Opravdu jsou tříválce zlo? Porovnejte jejich výhody a nevýhody!

Tříválec Škoda 1.0 TSI z řady EA211 není ve skutečnosti žádnou novinkou. Vždyť už přibližně rok se s ním setkáváme v Octavii, či v malém VW Polo. Zejména pod kapotou druhé největší Škody vzbuzoval na začátku obavy, jak se takový malý motůrek popasuje s tak velkým a těžkým autem. První jízdní dojmy však pochybnosti v podstatě zažehnaly. Nyní uzrál čas nabídnout tento motor také ve vozech Škoda Fabia a Rapid. Tímto krokem se současně rozloučíme s větším čtyřválcem 1.2 TSI z řady EA211. Nástupce má sice méně válců a menší zdvihový objem, ale jinak nabízí ve všech směrech více - také zásluhou nejmodernějších technických řešení, použitých při jeho konstrukci.

Z nouze ctnost to není

Tříválce nemají nejlepší pověst. Často se setkáváme s názory, že jsou příliš choulostivé, hlučné a nekultivované. Je tomu ale opravdu tak?

Pokud se na celou záležitost podíváte optikou technika, zjistíte, že motory s touto koncepcí mají celou řadu výhod. A nedostatky zmiňované výše se projevit vůbec nemusejí nebo v jen nezbytně nutné míře, pokud se celá věc udělá dobře.

Proč použít stejně objemný motor se třemi válci namísto čtyřmi? Protože z pohledu termodynamické účinnosti je větší objem válce výhodnější. Dalším důvodem je u tříválce v porovnání se stejně velkým čtyřválcem větší takzvaná teplosměnná plocha. Přestup tepla z válce do vodního pláště motoru je u těchto koncepcí lepší. Při použití většího objemu válce se také údajně lépe řídí vstřikovaná dávka paliva.

Z pohledu ekonomiky je výhodou také cena tříválcového motoru, který je levnější než stejně velký čtyřválec. Má totiž méně součástí. Další předností jsou zástavbové rozměry. O čtvrtinu kratší motor se snáze vejde pod přední kapotu mezi poháněná kola. Tím, že je agregát kratší, se na něm snáze provádí i některé servisní úkony. Třeba výměna rozvodů je jednodušší, neboť mechanik má k dispozici více místa. Dalším přínosem je hmotnost. Tříválec tolik nezatěžuje přední nápravu, takže auto by s ním mělo být jízdně agilnější.

Boj s nevyvážeností

Tříválcová koncepce má ale i nevýhody. Tou nejčastěji zmiňovanou bývá méně kultivovaný chod a větší hlučnost. Ano, teoreticky tomu tak skutečně je. Aby se chod těchto motorů zklidnil, vybavují je výrobci vyvažovacím hřídelem, jenž má eliminovat takzvaný deviační moment sil 1. řádu. Jde o účinné řešení, které však má svá proti. Předně to přináší zvýšení pasivních odporů. Navíc ložiska vyvažovacích hřídelů musíte mazat, což klade nároky na olejové čerpadlo. Motor Škoda 1.0 TSI však běží klidně a tiše i bez vyvažovacího hřídele. Konstruktéři toho docílili specifickou konstrukcí setrvačníku vůči řemenici s tlumičem torzních kmitů. Na setrvačníku je záměrně vytvořen nevývažek, který je fázově posunutý vůči nevyvážené části na řemenici. Smyslem tohoto řešení je převést nežádoucí kmity agregátu ze svislé do podélné roviny. Člověk sedící v autě totiž kmitání ve svislé rovině vnímá mnohem intenzivněji než v podélné. Navíc ve svislé rovině se kmity přenášejí do motorových podélníků a podběhů. Tedy vlastně do ohybově méně tuhých celků samonosné karoserie. Pokud ale kmity převedeme do podélné roviny, tak v ní je karoserie výrazně tužší na ohyb, neboť kmitání se přenáší do vyztuženého podlahového roštu, do něhož se při nárazu rozkládají síly. A to při čelním i bočním nárazu.

Škoda Fabia 1.0 TSI: V čem je nový motor lepší než 1.2 TSI? A v čem naopak horší?

Motor 1.0 TSI používá v závislosti na převodovce buď pevný setrvačník, nebo dělený takzvaný dvouhmotový. Ve spojení s manuální skříní, konkrétně MQ200, stačí pevný, v kombinaci s dvouspojkou DSG DQ200 je použit dvouhmotový. Proč tomu tak je? Důvodem není motor, ale právě použitá převodovka. U skříně DQ200 pracuje dvojice soustředných spojek takzvaně na sucho. Tedy nikoliv v olejové lázni, jak je tomu u ostatních skříní DSG.

Problém vzniká v okamžiku, kdy popojíždíte s vozidlem, třeba v zácpě. Při tom stačí uvolnit brzdový pedál a vozidlo jede plížím pohybem vpřed. Zatímco u samočinných převodovek s měničem momentu není tento režim jízdy pro převodovku škodlivý, u dvouspojkové převodovky je tomu naopak. Aby nedocházelo k přehřívání spojek, systém pracuje tak, že příslušná spojka se sepne a hned zase rozepne, a to ve velmi rychlém sledu. Vzniklé škubání, které popsané chování spojky způsobuje, má za úkol pohltit právě dvouhmotový setrvačník. U manuální převodovky, kde si práci spojky řídíte nohou, nic takového potřeba není.

Méně kil, vyšší hmotnost?

Motor 1.0 TSI váží pouhých 93 kg. Dle výrobce je to o 11 kg méně než u staršího a většího čtyřválec 1.2 TSI. Jenže když se podíváte do tabulky technických údajů Škody Fabia, tak zjistíte, že s novým motorem 1.0 TSI ve slabší variantě vůz vykazuje pohotovostní hmotnost 1110 kg, zatímco se starším méně výkonným 1.2 TSI vážil vůz o jeden kilogram méně. Jak je to možné? Vysvětlení nám podal Ing. Martin Hrdlička, vedoucí vývoje agregátů a podvozků u Škoda Auto. "Když se homologovala Fabia s motorem 1.2 TSI, při zkouškách se používalo auto, které nebylo vybaveno klimatizací. Při homologaci s motorem 1.0 TSI ale již klimatizace v autě být musela, což zvedlo pohotovostní hmotnost vozidla o 12 kg. To znamená, že i přes snížení hmotnosti agregátu je auto o kilogram těžší," vysvětlil nám Hrdlička..

TEST Za volantem Škody Rapid 1.0 TSI: Zkusili jsme všechny verze a známe tu nejlepší! (+videa)

K nízké hmotnosti motoru přispívá řada opatření. Předně je to hliníkový blok typu open deck se zalitými suchými vloženými válci. Naproti tomu hlava válců je řešena jako dvoudílná. Zatímco u starší 1.2 TSI bylo použito proměnné časování pouze na sací straně rozvodu, nový motor jej má na obou vačkových hřídelích. Pohon zajišťuje ozubený řemen, který nemá dle informace výrobce stanoven interval výměny. Zajímavostí jsou výfukové ventily. Průměr jejich dříků je 5 mm. To není moc, když vezmeme v úvahu, že v motoru Škody Favorit měly průměr 8,5 mm. U výkonnější verze s 81 kW je navíc tří milimetrová dutina vyplněná z 60 procent sodíkem. Při zahřátí se začne pohybovat ve dříku, čímž předává teplo z horkého talíře ventilu do chlazené hlavy válců. Rozvodové kolo sací strany je takzvané triovální konstrukce, což má přispívat ke snížení hlučnosti motoru. Toto bylo již použito na nepřeplňovaném tříválci 1.0 MPI z řady EA211.

Zachovej chladnou hlavu

Pro splnění náročných podmínek ohledně množství a složení emisí ve výfukových plynech se velmi pečlivě řešilo chlazení nového tříválce. Stejně jako u lidí platí také u motoru, že je lepší, když je horní část vystavena nižší teplotě než spodní. Trochu techničtěji vyjádřeno, teplotní rozdíl mezi blokem a hlavou činí 17 stupňů.

Stejně jako čtyřválec EA211 dostal také nový tříválec vodou chlazené výfukové svody. Je to jedna z cest, jak výrazně snížit spotřebu paliva v režimu vyššího zatížení motoru. Smyslem je, aby motor běžel pokud možno co nejdéle v režimu lambda rovno 1, tedy v ideálním takzvaném stechiometrickém poměru, kdy na 14,7 kg benzínu připadá 1 kg paliva. A právě chlazené výfukové svody, které jsou integrované v hlavě válců, k tomuto přispívají značnou měrou.

Teplota výfukových plynů na výstupu z motoru dosahuje až 1050 stupňů. To je hodnota, s níž si už příliš nerozumějí ocelové výfukové svody, u kterých dochází vinou toho k poklesu meze kluzu a pevnosti. Dříve se to řešilo dodatečnou dávkou benzínu, který přeměnou z kapalného na plynné skupenství odebral svodům část tepla, čímž je vlastně ochladil. Motor v takovém případě běžel v režimu bohaté směsi a tedy lambda menší než 1. Vysoká teplota spalin má ale vliv také na katalyzátor. Aby pracoval efektivně, musí se pohybovat v teplotním rozsahu od 400 do 800 stupňů. Teploty vyšší než přibližně 1400 stupňů znamenají jeho nenávratné poškození, takzvané vyhoření.

Přeplňovat znamená chladit

Nový tříválec se ve Fabii nabízí ve dvou výkonových verzích - se 70 kW (starší slabší 1.2 TSI měla 66 kW) a 81 kW, což je stejně jako u výkonnější dvanáctistovky. K tomu samozřejmě velkou měrou pomáhá přeplňování. Aby bylo co možná nejúčinnější, stlačuje dmychadlo vzduch přes výměník voda/vzduch, samozřejmě s vlastním chladicím okruhem. Pokud by byl připojený na okruh chlazení motoru, moc by toto neochladil...

Turbodmychadlo používá elektromotoricky ovládanou klapku obtoku (wastegate). Proč není použita variabilní geometrie? Tady nejde jen o teplotu spalin, která je u zážehového motoru vyšší než u dieselu, ale také o smysl použití turbodmychadla VNT (VGT) ve spojení s benzinovým motorem. U zážehového agregátu je výkon regulován kvantitativně mírou otevření škrticí klapky. S tím úzce souvisí také odváděné spaliny. Jejich průtok turbínou je tak u zážehového motoru menší než u dieselu, u něhož vstup vzduchu do válců není v podstatě ničím omezován. Proto se v jeho případě více vyplatí regulace otáček turbodmychadla variabilní geometrií.

Motor 1.0 TSI má ale i jiné technické zajímavosti. Třeba oka ojnic pro pístní čep už nepoužívají pouzdra. Místo toho je povrch pístních čepů vytvořen technologií DLC (Diamond Like Carbon). Navíc je stěna oka ojnice nahoře užší, po stranách širší, což souvisí s namáháním ojnic, které je vyšší při pohybu pístu dolů z důvodu expanzního zdvihu.

Olejová pumpa je na tomto motoru s proměnným výkonem poháněná krátkým ozubeným řemenem od klikového hřídele. Její součástí je excentr, jehož pohybem se mění výtlačný prostor pumpy a tím i dávka oleje. Řízeno je to elektromagneticky ovládaným šoupátkem. Toto na starším motoru 1.2 TSI nebylo. S mazáním motoru souvisí také trysky, stříkající olej na pístní čepy. K tomu dochází jen při vyšších otáčkách, což znamená, že i tady je použita regulace. Co přijde v budoucnu? Třeba částicový filtr, který nový motor zatím nepoužívá, ale je na jeho zástavbu již připraven. Tak jsme zvědaví, jak to bude fungovat v praxi.