Кіріспе
Жанар-жағар майлы қозғалтқыш технологиясы – қозғалтқыштың көлемін өзгертуге мүмкіндік беретін автомобиль қозғалтқышы технологиясы, көбінесе цилиндрлерді тоқтату арқылы отынның тиімді пайдаланылуын арттыру мақсатында қолданылады. Бұл технология ең алдымен үлкен, көп цилиндрлі қозғалтқыштарда қолданылады. Көптеген автомобиль өндірушілер 2005 жылдан бастап бұл технологияны қабылдады, алайда бұл идея бұрыннан белгілі болған.
Variable displacement is an automobile engine technology that allows the engine displacement to change, usually by deactivating cylinders, for improved fuel economy. The technology is primarily used in large, multi cylinder engines. Many automobile manufacturers have adopted this technology as of 2005, although the concept has existed for some time prior to this.
Жұмыс істеу теориясы
Цилиндрдің өшірілуі аз жүктемеде ішкі жану қозғалтқышының отын тұтынуын және шығарындыларын азайту үшін қолданылады. Типик жағдайда, жеңіл жүкпен жүргізу кезінде жүргізуші қозғалтқыштың максималды қуатының шамамен 30 пайызын ғана пайдаланады. Мұндай жағдайда дроссельді клапан жабылады, ал қозғалтқыш ауа тарту үшін жұмыс істеуі керек. Бұл сорғылау шығындары деп аталатын тиімсіздікке әкеледі. Кейбір үлкен қозғалтқыштарда аз жүктемеде цилиндр қысымын төмендету қажет, сондықтан жоғарғы өлі нүктедегі цилиндр қысымы кішкентай 4 цилиндрлі қозғалтқыштың шамамен жартысына тең болады. Төмен цилиндр қысымы отын тиімділігін төмендетеді. Цилиндрді аз жүктемеде өшіру ауа тарту коллекторынан ауа тартатын цилиндрлердің саны азайғанын білдіреді, бұл оның сұйық (ауа) қысымын арттыруға көмектеседі. Өзгермелі орын ауыстырусыз жұмыс істеу ысырапшылыққа әкеледі, өйткені отын әр цилиндрге үздіксіз сорылады және жағылады, тіпті максималды өнімділік қажет болмаса да. Қозғалтқыштың жартысын өшіру арқылы тұтылатын отын мөлшері айтарлықтай азаяды. Сорғылау шығындарын азайту, бұл әр жұмыс істейтін цилиндрдегі қысымды арттырады, және цилиндрлерге сорылатын отын мөлшерін азайту арқылы отын тұтынуын тас жол жағдайында 8-ден 25 пайызға дейін азайтуға болады. Цилиндрді өшіру үшін кіріс және шығару клапандарын жабық ұстау қажет. Кіріс және шығару клапандарын жабық ұстау жану камерасында "ауа серпімі" құрайды – тұтқынға түскен түтін газдары (алдыңғы циклден қалған) поршеньнің жоғары соққысында сығылады және оның төменгі соққысында поршеньді төмен итеріп жібереді. Тұтқынға түскен түтін газдарын қысу және декомпрессия теңестіру әсерін тигізеді – жалпы алғанда, қозғалтқышқа қосымша жүктеме түспейді. Цилиндрді өшірудің соңғы жүйелерінде қозғалтқышты басқару жүйесі де өшірілген цилиндрлерге отын беруді тоқтату үшін қолданылады. Қозғалтқыштың қалыпты жұмысы мен цилиндрді өшіру арасындағы ауысу да тегіс жүзеге асырылады, тұтану уақытын, соқпақ уақытын және дроссельді клапанның орналасуын өзгерту арқылы (электрондық дроссельді басқарудың арқасында). Көп жағдайда цилиндрді өшіру салыстырмалы түрде үлкен көлемді қозғалтқыштарда қолданылады, олар аз жүктемеде өте тиімсіз. Мысалы, V12 қозғалтқышында 6 цилиндрға дейін өшірілуі мүмкін. Бұл технология 1981 жылы Cadillac-тің L62 "V8 6 4" қозғалтқышында қайтадан сынақтан өтті. Технология 350 дизельді V8 қозғалтқышы бар Seville-ден басқа барлық Cadillac модельдерінде стандартты болды. Cadillac компаниясы Eaton Corporation компаниясымен бірлесіп, өндірістегі алғашқы V8 6 4 жүйесін әзірледі, ол қажетті қуатқа байланысты қозғалтқышты 8 цилиндрден 6 цилиндрге дейін, содан кейін 4 цилиндрге дейін ауыстыру үшін қозғалтқышты басқару блогын қолданды. Alfa Romeo-ның мәлімдемесіне сәйкес, осы сынақтар кезінде цилиндрді өшіру отын тұтынуды өзгермелі орын ауыстырусыз CEM отын құйылатын қозғалтқышпен салыстырғанда 12%-ға, ал кабуретті 2.0 литрлік жүйелі өндіріске қарағанда 25%-ға дейін азайтады. Cadillac жүйесі сәтсіз болғаны және төрт цилиндрлі қозғалтқыш қолданылғаны үшін Mitsubishi өздерінің әлемдегі алғашқысы ретінде мақтан тұтты. Бұл технология кейін Mitsubishi V6 қозғалтқыштарында қолданылды. Жүйе 1 және 4-цилиндрлердегі клапандарды 0,5-тен төмен жылдамдықта, бос жүріс кезінде және баяулау кезінде өшіру арқылы жұмыс істеді. Жанар-жағар майды тұтыну көрсеткіштері әдетте 4G12-ге қарағанда 20 пайызға жақсарды. Алайда, дереккөздер екі цилиндрлік режимде қозғалтқыштың қатты жұмыс істегеніне шағымданды, бірақ арнайы қозғалтқыш тіректерімен гидравликалық демпферлеуге қарамастан. Тербеліс пен шуды азайту үшін жасалған басқа да әрекеттерге иілгіш шығарынды құбырының бөлігі, салқындатқыш температурасы 70°C-қа жеткенше жүйені іске қосуға болмайды және 70 пайыз ауыр серпімді дөңгелек кірді. Mitsubishi компаниясының бұл әрекеті ұзаққа созылмады, себебі автокөлік сатып алушылар жауап бермеді. 1993 жылы Mitsubishi өзінің өзгермелі клапан уақытын белгілеу технологиясын әзірлегеннен кейін бір жыл өткен соң, MIVEC MD нұсқасы енгізілді. Жаңадан пайда болған MD технологиясы екінші буында болды, 4 цилиндрден 2 цилиндрге ауысуды қамтамасыз ететін электронды басқаруды жақсартты. MD режимінде MIVEC қозғалтқышы төрт цилиндрдің тек екеуін ғана пайдаланады, бұл сорғылау шығындары салдарынан ысырап етілетін энергияны едәуір азайтады. Сонымен қатар, қозғалтқыштың сүрінуіне байланысты шығындар да азайтылады. Отын экономиясы артқанымен, үдеу айтарлықтай төмендеді, ал қозғалтқыш вакуумінің жоғалтылуы жүйе төрт цилиндрлік режимде болғанда тежеуге қатысудың қауіпті жоғалтуына әкелді. Компьютерлік басқарумен цилиндрді жылдам өшіру және қайта іске қосу шамалы уақытта жүзеге асырылады. Көптеген автокөлік өндірушілерінің қазіргі өндірісте цилиндрді өшіруге ие қозғалтқыштары бар. Daimler AG-ның Active Cylinder Control (ACC) өзгермелі орын ауыстыру технологиясы 2001 жылы CL600 және S600 моделіндегі 5.8 л V12 қозғалтқышында дебют жасады. Mercedes Benz 1990 жылдардың соңында V12 Multi Displacement жүйесін әзірледі, ол отын беру тізбегіндегі әр екінші цилиндрді өшіреді. Бұл технология 2004 жылғы DaimlerChrysler Hemi қозғалтқыштарында кеңінен қолданылды. 2003 жылдан бастап Honda J отбасы қозғалтқыштарында Variable Cylinder Management жүйесін енгізді. Honda жүйесі цилиндрлердің тобын өшіру арқылы жұмыс істейді, 6-дан 4-ке, содан кейін 3 цилиндрге ауысады. 2005 жылы GM өзінің Active Fuel Management цилиндрді өшіру жүйесін (IV буын шағын блокта) енгізді, ол Chrysler-дың MDS жүйесіне ұқсас, цилиндрлердің жартысын өшіреді. 2018 жылы GM Dynamic Fuel Management деп аталатын жақсартылған жүйені енгізді, ол қажеттілікке байланысты цилиндрлердің кез келген санын, әртүрлі комбинацияларда өшіреді. Жүйе Dynamic Skip Fire негізінде құрылған, бұл технология Калифорниялық Tula Technology компаниясымен әзірленген және осы технологияны қолданатын 6.2 л қозғалтқыш 2019 жылғы Ward's 10 Best Engines тізіміне енді. 2012 жылы Volkswagen Active Cylinder Technology (ACT) жүйесін енгізді, бұл технологияны төрт цилиндрлі қозғалтқыштарда алғаш рет қолданған өндіруші. 2016 жылдың қараша айында Ford өзінің үш цилиндрлі Ecoboost қозғалтқышының цилиндрлердің біреуін өшіру мүмкіндігін жариялады. Бұл қазірге дейін өшіру технологиясын қолданған ең кішкентай қозғалтқыш, бұл технологияның кішкентай автомобильдерде де қолданылуына мүмкіндік береді. 2017 жылдың қараша айында Mazda барлық 2018 CX-5 модельдерінде стандартты цилиндрді өшіру және Mazda6 модельдерінде қолдану мүмкіндігін жариялады. 2020 модельдік жылына қарай, АҚШ-та сатылған жеңіл көліктердің шамамен 15%-ы цилиндрді өшіруді қолданды, олардың көп бөлігі Mazda (64%), GM (44%), Honda (24%) және FCA (23%) компанияларына тиесілі.
Қатынасты технологиялар
Өзгермелі қысым коэффициенті. Мұндай жүйелердің ең танымал мысалы – тәжірибелік Saab өзгермелі қысым қозғалтқышы, ол иілгіш блок арқылы поршеньдерді цилиндр қақпағына жақындату немесе алыстату арқылы жану камераларының көлемін өзгертетін еді. Басқа тәжірибелік жүйелерге эксцентрлік валға жылғатын шайбаны қолданатын Хефли қозғалтқышы және төрт буынды механизмді қолданатын Скалцо поршеньді өшіру қозғалтқышы жатады, соңғысы жеке поршеньдерді толығымен тоқтату мүмкіндігімен ерекшеленеді. Қазіргі таңдағыда ешбір өндірістік автомобиль бұл конструкциялардың ешқайсысын қолданбайды. Сонымен қатар, Cadillac-тің Northstar қозғалтқыш сериясында "қауіпсіз режим" (limp home) болған. Егер қозғалтқыш салқындатқышын жоғалтса, қозғалтқыш басқару блогы цилиндрлердің жартысынан отын мен тұтандыруды тоқтатар еді. Клапан жұмысы өзгертілмей, жанбайтын цилиндрлер қозғалтқышты ауамен салқындатып, салқындатқышсыз 100 мильге дейін жүруге мүмкіндік беретін еді.