Alko kalkulačka
Jaké.auto Informace o autech podle značky a modelu

Technika: Vypínání válců včera a dnes

31. 1. 2012 • 20:38
22
59
Zobrazit náhledy (22)
Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth Abarth
Myšlenka pozastavení spalovacího procesu je stará skoro jako sám čtyřtaktní motor.

Když koncern Volkswagen na konci ledna představil v Audi A1 Sportback nový motor 1,4 TFSI COD, způsobil menší senzaci díky nové funkci – odpojování válců. Při nízké zátěži se může čtyřválcový motor dočasně proměnit ve dvouválec. Nejedná se ale o žhavou novinku, podobná technika se už roky uplatňuje u velkých motorů a VW není ani prvním, kdo by to zkoušel se čtyřmi válci.

Prapředkem této techniky jsou staré stacionární motory, anglicky označované hit and miss. Nízkootáčkové jednoválcové agregáty s těžkými setrvačníky záměrně vynechávaly zážeh v některých cyklech, což sloužilo k regulaci jejich chodu. Používaly se v první třetině 20. století, například k pohonu vodních čerpadel nebo jako generátory elektrické energie.

V motorech určených pro pohon automobilu se s odpojováním válců (tentokrát hned několika válců u víceválcových motorů) začalo experimentovat už během druhé světové války. Do sériové výroby ale tato technologie dospěla až v roce 1981 – řidiči se s ní tedy setkávají v posledních 30 letech. Nutno dodat, že ve valné většině u automobilů americké produkce.

Teorie – proč odpojovat válce?

Smyslem této funkce je úspora paliva. Velké motory dosahují při plné zátěži vysokých špičkových výkonů, v provozu ale po většinu času pracují jen s částečnou zátěží. V takových podmínkách musí být chod motoru regulován škrticí klapkou. Čím větší motor, tím více musí být přiškrcován.

Kvůli tomu však vznikají tzv. čerpací ztráty. Část výkonu motoru se zplýtvá na překonávání odporu na straně sání. Řešení tohoto problému se nabízí hned několik – optimalizace sacích kanálů, optimalizace tvaru ventilů a pístů nebo odbourání škrticí klapky při použití technologie variabilního zdvihu ventilů.

Při odpojení válců se uzavře přístup vzduchu, o pohon auta se stará typicky polovina válců. Díky tomu nemusí být motor k dosažení stejného výkonu tolik škrcen, a proto roste jeho účinnost. Uzavřený válec se chová jako vzduchová pružina a nepředstavuje pro motor nadbytečnou zátěž.

Cadillac V8-6-4 – neúspěšný průkopník

Prvenství patří, stejně jako v mnoha dalších inovacích, koncernu GM. Odpojování válců přenesl do sériové výroby motor Cadillac 6,0 V8-6-4, uvedený v roce 1981. Systém Modulated Displacement mohl odpojit dva, nebo čtyři z osmi válců.

Motor byl vybaven jednobodovým vstřikováním, řídící jednotkou s palubním počítačem a diagnostikou. Odpojování válců řídil počítač, který nechal u rozvodu OHV mechanicky přerušit kontakt zdvihátka s vahadlem.

Slabým místem se stala spolehlivost elektroniky. Proto byl motor po pouhém jednom roce stažen z výroby, a to bez náhrady odpovídajícího objemu. Dodával se do modelů Seville, De Ville, Eldorado a Fleetwood, déle se udržel jen v zakázkových limuzínách (do roku 1984).

Mitsubishi Modulated Displacement

Brzy následovala japonská automobilka Mitsubishi. Ta použila v roce 1982 techniku odpojování válců do čtyřválce 1,4 l – např. v modelu Colt. Automobilka tehdy slibovala úsporu paliva 16 %, novinka se ale neuchytila a pro malý zájem brzy skončila.

Druhý pokus přišel v roce 1992. Motor 1,6 MIVEC-MD přidal elektronicky řízené variabilní časování a zdvih ventilů. V modelech Colt a Lancer dosahovala atmosférická šestnáctistovka 129 kW a 167 Nm, přitom dokázala jezdit o 10-20 % úsporněji. Velká část úspor však šla ruku v ruce se samotným variabilním ovládáním ventilů.

V roce 1994 se ještě přidal větší motor 2,0 V6 MIVEC-MD (147 kW/200 Nm). Od roku 1996 ale Mitsubishi přestalo oba agregáty vyrábět, místo toho automobilka u benzinových motorů vsadila na přímé vstřikování GDI.

Mercedes-Benz ZAS

S vlastním řešením přišel i Mercedes, který svůj systém nazval ZAS (Zylinderabschaltung – vypínání válců, anglicky Active Cylinder Control). Na přání se dodával pro pětilitrový osmiválec v modelu S 500 (od 1998) a CL 500 (od 1999). Z každé řady mohly být hydraulickým zásahem do časování ventilů uzavřeny dva válce, a to v otáčkách do 3500 min-1. Výroba tohoto motoru končí v roce 2005 s generační obměnou tříd S a CL.

Podobný systém ZAS měl i krátce vyráběný atmosférický 5,8litrový V12 z let 1999 až 2002 (S 600 a CL 600), resp. jeho 6,3litorvá AMG verze (S 63 AMG, CL 63 AMG a G 63 AMG). V otáčkách do 3000 min-1 dokázal motor pracovat jen s polovinou válců – levá řada se odpojila poté, co hydraulicky ovládaná zdvihátka uzavřela ventily.

Výfuk od firmy Eberspächer pomocí klapek zajišťuje, aby odpojení válců nezměnilo zvuk motoru.

Návratem k odpojování válců je u Mercedesu atmosférický osmiválec v nové generaci SLK 55 AMG.

Chrysler Multi-Displacement System

Od roku 2004 dodnes nabízí odpojování válců i Chrysler. Zařízení MDS se dodává pro motor 5,7 V8 Hemi, který má rozvod ventilů OHV. Čtveřici válců ve vhodných okamžicích odpojí solenoidy na zdvihátkách, které zaručí uzavření válců. Na rozdíl od motoru Cadillac V8-6-4- se jedná o plně hydraulický systém. Chrysler stejně jako Mercedes využívá výfukové klapky od Eberspächeru.

V českých podmínkách můžeme tento motor znát z Jeepu Grand Cherokee nebo staršího Jeepu Commander a Chrysleru 300C.

GM Active Fuel Management

Koncern General Motors se k vypínání válců vrátil na začátku tisíciletí. Systém původně označovaný Displacement on Demand debutoval v konceptu Cadillac Cien s dvanáctiválcovým motorem 7,5 litru, záhy následoval další koncept Opel Signum2 s 4,3litrovým osmiválcem.

Sériové nasazení ale následovalo až v roce 2004, po Chrysleru – nejprve ve velkých SUV Chevrolet TrailBlazer a GMC Envoy s motorem 5,3 V8 Vortec. Postupně se přidaly i další modely, včetně osobních, s motory 5,3 V8 a 3,9 V6 – vždy s rozvodem OHV. Dnes se systém Active Fuel Management dodává do modelu Chevrolet Camaro s motorem 6,2 V8.

Technicky se řešení GM podobá Chrysleru. Ve srovnání s původním motorem Cadillac V8-6-4 je systém díky násobně většímu početnímu výkonu rychlejší a spolehlivější.

Honda Variable Cylinder Management

Japonská Honda dopřává odpojování válců zatím jen americkým zákazníkům – je totiž dostupné jen pro americké šestiválce. Systém Variable Cylinder Management u motoru 3,5 V6 SOHC využívá variabilního časování ventilů i-VTEC. Při nízké zátěži jsou uzavřeny ventily na třech z šesti válců. Při jízdě na tři válce vydává audiosoustava frekvence, které vyrovnávají nelibozvučné tóny motoru.

Audi & VW Cylinder on Demand

Po Mercedesu druhou evropskou automobilkou je koncern Volkswagen. První vlaštovkou se stal luxusní model Bentley Mulsanne 6,75 V8, masovějšího rozšíření se ale vypínání válců dočká až ve vozech Audi – s motory 4,0 TFSI a 1,4 TFSI.

Přeplňovaný osmiválec 4,0 TFSI bude v prodeji od jara 2012. Vypínání válců vychází z technologie variabilního zdvihu ventilů Audi valvelift, v případě uzavření ventilů se nastaví nulový zdvih ventilů. Na osmiválci se to týká dvou vnitřních válců v jedné a dvou vnějších v druhé řadě. Podobně jako Honda, i Audi k novému osmiválci instaluje systém aktivního potlačování akustických vibrací.

Audi slibuje u modelů S6, S7 Sportback a S8 úsporu v průměru 5 % paliva, při plynulé jízdě mimo město až 12 %. S vývojem pomáhali i inženýři Bentley, kteří mají zkušenosti s Mulsanne. Motor 4,0 TFSI se bude od letoška nabízet i pro menší řadu Bentley Continental.

Krokem k masovému rozšíření systému je nový čtyřválcový motor 1,4 TFSI COD. Agregát o výkonu 103 kW využívá stejný princip jako osmiválec, uzavírají se dva vnitřní ze čtveřice válců. Nejprve se začne prodávat v Audi A1 Sportback, postupně se rozšíří do všech kompaktních modelů značek Audi, VW a Škoda.

Související články

Témata
2. 2. 2012 11:46
Re: Co to je za vola, ten Veverka...
Ano, souhlasím s Vámi v tom, že pokud je plynule řízena délka doby otevření sacích ventilů i v průběhu kompresního zdvihu, lze takto regulovat i zatížení, respektive výkon, zážehového motoru. U sériových motorů (např. Mazda či Toyota, pozn. re.) se však tento systém používá poněkud odlišněji. Nikoli přímo k regulaci zatížení, nýbrž spíše k tomu, aby expansní zdvih pístu byl delší než zdvih kompresní. Nemění se pochopitelně fyzický zdvih, ale zdvih termodynamický, což je poměrně hezky vidět například v indikátorovém diagramu takového motoru. Takto konstruovaný motor má pak o něco vyšší tepelnou účinnost, byť za cenu lehce sníženého jmenovitého výkonu (pokud není délka doby otevření sacích ventilů ovládána zcela plynule v širokém rozsahu, pozn. red.).

Regulace zatížení motoru vytlačováním přebytečné náplně zpět tedy možná je, ovšem ve srovnání se systémem Valvetronic například dochází nejen k tlakovým pulsacím v sacím systému motoru (které se ostatně objevují u všech motorů, pozn. red.), ale i k poměrně výraznému zpětnému proudění čerstvé náplně zpět do sacího kanálu, případně celého potrubí, což vede k nemalým obtížím s nastavením vstřikovacího systému, zejména ve smyslu bohatosti směsi.

Souhlasím s Vámi také v tom, že pokud se bude škrtit v průběhu celého sacího zdvihu v sedle sacího ventilu, bude to z hlediska čerpacích ztrát velmi podobné tomu, jako kdyby se škrtilo škrticí klapkou v sacím systému motoru. Zásadní výhoda spočívá v tom, že škrcení probíhá pouze část sacího zdvihu, tedy ventil je otevřen kupříkladu pouze po dobu 90° natočení klikového hřídele. Tento mechanismus jsem se pokusil popsat v předchozím příspěvku.

Současně si však uvědomuji, že ani tento popis by Vás nemusel přesvědčit. Bez podpůrných grafických prostředků si totiž člověk některé zákonitosti přeci jen hůře představuje.
2. 2. 2012 08:38
Re: Co to je za vola, ten Veverka...
Tady se omlouvám za svůj příspěvek, ten Tvůj jsem na první pokus dočetl až ke konci první věty :-). Ano, to co píšeš o variabilním časování ventilů je pravda, ovšem jak píšu výše, je to další "nadstavba" k pouhé regulaci zdvihu ventilů.
2. 2. 2012 08:35
Re: Co to je za vola, ten Veverka...
Ano, Amerika je jiný svět (sám jsem tam nějaký ten rok prožil) a typické používání auta má úplně jiný charakter než v Evropě. S osmiválci tam běžně přejedou stovky mil po highway s tempomatem nastaveným na 65 mil a pak se dva potkají v posledním zapadákově na semaforu a na zelenou prošlápnou plyn na podlahu. Takže tam se úspory spojené s vypínáním válců již reálně projeví. V neposlední řadě se z toho nedělá dvouválec, ale pořád je to čtyřválec, který u čtyřtaktu zajišťuje rozumný chod.
2. 2. 2012 08:25
Re: Co to je za vola, ten Veverka...
A já s Tebou souhlasím, jsi první z tohoto vlákna, co zřejmě pochopil, o čem tady od prvního okamžiku mluvím. Omlouvám se LDr, že jsem nečetl jeho odkaz, důvodem k tomu je fakt, že je ta stránka od mého poskytovatele blokovaná... Zároveň bych pouze podotknul, že regulace zdvihu ventilů a regulace momentu otevření a zavření je mechanicky úplně jiná úloha (v každém případě výrazně složitější).
2. 2. 2012 01:52
Re: Co to je za vola, ten Veverka...
V tom máš pravdu. Ostatně některé motory mají jak klapku, tak variabilní ovládání ventilů, jestli se nepletu.

Bazar

Kupte nebo prodejte auto za nejlepší ceny
Vložit inzerátZobrazit nabídku
Články odjinud