Cylinderdeaktivering och variabel motorförskjutning

Vad är cylinderdeaktivering? Det är en metod som används för att skapa en variabel förskjutningsmotor som kan leverera full effekt av en stor motor under höga belastningsförhållanden samt bränsleekonomin för en liten motor för cruising.

Vid typisk lätt lastkörning med stora förskjutningsmotorer (t.ex. motorvägskryssning) utnyttjas endast cirka 30 procent av en motors potentiella kraft. Under dessa omständigheter är spjällventilen bara lätt öppen och motorn måste arbeta hårt för att dra luft genom den. Resultatet är ett ineffektivt tillstånd som kallas pumpförlust. I denna situation inträffar ett partiellt vakuum mellan gasventilen och förbränningskammaren - och en del av kraften som motorn gör används för att inte driva fordonet framåt, men för att övervinna draken på kolvarna och vev från att slåss för att dra luft genom den lilla öppningen och det medföljande vakuummotståndet vid gasen ventil. När en kolvcykel är klar har upp till hälften av cylinderns potentiella volym inte fått full luftladdning.

Deaktivering av cylindrar vid lätt belastning tvingar gasventilen att öppnas mer fullständigt för att skapa konstant kraft och gör att motorn lättare kan andas. Bättre luftflöde minskar dragkraft på kolvarna och tillhörande pumpförluster. Resultatet är förbättrat förbränningskammartryck när kolven närmar sig det övre dödcentret (TDC) och tändstiftet håller på att avfyra. Bättre förbränningskammartryck innebär att en kraftigare och effektivare laddning av kraft släpps ut på kolvarna när de pressar nedåt och roterar vevaxeln. Nettoresultatet? Förbättrad motorväg och kryssningsbränsle körsträcka.

I ett nötskal är cylinderdeaktiveringen helt enkelt att hålla in- och avgasventilerna stängda genom alla cykler för en viss uppsättning cylindrar i motorn. Beroende på motorns konstruktion styrs ventilmanövreringen med en av två vanliga metoder:

• För pushrod-mönster— När cylinderdeaktivering krävs - de hydrauliska ventillyftarna kollapsas med solenoider för att förändra oljetrycket som levereras till lyftarna. I deras kollapsade tillstånd kan lyftarna inte lyfta sina medföljande tryckkrokar under ventilens vipparmar, vilket resulterar i ventiler som inte kan manövreras och förblir stängda.
• För overhead cam designvanligtvis används ett par låsta sammanlänkade vipparmar för varje ventil. En vippa följer kamprofilen medan den andra aktiverar ventilen. När en cylinder är inaktiverad, frigör solenoidstyrt oljetryck en låspinne mellan de två vipparmarna. Medan en arm fortfarande följer kamaxeln förblir den låsta armen rörlig och oförmögen att aktivera ventilen.

Genom att tvinga motorventilerna att förbli stängda skapas en effektiv "fjäder" av luft i de inaktiverade cylindrarna. Fångade avgaser (från tidigare cykler innan cylindrarna inaktiverades) komprimeras som kolvar reser på deras uppsträckt och dekomprimeras sedan och skjuter tillbaka på kolvarna när de återvänder på sin ner stroke. Eftersom de inaktiverade cylindrarna är ur fas (vissa kolvar som reser upp medan andra reser ner), utjämnas den totala effekten. Kolvarna går faktiskt bara med på åkturen.

För att slutföra processen avstängs bränsletillförseln för varje inaktiverad cylinder genom att elektroniskt inaktivera lämpliga bränsleinsprutningsmunstycken. Övergången mellan normal drift och deaktivering jämnas av subtila förändringar i antändningen och kamaxel timing samt gasposition allt hanteras av sofistikerad elektronisk styrning system. I ett väl utformat och exekverat system är växlingen fram och tillbaka mellan båda lägena sömlös - du känner verkligen ingen skillnad och måste konsultera streckmätarna för att veta att det har hänt.

Läs mer om cylinderdeaktivering på jobbet i vår recension av GMC Sierra SLT flex-fuel, och se den omedelbara bränsleekonomin som den genererar i GMC Sierra provkörningsfotogalleri.