Přeplňování (3. díl): budoucnost tříválce 1.2 HTP?

Přeplňování (3. díl): budoucnost tříválce 1.2 HTP?

 
 

Známý tříválec Škoda 1.2 HTP byl ve Výzkumném centru Josefa Božka na ČVUT v Praze pomocí simulačního programu GT Power opatřen mechanickým dmychadlem resp. turbodmychadlem v několika různých variantách. Jaké jsou výsledky?

Je to už nějaký rok, co Škoda Auto vyměnila nejslabší čtyřválce 1.4 l ve Fabiích za tříválec 1198 cm3. Řada zákazníků má k tříválci nedůvěru, protože mu schází jeden válec a zvukový projev je přeci jen jiný než na co jsme u čtyřválců zvyklí. Tříválcový motor Fabie má ve čtyřventilové atmosférické verzi nejvyšší výkon 47 kW při 5400 ot./min a největší točivý moment 112 Nm při 3000 ot./min.

"Experimentální tříválcový motor o objemu 1,1 až 1,3 l" (za tímto označením se bezpochyby skrývá současný agregát 1.2 HTP) byl ve Výzkumném centru Josefa Božka na ČVUT v Praze pomocí simulačního programu GT Power opatřen mechanickým dmychadlem resp. turbodmychadlem v několika různých variantách. Přestože jde jen o počítačové simulace, výsledky těchto výpočtů jsou velmi blízké realitě. Relativně nový tříválec 1.2 HTP, který našel uplatnění ve všech malých vozech skupiny VW, projde dříve nebo později technickým faceliftem. Jako velmi pravděpodobné řešení se v současné době jeví uplatnění turbodmychadel, která mohou současně zvýšit maximální výkon a snížit spotřebu.

Prvním krokem bylo vytvoření virtuálního originálu, počítačového modelu současného tříválce 1.2 HTP, aby bylo možno úpravami dosažené výsledky porovnávat s původním atmosférickým řešením.

Bohužel zavedení přeplňování nespočívá pouze ve výměně sacího a výfukového potrubí, do nichž je zařazeno turbodmychadlo. Jak jsme uvedli již v minulých dvou dílech našeho seriálu o přeplňování motorů, má zavedení přeplňování do původně atmosféricky plněného motoru jisté limity. Inženýři musí respektovat nejvyšší spalovací tlaky v motoru, které se aplikací přeplňování zvýšily z hodnot pod 6 MPa (atmosférické plnění) na více než 8 MPa, což je blízko pevnostním limitům klikového hřídele, ložisek a pístu. Je nezbytné nalézt kompromis mezi úpravou kompresního poměru, předstihů zážehu, koeficientem složení směsi a plnícím tlakem tak, abychom se vyhnuli klepání motoru. Při optimálním kompresním poměru je obecně předstih menší než u atmosférické verze. Dále musí být brán zřetel na teplotu výfukových plynů, která nesmí překročit určitou hodnotu. Omezení teploty výfukových plynů se provádí chlazením nasávaného vzduchu nebo obohacováním směsi (přebytečné palivo se ve spalovacím prostoru odpařuje a tím chladí spalovací prostor).

Přeplňování mechanickým dmychadlem
Podrobnosti k tomuto způsobu přeplňování a příklady dnes vyráběných motorů s mechanickým dmychadlem najdete v díle seriálu o přeplňování.
Tříválec dostal nejdříve mechanickým převodem poháněné rootsovo dmychadlo Eaton M24. Výkon dmychadla je regulován přepouštěcím kanálem. Nejdříve bylo třeba zvolit vhodný ozubený převod, který bude pohánět dmychadlo od klikového hřídele. Pro dosažení vysokého momentu od nízkých otáček byly zvoleny pro ladění otáčky 2000 min-1. Jako optimální převod byla zvolena hodnota 3,2, tedy při otáčkách motoru 2000 min-1 se točí dmychadlo otáčkami 6400 min-1. Při otáčkách vyšších než 2000 min-1 je otevírán přepouštěcí ventil. Maximální spalovací tlaky v motorovém prostoru ukazuje první graf. Druhý graf ukazuje vnější charakteristiku mechanicky přeplňovaného motoru. Ta se získá zaznamenáním všech hodnot výkonu při stále plně otevřené škrtící klapce. Při 2000 ot/min je přepouštěcí ventil uzavřen, s rostoucími otáčkami je postupně otevírán. Točivý moment takto přeplňovaného tříválce má nejvyšší hodnotu 157 Nm při 3000 ot/min, ale až do 3700 ot/min neklesá pod hodnotu 150 Nm, točivý moment vzrostl o 4 0% proti atmosférické verzi. Nejvyšší výkon byl zvýšen na 67 kW při 5000 ot./min, výkon vzrostl o 43 % proti atmosférické verzi. Objevil se ale také problém výskytu vyšších teplot výfukových plynů (přes 920°C) při stechiometrické směsi. Proto musela být směs obohacena, přebytečné palivo se odpařuje a chladí spalovací prostor.

Přeplňování turbodmychadlem
V dalším kroku bylo k virtuálnímu škodováckému motoru připojeno turbodmychadlo s několika rozdílnými naladěními. Tři varianty by bylo možno označit jako extrémní (maximální otáčky turbodmychadla), vysokovýkonnou a ekonomickou. K přeplňování je použito turbodmychadlo Garrett GT12.

Turbína nemá proměnnou geometrii lopatek (o VGT se dozvíte více ve druhém díle), plnící tlak je řízen obtokovým ventilem u turbodmychadla a škrtící klapkou umístěnou za dmychadlem. Mezi dmychadlem a motorem je umístěn mezichladič stlačeného vzduchu. Točivý moment motoru a plnící tlak jsou regulovány současným nastavením polohy škrtící klapky a obtokového ventilu.

Také zde je problém s teplotou výfukových plynů, pro udržení přijatelných hodnot „zasahuje“ bohatá směs a zmenšení předstihu zážehu. Graf s výkony ukazuje možná nastavení otevření obtokového ventilu při různých otáčkách. Nejvyšší křivka náleží maximálnímu točivému momentu jaký lze z tohoto motoru v dané sestavě získat. Otáčky turbodmychadla jsou udržovány na nejvyšší možné hodnotě (cca 200.000 ot./min). Nutné obohacování směsi spolu s malým předstihem zážehu s sebou přináší vysokou spotřebu paliva. Druhá nejvyšší výkonová křivka reprezentuje sportovně vyladěný přeplňovaný motor. Spotřeba je snížena v nízkých otáčkách, ale ve vysokých je k dispozici stále velký výkon. Poslední (modrá) křivka patří ekonomicky naladěnému motoru. Výkon je snížen ve všech otáčkách, ale spotřeba je nejnižší ze všech variant.

Z uvedeného srovnání jsou vidět typické problémy a výhody jednotlivých způsobů přeplňování zážehového motoru. Extrémní nárůst výkonu by znamenal zřejmě výrazné snížení životnosti malého tříválce, ale méně radikální změny ve vnějších charakteristikách mohou být vzhledem ke snížení měrné spotřeby (a tedy i emisí) racionální cestou jak dále zvýšit účinnost spalovacího motoru.

Dva barevné grafy znázorňují pole měrných spotřeb (jednotka gram paliva na kilowatthodinu). Rozsáhlejší tmavě modrá oblast u přeplňovaného motoru výhodně pokrývá nízké a střední otáčky, které jsou nejvíce používané v praxi. Čárkovaně je vyznačena oblast ve které se vozidlo pohybuje v evropském jízdním cyklu při měření spotřeby a emisí.

Zdrojem k tomuto článku byly veřejně dostupné zprávy a odborné články ( 1, 2, 3,4), které jsou na stránkách VCJB volně k dispozici.

Předchozí související články:
Přeplňování (1. díl): teorie+mechanické přeplňování
Přeplňování (2. díl): turbodmychadla
Motor 2.0T FSI (147 kW): nové Octavii RS bude slušet

Spolupracujeme s TipCars.com
G7 došla ke shodě, ochraně klimatu ale brání Trump G7 došla ke shodě, ochraně klimatu ale brání Trump

Lídři nejvyspělejších zemí světa ze skupiny G7 se na úvod…

USA neomezí protiruské sankce. Chtějí je naopak ještě zpřísnit USA neomezí protiruské sankce. Chtějí je naopak ještě zpřísnit

Spojené státy neusilují o omezení západních sankcí proti…

První klubová pojišťovna nevydělává a čeká na druhou kapitálovou injekci od RSJ První klubová pojišťovna nevydělává a čeká na druhou kapitálovou injekci od RSJ

Pionýr na trhu vzájemného pojištění na svou chvíli teprve čeká.

 
Zdroj: VCJB

Štítky Škoda

 







Doporučujeme
Špatné držení volantu vás může přijít draho. Podívejte se, jak je to správně! Špatné držení volantu vás může přijít draho. Podívejte se, jak je to správně!

Správné držení volantu je pro bezpečné řízení automobilu…

Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu? Vodík kontra akumulátor: Proč je vodík na ústupu?

Ještě před deseti lety byl vodík coby palivo v kurzu.…

 

AutoRevue
Svezli jsme se novou Mazdou CX-5. Kráska přitahuje i jízdním komfortem Svezli jsme se novou Mazdou CX-5. Kráska přitahuje i jízdním komfortem

Charismatickým designem nová Mazda CX-5 zaujme. Ale jak…

BMW řady 8 je oficiálně venku! Kupé mísí sport, modernu i luxus BMW řady 8 je oficiálně venku! Kupé mísí sport, modernu i luxus

Mnichovská automobilka oficiálně představila BMW řady 8,…

 






 
Jaguar XE SV Project 8: Zapomeňte na AMG a M. Tohle je bomba!

Jaguar XE SV Project 8: Zapomeňte na AMG a M. Tohle je bomba!

Včera

Jaguar posouvá laťku sportovních sedanů střední třídy na úplně jinou úroveň, tohle auto od divize SVO má 600 koní!




Blesk.cz

Pobláznil celou Bystrc: Novému nájemníkovi Kajínkovi fandí i jeho panelák

Pobláznil celou Bystrc: Novému nájemníkovi Kajínkovi…

Ještě v úterý sledovala většina z tří desítek partají panelového domu v Brně-Bystrci propuštění Jiřího Kajínka v…

Chat s odborníkem: Biokódování proti kouření

Chat s odborníkem: Biokódování proti kouření

Vyzkoušeli jste už všechno možné a pořád se vám s kouřením nedaří skoncovat? Možná budete potřebovat nějakou…

 

iSport.cz

Šance nových Čechů v NHL? Šimek se může chytit, u Šuláka rozhodne kemp

Šance nových Čechů v NHL? Šimek se může chytit, u…

Zámořská NHL zažívá nebývalý příliv hráčů z Evropy. Kluby tlačí na skauty a agenty, aby jim dohazovali ze…

Vaclík odejde za lepším, tvrdí Švýcaři. Je to poslední možnost, říká brankář

Vaclík odejde za lepším, tvrdí Švýcaři. Je to…

Získal třetí ligový titul v řadě, poprvé s klubem triumfoval ve Švýcarském poháru a v létě vyrazí jinam? Česká…

 

Reflex.cz

Václav Klaus ml.: Rada rodičům, kterým vadí propagace islámu ve školách. Občansky se braňte!

Václav Klaus ml.: Rada rodičům, kterým vadí…

Václav Klaus mladší dnes ve své páteční Pětce kritizuje platby do fondů EU, rozpočtovou politiku Andreje Babiše…

Tryzna za zavražděné spolužáky: Studenti v Manchesteru zazpívali společně dojemnou píseň

Tryzna za zavražděné spolužáky: Studenti v…

Nehněvej se v myšlenkách na minulost. Tak by se dal volně přeložit název písně Don’t Look Back in Anger od…