Teknologi Cylinder Deactivation: Membuat Setengah dari Mesin Tertidur

Mesin yang mengejar tenaga yang tidak dibutuhkan membakar bahan bakar secara sia-sia; cylinder deactivation justru menghemat dengan "membobokan" celah tersebut.
Mesin yang mengejar tenaga yang tidak dibutuhkan membakar bahan bakar secara sia-sia; cylinder deactivation justru menghemat dengan "membobokan" celah tersebut.

Bagikan Halaman Ini

Silindir kapatma adalah teknologi efisiensi yang menonaktifkan silinder tertentu dengan menutup katupnya pada saat mesin tidak membutuhkan tenaga penuh, sehingga mesin secara efektif bekerja dengan kapasitas yang lebih kecil. Pada kondisi idle, cruising di jalan tol, atau gaz ringan, silinder yang tidak digunakan tidak disemproti bahan bakar; sehingga mesin tidak membuang bahan bakar untuk menghasilkan tenaga yang tidak dibutuhkan. Pada aplikasi modern, transisi ini cukup halus hingga sebagian besar pengemudi tidak menyadarinya, dan memberikan perbaikan konsumsi bahan bakar yang terukur tergantung kondisi.

Sorotan

  • Silinder kematian biasanya mematikan setengah dari mesin: V8 turun menjadi empat silinder, mesin empat silinder turun menjadi dua silinder.
  • Departemen Energi AS memperkirakan perbaikan ekonomi bahan bakar sekitar 7,5%; pada kondisi jalan tol, pengurangannya bisa berada pada rentang 8-25%.
  • Pada silinder yang dimatikan terjadi efek pegas udara; gas buang yang termampatkan tidak memberikan beban bersih pada mesin.
  • Teknologi ini telah matang bersama kontrol elektronik sejak eksperimen Cadillac V8-6-4 pada tahun 1981.
  • Pemanggilan kembali resmi (Mercedes, Mazda) menunjukkan bahwa kegagalan sistem bisa jadi serius.

Bagaimana cara kerja teknologi silinder kematian?

Şehir içinde giden bir aracın gücüne aslında yarım motor yeter; kalan silindirler vanaları kapalı olarak boşuna yakıt yakmaz.

Logika dasarnya sederhana: seluruh silinder pada mesin multi-silinder, sering kali hanya membutuhkan sebagian tenaga saja. Untuk mempertahankan kendaraan yang melaju dengan kecepatan tetap di jalan datar, empat atau enam silinder sudah lebih dari cukup. Sistem silinder kematian bekerja tepat pada titik ini, dengan menahan katup hisap dan buang pada beberapa silinder dalam posisi tertutup serta memutus injeksi bahan bakar ke silinder tersebut. Saat katup tertutup, silinder terkait keluar dari siklus pembakaran; mesin pun bekerja seolah-olah berkapasitas lebih kecil.

Lalu apa yang dilakukan piston di dalam silinder yang katupnya tertutup? Gas buang terjebak di ruang bakar dan termampatkan saat piston naik, lalu mengembang kembali saat piston turun. Efek "pegas udara" ini menyeimbangkan diri di dua arah; silinder yang mati tidak memberikan beban bersih pada mesin. Artinya, alih-alih mengerem mesin, silinder yang dimatikan dianggap cuti secara diam-diam.

Yang mengambil keputusan adalah unit kontrol mesin (ECU). ECU yang terus memantau data sensor seperti kecepatan, beban mesin, dan posisi throttle, menonaktifkan silinder pada kondisi beban rendah; saat pengemudi menekan pedal gas, sistem menyalakan kembali semua silinder dalam hitungan milidetik. Pada mesin bensin, tujuannya adalah mengurangi kerugian pertukaran gas: pada beban ringan, throttle hampir tertutup dan mesin bekerja secara tidak perlu untuk menarik udara masuk. Saat lebih sedikit silinder yang bekerja, setiap silinder bekerja lebih keras, throttle harus terbuka lebih lebar, dan mesin bekerja di wilayah yang lebih efisien.

Pada mesin diesel, tujuannya berbeda

Motivasi utama silinder kematian pada mesin diesel adalah memanaskan gas buang. Diesel sulit mencapai suhu buang yang memadai pada beban rendah; saat silinder yang tersisa bekerja di bawah beban lebih tinggi, lebih banyak panas dihasilkan. Panas ini membuat sistem aftertreatment knalpot mencapai suhu operasi lebih cepat dan mengurangi emisi. Pada aplikasi kendaraan berat, transisi dari 6 silinder ke 4 silinder dapat memberikan perbaikan konsumsi saat langsam sebesar 14-18%.

Silinder mana saja yang dimatikan pada kondisi tertentu?

Sebagian besar sistem mematikan setengah jumlah silinder sekaligus: Mesin V8 turun menjadi empat silinder, V6 menjadi tiga silinder, dan mesin empat silinder menjadi dua silinder. Tujuannya adalah mempertahankan interval penyalaan tanpa mengganggu keseimbangan mesin; karena itu dipilih pasangan-pasangan yang seimbang, bukan distribusi yang tidak beraturan. Namun pendekatan setiap pabrikan tidak sama.

Bahkan contoh-contoh awal pun sudah menunjukkan keragaman ini. Mitsubishi MD (1982) mematikan silinder nomor 1 dan 4 pada kecepatan di bawah 70 km/jam, saat langsam, dan saat melambat; konsumsi membaik sekitar 20% tetapi mesin bekerja dengan getaran pada mode dua silinder. Sistem VCM milik Honda (sejak 2003) dapat berpindah antara enam, empat, dan tiga silinder dengan mematikan bank silinder. Yang lebih menarik adalah Dynamic Fuel Management yang diperkenalkan GM pada 2018: Sistem yang berdasarkan pada pendekatan "Dynamic Skip Fire" dari Tula Technology ini dapat mematikan sejumlah silinder berapa pun, dalam kombinasi berbeda, sesuai kebutuhan - artinya semua silinder dalam urutan penyalaan dapat dilewati satu per satu.

Mazda justru memilih agar silinder tengah terus menyala pada mesin atmotrik 2.5 liternya: pada beban ringan silinder nomor 1 dan 4 dimatikan, sementara 2 dan 3 terus bekerja.

Apakah pengemudi menyadarinya? Rekayasa getaran dan NVH

Jawaban atas pertanyaan ini sangat berubah seiring dengan sejarah teknologi tersebut. Pada sistem generasi awal, menyadarinya tidak sulit, bahkan cukup mudah. Cadillac V8-6-4 (1981) menimbulkan kekakuan dan jeda saat perpindahan; meskipun telah melalui 13 pembaruan perangkat lunak, sistem ini dihapus setelah hanya satu tahun model dan pada kendaraan tahun sebelumnya sistem dimatikan secara permanen. Sistem MD awal dari Mitsubishi juga harus berjuang melawan getaran mode dua silinder: berbagai langkah diambil seperti dudukan mesin dengan peredam hidrolik khusus, bagian pipa knalpot yang lentur, roda gila yang 70% lebih berat, dan sistem tidak aktif sebelum suhu air pendingin mencapai 70°C.

Sistem MIVEC-MD generasi kedua dari Mitsubishi tahun 1993, berkat kontrol elektronik yang lebih canggih, membuat perpindahan dari 4 ke 2 silinder hampir tidak terasa - leluhur sistem-sistem saat ini terbentuk pada titik ini. Pada sistem modern, perpindahan hampir seketika dan dihaluskan dengan penyesuaian advans penyalaan, waktu kam, serta throttle elektronik. Sementara pada mesin V6, karena tantangan NVH (kebisingan, getaran, kekakuan) yang serius akibat urutan penyalaan dan perubahan tork masih berlanjut, konfigurasi ini termasuk yang paling menantang secara rekayasa.

Bagaimana katup dimatikan?

Mekanismenya berbeda-beda tergantung tata letak katup mesin:

  • Mesin pushrod (batang dorong): Solenoid mengubah tekanan oli yang dikirim ke pin pengunci di lifter; saat pin keluar, lifter runtuh dan katup tetap tertutup.
  • Mesin overhead cam: Untuk setiap katup digunakan sepasang rocker yang saling terkunci; saat tekanan oli yang dikendalikan solenoid melepaskan pin pengunci, salah satu mengikuti cam sementara yang lain tetap diam.
  • Solusi Mazda: Sebuah kunci yang ditambahkan pada penyetel katup hidrolik mengubah titik pivot rocker sehingga menghentikan gerakan katup.

Berapa besar penghematan bahan bakar yang realistis?

Angka-angkanya berkisar dalam rentang yang luas tergantung penerapan dan kondisinya. Departemen Energi AS memperkirakan perbaikan efisiensi bahan bakar sekitar 7,5%; sementara para produsen mengklaim peningkatan efisiensi hingga 20%. Disebutkan bahwa pengurangan konsumsi pada kondisi jalan raya bisa mencapai antara 8-25%. Di sisi diesel, dengan teknik CDA dan penutupan exhaust valve lebih awal, pengurangan konsumsi ditargetkan pada rentang 5-25%.

Uji di dunia nyata bisa memberikan hasil yang lebih sederhana. Pada diesel kendaraan berat, terukur penghematan 2,76% dalam uji bahan bakar standar dan 2% pada satu rute distribusi - lalu lintas, beban dan kondisi iklim yang bervariasi dalam berkendara sehari-hari membuat target batas atas rentang laboratorium sulit dicapai. Klaim historis juga menggambarkan pola serupa: Cadillac V8-6-4 menjanjikan perbaikan hingga 15%; Alfa Romeo Alfetta CEM (1983) mencatat pengurangan 12% dibanding versi tanpa volume variabel, dan hampir 25% dibanding kendaraan berkarburator. Singkatnya: penghematan itu nyata, tetapi besarnya sepenuhnya bergantung pada seberapa lama Anda dapat berkendara dengan silinder yang nonaktif - pengemudi yang sering mengerem dan berakselerasi dalam lalu lintas kota yang padat akan mendapat manfaat jauh lebih sedikit dibanding yang berkendara di jalan raya dengan kecepatan tetap.

Perbedaan penerapan pada mesin atmosferik dan turbo

Penghentian silinder, dalam artian tertentu, menawarkan pendekatan alternatif terhadap mesin turbo berkapasitas kecil: keduanya mengarah ke tujuan "kuat saat dibutuhkan, efisien saat tidak". Pendekatan turbo menggunakan mesin kecil sejak awal; penghentian silinder justru menggunakan mesin bertenaga sejak awal lalu mengecilkan secara efektif pada beban ringan. Masing-masing punya kelebihan dan kekurangan, namun teknologi penghentian silinder menawarkan titik keseimbangan yang berbeda dari masalah lag dan respons yang melekat pada turbocharging.

Skala penerapannya juga meluas hingga mengejutkan. Ford EcoBoost tiga silinder yang diluncurkan pada 2016, dengan satu silinder yang dapat dinonaktifkan, adalah mesin terkecil yang diketahui membawa teknologi ini. Mazda Skyactiv-G 2.5 kemudian menjadi salah satu contoh penghentian silinder pada mesin atmosferik sejak 2018. Di sisi diesel, telah ditunjukkan bahwa penghentian dapat diterapkan pada beban rendah tanpa mengorbankan kemampuan torsi dan tenaga, serta tidak ditemukan dampak negatif terhadap respons mesin.

Ukuran konkret dari prevalensi teknologi ini: Pada tahun model 2020, sekitar 15% kendaraan ringan komersial yang dijual di AS dilengkapi penghentian silinder; sebagian besarnya adalah produk Mazda, GM, Honda dan FCA.

Keandalan jangka panjang: apakah sistem ini benar-benar mempercepat keausan mesin?

Menggambar tabel dua kolom di bawah judul ini adalah pendekatan yang paling jujur. Di sisi lain, bekerjanya semua silinder secara teratur membuat keberadaan sistem ini tidak lagi menjadi masalah bagi sebagian besar pengguna; di sisi lain, sistem itu sendiri dengan mekanisme tambahannya membawa titik-titik kerusakan baru.

Apa kata penarikan kembali resmi?

Dua contoh besar menunjukkan mode kerusakan yang mungkin terjadi pada sistem ini. Mercedes menarik kembali 26.200 unit sedan S580 dan Maybach model 2021-2023: Jika sistem Camtronic mengalami kerusakan, injektor berisiko menyemprotkan terlalu banyak bahan bakar dan merusak catalytic converter, dan dalam skenario terburuk, mesin bisa mati. Mazda menarik kembali 262.000 kendaraan termasuk CX-5, Mazda 6, dan Mazda 3; kerusakan saat transisi dari mode deaktivasi ke bukaan penuh dapat mematikan mesin dan membuat kendaraan tidak bisa dihidupkan kembali.

Keluhan pengguna dan kenyataan perawatan

Masalah yang dilaporkan dari lapangan lebih umum tetapi tingkat verifikasinya lebih rendah. Kerusakan lifter pada sistem AFM milik GM sering menjadi keluhan; disebutkan bahwa jika tidak terdeteksi lebih awal, hal ini dapat menyebabkan pushrod melengkung, dan biaya perbaikan bisa mencapai ribuan dolar. Di antara masalah lain yang dilaporkan adalah konsumsi oli berlebih, penumpukan karbon, dan getaran saat transisi - beberapa pemilik Mazda CX-30 melaporkan merasakan transisi kasar antara mode 2 dan 4 silinder sebagai suara dan sensasi yang berbeda. Karena ini adalah pengalaman pengguna individual berbasis forum, menggeneralisasikannya ke setiap kendaraan akan menyesatkan.

Ada beberapa poin praktis yang perlu diketahui di sisi perawatan. Pada beberapa sistem, komputer tidak mengaktifkan deaktivasi silinder sebagai langkah pengaman jika perawatan kendaraan terlambat - artinya sistemnya tidak bermasalah, kondisi perawatanlah yang bisa menjadi penentu. Sementara menonaktifkan sistem melalui perangkat lunak adalah keputusan bermata dua: meskipun tampaknya menghilangkan risiko kerusakan lifter, memaksa semua silinder mengalami setiap siklus pembakaran secara teori dapat memperpendek umur komponen. Sikap yang paling masuk akal adalah menerima sistem apa adanya, tidak menyia-nyiakan perawatan berkala, dan memeriksa level oli secara rutin; mekanisme yang bergantung pada lifter dan tekanan oli termasuk komponen yang paling terpengaruh oleh oli yang kotor atau kurang.

Kesimpulan: Bentuk matang dari sebuah ide cerdas

Deaktivasi silinder adalah hasil dari kisah pematangan panjang yang membentang dari mesin "hit-and-miss" akhir abad ke-19, pengalaman mengerikan Cadillac tahun 1981, hingga sistem yang bekerja tanpa terlihat di jutaan kendaraan saat ini. ...produk dari kisah pematangan panjang yang membentang dari mesin "hit-and-miss" akhir abad ke-19, pengalaman mengerikan Cadillac tahun 1981, hingga sistem yang bekerja tanpa terlihat di jutaan kendaraan saat ini. Logika dasarnya - tidak memproduksi tenaga yang tidak dibutuhkan - adalah akal sehat yang sempurna; sisanya hanyalah detail rekayasa yang membuat transisi tidak terasa, dan kontrol elektronik modern telah mengatasi hambatan itu sebagian besar. Keuntungan riilnya bervariasi tergantung kondisi: signifikan dalam perjalanan di jalan tol, sederhana di dalam kota. Debat tentang keandalan sepenuhnya sah, tetapi harus dibaca tanpa berlebihan: penarikan kembali resmi memang serius tetapi telah diperbaiki, dan teknologi ini kini hidup sebagai solusi standar dalam berbagai macam kendaraan.

Sumber