Dvouhmotový setrvačník: Snižuje nejen hlučnost, ale i spotřebu! Jak ho ale nezničit?
Jen u málo automobilů dnešní světové produkce nenajdete ve výčtu závad, na které si jejich majitelé stěžují na různých fórech, zmínku o dvouhmotovém setrvačníku. A to zejména ve spojení se vznětovými motory. Mnozí si myslí, že dvouhmotový setrvačník je záležitostí posledních, řekněme deseti až patnácti let, kdy se o něm začalo hodně mluvit právě v souvislosti s poměrně velkými náklady při jeho výměně.
Ve skutečnosti se toto používá od poloviny 80. let. K překvapení mnohých začal dvouhmotový setrvačník svoji pouť na šestiválcových motorech BMW a později Opel. Za jeho vývojem, původně na objednávku automobilky BMW, stála společnost LuK, dnes součást strojírenské firmy Schaeffler. Ta v současnosti představuje předního dodavatele nejen této součástky v prvovýrobě u celé řady automobilů různých značek.
Snižuje hlučnost… I spotřebu paliva
Jak jistě mnozí vědí, hlavním smyslem dvouhmotového setrvačníku je snižovat hlučnost a vibrace převodového ústrojí a tedy potažmo vozidla. Celý vtip spočívá v posunutí pracovních otáček, při nichž dochází k rezonanci (frekvenci vlastních kmitů) převodového ústrojí do oblasti nižších otáček. Jestliže bez dvouhmotového setrvačníku a tedy s pevným setrvačníkem je tato oblast mezi 1200 až 2400 otáčkami za minutu, pokud jej nahradíte dvouhmotovým, dojde ke snížení otáček rezonance na hodnotu přibližně 1000 až 1300 za minutu.
„Dvouhmotový setrvačník tak v praxi absorbuje kmitání převodovky,“ říká na úvod k setrvačníku Petr Palán, technický školitel českého zastoupení společnosti Schaeffler. „Nejde však pouze o převodovku, u níž je z hlediska kmitání v současné době problémem zejména používání velmi řídkého oleje, ale také o další části převodového ústrojí, například stejnoběžné klouby hnacích hřídelů,“ upřesňuje Palán.
Jenže dvouhmotový setrvačník má u moderních vozidel ještě jednu důležitou úlohu, kterou si uvědomuje málokdo. „Tím, že umožňuje pracovat motoru při nižších otáčkách, přispívá současně ke snížení spotřeby paliva a tedy i emisí. A to je oblast, kterou dnes automobiloví výrobci sledují asi nejvíce,“ poznamenává Petr Palán. Jak je ale snížení otáček motoru dosaženo? „S dvouhmotovým setrvačníkem mohou být pracovní otáčky motoru sníženy zhruba o pět set otáček, přičemž toto je docíleno naladěním řídicí jednotky motoru,“ vysvětluje Petr Palán. V praxi tak takto vyřešený motor může přinést snížení spotřeby paliva až o 1 litr na 100 km! A to je opravdu citelné zlepšení.
Zkontrolujte baterku!
Jistě, tohle všechno je pěkné, jenže se to celé tak trochu vytrácí, když vám po ujetí 80.000 km dvouhmotový setrvačník selže a za nový chce výrobce auta přes 20.000 korun. K tomu si přidejte dalších 12.000 korun za spojku, která se spolu se setrvačníkem obyčejně mění.
Takové peníze ale není majitel ojetiny za 150.000 korun jen tak ochotný vydat. Přesto nemusí být situace zdaleka tak zlá, jak se to může po přečtení internetových fór s automobilovou tématikou zdát. K tomu aby vám setrvačník vydržel co možná nejdéle, je potřeba se k němu umět chovat.
Zejména při jízdách v zimě dochází ke slábnutí akumulátoru vozidla. Jeho stav je však nezbytný k úspěšnému natočení motoru. „I slabší baterie dokáže agregát nastartovat. Problém je, že s ní motor déle startuje. A to znamená, že se pohonná jednotka nachází po delší dobu v příliš nízkých otáčkách, v nichž dochází k rezonanci převodového ústrojí. Tento stav, pokud bude dlouhodobějšího charakteru, mnohem více zatěžuje dvouhmotový setrvačník. A to vede v konečném důsledku ke zkrácení jeho životnosti,“ popisuje běžný případ z praxe Petr Palán.
Slabší baterku má v zimně takřka každé auto, parkující v noci na mrazu před panelákem a jehož motor každé ráno řidič natočí a ujede s ním do práce 10 km. A po cestě auto ještě vypne, neboť se při tom zastaví ve školce s dětmi. Udržovat akumulátor vozidla ve velmi dobrém stavu se tak vyplatí i z tohoto důvodu.
Podobný vliv na životnost setrvačníku má také slábnoucí startér. Jde o běžný jev opotřebení, který s léty postihne každé toto zařízení. Slabý startér nedokáže motor při spouštění roztočit na tak vysoké otáčky, na které by měl. Z toho důvodu probíhá spouštění motoru delší dobu a při menších otáčkách, a tudíž se hnací ústrojí nachází po delší dobu také v oblasti rezonančních otáček. A to opět zkracuje životnost dvouhmotovému setrvačníku.
Typickým příkladem motoru s rychle slábnoucím startérem je starší čtyřválec Ford 1.8 TDCi. Starý známý celolitinový agregát, který jinak vyniká odolností a spolehlivostí. Právě na tomto motoru vinou poddimenzovaného startéru docházelo k velmi rychlému znehodnocení dvouhmotového setrvačníku. Bohužel, než se na to přišlo, vyměnila se jich spousta vlastně skoro zbytečně, neboť prvotní příčina problému stále unikala pozornosti. A to se do některých servisů tato informace nedostala dodnes.
Největší problém – Příliš nízké otáčky
Jak asi tušíte, dvouhmotový setrvačník nejvíce poškozují extrémně nízké otáčky. Jde zejména o zatížení motoru v tomto otáčkovém rozsahu. „Zcela typické, pokud řidič zrychluje z velmi nízkých otáček,“ dodává Palán.
Snad ještě horší je, pokud řidič dobrzďuje při zařazeném převodovém stupni, kdy dochází k extrémnímu podtáčení motoru. Typickou situací je dojíždění na červenou, kdy řidič místo aby převod vyřadil do neutrálu, má stále zařazeno a brzdí, přičemž ve vhodnou chvíli neodpojí motor od zbytku hnacího řetězce sešlápnutím pedálu spojky. Stejná situace by kdysi dávno, kdy auta používala motory s karburátory (například u Škody 120) způsobila zhasnutí motoru.
Bohužel dnešní moderní motory s vyspělým elektronickým řízením umějí pružně reagovat na zatížení. Svým způsobem tak řidiči pomáhají. I proto je rozjezd s moderními auty mnohem snazší než před desítkami let s jejich karburátorovými předchůdci. Pokud výše popsanou situaci uděláte, subjektivně vzato bude auto stále zpomalovat, až najednou jakoby povolí. A přesně to je okamžik, kdy dochází k vůbec největšímu zatížení dvouhmotového setrvačníku.
„V tomto případě může dojít dokonce k ustřižení nýtů nebo takzvaných jazýčků, které se nacházejí mezi pružinami uvnitř setrvačníku, které spojují pružně jeho primární a sekundární část,“ vysvětluje Petr Palán z Schaeffleru. Samotný setrvačník snese podle Palána hodně, neboť je běžně dimenzovaný (a tedy i testovaný) na točivý moment až 5000 N.m, tedy o celý řád výše, než kolik mají maximum dokonce i velmi výkonné spalovací motory.
Vliv má i stav převodovky
Životnost a tedy i rychlost opotřebení dvouhmotového setrvačníku ale ovlivňuje také stav převodovky. Pokud má převodovka vůli v uložení hnací hřídele, je téměř jisté, že se relativně rychle zničí středové kuličkové ložisko setrvačníku. Jak se to pozná? „Pokud při přidání, nebo ubrání plynu uslyšíte klepnutí, jedná se téměř jistě o poškozené středové ložisko setrvačníku,“ objasňuje problém Palán.
Co naopak setrvačníku nevadí (na rozdíl třeba od rozvodového řetězu), je stání ze svahu pouze se zařazeným převodem. A je tedy zajištěno kompresí svého motoru, samozřejmě přes převodové ústrojí.
Setrvačník se stále vyvíjí
Ač si většina věci trochu znalých motoristů spojuje tuto součástku primárně se vznětovými motory, ani ve spojení s benzinovými nepřichází dvouhmotový setrvačník zkrátka. A to nemluvíme o jeho raných aplikacích v řadových šestiválcích. „Použití dvouhmotového setrvačníku se ukazuje jako nezbytné také v moderních přeplňovaných zážehových motorech.
Hlavním důvodem je skutečnost, že přeplňovaný motor vytváří větší torzní kmitání než atmosférický,“ poznamenává Palán.
Bývaly doby, kdy se dvouhmotový setrvačník pojil pouze s manuálními převodovkami. Ve spojení se samočinnými s měničem momentu stačil klasický pevný. Dnes je trend takový, že tento lepší setrvačník najdete stále častěji také ve spojení s planetovými automaty s měničem momentu. Důvodem je jejich stále častější práce v režimu přemostění (uzamčení) měniče momentu. V tu chvíli totiž měnič torzní kmity motoru netlumí.
Moderní dvouhmotový setrvačník ale už nejsou jen dva kotouče - primární a sekundární, vzájemně spojené soustavou pružin uložených v mazivu. Celé zařízení je dnes sofistikovanější. „U setrvačníků pro vznětové motory se tak používá dodatečný takzvaný třecí kotouč. Je vložen mezi primární a sekundární část setrvačníku. Jeho smyslem je brzdit vzájemný pohyb mezi oběma částmi. Princip spočívá v tom, že třecí kotouč v tomto případě nepřenáší točivý moment. Tento systém se používá převážně kvůli zajištění lepšího průběhu startu u turbodieselových motorů, ale dnes u některých motorů se systémem stop-start již odpadá nutnost jeho použití,“ vysvětluje Petr Palán.
Jinou technickou zajímavostí je takzvaný přetěžovací kotouč dimenzovaný na přenos momentu o velikosti 700 N.m. Pokud dojde k přetočení setrvačníku, tento typ kotouče funguje jako ochrana pružin, ale i motoru, převodovky a celého systému pohonu.
Posledním trendem je doplňkový kyvadlový mechanismus. Díky němu jsou motory s takto vyřešeným dvouhmotovým setrvačníkem zcela tiché, a to už od zhruba 1150 otáček za minutu. Navíc další snížení otáček dále zvyšuje hospodárnost provozu vozidla. A samozřejmě snižuje i jeho emise. Toto je zatím to nejlepší, co může dvouhmotový setrvačník nabídnout.
Škoda
Volkswagen
Cupra
Mercedes-Benz
Ford
BMW
Audi
Opel
Renault
Toyota
Mazda
Fiat