Odłączanie cylindrów w silnikach - po co się stosuje i jak to działa?

System odłączania cylindrów to rozwiązanie wiekowe, ale wciąż używane przez nielicznych producentów. Można natomiast oczekiwać, że w najbliższej przyszłości stanie się bardziej popularne, bo pierwsze szlaki zostały już przetarte. Jak działa system odłączania cylindrów w silnikach spalinowych i po co się go stosuje?

Ten artykuł ma 3 strony:

Mała pojemność — niskie zużycie paliwa

Jak już mogliście przeczytać w naszym artykule o downsizingu silników, pojemność skokowa to jeden z ważniejszych czynników wpływających na zużycie paliwa. Im jest wyższa, tym silnik potrzebuje więcej paliwa do wykonania swojej pracy, nawet jeżeli pracuje praktycznie bez obciążenia, np. na biegu jałowym. Sprawa jest prosta – cylindry trzeba czymś wypełnić, a nieznaczny udział w tym napełnianiu ma również paliwo. Od lat trwa więc powolne zmniejszanie pojemności silników i zastępowanie jej innymi rozwiązaniami, np. doładowaniem. Jednak już w latach 80. Amerykanie pracowali nad rozwiązaniem mającym zmniejszyć pojemność silnika, ale nie na stałe, lecz na żądanie. Jak to możliwe, by zmniejszyć pojemność silnika wtedy, gdy się tego chce?

Wydaje się, że pojemność skokowa to wielkość stała. Składają się na nią trzy wielkości: średnica cylindrów, skok tłoków i liczba cylindrów. Teoretycznie nie da się niczego zmienić, ale już dawno temu wymyślono, że można. Wystarczy wyłączyć z pracy część cylindrów, zmniejszając pojemność silnika nawet o połowę. Prosty przykład: 4-cylindrowy silnik o pojemności 2 litrów ma pojemność 0,5 l x 4. Jeżeli wyłączymy połowę cylindrów, uzyskujemy pojemność 1 litra, co zmienia silnik dość duży w mały i ekonomiczny. Co ważne, w wielu sytuacjach drogowych, połowa mocy generowanej przez większość jednostek napędowych to i tak za dużo. Samochód nie potrzebuje jej w ogóle gdy kierowca puszcza gaz i potrzebuje jej naprawdę niewiele, gdy auto jedzie z górki z lekko wciśniętym gazem. Nawet jadąc ze stałą prędkością na równej drodze, do sprawnego napędzania samochodu wystarczy około 10–30 KM mocy. Po co więc cztery cylindry mają pracować na pół gwizdka, skoro tylko dwa z nich wystarczą, a i tak nie będą pracowały pełną parą?

Amerykanie byli pionierami w odłączaniu cylindrów bo mieli co odłączać. Ich standardowe V8 zamieniało się w silnik 4-cylindrowy. Z marketingowego punktu widzenia wszystko było w porządku, bo pod maską tkwiła V-ósemka, a system zyskał nazwę "zmiennej pojemności silnika" lub "pojemności na żądanie".

Do takiego wniosku doszli już m. in. Amerykanie i Niemcy, a konkretnie współpracujący jeszcze ze sobą Daimler i Chrysler oraz Chevrolet. Dołączyła również Honda, ale ich system nie został tak rozpowszechniony jak amerykański i niemiecki. Wpadli na pomysł przywrócenia idei Cadillaca z lat 80. w silnikach V8 i zastosowano pierwsze udane systemy wyłączania cylindrów i jednocześnie zmniejszania pojemności skokowej o połowę. Cztery pracujące cylindry z powodzeniem napędzały Jeepy i Mercedesy, a także Corvetty, zużywając przy tym mniej paliwa. Nie o połowę mniej, ale o około 20 proc. Przy zużyciu na poziomie minimum kilkunastu litrów na 100 km da się to odczuć. Swoją drogą, konstruktorzy silnika HEMI 5,7 litra wprost określili swoje rozwiązanie systemem zmiennej pojemności (Multi Displacement System) bez mącenia klientom w głowie jakimś odłączaniem cylindrów. Używano również określenia Displacement on Demand, czyli pojemność na żądanie, co moim zdaniem jest strzałem w samo sedno.

Wraz z rosnącymi wymaganiami odnośnie emisji CO2, idea wyłączania cylindrów przeszła na mniejsze silniki. Audi jako pierwsze odważyło się na zastosowanie systemu własnej konstrukcji w jednostce 4-cylindrowej, a konkretnie w znanym motorze 1.4 TSI. Już wcześniej sprawdzili to rozwiązanie w V8, więc nie można powiedzieć by eksperymentowali, ale odłączanie cylindrów w tak małym silniku było o tyle kontrowersyjne, że nie wiadomo jakie przyniesie korzyści. Niezależne testy wykazały, że korzyści rzeczywiście są, ale minimalne. Gra nie warta świeczki? Niekoniecznie.

System Active Cylinder Technology pracujący w silniku 1.4 TSI Grupy VW AG

Jak to mówią, pierwsze koty za płoty i to co sprawdziło się w jednostkach 1.4 TSI, pewnie sprawdzi się również w innych, na przykład większych, ale wciąż czterocylindrowych. Może się to stać koniecznością w przyszłości, bo silników nie można zmniejszać bez końca, a nie każdy producent może sobie pozwolić na wypuszczanie na rynek sedana z jednostką 3-cylindrową o pojemności 1 litra. Zamiast zmniejszać cylindry do minimum, które i tak już w niektórych jednostkach zostało przekroczone, lepiej poszczególne cylindry wyłączać. W ten sposób można sprzedawać silnik 4-cylindrowy i 2-litrowy, który w każdej możliwej sytuacji będzie tak naprawdę litrowy i 2-cylindrowy. Inna sprawa, że optymalna pojemność cylindra dla silnika spalinowego to około 400–600 cm³ i jeszcze kilkanaście lat temu niemal wszyscy producenci się tego trzymali. Dziś już nie ma takiej możliwości. 1-litrowy EcoBoost Forda ma niewiele ponad 0,3 l na cylinder. Podobną pojemność mają cylindry popularnych silników 4-cylindrowych o pojemności 1,2 l. Jeżeli mają być naprawdę wydajne, to trzeba zwiększyć pojemność cylindra bez zwiększania pojemności silnika. Odjęcie cylindra okazuje się więc jedynym rozwiązaniem. Ford powraca do optimum i pracuje obecnie nad 3-cylindrowym EcoBoostem o pojemności 1,5 litra, czyli 0,5 l na cylinder, który zastąpi teoretycznie taki sam silnik, ale 4-cylindrowy. Najprawdopodobniej zastosuje jeszcze system wyłączania jednego cylindra.

Zobacz również: Goodyear - konferencja

Kontynuuj czytanie na kolejnych stronach:

Zobacz więcej artykułów z serii: Silnik

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Poradniki i mechanika:

Dlaczego klimatyzacja nie chłodzi? Najczęstsze awarie i błędy serwisowe Leki zaburzające zdolność prowadzenia pojazdu [poradnik] Regeneracja wtryskiwaczy Common Rail Jaka technika jazdy na autostradzie jest najlepsza? Do czego służy zawór EGR, co się w nim psuje i czy warto go wyeliminować? BP, Orlen, Shell, DKV - wybieramy emitenta kart paliwowych Jak wybierać samochód do firmy? Manager floty - obowiązki i zarobki Czy można wyeliminować dwumasowe koło zamachowe i jak to poprawnie zrobić? Czy warto stosować olej o niższej lepkości na zimę? Regulamin kierowcy firmowego [cz. 1] Downsizing silników - czy trzeba się go obawiać? TCO, czyli cena zakupu samochodu nie jest najważniejsza Formy finansowania zakupu samochodu do firmy Co warto wiedzieć przed zakupem łańcuchów śniegowych? Karty paliwowe w firmie - podstawowe informacje Najlepsze silniki Diesla w swoich klasach – które polecamy w samochodach używanych? Mam silnik 1.2 TDI, 1.6 TDI lub 2.0 TDI EA 189 Volkswagena - co powinienem robić? [aktualizacja] W co nie warto wierzyć producentom samochodów, czyli kłamstwa i mity, którymi nas karmią Najlepsze silniki benzynowe w swoich klasach – które polecamy w samochodach używanych? Co to jest przyczynienie się do wypadku drogowego? Wycieki płynów w samochodzie – objawy, przyczyny i zagrożenia Obsługa i ładowanie akumulatora – to możesz zrobić samodzielnie Na jakich zasadach przedłuża się polisę OC i jakie są kary za jej brak?

Popularne w tym tygodniu:

Zabierz zwierzaka w podróż, ale zrób to bezpiecznie Podróżowanie trasami szybkiego ruchu: błędy i dobre praktyki Na które towarzystwa ubezpieczeniowe kierowcy skarżą się najczęściej? Jak przewozić dziecko w foteliku samochodowym? Wyścigi na ćwierć mili wychodzą z podziemia. Wreszcie oficjalny puchar Polski Wiosną pada śnieg, a mamy opony letnie. Czy to niebezpieczne? Jak czytać oznaczenia na szybach samochodowych? Które firmy oferują najtańsze polisy OC? Jak i ile można zaoszczędzić na paliwie w trasie? 3.0 V6 CDI – zaawansowany techniczne, mocny, ale dość drogi w eksploatacji silnik Mercedesa Jak czytać ogłoszenia sprzedaży samochodów? Szkoda całkowita i zbyt niska wycena – jak napisać odwołanie?