La tecnologia di disattivazione dei cilindri, un tempo considerata una "chicca" appannaggio di motori plurifrazionati di grossa cilindrata, sta diventando sempre più diffusa anche nei propulsori di minore cubatura, in particolare nei turbo benzina a quattro cilindri. Questa soluzione ingegneristica, pensata per ottimizzare i consumi e ridurre le emissioni, ha radici storiche profonde, risalenti addirittura ai primi del Novecento, e continua a evolversi per rispondere alle moderne esigenze normative e ambientali.
Le origini della disattivazione dei cilindri: un viaggio nel tempo
Contrariamente a quanto si possa pensare, il concetto di disattivazione dei cilindri non è una novità recente. Già all'inizio degli anni Ottanta, quando l'elettronica nelle automobili era ancora agli albori, si sperimentavano le prime soluzioni per diminuire i consumi in condizioni di basso carico del motore. Fiat, ad esempio, introdusse lo Start/Stop già nel 1983, ottenendo buoni risultati sebbene non pienamente apprezzati all'epoca.
Quasi contemporaneamente, in Alfa Romeo, allora non ancora parte del Gruppo Fiat, si lavorava su un dispositivo simile, la disattivazione dei cilindri. A partire dal 1981, sull'Alfetta 2.0, considerata il massimo della sportività applicata a una berlina, ebbe inizio la sperimentazione del CEM (Controllo Elettronico del Motore). Questo sistema, studiato in collaborazione con l'Università di Genova sin dal 1976, permise al 2.0 quattro cilindri di funzionare con soli due cilindri quando la richiesta di potenza era limitata.
Tra il 1981 e il 1983, una decina di Alfetta CEM furono affidate a tassisti milanesi per monitorarne le prestazioni in condizioni reali. La produzione in serie, iniziata nel 1983, si concluse con 994 esemplari venduti a clienti "selezionati". L'Alfetta CEM si distingueva dalla Quadrifoglio Oro, su cui era basata, per la presenza di un quadro di controllo dedicato che sostituiva il trip computer, completo di interruttori per l'attivazione del sistema, spie e un sistema di autodiagnosi.
La centralina del CEM, dotata di un microprocessore con 6 KB di memoria (un dato che oggi fa sorridere), permetteva di memorizzare due mappe di funzionamento. Il motore di base era quello dell'Alfetta America, già equipaggiato con iniezione elettronica Bosch Motronic. Le modifiche includevano una serie di sensori che monitoravano il funzionamento del motore, consentendo lo spegnimento di una coppia di cilindri (centrali o esterni, a seconda delle condizioni) dal regime del minimo e fino a 2.800 giri, con carico zero e fino a 40 gradi di apertura della farfalla. Questo permetteva di raggiungere i 100 km/h utilizzando solo due cilindri, a patto di guidare con leggerezza sul pedale dell'acceleratore. Sebbene l'erogazione fosse un po' "ruvido" e la sonorità "zoppa", i consumi si riducevano dal 12 al 25% a seconda dell'utilizzo. Tuttavia, nonostante i vantaggi, l'esperimento dell'Alfetta CEM non ebbe un seguito.
Parallelamente, nel 1978, Ford aveva introdotto la disattivazione dei cilindri attraverso un sistema di bilancieri idraulici a rullo ideati dalla Eaton, sebbene questo progetto non rientrasse in una produzione di serie. La vera pietra miliare nella produzione di serie si ebbe nel 1981 con la Cadillac Modulated Displacement, nota anche come V-8-6-4. Questo sistema impiegava una batteria di solenoidi per disattivare l'apertura e la chiusura delle valvole di scarico, inibendo il moto del bilanciere. Il risparmio di carburante, facendo operare il motore a 6 o 4 cilindri, era evidente. Tuttavia, la lentezza del sistema nel riportare il motore a 8 cilindri si rivelò il fattore determinante del suo fallimento commerciale, poiché i computer di bordo dei primi anni '80 non possedevano la necessaria velocità di calcolo.
L'anno successivo, Mitsubishi presentò il suo 1.4 litri a 4 cilindri, nome in codice Orion-MD, che fece segnare un miglioramento sensibile nei consumi: fino al 20% sul ciclo giapponese dell'epoca e fino all'11% sul ciclo EPA.
L'evoluzione e la diffusione moderna della tecnologia
La disattivazione dei cilindri ha trovato una diffusione più ampia con il passare del tempo, grazie anche ai progressi nell'elettronica e nella gestione motore. Uno dei costruttori ad aver proposto con successo questo sistema sulla produzione di serie è Chrysler con il leggendario motore HEMI. Nel 2004, Daimler-Chrysler introdusse la disattivazione dei cilindri sul suo motore HEMI V-8 da 5.7 litri. In questo propulsore ad aste e bilancieri, l'inibizione dell'apertura e della chiusura delle valvole di aspirazione e scarico è gestita da un sistema di comando idraulico delle punterie, che rende inoperative quattro delle otto punterie tramite uno spinotto comandato idraulicamente.
Da quel momento, l'adozione del sistema di disattivazione dei cilindri sulle vetture prodotte in serie è cresciuta a macchia d'olio. Nel 2005, General Motors introdusse l'Active Fuel Management (AFM) sul suo 5.3 litri V-8 ad aste e bilancieri, una rivisitazione del sistema Chrysler. GM continuò a investire in questa tecnologia, dotando nel 2007 il 3.9 litri V-6 del sistema di disattivazione, inibendo l'intera bancata di destra (cilindri 1-3-5) quando le richieste di prestazioni lo consentivano.
Anche i costruttori giapponesi sono tornati alla ribalta nel 2005 con il VCM (Variable Cylinder Management) sui motori V-6, e nel 2008 sul 3.5 litri i-VTEC. Quest'ultimo motore, sempre V-6, offre tre configurazioni possibili: funzionamento a sei cilindri, a quattro cilindri e a soli tre cilindri.
In tempi più recenti, la disattivazione dei cilindri è stata adottata anche da case automobilistiche europee di prestigio come Mercedes, che l'ha impiegata sul 5.5 litri V-8 AMG, e Lamborghini sul V12 dell'Aventador, con l'acronimo CDS (Cylinder Deactivation System) che inibisce un'intera bancata.
Il ruolo di Renault e il contesto dei motori 1.4 turbo
Mentre il testo fornito fa riferimento a diverse implementazioni della disattivazione dei cilindri in vari marchi, si evince una certa confusione o mancanza di informazione riguardo a un sistema analogo sui motori Renault 1.4 turbo, in particolare sul C3JE7 o simili. Un utente del forum sottolinea che la sua Renault 11 aveva il C2J (con carburatore), uguale al C3J (a iniezione), e ipotizza che il suo motore possa essere simile a quelli delle altre Renault più potenti, come l'Express da 80 CV che monta l'E7J. Tuttavia, non c'è una chiara indicazione che Renault abbia implementato la disattivazione dei cilindri sui suoi motori 1.4 turbo in un modo simile ai sistemi descritti per altri marchi.
Il focus principale della discussione si sposta spesso sui motori 1.4 TSI e 1.5 ACT del gruppo Volkswagen, dove la disattivazione dei cilindri è una realtà consolidata.
Disattivazione cilindri - Auto a tutta tecnica
Il sistema ACT (Active Cylinder Technology) di Volkswagen
Il sistema ACT, o Gestione Attiva dei Cilindri, è un esempio emblematico della moderna disattivazione dei cilindri. Un estratto di un articolo sul 1.5 ACT della Golf descrive il suo funzionamento: "Ogni volta che la richiesta di potenza è ridotta, la gestione attiva dei cilindri (ACT) disattiva i due cilindri interni. La funzione opera tra i 1.400 e i 4.000 giri al minuto e a velocità fino a 130 km/h." Il guidatore è informato di questa operazione, che dovrebbe essere "appena percettibile", tramite il display della strumentazione.
La Volkswagen ha dichiarato che dal 2012 il motore 1.4 quattro cilindri turbo sarebbe stato dotato di questa tecnologia per consumare meno. Con il nuovo motore 1.4 TSI, disponibile dall'inizio dell'anno successivo, grazie allo "spegnimento" di due cilindri in determinate condizioni, la richiesta di carburante viene "tagliata" di 0,4 litri per 100 km, un valore che sale a 0,6 se il motore è abbinato al sistema Start&Stop. A un'andatura costante di 50 km/h in terza o quarta marcia, il consumo si riduce di un litro ogni 100 km. Il sistema si attiva quando il 1.4 TSI lavora tra i 1.400 e 4.000 giri e non si richiedono elevate prestazioni dal motore (al massimo 75 dei 200 Nm di coppia).
La disattivazione dei cilindri, come nel caso del sistema COD (Cylinder On Demand) di Audi, sfrutta lo spostamento assiale dell'albero a camme. Quando vengono raggiunte le condizioni per inibire i cilindri, l'albero degli eccentrici viene fatto traslare longitudinalmente grazie a un profilo elicoidale e un perno. In questo modo, il contatto tra punteria ed eccentrico non consente più l'alzata della valvola, interrompendo così il funzionamento del cilindro.
Pro e contro della disattivazione dei cilindri: la questione delle vibrazioni
Il vantaggio principale dei sistemi "cylinder on demand" risiede nella possibilità di tagliare l'alimentazione alla metà dei cilindri totali per far funzionare i restanti in condizioni di massimo carico. Quando la parzializzazione della cilindrata è attiva, il corpo farfallato viene mantenuto completamente aperto, poiché i cilindri attivi devono operare in condizioni di massimo carico, ottimizzando l'efficienza.
Tuttavia, l'implementazione di questa tecnologia non è priva di sfide, in particolare per quanto riguarda le vibrazioni. Diversi utenti esprimono pareri contrastanti sulla percezione delle vibrazioni quando il sistema ACT è attivo. Alcuni sostengono che le vibrazioni siano "talmente minime che non ci faccio nemmeno caso", mentre altri le trovano "fastidiose" e "piuttosto evidenti".
Un utente riporta che all'inizio, appena uscita dal concessionario, la sua auto non vibrava affatto e l'unico modo per capire che andava a due cilindri era leggerlo dal monitor centrale. Dopo circa 5.000 km, invece, le vibrazioni si sentono bene, "soprattutto stando sui 1500 giri fissi", al punto da avvertire "persino un rumorino dal vano motore!". Le vibrazioni vengono descritte come percepibili al volante e al sedile, specialmente "a filo di gas" e a certe velocità.
La questione sollevata è: "e perché all'inizio sono impercettibili e poi si amplificano?". Questo suggerisce che ci potrebbero essere fattori di usura o adattamento che influenzano la percezione nel tempo. Si riconosce il vantaggio in termini di consumo inferiore, ma si lamenta la mancanza di accorgimenti per "ridurle il più possibile" fino a renderle "impercettibili".
Un altro commento paragona la sensazione a un "trattore" o un "vespino", pur riconoscendo che non si tratta di una situazione così estrema, ma sottolineando comunque l'opportunità di miglioramento. L'argomento delle vibrazioni è oggetto di dibattito, con alcuni che le considerano un normale effetto collaterale del funzionamento a due cilindri e altri che le trovano inaccettabili. Viene menzionato il caso di motori tradizionali che andavano a tre cilindri, dove la differenza era "distintamente" percepibile.
Implicazioni pratiche e alternative
La disattivazione dei cilindri è un esempio di come l'ingegneria automobilistica cerchi soluzioni innovative per conciliare prestazioni e sostenibilità. Nel contesto dei moderni motori turbo benzina a 4 cilindri, che per alcuni sono "in via di estinzione" a causa della crescente elettrificazione, questa tecnologia rappresenta un modo per ottimizzare l'efficienza dei propulsori a combustione interna.
Considerando le preoccupazioni sulle vibrazioni e altri eventuali "rumori" indesiderati, alcuni utenti suggeriscono alternative o considerazioni aggiuntive al momento dell'acquisto di un'auto. Ad esempio, vengono menzionati modelli come la Fiat 500X 1.3 150 cv (con bagagliaio troppo piccolo), l'Honda HR-V 1.5 182cv (gran motore ma deve girare alto, sterzo non preciso, ADAS non aggiornati) e la Civic 1.5 turbo (sterzo più preciso, assetto troppo basso). Si citano anche la T-Roc 1.5 TSI e la Mazda CX-30 2.0 150cv awd (non turbo).
Il successo di un sistema come la disattivazione dei cilindri dipende non solo dalla sua efficacia nel ridurre i consumi, ma anche dalla sua capacità di integrarsi nel veicolo senza compromettere il comfort di guida. Le lamentele sulle vibrazioni, sui "rumori" e su altri inconvenienti (come il regolatore di pressione che "sembra una macchina da cucire" o un "condizionatore che da spento butta aria calda") indicano che l'esperienza complessiva dell'utente è fondamentale per l'accettazione di queste tecnologie.
Il dilemma tra efficienza e comfort rimane una sfida costante per gli ingegneri automobilistici, che cercano continuamente di affinare queste soluzioni per renderle sempre più trasparenti e gradevoli per il guidatore.