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
Icahn vystoupil proti plánu na převzetí pojišťovny AmTrust. Podíl v ní má i Krúpa Icahn vystoupil proti plánu na převzetí pojišťovny AmTrust. Podíl v ní má i Krúpa

Známý americký investor Carl Icahn ve čtvrtek zveřejnil…

Řepka narazila na strop. V Česku už se jí více pěstovat nebude, říkají experti i ministr Řepka narazila na strop. V Česku už se jí více pěstovat nebude, říkají experti i ministr

Plocha osetá řepkou už nebude v dalších letech růst, ale…

Podívejte se na život a smrt sovětských vojáků na historických fotografiích Podívejte se na život a smrt sovětských vojáků na historických fotografiích

Fotograf Sergej Loskutov zachycoval Rudou armádu během…

 
Zdroj: VCJB

Štítky Škoda

 







Doporučujeme
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…

Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí! Jsou české silnice nejhorší v Evropě? Tohle nám na nich nejvíce vadí!

České silnice mají hrozný povrch a jsou špatně značené, v…

 

AutoRevue
Nástupce Rapidu se rodí v bolestech. Chybí nářadí, montuje se ručně Nástupce Rapidu se rodí v bolestech. Chybí nářadí, montuje se ručně

Aktuální vydání týdeníku Škodovácký odborář informovalo o…

Škoda Š 720: Šestiválec měl konkurovat BMW, skončilo to fiaskem Škoda Š 720: Šestiválec měl konkurovat BMW, skončilo to fiaskem

Prototyp vozu střední třídy s označením Š 720 měl být…

 





 
Vozili jsme cement: Co všechno musí řidič takového vozidla zvládnout?

Vozili jsme cement: Co všechno musí řidič takového vozidla zvládnout?

Dnes 11:23

Přeprava cementu v cisternách vyžaduje opravdu zkušené šoféry, základní složka betonu se po nakládce v cementárně chová jako kapalina. Co všechno musí řidič během cesty zvládat?




Blesk.cz

Hrůzná nehoda na Slovensku: Ve fordu zemřela česká spolujezdkyně!

Hrůzná nehoda na Slovensku: Ve fordu zemřela česká…

Tragédie se odehrála na Slovensku. U Nového Města v regionu Kysuce se srazila čelně dvě auta. Nehodu nepřežila…

Po pádu letadla v Havaně 110 mrtvých, tři lidé bojují o život: Černá skříňka se našla

Po pádu letadla v Havaně 110 mrtvých, tři lidé…

V kubánské metropoli Havaně se v noci na sobotu krátce po startu z mezinárodního letiště Josého Martího zřítil…

 

iSport.cz

Program MS v hokeji 2018: Kdy hrají Češi, rozpis a výsledky zápasů

Program MS v hokeji 2018: Kdy hrají Češi, rozpis a…

Český tým na MS v hokeji 2018 skončil ve čtvrtfinále, když šel ze třetího místa ve skupině A na tým USA, druhý…

Amerika mu svědčí! Dočkal gólem a asistencí pomohl Philadelphii k výhře

Amerika mu svědčí! Dočkal gólem a asistencí pomohl…

Záložník Bořek Dočkal dal svůj druhý gól v zámořské fotbalové lize MLS, kterým přispěl k vítězství Philadelphie…

 

Reflex.cz

Facebook a Google pomáhají interrupcím. Na popud zastánců potratů zakázaly reklamu před referendem v Irsku

Facebook a Google pomáhají interrupcím. Na popud…

Příští pátek půjdou irští voliči k volebním urnám, aby rozhodli, zda schválí změnu ústavy, která by v zemi…

Nemožné se stalo skutečností. Legendární kapela Chaozz po 16 letech natočila novou skladbu

Nemožné se stalo skutečností. Legendární kapela…

Hiphopová legenda Chaozz pár dní před koncertem ve Foru Karlín, který bude největší v historii kapely, posílá…