более высоким процентом деактивации 50% по сравнению с 33% при статической деактивации цилиндров (Рисунок 1) . Этот более высокий процент, однако, также означает, что порог ограничения для выходного крутящего момента или среднего эффективного давления в карте двигателя для отключения цилиндров ниже.

Рисунок 1 Уровень деактивации и возбуждение крутильных колебаний различных стратегий деактивации для трехцилиндровых двигателей

III. Стратегия работы системы деактивации роликовых цилиндров

В контексте вышеупомянутых преимуществ, предлагаемых этими системами, Schaeffler в течение некоторого времени работал над концепциями деактивации цилиндров качения, которые могут быть применены к трехцилиндровому двигателю [3]. В процессе также было исследовано, какая операционная стратегия приводит к наибольшей экономии топлива. Современные системы дезактивации цилиндров обычно удерживают свежий воздух в деактивированном цилиндре, сжимают его и расширяют без возгорания. Альтернативный подход заключался бы в ограничении остаточного газа или отключении уже откачанного баллона. Поскольку впускной и выпускной клапаны на деактивированном цилиндре закрыты, цикл зарядки также отсутствует, а это означает, что цилиндр проходит через фазы сжатия и расширения дважды — без сгорания — за один оборот распределительного вала.Напротив, активно работающий цилиндр завершает традиционный четырехтактный процесс, нагнетая, сжимая, воспламеняя, работая и выбрасывая сгоревший газ. Таким образом, возбуждение деактивированного цилиндра происходит дважды за один оборот распределительного вала, тогда как возбуждение рабочего цилиндра происходит только один раз [4].

Чтобы оценить потенциал трех возможных рабочих стратегий для отключения цилиндров качения на трехцилиндровом двигателе, Schaeffler подверг каждую стратегию сравнительному моделированию. На Рисунке 2 показаны рассчитанные эффекты на расход топлива в установившейся рабочей точке 2000 об / мин со средним эффективным давлением 2 бара.

Рисунок 2 Потенциал экономии топлива при различных операционных стратегиях отключения цилиндров в установившемся режиме работы

При снижении расхода топлива на 12,5% стратегия RCD с откаченными цилиндрами (рис.2, справа) предлагает дополнительный потенциал экономии по сравнению с примерно 10% -ным снижением, достигаемым при статической деактивации цилиндров (CDA) второго цилиндра, как применительно к полной работе двигателя на всех цилиндрах.Это можно объяснить распределением потери эффективности по отдельным режимам работы в верхней части графика. Обычная система отключения цилиндров уже способна значительно снизить насосные потери, возникающие при работе всех цилиндров. Это основная причина снижения расхода. Однако количество газа, заключенного в цилиндре, которое является результатом постепенного выравнивания давления по сравнению с эффектом продувки, оказывает дополнительное отрицательное влияние на эффективность из-за непрерывных фаз сжатия и расширения и вытекающих из этого потерь тепла стенками. В установке дезактивации прокатного цилиндра с ограниченным остаточным газом температура и давление ограниченного газа очень высоки. Это, таким образом, резко увеличивает потери тепла стенками, поскольку повышенное внутреннее давление в цилиндре создает массовый поток большого объема. Результатом является даже более высокий расход топлива на +12%, чем при работе на всех цилиндрах, а это означает, что стратегия ограничения остаточного газа совершенно не подходит для реализации системы деактивации цилиндров качения. При работе с заправкой свежим воздухом расход топлива может быть снижен только примерно на 4% по сравнению с работой на всех цилиндрах, несмотря на то, что потери при отключении значительно ниже.Проблема здесь заключается в медленном сгорании, которое возникает в результате полного разрушения падающего потока из-за двух промежуточных сжатий свежей газовой смеси. Это снижает эффективность высокого давления примерно на 3%.

Во время деактивации прокатки с откачкой цилиндров с помощью подходящей арматуры, потери, накопленные во время неиспользованных рабочих циклов, сводятся к минимуму. Такой подход снижает расход топлива по сравнению с традиционной системой отключения цилиндров еще на 2-3% в рассматриваемой рабочей точке.В испытательном двигателе остаточный выхлопной газ отработанного рабочего цикла в сочетании с отключенными и откачанными цилиндрами составлял менее 10%. Таким образом, общее количество остаточных выхлопных газов было вдвое меньше, чем при работе на всех цилиндрах или при статической деактивации цилиндров. Причина этого в том, что впускной и выпускной клапаны не открываются одновременно в любое время, что значительно снижает возможность активного контроля внутренней фракции остаточного газа. Это указывает на идею о том, что улучшение контроля фракции остаточного газа в сочетании с системой деактивации роликового цилиндра может еще больше снизить расход топлива.

IV. Конструкция испытательного двигателя

Многообещающие результаты моделирования побудили Schaeffler проанализировать потенциал системы деактивации цилиндров качения на физическом испытательном двигателе, подвергнутом всесторонней серии динамометрических испытаний. Базовым двигателем, использованным для испытаний, является трехцилиндровый бензиновый двигатель объемом 1,0 литр от Ford. Этот двигатель имеет установленную на заводе систему непосредственного впрыска, турбонагнетатель и гидравлические регуляторы фаз фаз газораспределения на впускной и выпускной сторонах.Клапаны приводятся в действие толкателями ковша в поколении двигателей, используемых для испытаний. Между тем, также доступна новая, пересмотренная версия двигателя, в которой используются толкатели пальцев в клапанном механизме.

Чтобы интегрировать систему деактивации цилиндров качения в тестовый объект в качестве физического оборудования, клапаны всех трех цилиндров двигателя должны иметь возможность управлять независимо друг от друга. Минимальным требованием для этого является выполнение нулевого хода во всех последовательностях срабатывания клапана с помощью переключающих элементов. Большая гибкость в реализации стратегии экономии топлива и низкого уровня выбросов доступна в форме бесступенчатого клапана на стороне впуска, который можно настроить практически без ограничений для последовательности подъема клапана и фаз газораспределения. Еще в 2009 году Schaeffler запустила свою электрогидравлическую систему UniAir, которая предлагала очень универсальный подход к реализации широкого диапазона стратегий фаз газораспределения для серийного производства. Система может использоваться не только для отключения цилиндров, но также может уменьшить дроссельную заслонку двигателя с помощью стратегий раннего закрытия впускного клапана (EIVC) или позднего закрытия впускного клапана (LIVC), а также путем изменения высоты подъема клапана, так что общая Преимущества системы перевешивают затраты, связанные с дополнительным оборудованием.Базовых механических систем на стороне выпуска, которые переключаются между полным подъемом и нулевым подъемом, достаточно для отключения системы цилиндров качения. Это может быть переключение толкателей роликового пальца или толкателя ковша.

Для перехода на систему отключения цилиндров качения испытательный двигатель был оснащен системой UniAir на стороне впуска. Переключаемые толкатели ковша со стороны выпуска заменяют стандартные детали серийного производства.Регуляторы фаз газораспределения на впускном и выпускном распредвалах базового двигателя были настроены на оптимизированные, но фиксированные фазы газораспределения. Реализация конструкции новой системы привода клапана для прототипа потребовала серьезных изменений в базовом двигателе. Эти изменения затрагивают головку блока цилиндров, ременную передачу и периферию двигателя (рис. 3).

Рисунок 3 Сравнение серийного и испытательного двигателя

Комплексная модернизация головки блока цилиндров была проведена в сотрудничестве с Ford и поставщиком услуг по разработке. При этом весь установленный на заводе клапанный механизм был снят со стороны впуска и заменен алюминиевым модулем UniAir. Модуль включает в себя все компоненты для приведения в действие впускных клапанов, включая систему привода UniAir, распределительный вал и соответствующие опоры подшипников, в одном блоке (рис. 4). Масляные каналы используются для подключения модуля к системе смазки двигателя.

Рисунок 4 Модуль головки блока цилиндров UniAir

Относительно высокая конструкция впускной стороны по сравнению с серийным решением была в основном выбрана для прототипа, потому что она позволяет интегрировать модуль UniAir в головку блока цилиндров без необходимости вносить какие-либо изменения в геометрию или расположение впускного канала. расположение клапанов, свечей зажигания и форсунок.Это также причина того, что стандартные толкатели ковша были просто заменены переключаемыми со стороны выпуска. Дополнительные каналы, фрезерованные в держателе распределительного вала, соединяют эти толкатели переключения с гидравлическим контуром системы деактивации цилиндров, при этом толкатели приводятся в действие независимо для каждого цилиндра через отдельные электромагнитные клапаны управления потоком масла. На рис. 5 показана модифицированная головка блока цилиндров с обоими модулями клапанного механизма.

Рисунок 5 Головка блока цилиндров с модулями клапанного механизма для сторон впуска и выпуска

На рис. 6 показаны кривые подъема клапана, полученные с помощью новой системы клапанного механизма.Пунктирные линии представляют кривые подъема двигателя серийного производства, а сплошные линии показывают подъем клапана после переоборудования. На кривых подъема серийного двигателя вы можете увидеть возможность изменения времени открытия и закрытия клапанов с помощью фазовращателей. С другой стороны, время выпуска отработавших газов испытательного двигателя является заранее определенным или фиксированным, в то время как система UniAir обеспечивает высокую степень изменчивости на стороне впуска, как указывает зеленая линия на рисунке 6. Эта линия определяет максимальный подъем клапана, который возможен с системой UniAir, а это означает, что подъем клапана может принимать практически любой характер ниже этой линии.

Рисунок 6 Сравнение кривых подъема клапана для базового двигателя и переделанного испытательного двигателя RCD

Эта гибкость закладывает основу для снижения расхода заряда с помощью стратегий EIVC или LIVC. Впускные клапаны также могут быть быстро открыты с минимальным подъемом в точке 1 для регулирования остаточного газа — относительно нагрузки двигателя — за счет небольшого опережения подъема кулачка загрузочного кулачка. Чтобы подготовиться к отключению цилиндра, остаточный газ в целевом цилиндре выталкивается во впускной коллектор и удерживается там для следующего рабочего цикла срабатывания.Во время следующего подъема впускного клапана этот газ входит в камеру сгорания вместе со свежим газом для кондиционирования топливовоздушной смеси. В то же время в запущенном цилиндре дополнительно дросселируется с использованием стратегии EIVC или LIVC, как показано на Рисунке 7.

Рис. 7 Стратегии управления остаточным газом и подъемом впускного клапана с помощью системы UniAir для деактивации роликового цилиндра

Установление оптимальных условий для смеси шихты положительно влияет на стабильность процесса сгорания и неочищенные выбросы в первом рабочем цикле после дезактивации.Поскольку впускной распределительный вал тестового двигателя расположен выше, чем у серийного двигателя из-за модифицированного модуля UniAir, пришлось перепроектировать весь ременной привод вместе со всеми натяжными роликами и натяжными роликами (рис. 8). В процессе разработки новой компоновки Schaeffler использовала свой обширный собственный опыт в разработке и применении индивидуальных приводных решений для клапанных механизмов с соответствующими узлами ременного привода ГРМ.

Рисунок 8 Ременной привод ГРМ новой конструкции

Дополнительные модификации коснулись системы вентиляции двигателя и компонентов системы впрыска топлива и зажигания. Дополнительная алюминиевая передняя крышка двигателя обеспечивает защиту привода ГРМ.

Модифицированная головка блока цилиндров испытательного двигателя была помещена на испытательный стенд с двигателем для лазерного измерения подъема клапана. Этот тест является частью установленной процедуры, которую Schaeffler использует при интеграции системы UniAir в новый двигатель. С этой целью электромагнитные клапаны исполнительной системы UniAir приводятся в действие при вращении распределительного вала, и высота подъема клапана регистрируется относительно угла поворота коленчатого вала.Использование лазера для выполнения измерений обеспечивает высочайшее разрешение измерений. Определение корреляции между срабатыванием электрогидравлических электромагнитных клапанов и результирующим подъемом клапана в контексте целевого применения и условий двигателя закладывает основу для калибровки системы UniAir, разработанной как интеллектуальный привод, которая предоставляется Schaeffler вместе с соответствующее управляющее программное обеспечение.

Испытания двигателя должны максимально использовать потенциал регулируемого регулирования впуска системой UniAir.Это включает в себя дросселирование цикла зарядки за счет реализации меньшего подъема клапана во время работы с частичной нагрузкой. Однако, если камера сгорания не модифицируется соответствующим образом, существует риск того, что воздушно-топливная смесь больше не будет кондиционироваться в достаточной степени из-за уменьшения движения заряда. В процессе проектирования с помощью моделирования были разработаны маскирующие контуры для камеры сгорания рядом с впускными клапанами и испытаны путем проведения измерений на стенде для испытания потока. Дополнительный материал, добавленный в камеру сгорания, минимально увеличивает степень сжатия двигателя с 10.1 к 10.4. Последующие испытания двигателя подтвердили положительный эффект меры маскировки.

В. Испытание запущенного двигателя

Испытания на испытательном стенде с запущенным прототипом двигателя (рис. 9) были проведены компанией Schaeffler вместе с поставщиком услуг по разработке, как и предыдущее термодинамическое моделирование.

При проектировании испытательного стенда особое внимание было уделено обеспечению использования комплексного измерительного оборудования, чтобы можно было количественно оценить внутренние процессы двигателя и их влияние на выбросы во время отключения цилиндров качения.Использовалось следующее измерительное оборудование:

• Система AVL Indiset (индексация высокого давления)

• Измерение выбросов AVL Mexa

• Измеритель твердых частиц AVL 489

• Система измерения расхода топлива

• Klopferkennungssystem IAV KIS

• Система обнаружения детонации IAV KIS

• Система измерения подъема клапана Sensitec от Dewetron

• Различные датчики давления и температуры (включая индексирование низкого давления)

• Датчик кислорода и сканер

• Датчик частоты вращения турбонагнетателя ОГ

• Расходомер AVL Sensyflow для свежего воздуха.

Рисунок 9 Установка испытательного стенда для испытаний запущенного двигателя

Особым моментом является дополнительное измерение высоты подъема клапана во время работы двигателя на холостом ходу с помощью индуктивных датчиков. Гармоничное взаимодействие всех модулей в измерительной цепочке обеспечило надежные, воспроизводимые результаты всех параметров горения на протяжении всего испытательного стенда.Это, в свою очередь, сделало прозрачными процессы в камере сгорания непосредственно в первой точке воспламенения после отключения цилиндра. Эта фаза рассматривается как невралгическая точка деактивации цилиндров качения, так как в отличие от обычной системы деактивации цилиндры должны полностью способствовать созданию номинального крутящего момента двигателя в каждой переменной точке зажигания без пропусков зажигания. Что помогает, так это то, что цилиндры в системе деактивации качения не охлаждаются так сильно, потому что они очень скоро снова сработают во время следующего оборота распределительного вала.

VI. Результаты измерений

№

Для получения сопоставимых результатов двигатель был запущен на испытательном стенде с обычным отключением и отключением цилиндров качения. На рисунке 10 изображена программа испытаний для серии измерений, которая включала шесть точек карты двигателя в диапазоне от низкого до среднего диапазона нагрузки / скорости. Эти точки карты были запущены в условиях устойчивого состояния. Условия отдельных испытаний, такие как температура окружающей среды, температура двигателя и давление масла, были идентичны в каждом случае.

Рисунок 10 Рабочие точки программы испытаний на карте характеристик двигателя

Вопрос о том, какой цилиндр следует деактивировать во время статической деактивации цилиндра, зависит от многих факторов, зависящих от двигателя, поэтому невозможно дать окончательный ответ, охватывающий все области применения. Поскольку нашей отправной точкой был серийный трехцилиндровый двигатель Ford, было обнаружено, что испытательный двигатель Schaeffler лучше всего работает при выключении первого цилиндра [5].

На рисунке 11 показано относительное снижение расхода топлива, измеренное в точках карты проверенных двигателей, взятых из рисунка 10. На рисунке показаны процентные различия в удельном расходе топлива по сравнению с базовой конфигурацией (черным цветом), которая характеризуется полным цилиндром. работа без использования потенциалов дросселирования, обеспечиваемых системой UniAir на стороне впуска в виде режима работы EIVC или LIVC. В рассматриваемом здесь приложении это соответствует настроенному на заводе рабочему состоянию испытательного двигателя, который имеет обычную стратегию перезарядки с двумя фазовращателями распределительного вала.Линия, выделенная синим цветом на рис. 11, показывает оптимизированный расход топлива при использовании конфигурации EIVC через систему UniAir на стороне впуска, которая дополнительно снижает дросселирование двигателя в диапазоне частичной нагрузки. Эта стратегия может снизить расход топлива примерно на 5% без отключения цилиндров. Ярко-зеленым цветом показан прогресс для приложения, включающего деактивацию статического цилиндра и EIVC. При низких нагрузках был реализован значительный дополнительный потенциал экономии топлива по сравнению с базовой конфигурацией, а также с конфигурацией, включающей только стратегию EIVC.Две круглые ярко-зеленые точки на рисунке 11 показывают результаты дополнительно изученного «недорогого» подхода к отключению цилиндра. В этой конфигурации, называемой здесь «облегченной» версией статической деактивации цилиндров, система UniAir продолжала закрывать впускные клапаны двигателя в точке деактивации цилиндров, в то время как выпускные клапаны открывались в своей стандартной последовательности (т.е. нулевое положение подъема). Несмотря на результирующие потери в цикле трения и заряда, измеренное снижение расхода топлива по сравнению со стратегией EIVC без деактивации цилиндров составило примерно 2.5%. Эта стратегия может быть реализована в двигателях, уже оснащенных системой UniAir на стороне впуска и жесткой системой клапанов на стороне выпуска без значительных дополнительных изменений конструкции, в результате чего часть потенциала статической системы деактивации цилиндров может быть реализована без дополнительных затрат. клапанный механизм. Как показано зеленой линией, система отключения цилиндров качения, настроенная в соответствии с изложенной здесь концепцией конструкции, может привести к значительной дополнительной экономии топлива. Результаты измерений в значительной степени подтверждают возможности снижения расхода топлива с помощью УЗО, которые были предсказаны во время моделирования.Когда двигатель работает в режиме УЗО при низких и средних рабочих скоростях / нагрузках, может быть достигнута значительная экономия от 15 до 20%, которая затем уменьшается по мере перехода двигателя на более высокие нагрузки. Идеальный диапазон применения для отключения цилиндров на испытательном двигателе — ниже примерно 2200 об / мин и среднего эффективного давления от 5 до 6 бар. Когда двигатель работает с более высокими уровнями нагрузки, задействованные цилиндры почти полностью дросселируются; Таким образом, дальнейшее смещение точки нагрузки с помощью CDA / RCD не приведет к дальнейшему снижению расхода топлива.

Рисунок 11 Влияние EIVC и отключения цилиндров на удельный расход топлива

На Рисунке 12 (слева) сравниваются потери цикла зарядки в различных конфигурациях тестирования. В то время как стандартное применение без EIVC и деактивации цилиндров включает в себя сильное дросселирование с давлением на входе примерно 400 мбар, в других приложениях обнаруживается существенно меньшая разница с давлением окружающей среды (примерно 1000 мбар) и, таким образом, более низкие потери на дросселирование.Как и ожидалось, система деактивации цилиндров качения дает наиболее выраженный эффект дросселирования. Как вы можете видеть на центральной гистограмме на рисунке 12, индексированное среднее эффективное давление было на сопоставимом уровне для всех протестированных концепций. Поскольку все цилиндры постоянно активированы в базовом приложении и приложении EIVC, средний эффективный уровень давления на Рисунке 12 (в центре) также соответствует среднему эффективному давлению запущенных цилиндров на Рисунке 12 (справа). При статической деактивации цилиндров два цилиндра всегда активно работают (соответствует проценту деактивации 33%), в то время как двигатель с деактивацией цилиндров качения деактивирует один или два цилиндра, в зависимости от цикла (соответствует проценту деактивации 50%). .В среднем это соответствует работе двигателя с 1,5 цилиндрами. Смещение точки нагружения значительно более эффективно в системе деактивации цилиндров качения, что также становится очевидным по измеренному на 200% более высокому среднему эффективному давлению срабатывающих цилиндров.

Рисунок 12 Результаты измерений: давление во впускном коллекторе и указанное среднее эффективное давление для различных рабочих стратегий

Влияние модификаций двигателя и различных операционных стратегий на неочищенные газообразные выбросы в точках карты двигателя на Рисунке 10 показано на Рисунке 13.Здесь также базой для сравнения является серийный двигатель в заводской конфигурации, без каких-либо модификаций клапанного механизма или камеры сгорания путем маскировки (черного цвета). Синяя линия представляет механически модифицированный двигатель без деактивации цилиндров, но со стратегией EIVC для частичного дросселирования. Необработанные выбросы при остановке двигателя, измеренные для статической деактивации цилиндра на цилиндре 3, показаны ярко-зеленым цветом на Рисунке 13, тогда как уровни выбросов при вращающейся деактивации показаны зеленым.Вы можете ясно видеть, что выбросы необработанных углеводородов, NOX и CO, а также процентное содержание O2 в выхлопных газах находятся на сопоставимом уровне как при статической, так и при деактивации цилиндров качения. Таким образом, используемая стратегия дезактивации не оказывает большого влияния на выбросы загрязняющих веществ. Что касается выбросов углеводородов и концентраций O2, это также относится к стратегии эксплуатации, которая не включает отключение цилиндров, независимо от того, используется ли серийный двигатель или модифицированный двигатель. Особого внимания заслуживают относительно высокие выбросы CO базовым двигателем по сравнению с модифицированным испытательным двигателем.Поскольку этот эффект не зависит от стратегии работы двигателя, очевидно, что различия могут быть связаны с маскировкой камеры сгорания, которая вступает в силу посредством раннего закрытия впускного клапана в сочетании со стратегией дросселирования. Обе стратегии деактивации цилиндров показали немного более высокие, но некритические уровни выбросов NOX, особенно в точках 4 и 5 карты двигателя. Это, по-видимому, является результатом смещения точек нагрузки оставшихся рабочих цилиндров во время деактивации цилиндров.

Рисунок 13 Результаты измерения неочищенных газообразных выбросов и уровней концентрации O2

На рис. 14 показаны результаты первичных выбросов твердых частиц из двигателя в стационарном режиме деактивации. В большинстве проанализированных точек карты двигателя твердые частицы, образующиеся при деактивации цилиндров, либо ниже, чем у полноцилиндрового двигателя, либо находятся на том же уровне, независимо от того, используется ли деактивация статическая или вращающаяся.Только в условиях очень низкой нагрузки или оборотов двигателя были измерены несколько более высокие количества твердых частиц, которые можно было уменьшить в двигателе путем адаптации стратегии впрыска. В целом, количество твердых частиц можно рассматривать как некритическое, особенно в свете предстоящих сажевых фильтров, которые будут установлены на бензиновых двигателях в связи с новыми правилами выбросов RDE (Real Driving Emissions). Во время переходного переключения обратно на работу на всех цилиндрах, которое здесь не измерялось, система деактивации статического цилиндра, вероятно, будет производить большее количество твердых частиц, так как охлажденный и непогруженный цилиндр повторно активируется — эффект, который не ожидается. следует соблюдать при деактивации цилиндров качения из-за непрерывно меняющейся последовательности работы цилиндров.

Рисунок 14 Результаты измерения первичных выбросов твердых частиц из двигателя в установившемся режиме деактивации

VII. Резюме и прогноз

Отключение цилиндров стало эффективным способом оптимизации расхода топлива двигателем и, следовательно, снижения выбросов CO₂ во время циклических измерений, а также измерений, проводимых при движении в режиме реального движения.С этой целью один или несколько цилиндров отключаются, когда двигатель работает с низкими уровнями нагрузки, путем прерывания последовательности зажигания и впрыска, а также отключения впускных и выпускных клапанов. Потенциал экономии достигается за счет смещения точек нагрузки оставшихся активных цилиндров в момент отключения. Поскольку первые запуски продуктов уже оказались успешными, со временем на рынке будет увеличиваться количество трехцилиндровых двигателей, оснащенных этой технологией.Однако у этих силовых агрегатов есть слабое место, которым является ярко выраженное возбуждение вибрацией доминирующего двигателя 0,5-го порядка. Одним из подходящих способов изолировать этот критически важный двигатель от остальной трансмиссии является предложенная Schaeffler комбинация двухмассового маховика и центробежного маятника.

Путем интеграции концепции деактивации цилиндров качения, обсуждаемой в этой статье, которая включает в себя деактивацию отдельных цилиндров через периодические интервалы, можно сместить базовую частоту возбуждения с 0.5-й порядок к более управляемому 0,75-му порядку. Это возбуждение также можно дополнительно минимизировать, добавив подходящий пакет демпфирования, содержащий двухмассовый маховик и центробежный маятник. Режим прокатки также увеличивает процент деактивации отдельных цилиндров до 50 по сравнению с 33 при статическом деактивации цилиндров. Хотя этот более высокий процент деактивации смещает диапазон нагрузок в диаграмме характеристик двигателя, при которой деактивация цилиндров является практичной, для соответственно более низких уровней крутящего момента и среднего давления, потенциал для снижения расхода топлива еще больше усиливается с деактивацией цилиндров качения.

Для реализации концепции на практике компания Schaeffler использовала симуляционные расчеты для анализа трех различных операционных стратегий деактивации прокатного цилиндра, которые включали удержание свежего воздуха и остаточного газа, а также откачанный цилиндр. Расчеты показали, что последнее является наиболее благоприятным и легло в основу целого ряда исследований запущенных двигателей. Используемый двигатель изначально представлял собой серийный трехцилиндровый двигатель, который затем был значительно модифицирован, чтобы приспособить функцию отключения цилиндров качения.Эти модификации включали в себя интеграцию системы управления клапанами UniAir на стороне впуска, системы переключающих толкателей на стороне выпуска и нового ременного привода ГРМ. Рабочие параметры двигателя были количественно определены во время испытаний с использованием комплексного измерительного оборудования. Когда полученные результаты испытаний сравниваются с расчетами моделирования, выполненными для системы деактивации цилиндров качения, потенциальная расчетная экономия топлива подтверждается с качественной и — в ожидаемых пределах — также с количественной точки зрения [6].Более высокий процент деактивации цилиндров системы деактивации цилиндров качения также смещает точки диапазона нагрузки задействованных цилиндров на более высокий выходной уровень при практической работе двигателя, так что существенная экономия топлива от 15 до 20% может быть достигнута на низких и средних рабочих скоростях. и грузы. Когда дело доходит до сокращения выбросов, особенно важно запускать цилиндр после отключения. Компания Schaeffler решила противодействовать этому с помощью так называемого подъемного кулачка.При этом остаточный газ задерживается во впускном канале перед отключением цилиндра, затем попадает в камеру сгорания вместе со свежим газом во время такта впуска последующего рабочего цикла с горением. Этот подход также облегчает управление остаточным газом по требованию (включая дальнейшее снижение дросселирования посредством регулируемого закрытия впускного клапана) в режиме деактивации прокатного цилиндра для оптимизации образования смеси и стабилизации сгорания. Конечным результатом является такой уровень производительности при работе полноприводного двигателя, который обеспечивает сопоставимые исходные выбросы при выходе из двигателя, которые в целом можно рассматривать как незначительные.

Литература

[1] Фауст, Х .: Приводные системы будущего. 10. Schaeffler Kolloquium, 2014 г.

[2] Scheidt, M .; Бренды, гл .; Lang, M .; Kuhl, J .; Günther, M .; Medicke, M .; Фоглер, Ч .: Статическая и динамическая дезактивация цилиндров на 4-цилиндровых и 3-цилиндровых двигателях. Международный конгресс двигателей, Баден-Баден, 2015

[3] Фауст, Х .: Приводные системы будущего.10. Schaeffler Kolloquium, 2014 г.

[4] Schamel, A .; Scheidt, M .; Вебер, С .; Фауст, Х .: Отключение цилиндров для 3-цилиндровых двигателей с турбонаддувом — возможно и практично? 36-й Международный Венский автомобильный симпозиум, 2015

[5] Schamel, A .; Scheidt, M .; Вебер, С .; Фауст, Х .: Отключение цилиндров для 3-цилиндровых двигателей с турбонаддувом — возможно и практично? 36-й Международный Венский автомобильный симпозиум, 2015

[6] Scheidt, M .; Бренды, гл .; Ланг, М.; Kuhl, J .; Günther, M .; Medicke, M .; Фоглер, Ч .: Статическая и динамическая дезактивация цилиндров на 4-цилиндровых и 3-цилиндровых двигателях. Международный конгресс двигателей, Баден-Баден, 2015

Головки, цилиндры и нумерация цилиндров — поршневой двигатель

Часть двигателя, в которой развивается мощность, называется цилиндром. [Рис. 1] Цилиндр представляет собой камеру сгорания, в которой происходит горение и расширение газов, и в нем находятся поршень и шатун.При проектировании и изготовлении узла цилиндра необходимо учитывать четыре основных фактора. Он должен:

1. Быть достаточно прочным, чтобы выдерживать внутреннее давление, возникающее во время работы двигателя.
2. Изготавливается из легкого металла для снижения веса двигателя.
3. Обладает хорошими теплопроводными свойствами для эффективного охлаждения.
4. Быть сравнительно простым и недорогим в производстве, проверке и обслуживании.

Рисунок 1. Пример цилиндра двигателя

Головка блока цилиндров двигателя с воздушным охлаждением обычно изготавливается из алюминиевого сплава, поскольку алюминиевый сплав является хорошим проводником тепла, а его небольшой вес снижает общий вес двигателя. Головки цилиндров кованы или отлиты под давлением для большей прочности. Внутренняя форма головки цилиндров обычно полусферическая. Полусферическая форма прочнее традиционной конструкции и способствует более быстрой и тщательной очистке выхлопных газов.
В двигателе с воздушным охлаждением используется цилиндр с верхним расположением клапанов. [Рис. 2] Каждый цилиндр представляет собой сборку из двух основных частей: головки цилиндра и цилиндра. При сборке головка цилиндра расширяется за счет нагрева, а затем навинчивается на цилиндр, который был охлажден. Когда голова охлаждается и сжимается, а ствол нагревается и расширяется, получается газонепроницаемое соединение. Большинство используемых цилиндров сконструированы таким образом с использованием алюминиевой головки и стального цилиндра.[Рисунок 3]

Рис. 2. Узел цилиндра в разрезе

Рисунок 3. Алюминиевая головка и стальной цилиндр

Головки цилиндров

Головка блока цилиндров предназначена для обеспечения места сгорания топливовоздушной смеси и обеспечения большей теплопроводности цилиндра для надлежащего охлаждения.Топливно-воздушная смесь воспламеняется искрой в камере сгорания и начинает гореть, когда поршень движется к верхней мертвой точке (вершине своего хода) на такте сжатия. Воспламененный заряд в это время быстро расширяется, и давление увеличивается, так что, когда поршень проходит через положение верхней мертвой точки, он движется вниз во время рабочего хода. Порты впускного и выпускного клапанов расположены в головке блока цилиндров вместе со свечами зажигания и исполнительными механизмами впускного и выпускного клапанов.

После литья головки блока цилиндров в головку блока цилиндров устанавливаются втулки свечей зажигания, направляющие клапанов, втулки коромысел и седла клапанов. Отверстия для свечей зажигания могут быть оснащены бронзовыми или стальными втулками, которые усаживаются и ввинчиваются в отверстия. Свечи зажигания Heli-Coil из нержавеющей стали используются во многих двигателях, производимых в настоящее время. Направляющие клапана из бронзы или стали обычно усаживаются или ввинчиваются в просверленные отверстия в головке цилиндров, чтобы обеспечить направляющие для стержней клапанов.Обычно они располагаются под углом к ​​центральной линии цилиндра. Седла клапанов представляют собой круглые кольца из закаленного металла, которые защищают относительно мягкий металл головки блока цилиндров от ударов клапанов (при их открытии и закрытии) и от выхлопных газов.
Головки цилиндров двигателей с воздушным охлаждением подвергаются экстремальным температурам; поэтому необходимо обеспечить достаточную площадь охлаждающих ребер и использовать металлы, которые быстро проводят тепло. Головки цилиндров двигателей с воздушным охлаждением обычно литые или кованые.Алюминиевый сплав используется в строительстве по ряду причин. Он хорошо приспособлен для литья или обработки глубоких, близко расположенных ребер, и он более устойчив, чем большинство металлов, к коррозионному воздействию тетраэтилсвинца в бензине. Наибольшее улучшение воздушного охлаждения произошло за счет уменьшения толщины ребер и увеличения их глубины. Таким образом, в современных двигателях была увеличена площадь оперения. Ребра охлаждения сужаются от 0,090 дюйма в основании до 0,060 дюйма на конце.Из-за разницы в температуре в различных секциях головки блока цилиндров необходимо обеспечить большую площадь охлаждающих ребер на одних секциях, чем на других. Область выпускного клапана — самая горячая часть внутренней поверхности; следовательно, в этой секции вокруг цилиндра с внешней стороны предусмотрена большая площадь ребер.

Цилиндры

Цилиндр цилиндра, в котором работает поршень, должен быть изготовлен из высокопрочного материала, обычно из стали. Он должен быть как можно более легким, но при этом иметь надлежащие характеристики для работы при высоких температурах.Он должен быть изготовлен из хорошего несущего материала и иметь высокую прочность на разрыв. Цилиндр цилиндра изготовлен из поковки из стального сплава с закаленной внутренней поверхностью для предотвращения износа поршня и поршневых колец, которые упираются в него. Это упрочнение обычно осуществляется путем воздействия на сталь аммиака или цианистого газа, когда сталь очень горячая. Сталь впитывает азот из газа, который образует нитриды железа на открытой поверхности. Считается, что в результате этого процесса металл азотируется. Это азотирование проникает в поверхность ствола только на несколько тысяч дюймов.Поскольку цилиндры изнашиваются в процессе эксплуатации, их можно отремонтировать хромированием. Это процесс, при котором хром наносится на поверхность цилиндра и возвращается к новым стандартным размерам. Хромированные цилиндры должны использовать чугунные кольца. Хонингование стенок цилиндров — это процесс, который доводит их до нужных размеров и обеспечивает штриховку для посадки поршневых колец во время обкатки двигателя. Некоторые цилиндры цилиндров двигателя забиты в верхней части или имеют меньший диаметр, чтобы учесть тепловое расширение и износ.

В некоторых случаях ствол имеет резьбу на внешней поверхности на одном конце, чтобы его можно было ввинтить в головку блока цилиндров. Ребра охлаждения обрабатываются как неотъемлемая часть ствола и имеют ограничения по ремонту и обслуживанию.

Нумерация цилиндров

Иногда необходимо обращаться к левой или правой стороне двигателя или к конкретному цилиндру. Следовательно, необходимо знать направления двигателя и нумерацию цилиндров двигателя.Конец карданного вала двигателя всегда является передним концом, а конец вспомогательного оборудования — задним концом, независимо от того, как двигатель установлен в самолете. Обращаясь к правой или левой стороне двигателя, всегда предполагайте, что это вид сзади или со стороны вспомогательного оборудования. Как видно из этого положения, вращение коленчатого вала обозначается как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.

Цилиндры рядных и V-образных двигателей обычно нумеруются сзади. В V-образных двигателях ряды цилиндров известны как правый ряд и левый ряд, если смотреть со стороны вспомогательного оборудования.[Рис. 4] Нумерация цилиндров показанного оппозитного двигателя начинается с правого заднего как № 1 и левого заднего как № 2. Цилиндр перед № 1 — № 3; нападающий №2 — №4 и так далее. Нумерация оппозитных цилиндров двигателя отнюдь не стандартная. Некоторые производители нумеруют свои цилиндры сзади, а другие — спереди двигателя. Всегда обращайтесь к соответствующему руководству по двигателю, чтобы определить систему нумерации, используемую этим производителем.

Рисунок 4.Нумерация цилиндров двигателя

Однорядные радиальные цилиндры двигателя нумеруются по часовой стрелке, если смотреть сзади. Цилиндр №1 — это верхний цилиндр. В двухрядных двигателях используется такая же система. Цилиндр №1 — верхний в заднем ряду. Цилиндр № 2 — первый по часовой стрелке от № 1, но № 2 находится в переднем ряду. Цилиндр № 3 следующий по часовой стрелке за № 2, но находится в заднем ряду. Таким образом, все цилиндры с нечетными номерами находятся в заднем ряду, а все цилиндры с четными номерами — в переднем ряду.
СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ Поршневые двигатели
Порядок включения
Рабочий механизм клапана
Рабочие циклы
Мощность поршневого двигателя
Эффективность поршневого двигателя

Отключение цилиндра | Клапанный механизм

Деактивация цилиндра дизельного двигателя

Технологии деактивации дизельного цилиндра (CDA) и раннего / позднего закрытия впускного клапана (EIVC / LIVC) могут использоваться для снижения расхода топлива от 5 до 25 процентов, увеличения скорости прогрева до обработки и поддержания более высоких температур при работе с низкой нагрузкой.Их также можно использовать при дорожных нагрузках для достижения активной регенерации дизельных твердых частиц (DPF), не требуя традиционного метода дозирования катализатора окисления дизельного топлива.

Ускорение автомобиля ограничено способностью двигателя увеличивать поток воздуха достаточно быстро, чтобы обеспечить добавление топлива, достаточного для достижения желаемого крутящего момента и мощности. Результаты показывают, что можно эксплуатировать дизельный двигатель при низких нагрузках в CDA без ущерба для его крутящего момента и мощности, что является ключевым открытием, позволяющим практическую реализацию отключения цилиндров в дизельных двигателях, что, как показывает первоначальное тестирование, не оказывает отрицательного влияния на реакцию двигателя. .

Модуляция

EIVC / LIVC снижает эффективную степень сжатия, что снижает содержание оксидов азота (NOx) за счет снижения температуры в цилиндрах до, во время и после сгорания. EIVC / LIVC позволяет настроить калибровку двигателя для повышения эффективности двигателя, в том числе более раннего момента впрыска.

Системы избирательного каталитического восстановления (SCR) работают наиболее эффективно при температурах от 250 до 450 градусов Цельсия. Как только последующая обработка достигает этого диапазона температур, предпочтительно поддерживать температуру на выходе из турбины (TOT) в этом диапазоне, чтобы не было необходимости в дозировании катализатора окисления дизельного топлива, который по-прежнему требует температуры выше 250 градусов Цельсия, для поддержания высоких температур SCR.

Технология CDA и EIVC / LIVC

Eaton может работать при BMEP от 3 до 4 бар на всех скоростях, что снижает выбросы за счет улучшения управления температурным режимом последующей обработки, обеспечивая при этом желанный побочный эффект в виде лучшей экономии топлива. Эти технологии могут использоваться при более высоких нагрузках для регенерации DPF. Точно так же модуляцию IVC можно использовать при более высоких нагрузках, чтобы обеспечить работу цикла Миллера для повышения топливной экономичности двигателя.

Другие регулируемые функции клапанного механизма включают открытие выпускного клапана (EEVO) и внутреннюю рециркуляцию выхлопных газов (iEGR), которые помогают нагревать выхлопные газы для повышения эффективности катализатора и снижения выбросов.

Разработка двигателя и давление в цилиндре

В некоторых рубриках Enginology назад мы говорили о функциональных возможностях и преимуществах измерения давления в цилиндрах с приращением углов коленчатого вала. В этом обсуждении мы отметили несколько полезных потоков данных. Один из них связан с непрерывным измерением давления в цилиндре от начала сгорания до его конца, от цикла к циклу в работающем двигателе. Задержите эту мысль на мгновение.

Мы также уделили немного места в этой колонке, говоря о качестве воздушно-топливной смеси, как и о качестве входящего воздушного потока.В частности, мы отметили, что от цикла к циклу (в любом данном цилиндре) возможно различное качество заряда воздух / топливо в зависимости от эффективности смешивания топлива с воздухом. По сути, разделение воздуха и топлива и то, как это может повлиять на диапазон размеров топливных капель, было в центре внимания, которое мы обсуждали. Из-за проблем, связанных с плохим смешиванием воздуха и топлива, общее давление в рабочем цилиндре может изменяться, что отражается в изменении крутящего момента коленчатого вала.

Суть в понижении мощности.Именно эти изменения давления в рабочем цилиндре от цикла к циклу можно определить как «циклическое диспергирование». Интересно, что анализ выхлопных газов на несгоревшее топливо (углеводороды или уровни углеводородов) помог подтвердить, что изменения давления в цилиндрах предполагают потерю мощности из-за плохо перемешанных или сгоревших зарядов воздух / топливо. Другими словами, поскольку воздух и топливо имеют тенденцию разделяться (либо во время впускного цикла, либо во время движения пламени, либо в обоих случаях), увеличивается количество несгоревшего топлива, которое сопровождается снижением мощности.

Что может вызвать циклическую дисперсию? Из возможностей разделение воздуха и топлива и общее движение смеси в камере сгорания занимают довольно высокое место. И, как и следовало ожидать, эти два условия связаны. Например, хотя два основных типа движения (завихрение и кувырок) использовались как в штатных, так и в гоночных двигателях, возможно, что их будет слишком много. Любой из них может быть причиной механического отделения топлива от воздуха где-то на протяжении времени до сгорания, а также снижения полезного объемного КПД или наполнения цилиндра.И, как обсуждалось ранее, существуют причины разделения, которые могут материализоваться во время впускного цикла не только между цилиндрами двигателя, но и случайным образом, от цикла к циклу, в отдельных цилиндрах.

Учитывая характер того, как может развиваться циклическое диспергирование, не нужно много воображения, чтобы увидеть, что двигатель, оснащенный карбюратором, может быть более проблематичным, чем двигатель с последовательным многоточечным электронным впрыском топлива (MPEFI). Даже EFI «периодического действия» (топливо подается в четыре цилиндра одновременно в конфигурации V-8, например), по-видимому, предлагает снижение циклической дисперсии больше, чем компоновка карбюратора и обычные проблемы с мокрым потоком, которые могут возникнуть. между ним и камерой сгорания.Фактически, данные о давлении в цилиндрах, которые я видел, сравнивая карбюраторные двигатели с двигателями с EFI, ясно показывают снижение как общих циклических схем дисперсии, так и циклических характеристик отдельных цилиндров.

Более того, если мы переместим наше внимание на то, как можно снизить мощность с помощью того, что мы называем «типичными» условиями циклического рассеивания, данные показывают, что процент снижения мощности находится в диапазоне 5-8 процентов. Таким образом, просто уменьшив это условие при том же количестве потребляемого топлива, можно увеличить мощность на этот процент.Перевод? Уменьшение циклической дисперсии может привести к повышению эффективности сгорания, что приводит к увеличению крутящего момента коленчатого вала. Это означает больше мощности.

Есть еще одна небольшая проблема, связанная с дальнейшим подтверждением того, почему снижение циклической дисперсии — это хорошо. Заядлые студенты, изучающие двигатели внутреннего сгорания, скажут вам, что циклическое диспергирование практически гарантирует, что в зазоре свечи зажигания будет различная топливно-воздушная смесь при каждом зажигании. Иногда, в зависимости от степени состояния (проще говоря), заправка воздухом / топливом будет богатой, а иногда — бедной.Остаточные побочные продукты сгорания, отделившееся топливо или условия турбулентности в пространстве сгорания могут повлиять на то, что свеча видит во время сгорания.

Независимо от того, что мы будем называть качеством начального сгорания (пламя) и скоростью, с которой оно проходит через пространство сгорания, зависит от соотношения воздух / топливо в зазоре свечи зажигания. Несмотря на то, что сам процесс сгорания создает некоторую турбулентность (в начале горения), которая перекрывается последующей активностью по мере продолжения пламени, циклическое рассеяние может повлиять на скорость начального сгорания и чистое давление в цилиндре.Все это возвращает нас к измерению давления в цилиндрах, чтобы определить масштабы проблемы.

Обратите внимание на прилагаемый рисунок, хотя он несколько преувеличен для целей обсуждения. Хотя он не взят непосредственно из графика испытания давления / угла поворота коленчатого вала, он показывает, как пиковое рабочее давление в цилиндре (чистый крутящий момент) может изменяться в зависимости от циклической дисперсии. Как обсуждалось ранее и проиллюстрировано в этой колонке, пиковое давление обычно возникает немного после ВМТ рабочего хода и изменяется пропорционально частоте вращения коленчатого вала.Во всяком случае, рисунок иллюстрирует взаимосвязь между пиковыми рабочими давлениями и углами поворота коленчатого вала, на которые влияет циклическая дисперсия.

Методы, которые мы ранее обсуждали, связанные со способами улучшения качества заряда воздуха / топлива, связаны со всем этим, особенно для двигателей, оснащенных карбюратором. На самом деле, если вы на минутку задумаетесь об этом, мы, которые работали или разрабатывали детали для двигателей с карбюраторами, уже давно сосредоточены на решении проблемы низкого качества смеси и связанных с этим компромиссов, ведущих к снижению мощности.Такова природа зверя. Однако с появлением EFI и того, как эта технология предлагает отличную возможность уменьшить циклическую дисперсию и ее негативное влияние на характеристики двигателя, органам, санкционирующим автоспорт, остается только вступить в современное время и позволить (возможно, даже потребовать) эту концепцию. использоваться.

Существуют участки разработки двигателей для кольцевых гусениц, которые уже уточняют, как EFI может перейти в эту категорию гонок, решая проблемы, которые в противном случае могли бы вызывать беспокойство.Одним из них является то, как бороться с системами подачи топлива под высоким давлением и потенциальным возгоранием на борту, когда гоночные автомобили попадают в аварии.

Учитывая инновационный и творческий потенциал, который исторически изобилует сообществом разработчиков запчастей для автоспорта, найдутся решения этой и подобных проблем. Дело в том, что проблемы, связанные с управлением воздушно-топливными зарядами в двигателях, оснащенных карбюраторами, могут быть существенно улучшены за счет включения способов, которыми OEM-производители решают как сокращение выбросов, так и требования к экономии топлива для дорожных транспортных средств.EFI, помимо любых опасений по поводу работы с сопутствующей электроникой, представляет собой четкий путь к решению некоторых основных проблем с двигателем внутреннего сгорания, в том числе тех, которые поворачивают налево, направо или их комбинацию. Циклическая дисперсия — это только одна проблема, которую следует уменьшить.

4-цилиндровые двигатели продолжают увеличивать долю рынка; Обеспечение водителей сочетанием экономии топлива и улучшенной производительности

Начиная с появления серийных маслкаров, таких как Pontiac GTO, автомобили с мощными двигателями V8 распространились по дорогам в 1960-х годах.Учитывая «потребность потребителей в скорости», эти автомобили стали синонимом американской культуры после Второй мировой войны — некоторые даже стали называть маслкары американскими, как яблочный пирог. Несомненно, эти автомобили произвели неизгладимое впечатление на автомобильную промышленность.

Сегодня все еще есть автолюбители, которые ценят стиль и силу маслкара, но большинству из нас нужны практичные автомобили с большей экономией топлива и простотой обслуживания. Это привело к резкому увеличению количества автомобилей с 4-цилиндровыми двигателями на дорогах.

Как видно на графике выше, за последние 11 лет объем 4-цилиндровых двигателей увеличился более чем на 55%, 6-цилиндровых двигателей снизился на 4% и 8-цилиндровых двигателей увеличился на 9,8%.

Больше мощности, меньшие двигатели

Эта тенденция не обязательно означает, что те из нас, кто выбирает двигатель меньшего размера, не могут удовлетворить нашу потребность в скорости. Мощность в лошадиных силах значительно выросла за последние два десятилетия. Частично это было обусловлено рекомендациями EPA, поскольку производители внедрили усовершенствования двигателя, чтобы увеличить расход топлива в соответствии с рекомендациями, что привело к увеличению мощности.

4-цилиндровые двигатели

сегодня обладают такой же мощностью, как 6-цилиндровые двигатели в 2003 году. Это дает сегодняшним водителям гораздо больше возможностей для повышения производительности. Точно так же сегодняшние 6-цилиндровые двигатели сегодня имеют почти такую ​​же мощность, что и двигатели V8 в 2009 году.

Что это значит для истинных энтузиастов маслкаров? Что ж, если вы ищете грубую силу, все наладится. В 2018 году двигатели V8 имели в среднем колоссальные 370,4 лошадиных сил, что почти вдвое превышало мощность V8, составлявшую 204 лошадиных силы в 1999 году. Те, кто покупает V8 сегодня, имеют достаточно энергии.

Приведенная выше диаграмма показывает процентное соотношение общего объема и среднее МАКС. HP автомобиля за всю историю.

Автомобильный рынок определяется предпочтениями потребителей и предлагает ряд вариантов двигателей, которые найдут что-то для каждого. Повышенная мощность современных двигателей обеспечивает хорошее сочетание экономии топлива и производительности. В то время как маслкары остаются важным элементом американского общества и автомобильной культуры, спрос изменился, и понимание этих данных в более широком контексте отрасли дает дилерам возможность принимать правильные решения о запасах.

Чтобы узнать больше о последних автомобильных тенденциях, влияющих на рынок, просмотрите полный анализ тенденций автомобильного рынка за 4 квартал 2018 года.

Двигатель — как создается мощность

Конверсия топливо энергия к власти в двигатель запускается, когда бензин смешивается с воздухом в устройстве, называемом карбюратор , образуя легковоспламеняющуюся смесь.

На такте впуска поршень опускается, впускной клапан полностью открыт, а выпускной клапан закрыт.Когда поршень поднимается во время такта сжатия, выпускной клапан все еще закрыт, а впускной клапан закрывается. Рабочий ход перемещает поршень вниз по мере расширения воспламененных газов. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Горячие газы в цилиндре выходят через открытый выпускной клапан, когда поршень снова поднимается для такта выпуска.

Смесь всасывается в цилиндры через клапаны , сжатый примерно до восьмой или девятой части исходного объем по поршень , а затем воспламеняется свечой зажигания.

Быстрое расширение горения газ , то горение , опускает поршень по цилиндру.

Тяга вниз изменяется шатун к вращательному движению коленчатый вал почти так же, как велосипедист, нажимающий ногой на педаль, поворачивает цепное колесо.

Нисходящий Инсульт поршня известен как рабочий ход в четырехтактном цикл это происходит только один раз за каждые четыре хода поршня вверх и вниз.

Степень сжатия

Разница между объемом воздуха и топливной смеси, всасываемой в цилиндр во время такта впуска, и ее конечным объемом при полном сжатии называется степенью сжатия.Если уменьшить объем смеси до одной девятой от первоначального объема, степень сжатия двигателя составит 9: 1.

Цикл начинается с индукция Инсульт. При закрытом выпускном клапане движение поршня вниз всасывает топливную смесь из карбюратора в цилиндр. Смесь поступает через впускной клапан, открытый распредвал превращение.

Следующее движение поршня вверх является ход сжатия . Выпускной клапан остается закрытым, и впускной клапан также закрывается, поэтому смесь в цилиндре сжимается поднимающимся поршнем в небольшое пространство, известное как камера сгорания обычно в крышка цилиндра или в верхней части поршня.

А Искра от свечи зажигания зажигает смесь и заставляет ее быстро расширяться, опуская поршень вниз в рабочем такте.

Когда поршень поднимается еще раз, впускной клапан остается закрытым, но выпускной клапан открывается. Это движение позволяет отходам сгоревшей смеси выходить через Система вытяжки , и называется выпускной ход .

Распределительный вал продолжает вращаться, выпускной клапан закрывается, впускной клапан открывается, и снова начинается четырехтактный цикл.

Порядок стрельбы

Положения клапана в порядке срабатывания 1,2,4,3

Последовательность, в которой свечи зажигания воспламеняют смесь в каждом из цилиндров двигателя, известна как порядок стрельбы .

Это контролируется распределитель , который направляет поток Текущий к каждой свече в правильное время в течение четырехтактного цикла двигателя. Распределительный вал предназначен для открытия и закрытия клапанов в необходимой последовательности.

Искра возникает непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки ( ВМТ ) на сжатие Инсульт.

Цилиндры рядного двигателя обычно нумеруются спереди назад, начиная с цилиндра № 1.

Если свечи зажигаются в числовом порядке от одного конца до другого, последовательные импульсы мощности от поршней заставят двигатель работать очень неравномерно и чрезмерно вибрировать.

В четырехцилиндровом двигателе вибрация снижается с порядком зажигания 1, 3, 4, 2 или 1, 2, 4, 3.

Всякий раз, когда высоковольтные провода отсоединяются от свечей зажигания, они всегда должны быть повторно подключены в правильной последовательности, чтобы поддерживать надлежащий порядок зажигания.

Если есть сомнения, пометьте провода номерами цилиндров на липкой ленте.

инерция вращающегося маховик также помогает сглаживать циклические колебания и сводит к минимуму вибрацию двигателя.

.