Cylinderavstängning – så fungerar det

Bränslebesparing är i dag högt upp på agendan för biltillverkarna som måste nå de allt högre uppställda kraven på sänkta utsläpp. Men tyck inte synd om tillverkarna, under lång tid hände det väldigt lite på just den här punkten. När kraven sedan kom om utsläppsbegränsning av koldioxid och sänkt förbrukning så tog det fart rejält och de flesta tillverkarna har lyckats otroligt bra med uppgiften. Nästan som att tekniken legat och väntat på en utlösande faktor...

I dag ser det annorlunda ut då de enkla genvägarna är avverkade. Samtidigt så har medvetenheten kring bränsleförbrukning och koldioxidutsläpp höjts avsevärt och detta är nu en riktig knäckfråga vid bilköp – inte minst när priset för 95-oktanig bensin snuddar vid 16-kronorsstrecket. Just därför börjar den gamla tekniken med att stänga av delar av motorn under låg belastning bli aktuell för allt fler tillverkare.

Tekniken har olika namn beroende på vilken tillverkare som marknadsför den. Audi kallar den för cylinder on demand, Mercedes bygger in funktionen i begreppet controlled efficiency, GM kallar det för active fuel management och Honda för variable cylinder management – för att nämna några. Kärt barn med många namn men tekniken är densamma och innebär att tändning och bränsletillförsel stängs av och att både avgas- och insugsventiler hålls stängda – oftast till hälften av cylindrarna. Ventilerna står alltså i stängt läge, men resten av motorkomponenterna rör sig precis som vanligt – även de kolvar som inte är aktiva.

På så sätt blir exempelvis en åttacylindrig motor fyrcylindrig för att spara bränsle, och körning i jämn hastighet på landsvägen eller kökörning i staden är två tillfällen där tekniken kommer till nytta.

Runt 6-8 procent lägre blandad förbrukning är att vänta enligt tillverkarnas uppgifter. Vi ska tillägga att nämnda tillverkare inte alls erbjuder tekniken till alla sina motorer.

GM var först ut redan 1981 då alla utom en modell i Cadillac-programmet fick den nya motorn, som kallades V8-6-4 för att den kunde arbeta som 8, 6 eller 4-cylindrig beroende på hur mycket effekt som körstilen krävde. Idén var bra, men rent praktiskt var inte världen redo för detta. Eller rättare sagt så var den tekniska nivån på styrsystem och andra inblandade komponenter för låg för att motorerna skulle fungera tillfredställande.

Tillförlitligheten var inte heller acceptabel. Ett problem som uppstod tämligen ofta var att insprutningen inte stängdes av till de inaktiva cylindrarna – soppan fortsatte att flöda in. Detta tillsammans med komplexiteten i systemet fick GM att frångå tekniken redan till 1982 (fast Fleetwood-limousinerna använde V8-6-4-motorn fram till och med 1984).

Det skulle dröja ungefär 15 år innan tekniken återvände till verkligheten.

Med dagens styrsystem och möjligheter till både elektrisk och hydraulisk styrning av komponenter så har tekniken gått från en rått arbetande detalj till en smidig funktion.

Dessutom ser vi nu de första mindre motorerna med systemet då VW/Audi byggt in cylinderavstängning i fyrcylindriga 1,4 TFSI-motorn som kommer till bland annat Volkswagen Polo och Audi A1. Och enligt Jonas Borglunds provkörningsrapport av Audi A1 Sportback i Teknikens Värld nummer 4/2012 fungerade tekniken "cylinder on demand" kanontrevligt. Huruvida om Volkswagen Polo med denna teknik kommer till Sverige eller inte är oklart i dagsläget.

Fakta: Cylinderavstängning

I de större motorerna så stängs cylindrarna av i en viss följd. I exempelvis Mercedes SLK 55 AMG (se bild nedan) så har man valt cylindrarna 2,3, 5 och 8 – exakt varför återkommer vi till. Gemensamt för de flesta systemen är att de arbetar upp till runt 3 500 r/min, därefter återgår alla cylindrar i funktion. Detsamma gäller om föraren kallar på mer effekt än vad den reducerade motorn klarar av att producera under 3 500 r/min. Cylindrarna stängs av genom att tändning och bränsleinsprutning stryps plus att både insugs- och avgasventilerna hålls stängda. För att hålla ventilerna stängda när motorn fortsätter att arbeta så kopplas den fysiska beröringspunkten mellan kamaxelnocken och ventilen bort. Eller genom en hydrauliskt kollapsbar ventillyftare i motorer med centralt monterad kamaxel och stötstänger. Det exakta händelseförloppet skiftar en aning mellan olika tillverkare, men principen är densamma.

På V-motorerna spelar tändföljden in. Hos exempelvis Chevrolet Camaro med L99-motorn (se bild nedan) och automatlåda stängs avgasventilen och de avgaserna behålls i förbränningsrummet. När kolven åker upp komprimeras avgaserna, som då fungerar som en kudde eller fjäder och ger en fjädrande effekt åt rätt håll – vilket gör att motorn roterar lite lättare än om cylindern hade varit helt tom.

På de fyrcylindriga VW/Audi-motorerna stängs andra och tredje cylindrarna av på samma sätt. I samband med avstängningen trycks frisk luft in i de avstängda cylindrarna för att ge samma effekt som de kvarvarande avgaserna i Camaromotorn. Ventilerna hålls stängda i VW/Audi-motorn av ventilfjädern och genom att delar av kamaxlarna är skjutbara i sidled – nocken glider undan och ersätts med ett tomt spår som inte aktiverar ventilöppningen. Systemet används främst när bilen körs i jämn fart och då varvtalet befinner sig mellan 1 400 och 4 000 r/min. Enligt Audi ska tekniken, som också finns i modellerna S6, S7 och S8, spara minst 0,4 liter över 10 mil i den fyrcylind­riga motorn.

Halva motorn räcker

Gallerier