Chlazené výfukové svody zážehového motoru: Znamená méně stupňů i méně litrů?

3. 10. 2017 • 08:00

Spaliny opouštějící benzinový motor dosahují teploty běžně kolem 1000 stupňů. Ve snaze snížit jejich teplotu zavádějí výrobci takzvané chlazené výfukové svody. Co to celé obnáší?

Není snad moderní zážehový motor, splňující současné emisní normy, u něhož by se jeho tvůrci prostřednictvím tiskového oddělení nepochlubili, že disponuje chlazenými výfukovými svody. Technicky to celé vypadá následovně - zatímco v minulosti byly výfukové svody v podobě svařených ocelových či litinových trubek vedeny vně hlavy válců, u nových motorů jsou stále častěji součástí hlavy.

Hlava válců s externími svody má zpravidla rovnou dosedací plochu v místě vyústění výfukových kanálů, z níž trčí závitové čepy pro montáž externích svodů, mezi mechaniky přezdívaných parohy. Naproti tomu u hlavy válců s chlazenými svody jsou ty již součástí hlavy, přičemž obecně vzato se jimi zlepšuje termomechanika motoru.

Všude samá voda

Tím, že jsou výfukové svody součástí hlavy válců, lze kolem nich poměrně snadno vést chladicí kapalinu, bez níž a tedy jejího efektu chlazení, se hlava válců beztak neobejde. Běžné vodní kanály v hlavě se tedy vlastně „pouze“ prodlouží tak, aby omývaly také svody výfuku. Z hlediska technologie výroby je však takto provedená hlava válců coby odlitek z hliníkové slitiny mnohem složitější než hlava bez chlazených a tedy integrovaných svodů.

Svody výfuku omývané kapalinou mají na motorech hned několik funkcí. Ve fázi ohřívání agregátu předávají část své teploty nezahřáté chladicí kapalině, čímž přispívají k rychlejšímu zahřátí motoru na provozní teplotu. Ta se dnes běžně pohybuje kolem 95 až 97 stupňů, v extrému ale může být i vyšší než sto stupňů. Výhodou rychlejšího ohřátí motoru je jednak snížení emisí a dále zvýšení komfortu posádky, neboť se tím urychluje náběh topení vozidla.

Opravdu jsou tříválce zlo? Porovnejte jejich výhody a nevýhody!

Teplota chladicí kapaliny odpovídající provozní teplotě motoru je však i po ohřátí výrazně nižší než teplota spalin, takže po zahřátí probíhá tepelná výměna opačně – chladicí kapalina snižuje teplotu výfukových svodů a tím i spalin, které jimi procházejí.

Příliš tepla škodí!

U motoru přeplňovaného turbodmychadlem je přirozeně cílem co nejvíce snížit teplotu spalin ve snaze chránit turbodmychadlo před nadměrným tepelným zatížením. To jde sice udělat i efektivněji zařazením jeho ložiskového uzlu do okruhu chlazení motoru, avšak i tímto řešením lze turbodmychadlu pomoci od nadměrné teploty. Třeba u motoru VW 1.0 TSI se vodou chlazené turbo nepoužívá.

Druhým požadavkem je chlazení katalyzátoru v režimu zvýšené zátěže motoru a jeho otáček. Jak určitě víte, starší motor Škoda 1.2 HTP (v poslední evoluci přeznačený na MPI) občas trpí nadměrnou spotřebou paliva, zejména v dálničním rychlostním režimu. Důvodem je nezbytné ochlazování katalyzátoru dodatečnou dávkou paliva (benzinu). Ten při svojí přeměně z kapalného skupenství na plynné odebere výfukovému traktu část tepla, čímž jej ochladí. Ruku v ruce s tím jde ale zvýšená spotřeba paliva.

Při použití chlazených svodů lze dosáhnout požadovaného snížení teploty spalin, tudíž již dodatečné ochlazování katalyzátoru dávkou benzinu není potřeba. A pokud i nadále je, tak v mnohem vyšších otáčkách motoru při dále zvýšeném zatížení.

Nejnovější trendy ve vývoji zážehových motorů: Jak se snižují emise a zvyšuje výkon?

Něco málo z historie

Ač se o chlazených výfukových svodech častěji mluví až v souvislosti s poslední generací zážehových motorů, ve skutečnosti nejde o nic nového. Patent na chlazené výfukové svody byl v USA přihlášen pouhý den před Štědrým dnem roku 1969. Stál za ním vynálezce Alex B. Niskanen. Tehdy ale vůbec nešlo o emise či spotřebu paliva a už vůbec nebrali vynálezci v potaz zvýšení komfortu posádky vozidla při jízdě v zimním období. Chlazení výfukových svodů mělo předejít závadě v podobě jejich častého praskání. To samé občas postihovalo i jejich upevňovací šrouby či těsnění mezi přírubou svodů a hlavou válců (mechanici tomuto těsnění přezdívají brejle). K této závadě docházelo u některých motorů ještě v minulé dekádě a na vině byla právě příliš vysoká teplota svodů výfuku.