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.

Rallye Dakar 2019
Spolupracujeme s TipCars.com
Petr Stuchlík je členem hnutí ANO Petr Stuchlík je členem hnutí ANO

Petr Stuchlík je ode dneška členem ANO. Usneslo se na tom…

České Vafo koupilo nejstaršího finského výrobce krmiv pro domácí mazlíčky České Vafo koupilo nejstaršího finského výrobce krmiv pro domácí mazlíčky

Chrášťanský producent zvířecího krmení Vafo Praha…

Zálohy na PET lahve? Nápojáři nápad neodmítají, mají ale pochyby o financování Zálohy na PET lahve? Nápojáři nápad neodmítají, mají ale pochyby o financování

Karlovarské minerální vody spolu s Institutem cirkulární…

 

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
Znáte Lady s motorem Wankel? Byly primárně pro sovětskou tajnou službu Znáte Lady s motorem Wankel? Byly primárně pro sovětskou tajnou službu

Ruské žigulíky si pamatujeme jako svižnější alternativy k…

Kia ProCeed má české ceny. Shooting brake nabízí pouze benzinové čtyřválce Kia ProCeed má české ceny. Shooting brake nabízí pouze benzinové čtyřválce

Právě dnes odletěla skupina českých novinářů na…

 





 
Rinspeed propojoval auta s internetem už v roce 2000. Prostřednictvím modelu Tatooo.com

Rinspeed propojoval auta s internetem už v roce 2000. Prostřednictvím modelu Tatooo.com

Dnes 18:50

Rinspeed Tatooo.com byl koncept pick-upu ve stylu vozů amerických hot rod z 50. let.




Blesk.cz

Blesk předloni odhalil množírnu ve Světnově. Nestalo se nic! Černý kšeft kvete dál, úřady přihlížejí

Blesk předloni odhalil množírnu ve Světnově. Nestalo…

Nezodpovědná chovatelka smečky psů a obtížná sousedka, tak už před 2 lety popisovali Petru Cendelínovou Němcovou…

Desetiletá výzva: 10 nejvtipnějších parodií fenoménu z Facebooku

Desetiletá výzva: 10 nejvtipnějších parodií fenoménu…

Desetiletá výzva hýbe světem. Na sociální síti Facebook sdílí miliony lidí své fotografie, na kterých…

 

iSport.cz

Osudný let! Už nežije, tvrdí záchranáři. Rodina drahého hráče zoufale doufá

Osudný let! Už nežije, tvrdí záchranáři. Rodina…

Vše už bylo přichystáno ne velkolepé přivítání. Argentinský fotbalista Emiliano Sala se o víkendu upsal Cardiffu…

Kvitová se rozbrečela: Nevěřila bych, že budu hrát takové zápasy

Kvitová se rozbrečela: Nevěřila bych, že budu hrát…

Celý zápas jela jako stroj a s přehledem prošla do semifinále Australian Open. Prvního od roku 2014, ale hlavně…

 

Reflex.cz

Modelka Imma: Japonsko pobláznila kráska, která nikdy nežila. Je totiž čistě virtuální

Modelka Imma: Japonsko pobláznila kráska, která…

Počítačové technologie kráčí neuvěřitelně rychle vpřed a možnosti grafiky se stále vylepšují. Na první pohled je…

Shipwreck lodge: Hotel na Pobřeží koster ve tvaru lodních vraků

Shipwreck lodge: Hotel na Pobřeží koster ve tvaru…

Připomínají lodě, které tady ztroskotaly. Designové dřevěné chatky na pobřeží Atlantského oceánu v Namibii…