Системы отключения цилиндров: рассказываем, как они работают, бывают ли с ними проблемы и сколько топлива экономят

С всё более строгими экологическими нормами каждая сэкономленная капля топлива или каждый грамм выбросов CO2, которого удаётся не допустить в атмосферу, стоит на вес золота. Поэтому автопроизводители уже много лет исследуют, разрабатывают и внедряют в свои двигатели внутреннего сгорания технологии, позволяющие снизить расход и вредные выбросы без потери мощности, отзывчивости, ощущений от управления… Одним словом, без ущерба для характеристик и удовольствия от вождения.

Эта идея отнюдь не нова, хотя сегодня такую технологию используют автомобили самых разных классов: от люксовых седанов и спорткаров с многоцилиндровыми моторами большого объёма до малолитражек с трёх- или четырёхцилиндровыми двигателями. Считается, что впервые её применила General Motors, которая установила её на V8, использовавшемся в линейке Cadillac ещё в 80-х годах. Своего рода временный «даунсайзинг».

Сегодня такие системы можно найти на моделях Porsche, Mercedes, Honda… Хотя именно концерн Volkswagen популяризировал эту технологию, впервые серийно применив её в четырёхцилиндровом моторе 1.4 TSI в 2011 году. Сейчас её используют в 1,5-литровом четырёхцилиндровом двигателе, который стоит на многих моделях концерна.

Обычно, ради балансировки (чтобы мотор работал плавно), отключают половину цилиндров. Но есть и моторы с нечётным числом цилиндров, например эволюция 1.0 Ecoboost, который Ford впервые установил на Fiesta в 2016 году, и в этом случае отключается лишь один из трёх цилиндров. Поэтому такую технологию можно встретить как в маленьких городских автомобилях, например в Seat Ibiza, так и в спорткарах, например в Audi R8 V10.

Как работает двигатель с отключением цилиндров

Цель, как мы уже отмечали, — снизить выбросы и расход, заставив двигатель в определённых ситуациях работать как будто он меньшего объёма. Отключённые цилиндры при этом не перестают совершать возвратно-поступательное движение. Просто в механизме газораспределения используется механизм, который не позволяет открываться впускным и выпускным клапанам отключаемых цилиндров, в которых не происходит сгорания; хотя бывают и случаи, когда просто отключают подачу топлива в эти цилиндры, но таких немного (например, V12 объёмом 6,5 литра концерна Volkswagen).

В наиболее распространённых системах, которые закрывают клапаны, пока цилиндры отключены, поршни движутся, сжимая газы, оставшиеся внутри. Это может быть газ, оставшийся после последнего сгорания перед отключением, или «свежий» воздух после последнего впуска, что минимизирует нагрузку на поршень при его движении вверх и вниз, поскольку с этого момента в камеру не подаётся бензин. Работу системы очень наглядно можно увидеть в этом видео:

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

Отключение цилиндров включается только временно, в моменты движения с малой нагрузкой на педаль газа. В таких ситуациях так называемые «потери на насосных ходах» двигателя велики, поскольку мотору трудно заполнить камеру сгорания нужным количеством воздуха из-за разрежения во впускном коллекторе. Отключая некоторые цилиндры, добиваются того, что остальные работают эффективнее и с большей нагрузкой.

Ощущается ли система отключения цилиндров во время движения?

Эти системы спроектированы так, чтобы водитель не замечал их включения, которое происходит только в very конкретных ситуациях — при средних оборотах и малых нагрузках — и на очень короткие промежутки времени.

Например, в четырёхцилиндровом моторе концерна Volkswagen такая система обычно работает только примерно в диапазоне от 1400–1500 об/мин до 4000 об/мин, всегда при очень низком требуемом крутящем моменте (от 25 до 100 Нм) и в определённых условиях температуры, скорости и т. д. Более того, на некоторых моделях можно понять, что автомобиль едет с отключённой частью цилиндров, по индикации на приборной панели.

Естественно, при отключённых цилиндрах двигатель развивает меньшую мощность. Но в этом и суть: система срабатывает только при небольшом запросе на ускорение. Как только вы нажимаете на газ и мотору нужна отдача, система снова включает все цилиндры примерно за несколько миллисекунд.

А как насчёт балансировки двигателя? Разве работа с меньшим количеством цилиндров не увеличивает шум и вибрации? На самом деле увеличивает, но производители справляются с этим «побочным эффектом» тоже с помощью технологий. В трёхцилиндровом Ecoboost Ford, например, — за счёт оптимизации двухмассового маховика и усиленного сцепления. В V8 обычно отключают цилиндры 2, 3, 5 и 8, оставляя порядок зажигания V4 для цилиндров 1, 4, 7 и 6… и применяют активные опоры двигателя, которые гасят вибрации.

Сколько можно сэкономить с системой отключения цилиндров?

Прежде всего это сильно зависит от двигателя, а также от стиля вождения. И, кроме того, как и в случае с homologated и реальным расходом, цифры производителей обычно не совпадают с тем, что владельцы замечают у себя в кошельке.

Porsche, например, говорит об экономии топлива до 30% на 4-литровых турбомоторах V8. Audi всегда говорил об экономии расхода от полулитра до литра на 100 км в зависимости от стиля вождения и условий движения.

General Motors, пионер этой технологии, уже разработала систему переменного отключения цилиндров, способную менять количество отключаемых цилиндров в зависимости от нагрузки на двигатель в реальном времени, что даёт ещё большую экономию и снижение выбросов. Идея — внедрить эту технологию на моторах большого объёма (пикапы, грузовики), в том числе дизельных. Если вам интересно, как работала бы эта система, посмотрите здесь.

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

Могу сказать одно: по нашему опыту, наличие отключения цилиндров не обязательно означает, что автомобиль будет расходовать меньше, чем другой мотор без такой системы. Иначе говоря: есть очень эффективные моторы, которые расходуют очень мало без необходимости прибегать к этой технологии.

Может ли отключение цилиндров привести к поломкам или проблемам?

Если вы из тех, кто считает, что чем меньше технологий в моторе, тем ниже риск поломок, и вы присматриваетесь к автомобилю с отключением цилиндров, можете быть спокойны.

Таких автомобилей с работающими системами очень много: они проехали миллионы километров в самых разных условиях, и не известно о каких-либо неисправностях или проблемах, связанных с их работой.

Полезная информация по теме

• Что такое турбоямма, или задержка отклика турбины?
• Клапан EGR: принцип работы, поломки, проблемы…
• Интеркулер: как он работает и зачем он нужен вашему автомобилю?