سیستم حجم متغیر یا سیستم غیرفعال سازی سیلندر (CDA) Cylinder Deactivation
همواره کم کردن آلایندگی های خودرو از اولویت های صنعت خودرو سازی و طراحی موتور و سیستم سوخت رسانی بوده و مهندسان سعی کرده اند با استفاده از روش های مختلف آلایندگی موتور هایی را که با سوخت فسیلی کار میکنند را کاهش دهند تا محیط زیست سالم تری داشته باشیم.
از آن روی سکه خودروسازها مستلزم به رعایت استاندارد های آلایندگی هستند و از طرفی برای اینکه بتوانند خودرو های خود را به فروش برسانند قصد دارند از موتورهای قوی استفاده کنند تا بیشترین لذت رانندگی را در اختیار راننده بگذارد. همین تشنگی قدرت بیشتر و از طرفی آلایندگی کمتر باعث شد ایده ها ی جدید برای طراحی موتور و سیستم سوخت رسانی مطرح شوند.
یکی از آن ایده ها همین Car Cylinder Deactivation یا سیستم غیر فعال سازی سیلندرخودرو است. شرکت های خودرو سازی مختلف نام های مختلفی را بر روی این سیستم گذاشتند مانند سیستم حجم موتور متغییر یا سیستم جا به جایی متغییر و… است.
اولین خودروهای تولیدی که غیرفعال کردن سیلندر را برای افزایش بهره وری سوخت اجرا کردند، از خط تولید کادیلاک در سال ۱۹۸۱ بود. جنرال موتورز، همراه با شرکت ایتون، یک سیستم مدیریت سوخت جدید را توسعه دادند که آن را «جابهجایی مدولار» برای یک موتور (هشت سیلندر) شش لیتری لیتری V8 توسعه دادند. این سیستم که با نام «V-8-6-4» به بازار عرضه میشود، میتوانست تعداد سیلندرهای کارکرده خود را از هشت به شش به چهار، بسته به بار موتور، تغییر دهد.
کنترل غیرفعال کردن سیلندرها، ماژول کنترل موتور یا ECM (ایسو موتور) بود که تعیین می کرد چه تعداد از سیلندرها باید خاموش شوند.
چه شرکت هایی از CDA یا سیستم غیرفعال سازی سیلندر استفاده میکنند؟
بین دهه ۸۰ و اوایل دهه سال ۲۰۰۰ میلادی شرکت دایملر، مرسدس بنز و جنرال موتورز همگی این فناوری را در اوایل آزمایش کردند. امروزه چندین خودروساز از فناوری سیستم غیرفعال سازی سیلندر استفاده می کنند. برخی از قابل توجه ترین آنها عبارتند از:
گروه فولکس واگن
فناوری سیلندر فعال فولکس واگن اولین کاربرد غیرفعال کردن سیلندر در یک موتور چهار سیلندر بود که با موتور ۱.۴ لیتری TSI شروع شد. امروزه، گروه فولکسواگن از این فناوری در موتورهای دیگر نیز استفاده میکند، مانند موتور ۴.۰ لیتری دو توربوشارژ V8 این گروه.
جنرال موتورز
از سال ۲۰۰۵، جنرال موتورز نسخه خود، مدیریت سوخت فعال، را برای موتور V8 بلوک کوچک نسل چهارم خود اعمال کرد. طراحی مجدد این سیستم در سال ۲۰۱۸ به نام مدیریت سوخت پویا، توانایی هر تعداد سیلندر در هر ترکیبی را به همراه داشت.
مرسدس بنز
در اصل توسط مرسدس در طول سال های دایملر-کرایسلر توسعه داده شد، سیستم چند جابجایی برای اولین بار در موتورهای V12 مرسدس و بر روی همی V8(HEMI) کرایسلر از سال ۲۰۰۴ استفاده شد. Hemi V8 هنوز هم از این سیستم استفاده می کند.
مزدا
مزدا استفاده گسترده از نسخه خود را در سال ۲۰۱۷ با شاسی بلند کراس اوور کامپکت مزدا CX-5 – یکی از محبوب ترین و بهترین مدل های شاسی بلند کوچک موجود در ایالات متحده آغاز کرد و اکنون در جدید ترین نسل مزدا۳ این تکنولوژی استفاده شده است.
هوندا
هوندا استفاده از سیستم مدیریت سیلندر متغیر اختصاصی خود را در سال ۲۰۰۳ در خانواده موتورهای V6 J آغاز کرد. می تواند V6 را بین عملکرد شش، چهار و سه سیلندر تغییر دهد.
فورد
فورد از سال ۲۰۱۶ استفاده از غیرفعال کردن سیلندر را آغاز کرد و استفاده از این فناوری در موتور کوچک Ecoboost اولین کاربرد روی یک موتور سه سیلندر بود.
مزایای سیستم غیرفعال سازی سیلندر (CDA)
با استفاده از سیستم غیرفعال سازی سیلندر (CDA) در موتور خودرو در زمانی که نیاز به قدرت و یا گشتاور بالایی نیاز نداریم چند سیلندر موتور غیر فعال میشود تا مصرف سوخت و آلایندگی کنترل شود و هر زمان که پدال را بفشارید و نیاز به گشتاور داشته باشید دوباره تمامی سیلندر ها با تمام ظرفیت کار میکنند تا قدرت مورد نیاز شما تامین شود.
در واقع با استفاده از سیستم حجم متغییر موتور اگر یک موتور هشت سیلندر 4 لیتری داشته باشیم و در حالت رانندگی کفی یا استفاده کروز کنترل یا هر جایی که نیاز به قدرت وحشتناک موتور ۸ سیلندر نداشته باشیم با غیرفعال شدن ۴ سیلندر از ۸ سیلندر موتور حجم موتور از ۴ لیتر به ۲ لیتر در واقع کاهش مییابد و موتور رام و آرام در زیر کاپوت خواهیم داشت. با این فعال شدن این سیستم نمیتوان گفت که آلایندگی موتور و مصرف سوخت به اندازه یک موتور ۴ سیلندر 2 لیتری کاهش مییابد چرا که کمی بیشتر است هونطور که نمیتوان گفت که توان یکسان به اندازه یک موتور ۴ سیلندر 2 لیتری تولید میکند. در موتور های مختلف در این حالت بین ۲۰ تا ۳۵ درصد کاهش مصرف سوخت را شاهد هستیم.
معایب سیستم غیرفعال سازی سیلندر (CDA)
در واقع هنوز بعد از این همه آزمایشات شرکت های مختلف بر روی موتور های مختلف به اثبات مضر بودن این سیستم و یا تاثیر منفی بر روی عمر موتور خودرو داشته باشد.
نحوه عملکرد سیستم غیر فعال کردن سیلندر CDA
اتفاقی که در زمان فعال شدن این سیستم میافتد گاز های حاصل از انفجار در داخل سیلندر حبس میشوند در واقع بعد از انفجار دیگر سوپاپ های سیلندر منتخب باز و بسته نمیشوند. تفاوت این سیستم در خودروسازی مختلف طریقه بی حرکت نگه داشت این سوپاپ ها میباشد که به دو روش این کار را انجام میدهند:
- با کمک شیر برقی ها
- تایپیت های هیدرولیکی متفاوت
از نظر فنی، تمام سیلندرها را نمی توان همزمان خاموش کرد. با این حال، آنها می توانند یک یا دو ضربه پشت سر هم باشند و در عرض میلی ثانیه اتفاق می افتد. سازندگان غیرفعال کردن سیلندر را به گونه ای برنامه ریزی می کنند که از باقی ماندن گازهای خروجی در داخل سیلندرهای غیر فعال اطمینان حاصل کند.
گازهای به دام افتاده یک اثر فنری بر روی پیستون های غیرفعال شده ایجاد می کنند. پیستون ها گاز را در هر حرکت به سمت بالا فشرده می کنند. همانطور که گاز فشرده منبسط می شود، در هر حرکت رو به پایین مقداری فشار به پیستون اضافه می کند.
سازندگان برای حفظ تعادل موتور، سیلندری را که باید غیر فعال شود را با دقت انتخاب میکنند. علاوه بر این، سیلندرهای غیرفعال شده باید در طرف مقابل کار کنند تا یکدیگر را متعادل کنند. فشار مورد استفاده برای فشرده سازی گاز خروجی در یک سیلندر با نیروی رو به پایین سیلندر غیرفعال شده دیگر مقابله می کند.
سلام خیلی جالب بود.فقط یک سوال؛آیا همه شرکت ها از روش باز نشدن سوپاپ ها استفاده میکنند؟
نمیشه از روش غیر فعال کردن انژکتورها استفاده کرد؟وقتی بنزینی داخل سیلندر تزریق نشه و فقط هوای خالی وارد بشه و خارج بشه هم به همون هدف میرسیم. به نظرم اینطور خیلی ساده تر و بهتر است.