7.8. 2018 Tomáš Dusil Tomáš Dusil

Malé přeplňované zážehové motory: A teď vám řekneme, proč jsou v praxi méně úsporné

 

Zásluhou downsizingu došlo k masivnímu rozšíření maloobjemových zážehových motorů, které si k lepším parametrům pomáhají přeplňováním. Ale co reálná spotřeba?

Současná mánie zmenšování objemů motorů a jejich doplňování přeplňováním, jež se navíc často pojí také se snižováním počtu válců, stále vyvolává kontroverzní reakce široké motoristické veřejnosti, která často poukazuje na reálně vysokou spotřebu paliva.

Proč máme turbo

Malý objem motoru logicky přináší nižší spotřebu paliva a z ní pramenící množství emisí ve výfukových plynech než větší agregát. Jenže menší motor znamená také nižší výkon a točivý moment, tedy pokud se budeme řídit americkým heslem „objem ničím nenahradíš“. Problém je, že auta jsou stále větší a těžší a také nároky kupujících na jízdní dynamiku stoupají. Dnes jsou automobily mnohem rychlejší a dynamičtější než před lety. K tomu, aby malý motor nabídl očekávané výkony, musí být vybaven přeplňováním. Jen takto lze u něj dosáhnout obdobných parametrů jako u nepřeplňovaných motorů větších objemů při zachování požadované pružnosti.

Ford EcoSport 1.0 EcoBoost - Trochu Eco, trochu Sport

Hlavním důvodem, proč jsou dnes přeplňované zážehové motory v kurzu, je snaha o snížení spotřeby paliva a množství emisí. Toto v zásadě souvisí s účinností. Ta je u dobře udělaného přeplňovaného benzinového motoru vyšší než u atmosférického s podobnými parametry. Tato výhoda se však projevuje nejvíce při částečném zatížení, kdy může být účinnost turbomotoru vyšší klidně o 15 až 20 procent. Problém je, že s rostoucím zatížením se tato výhoda zmenšuje a při maximálním výkonu bývá uváděno zlepšení o pouhé 1 až 1,5 procenta.

Ukazatelem je kompresní poměr

Obecně řečeno účinnost motoru závisí na mnoha faktorech. Především však na kompresním poměru. Teoreticky vzato, pokud chceme zvýšit účinnost spalování, měli bychom zvýšit kompresní poměr. Jestliže zůstaneme u nepřeplňovaných motorů, tak ty, které mají vysoký kompresní poměr, by měly vykazovat také nízkou spotřebu paliva, zejména v režimu částečného zatížení. Naopak malý kompresní poměr se sice více hodí pro motory pracující ve vysoké zátěži (tudíž třeba závodních aut), avšak pro režim nízkého až středního zatížení a také středních otáček je méně vhodný. Takový motor pak vykazuje v daném režimu spotřebu paliva jen o málo nižší než při vysokém zatížení.

Problém je ale turbodmychadlo. Při jeho použití je udávaný kompresní poměr jen částí celé problematiky účinnosti motoru. V tomto případě proto mluvíme o statickém kompresním poměru, k němuž se ovšem přidává ještě dynamický, vznikající coby důsledek přeplňování.

Nízký statický kompresní poměr znamená u přeplňovaného motoru nízkou účinnost v režimu částečného zatížení. Proto takto řešené agregáty mají vysokou spotřebu paliva bez ohledu na to, zda jezdíte ležérně, nebo se naopak opájíte dynamikou.

Abychom snížili spotřebu paliva, musíme statický kompresní poměr zvýšit. A právě tady narážejí konstruktéři na jedno úskalí, a sice rostoucí teplotu spalovacího prostoru. Oč více zvýšíme statický kompresní poměr, o to méně můžeme motor přeplňovat. Jen tak zjednodušeně řečeno udržíme teplotu spalovacího prostoru na požadované hodnotě. U turbomotorů, které nemají zase tak velký specifický výkon, lze dnes zásluhou přímého vstřikování benzínu v kombinaci s účinným chladičem stlačeného vzduchu dosáhnout poměrně vysokého statického kompresního poměru. Je to právě přímé vstřikování benzínu, které změnou skupenství z kapalného na plynné současně odebere spalovacímu prostoru teplo, čímž sníží jeho teplotu. Pokud by se teplota spalovacího prostoru nesnížila, hrozil by vznik samozápalů, to znamená, že by se zápalná směs zapálila dříve (vinou vysoké teploty z důvodu vysokého tlaku), než by k tomu došlo od svíčky. A dlouhodobější vznik samozápalů takzvaných koncových plynů, které obsahují ještě nespálenou zápalnou směs. Vzniká extrémní rychlost hoření, až 2000 metrů za sekundu, přičemž normální rychlost hoření je tak 30 m.s-1. Toto nárazové spalování má za následek jev, kterému se říká klepání motoru. Jsou to vlastně tlakové vlny, které narážení na stěny spalovacího prostoru. Dlouhodobější provoz vede k poškození pístů či ventilů.

Motory skupiny PSA 1.0 VTi, 1.2 VTi a 1.2 PureTech. Opravdu je tříválec zlo?

Jako příklad jak velký vliv má na výši kompresního poměru přímé vstřikování benzínu, uvedu dva motory PSA. A sice čtyřválec 1.6 VTi a 1.6 THP, oba ve svých základních verzích. Oba jsou zástupci motorů řady EP, přičemž nepřeplňovaný VTi má s nepřímým vstřikováním kompresní poměr 10,5:1. Přeplňované THP využívá přímé vstřikování benzínu a i díky němu má tento kompresní poměr úplně stejný. Jenže má navíc turbodmychadlo.

Jak ho ještě více ochladit

Benzin dopravovaný do spalovacího prostoru jej tedy účinně ochlazuje. Problém je, že teplota spalovací komory není konstantní. Naopak s rostoucími otáčkami a zatížením motoru se zvyšuje. U přeplňovaného motoru navíc teplota roste v důsledku zvýšení plnícího tlaku, jak se zvyšují otáčky rotoru turbodmychadla. To si lze ostatně snadno ověřit, pokud má váš vůz ukazatel plnícího tlaku. Dáte trochu plynu, turbo lidově řečeno tlačí málo, přidáte více a hle, ručička ukazatele plnícího tlaku se hbitě pohne do vyšších hodnot.

Právě při zvýšení plnícího tlaku již nemusí ochlazovací účinek normálně vstřikovaného benzinu stačit. Dnešní přeplňované motory se totiž snaží pracovat co možná nejblíže stechiometrickému poměru, tedy lambda rovno 1, kdy na 14,7 kg vzduchu připadá 1 kg benzínu.

Zejména u výkonnějších verzí přeplňovaných motorů tak má konstruktér jen několik možností, jak udržet teplotu spalovacího prostoru na přijatelné úrovni. Od vyspělého řízení motoru až po snížení statického kompresního poměru. Opět si jako příklad uvedeme motor PSA 1.6 THP. Zatímco jeho výkonová verze se 115 a dokonce i se 147 kW má kompresní poměr 10,5:1, varianta se 199 kW používá mimo jiné odlišné kované písty a kompresní poměr je u ní snížený na pouhých 9,2 :1.

Jak je ale možné, že dvě nestejně výkonné verze mají stejný kompresní poměr? Čistě laicky je jasné, že u té výkonnější (tedy se 147 kW) bude spalovací prostor mnohem více tepelně zatížen. Tedy za předpokladu, že plnící tlak turbodmychadla je u této verze vyšší než u té základní s výkonem 115 kW. V režimu částečného zatížení motoru problém není. Horší to je v režimu vyššího a hlavně vysokého zatížení. V něm bude potřeba spalovací prostor dodatečně ochlazovat, a to dodatečnou dávkou benzinu. A právě tato „dávka“ benzinu navíc způsobuje to, proč mají někteří uživatelé pocit, že přeplňované zážehové motory, pokud se jim lidově řečeno „trochu šlape na krk“, vykazují skokové zvýšení spotřeby paliva. Toto se týká převážně výkonnějších verzí přeplňovaných motorů, které mají sice vyšší výkon, ale bez zásadních mechanických úprav motoru (jiné písty, snížení statické komprese).

V případě, že s nimi někdo jezdí dynamicky, dočká se nejen vysoké spotřeby paliva, ale také rizika poškození pístů motoru vinou samozápalů, které souvisejí s výše popsaným jevem klepání motoru. K tomu mají tyto verze obecně větší sklony než ty slabší a také než ty nejvýkonnější s mechanickými úpravami (sníženým kompresním poměrem). To pak třeba stačí dlouhodobě tankovat benzin o reálném nižším oktanovém čísle, než je udáváno (u pochybných čerpacích stanic je to klidně možné), či mít třeba opotřebené zapalovací svíčky s nižším přeskokovým napětím.

Spolupracujeme s TipCars.com
Nejlepším městem pro život je Vídeň, Praha se nachází na úrovni New Yorku Nejlepším městem pro život je Vídeň, Praha se nachází na úrovni New Yorku

Rakouské hlavní město Vídeň stanulo v čele žebříčku…

OBRAZEM: Stavba, která spojila oceány. Před 104 lety byl otevřen Panamský průplav OBRAZEM: Stavba, která spojila oceány. Před 104 lety byl otevřen Panamský průplav

Panamský průplav byl otevřen 15. srpna 1914. Vede skrz…

Ekonomika bez lidí ztrácí na tempu. Analytik: Část firem zvažuje přesun výroby z Česka Ekonomika bez lidí ztrácí na tempu. Analytik: Část firem zvažuje přesun výroby z Česka

Hospodářský růst Česka stojí na útratách lidí a nově i…

Architekt roku už má pět finalistů, podívejte se na jejich projekty Architekt roku už má pět finalistů, podívejte se na jejich projekty

Blíží se vyhlášení soutěže Architekt roku. Ta se zaměřuje…

 

Štítky Technika

 

Přidat názorDiskuse: Malé přeplňované zážehové motory: A teď…







Doporučujeme
Pokuta za rychlost v Chorvatsku, Rakousku či Itálii. Jaký trest vám hrozí v zahraničí? Pokuta za rychlost v Chorvatsku, Rakousku či Itálii. Jaký trest vám hrozí v zahraničí?

Vysoké tresty za rychlost jako již tradičně hrozí v…

Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte Že jsou moderní auta blbuvzdorná? Těmito věcmi si auto ničíte, aniž o tom víte

Automobil je dnes čistě spotřební záležitostí. V…

 

AutoRevue
Co skrývá záslepka u voliče převodovky? V nouzi vás může zachránit Co skrývá záslepka u voliče převodovky? V nouzi vás může zachránit

U některých aut je záslepka pro odjištění pojistky…

Škoda Karoq dostala výbavu Active. Takto vypadá základ za 484.900 Kč Škoda Karoq dostala výbavu Active. Takto vypadá základ za 484.900 Kč

Konfigurátor Škody Karoq se rozšířil směrem dolů. Příchod…

 





 
Enzo Ferrari své automobilce i světu chybí již 30 let. Připomeňte si legendu

Enzo Ferrari své automobilce i světu chybí již 30 let. Připomeňte si legendu

Dnes 18:50

Enzo Anselmo Giuseppe Maria Ferrari, výrazná osobnost dějin motorismu a zakladatel jedné z nejslavnějších automobilek, zemřel před 30 lety.




Blesk.cz

Zbavte se nesnesitelného vedra v domech. Víme jak na to

Zbavte se nesnesitelného vedra v domech. Víme jak na to

Těšíte se, až si po práci dopřejete zasloužený odpočinek, ale namísto toho vás po návratu domů čeká nic než…

Sci-fi řežba plná krve. Recenze Space Hulk: Deathwing Enhanced Edition

Sci-fi řežba plná krve. Recenze Space Hulk:…

Vesmír sci-fi ságy Warhammer 40,000, která začala jako desková hra, je nesmírně rozsáhlý a čítá již bezpočet…

 

iSport.cz

Jágrův návrat po léčení šrámů. Zvládl celý zápas, do pohody je ještě daleko

Jágrův návrat po léčení šrámů. Zvládl celý zápas, do…

Tentokrát to už nebyl jen povinný start na pár vteřin. Po skoro půl roce léčení šrámů legendární útočník Jaromír…

Dynamo Kyjev – Slavia 2:0. Sen o Lize mistrů uťal i gól z ofsajdu

Dynamo Kyjev – Slavia 2:0. Sen o Lize mistrů uťal i…

Fotbalisté Slavie na postup do základní skupiny Ligy mistrů nedosáhnou ani letos. Rozhodla o tom, po domácí…

 

Reflex.cz

Bílá duha: Fascinující přírodní úkaz známý především z mrazivých koutů naší planety

Bílá duha: Fascinující přírodní úkaz známý především…

Je to jeden z nejkrásnějších přírodních jevů. Bílá duha se na obloze ukazuje vzácně. Vzniká, když sluneční…

Když u komunistů frčí Klaus: Marta Semelová „jede dál“

Když u komunistů frčí Klaus: Marta Semelová „jede dál“

Víkendový hrdý pochod Prahou si pro sebe - ostatně jako každý rok - ukradli hlavně extremisté. V ulicích Prahy…