Jako první motor s odpojováním válců uvedl v roce 1981… Cadillac!

V současné době je odpojování válců motorů jednou z cest, jak vyhovět stále přísnějším nárokům na snižování spotřeby paliva a tedy i emisí ve výfukových plynech. V současnosti si toto spojujeme třeba se skupinou Volkswagen a jejich motorem 1.4 TSI s technologií ACT. Když tento motor poprvé vyjel, sliboval VW snížení spotřeby v měřicím cyklu NEDC přibližně o 0,4 litru a množství emisí CO2 o 10 g na ujetý kilometr. Jenže myšlenka odpojovat válce při jízdě je mnohem starší.

Od druhé světové války

Deaktivovat vybrané válce u víceválcového motoru v určitých režimech jeho chodu se technici pokoušeli již během druhé světové války. Dlouhá léta však zůstalo jen u konceptů a vývojových studií. Opravdový průlom této technologie na trh nastal až v roce 1981 zásluhou americké automobilky Cadillac, která je součástí skupiny GM. Tehdy Američané uvedli motor L62 V8-6-4. Čísla za písmenem „V“ udávala, že tento agregát není jen osmiválcem, ale také současně šestiválcem a čtyřválcem. Cadillac si od této technologie sliboval snížení spotřeby paliva, která byla v USA v tomto období krátce po druhé ropné krizi velmi diskutovaným tématem.

Nejdelší výrobní linka světa! Cadillac Allanté létal letadlem a překonával 14.500 km!

Ke všemu byl navíc Cadillac opakovaně vyzýván ke snížení spotřeby paliva svých automobilů. K uvedené době se navíc datuje vládní nařízení známé jako CAFE (Corporate Average Fuel Economy), které mělo za úkol připravit podklady pro snížení spotřeby automobilů na americkém trhu. Kongres jej schválil v roce 1975, přičemž šlo o americkou reakci na embargo na vývoz ropy, které vyhlásily státy OPEC v letech 1973 až 1974.

Na rychlosti, ale i teplotě motoru

Na vývoji systému, který by osmiválci umožnil odpojit až polovinu válců, pracovaly zejména čtyři společnosti. Kromě Cadillacu to byla společnost Delco Electronics, patřící taktéž do skupiny GM, a dále firma Rochester, specializující se na palivové systémy, a rovněž společnost Eaton.

Základ pro revolučně řešený motor poskytl běžný osmiválec GM o objemu 368 kubických palců, tedy šesti litrů. Zachován zůstal tyčkový rozvod OHV s centrálním vačkovým hřídelem. A teď, které válce se daly deaktivovat - ve čtyřválcovém režimu došlo k odpojení válců 1, 4, 6 a 7. Pokud motor běžel jako šestiválec, odpojily se válce 1 a 4. Nad vším bděla elektronická řídicí jednotka motoru ECM. Za běžných podmínek běželo všech osm válců, na šestiválec se přecházelo v režimu částečného zatížení a současně při rychlosti 47 mph (75,2 km/h) a vyšší. Čtyřválec se z motoru stal pouze při ustálené jízdě rychlostí 24 mph (38,4 km/h) a dále při deceleraci. Dalšími podmínkami nutnými pro odpojení válců se staly otáčky motoru nepřesahující 4000 za minutu, teplota chladicí kapaliny alespoň 120 stupňů F (48,88 stupňů Celsia) a dále musel mít automat zařazen třetí, tedy nejvyšší převodový stupeň.

Technika: Vypínání válců včera a dnes

Zazdil to servis a pomalá elektronika

Jednotlivé válce, konkrétně 1, 4, 6 a 7, odpojovala čtveřice solenoidových ventilů, ovládaných jednotkou MDDA (Modulated Displacement Driver Assembly) na základě pokynů z řídicí jednotky motoru ECM. Ta skrz snímače sledovala otáčky motoru, teplotu chladicí kapaliny, snímač tlaku v sání, barometrický tlak (dle nadmořské výšky), rychlost vozidla, zařazený převod samočinné převodovky a polohu škrticí klapky. Samotné ovládání sacích a výfukových ventilů bylo v místě vahadel osazeno mechanismem, který je působením tlaku oleje odpojil od tyček rozvodu OHV. Ovládání solenoidů jednotkou MDDA bylo dvoustupňové. Nejprve došlo k jejich posunutí vpuštěním proudu o 4 ampérech a dále byl přiveden proud o velikosti jedné ampéry k tomu, aby solenoidy zůstaly v poloze odpojení válců. Při jejich deaktivaci došlo k uzavření sacích i výfukových ventilů daného válce pootočením blokovací desky ovládacího solenoidu. K propojení blokovací desky s ovládací jednotkou došlo skrz výstupek, který zapadnul do otvoru ve zmíněné desce. Jak se tyč rozvodu OHV pohybovala vzhůru, došlo k posunutí ovládacího členu vzhůru na jakousi opěrnou tyč. Tím se změnila poloha středu otáčení vahadla z opěrné tyče na ventilové zdvihátko. Ventilová pružina držela příslušný ventil v zavřené poloze do doby, dokud vahadlo pracovalo naprázdno. A tedy neovládalo ventil.

Design vozidel Cadillac: Oploutvení průkopníci

Systém pracoval se vstřikováním benzínu, které ovšem bylo pouze vylepšeným karburátorem, vyvinutým Rochesterem a celé se to jmenovalo Quadra-jet karburátor. Šlo vlastně o nepřímé centrální vstřikování, kdy palivový solenoid technici umístili do tělesa škrticí klapky, tak jak to známe z pozdějších favoritů a prvních felicií se systémem Monomotronic. Škrticí klapka ale vyžadovala dodatečnou servisní péči, při níž se nastavovalo její minimální otevření (dnes bychom řekli, že se dělalo takzvané základní nastavení škrticí klapky), které muselo korespondovat pozicemi snímače její polohy. Mechanici navyklí na motory bez elektroniky to však často zanedbávali, navíc popsaný úkon vyžadoval diagnostické rozhraní, což ne každý servis „v prérii na středozápadě USA“ měl tehdy k dispozici. Další problém představovala pomalá řídicí jednotka ECM. To způsobovalo, že přechod mezi režimy motoru s různě aktivními počty válců probíhal dost pomalu. Do třetice problémy způsobovalo zmíněné vstřikování benzínu, které nebylo dořešené. Řidičům tak často svítila kontrolka elektroniky motoru, na což nebyli z minulosti vůbec zvyklí.

Ač byl celý systém vyřešen vcelku elegantně a měl naději na úspěch, ve skutečnosti motor V8-6-4 ve vozech Cadillac skončil po přibližně ročním účinkování. V roce 1982 tak tento zajímavý agregát zmizel z nabídky vozů této značky.

Že naději na delší život popsaný systém měl, ukázalo záhy japonské Mitsubishi, které už v roce 1982 nabídlo podobný systém MD (Modular Displacement) na čtyřválci 4G12, později také na šestiválci. V 90. letech se pak přidaly další značky, například Mercedes-Benz. Ironií osudu se odpojování válců v Cadillacu opět objevilo v roce 2004 coby systém AFM.