Układy dezaktywacji cylindrów: wyjaśniamy, jak działają, czy sprawiają problemy i ile paliwa oszczędzają

Wraz z coraz bardziej rygorystycznymi normami antyzanieczyszczeniowymi każda zaoszczędzona kropla paliwa czy każdy gram emisji CO2, którego udało się uniknąć, są na wagę złota. Dlatego producenci samochodów od lat badają, rozwijają i wdrażają w swoich silnikach spalinowych technologie pozwalające ograniczyć zużycie paliwa i emisje zanieczyszczeń bez poświęcania mocy, odczuć za kierownicą czy reakcji silnika. Innymi słowy, bez rezygnowania z osiągów i przyjemności z jazdy.

Pomysł wcale nie jest nowy, choć dziś tę technologię stosuje się w samochodach wszelkiego rodzaju: od luksusowych limuzyn i sportowych aut z wielocylindrowymi silnikami o dużej pojemności po miejskie auta z małymi silnikami trzy- lub czterocylindrowymi. Pierwsze zastosowanie w samochodzie przypisuje się General Motors, które wprowadziło ją w silniku V8 w swojej gamie Cadillac już w latach 80. Swego rodzaju tymczasowy „downsizing”.

Dziś można je znaleźć w silnikach modeli Porsche, Mercedes, Honda… Choć to Grupa Volkswagen spopularyzowała tę technologię, jako pierwsza wprowadzając ją seryjnie w silniku czterocylindrowym, 1.4 TSI, około 2011 roku. Obecnie stosuje się ją w silniku 1.5 o czterech cylindrach, który napędza wiele modeli tej grupy.

Zazwyczaj ze względu na wyważenie (aby silnik pracował płynnie) dezaktywuje się połowę cylindrów. Istnieją jednak także silniki o nieparzystej liczbie cylindrów, jak rozwinięcie jednolitrowego silnika 1.0 Ecoboost, które Ford zadebiutowało w Fiesta w 2016 roku, a w tym przypadku wyłączany jest tylko jeden z trzech cylindrów. Tę technologię można więc spotkać zarówno w małych autach do codziennego użytku, takich jak Seat Ibiza… jak i w sportowych modelach, takich jak Audi R8 V10.

Jak działa silnik z dezaktywacją cylindrów

Celem, jak już wspomnieliśmy, jest ograniczenie emisji i zużycia paliwa, dzięki czemu silnik w określonych sytuacjach działa tak, jakby był mniejszy. Dezaktywacja cylindrów nie oznacza, że przestają one wykonywać ruch posuwisto-zwrotny. Po prostu stosuje się mechanizm w rozrządzie, który uniemożliwia otwieranie zaworów dolotowych i wylotowych w cylindrach, które mają zostać wyłączone i w których nie zachodzi spalanie; choć zdarzają się też przypadki, w których po prostu wyłączono wtrysk paliwa do tych cylindrów, ale są to nieliczne wyjątki (na przykład silnik V12 o pojemności 6,5 litra Grupy Volkswagen).

W najpopularniejszych systemach, zamykających zawory, gdy cylindry są wyłączone, tłoki poruszają się, sprężając gazy, które pozostały w ich wnętrzu. Mogą to być spaliny z ostatniego spalania przed dezaktywacją lub świeże powietrze z ostatniego zassania, co zminimalizuje wysiłek tłoka podczas ruchu w górę i w dół, od tego momentu bez wtrysku benzyny do komory. Działanie można zobaczyć w bardzo poglądowym filmie:

https://www.youtube.com/watch?v=uRCCFIT_m5w

Dezaktywacja cylindrów włącza się wyłącznie okazjonalnie, wykorzystując chwile, w których jedzie się przy niewielkim obciążeniu pedału gazu. W takich sytuacjach tzw. „straty pompowania” silnika są wysokie, ponieważ silnik musi się namęczyć, by dostarczyć do komory spalania odpowiednią ilość powietrza, z powodu podciśnienia w kolektorze. Wyłączając część cylindrów, pozostałe pracują wydajniej i z większym obciążeniem.

Czy podczas jazdy czuć działanie systemu dezaktywacji cylindrów?

Te układy są zaprojektowane tak, aby kierowca nie odczuwał ich włączenia, które następuje wyłącznie w bardzo konkretnych sytuacjach – średnich obrotach i niskim obciążeniu – i na bardzo krótkie okresy.

Na przykład w silniku czterocylindrowym Grupy Volkswagen działa on zwykle tylko między około 1400–1500 obr./min a 4000 obr./min, zawsze przy bardzo niskim zapotrzebowaniu na moment obrotowy (od 25 do 100 Nm) i w określonych warunkach temperatury, prędkości itp. W niektórych modelach można nawet dowiedzieć się, że jedziemy z częścią cylindrów wyłączonych, dzięki wskaźnikowi na desce rozdzielczej.

Oczywiście przy wyłączonych cylindrach silnik nie osiąga takiej samej mocy. Ale o to właśnie chodzi: system działa wyłącznie w sytuacjach niewielkiego zapotrzebowania na przyspieszenie. Gdy tylko przyspieszasz i potrzebujesz odpowiedzi silnika, układ ponownie uruchamia wszystkie cylindry w zaledwie kilku milisekundach.

A jak wygląda wyważenie silnika? Czy praca na mniejszej liczbie cylindrów nie zwiększa hałasu i wibracji? Owszem, ale producenci radzą sobie z tym „efektem ubocznym” także dzięki technologii. W silniku trzycylindrowym, takim jak Ecoboost Ford, na przykład dzięki optymalizacji dwumasowego koła zamachowego i wzmocnionemu sprzęgłu. W silnikach V8 zwykle wyłącza się cylindry 2, 3, 5 i 8, pozostawiając kolejność zapłonu V4 dla cylindrów 1-4-7 i 6… i sięgając po aktywne poduszki silnika, które eliminują wibracje.

Ile można zaoszczędzić dzięki układowi dezaktywacji cylindrów?

Przede wszystkim wiele zależy od silnika, ale też od stylu jazdy. Do tego dochodzi fakt, że, podobnie jak w przypadku zużycia homologowanego i rzeczywistego, podawane przez producentów wartości zwykle nie pokrywają się z tym, co kierowcy odczuwają w portfelu.

Porsche, na przykład, mówi o oszczędnościach paliwa sięgających 30% w turbodoładowanych silnikach V8 o pojemności 4 litrów. Audi zawsze mówi o oszczędnościach zużycia od pół litra do litra na 100 km, w zależności od stylu jazdy i warunków ruchu.

General Motors, pionier tej technologii, opracowało już zmienny system dezaktywacji cylindrów, zdolny do zmiany liczby wyłączanych cylindrów w zależności od obciążenia silnika w czasie rzeczywistym, z jeszcze większymi korzyściami w zakresie redukcji emisji i zużycia. Zamiarem jest wdrożenie tej technologii w silnikach o dużej pojemności (pick-upy lub „ciężarówki”, ciężarówki), nawet w silnikach Diesla. Jeśli Cię to interesuje, tutaj możesz zobaczyć, jak miałby działać ten system.

https://www.youtube.com/watch?v=ei1NyfgY5Ds

Mogę natomiast powiedzieć, że przynajmniej w naszym doświadczeniu obecność dezaktywacji cylindrów nie oznacza koniecznie, że samochód będzie zużywał mniej niż inny silnik bez tego systemu. Innymi słowy: istnieją bardzo dobre pod względem wydajności silniki, które bardzo mało palą bez konieczności korzystania z tej technologii.

Czy dezaktywacja cylindrów może powodować awarie lub problemy?

Jeśli uważasz, że im mniej technologii w silniku, tym mniejsze ryzyko awarii, a upatrzyłeś sobie auto wyposażone w dezaktywację cylindrów, możesz być spokojny.

Istnieje wiele samochodów z takimi układami, które przejechały miliony kilometrów w różnych warunkach i nie są znane usterki ani problemy związane z ich działaniem.

Powiązane informacje

• Czym jest turbo-lag, czyli opóźnienie reakcji turbosprężarki?
• Zawór EGR: działanie, awarie, problemy…
• Intercooler: jak działa i dlaczego Twój samochód go potrzebuje?