Alko kalkulačka
Jaké.auto Informace o autech podle značky a modelu

Malé přeplňované zážehové motory: A teď vám řekneme, proč jsou v praxi méně úsporné

Tomáš Dusil Tomáš Dusil 7. 8. 2018
7
287
Zobrazit náhledy (7)
Abarth Abarth
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.

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.

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.

Související články

Témata
Autorizovaný prodej Servis osobních aut Autobazary Pneuservisy Náhradní díly

Diskuse: Přidat názor

Avatar - twistedTSD
Malá turba ano či ne?
| 12. 8. 2018
Dobrá volba. :-) Civic při akčních cenách je pro mě jedno z nejzajímavějších aut segmentu. Tříválec prý pěkně tahá nahoře, tak možná budeš ještě koukat.

Já, zvyklý na 1.2 atmo, sem tam jedu silnějším 1.0 TSI a v poměru dynamika/spotřeba ten motor exceluje. Parametry odpovídají nepřeplňovanému dvoulitru a spotřeba spíš litru. V této souvislosti bych jen vytkl přehnaně dlouhé převody.

Zkoušel jsem ještě 1.2 PureTech v 5008 a tam už na PP skákaly jiné cifry. Ale jednak to byla utrápená předváděčka a jednak zvýšená krabice.
Malá turba ano či ne?
| 12. 8. 2018
Diskuzi jsem celou nečetl a ani číst nebudu...
Mám jen jednu otázku: kolik ze zdejších přispěvovatelů má alespoň nějakou zkušenost s maloobjemovým turbomotorem?

Najezdil jsem toho dost, s +/- 50 vozy různých kategorií. Nejslabší asi Š 1000, nejsilnější BMW X5 3.0 D. Vlastní vozy jsem měl vždy jen maloobjemové atmosféry. Poslední Fiat Linea 1.4 57 kW. A dodám, že do letoška jsem byl i odpůrcem malých turbomotorů a nedej Bože tříválců!!!

Linea mi jezdila za SKUTEČNÝCH 6,3 l/100km. Kombinovaná spotřeba za ujetých 62 000 km. A výkon sice stačil, jenže často podřazovat a se zapnutou klimatizací některá stoupání jen na trojku a stejně víc jak sedmdesát to nedala.

Od března jsem pokukoval po nových autech. Jsem normální zaměstnanec, takže omezený rozpočet kolem 500 000,- Kč. Za to dnes vlastně nic než malý turbobenzín s třemi válci není. Takže jsem hledal na netu vše, co se dalo o těhto motorech najít. A taky jsem si něco spočítal.
Jak porovnat motory? Třeba kolik kilogramů hmotnosti vychází na 1 koně a 1 NM. Vzal jsem pohotovostní hmotnost plus "rodinku" (ON 90 kg, ONA 75, dvě děti 40+30 kg a 20 kg bagáž). Např. Š 105 L tahala na jednoho koně 24,8 kg a na 1 NM 15,1 kg. Linea? 18,25 kg na koně a 12,2 kg na 1 NM. A třeba Honda Civic 1.0 s manuální převodovkou - 12 kg/1k a 7,76kg/1NM. Tedy který motor je víc zatěžovaný?

Ano, koupil jsem toho Civika. Hned po předání jsme si udělali s manželkou výlet. 250 km po Jizerkách. Stoupání z Bílého Potoka na Smědavu, Kořenov, Vysoké n/J., Bozkov, Železný Brod, Malá Skála, nahoru do Besedic, potom přes Frýdštejn do Hodkovic a po dálnici do Liberce a domů do Frýdlantu. Takže samý kopec, něco dálnice. Nový motor, já s tím ještě neumím jezdit. Netočím zatím víc než 3500 ot. Průměrná spotřeba 6,3. Na dálnici po rovině 130 rychloměrových na šestku (3000 ot.) to bralo nějakých 5,5. A dynamika motoru? 129 koní, 200 NM s tím umí jet velice hezky. Je to vlastně ekvivalent atmosférického dvoulitru. Na jízdu stylem "nepřijít do maléru a o řidičák" to je víc než dostatečné. A kromě krátké doby, než se po nastartování motor zahřeje a klesnou otáčky, nejsou cítit vibrace. A slyšet je jen v otáčkách a jen minimálně. No a na spritmonitoru má dvacet uživatelů dohromady průměr 6,23 l/100 km.

Já jsem si na otázku, zda mají tyto motory smysl i ve větších autech, odpověděl sám - poctivá atmosféra, třeba dvoulitrová, by takovým vozům možná slušela víc, ale i tato malá turba jsou adekvátní. A bohužel, proti ekologickým nařízením nic nenaděláme....
Ja som zvedavý...
| 12. 8. 2018
...čo budeme riešiť, keď raz spaľováky skončia budeme všetci sedlať EV.
Mnoho písmenek pro nic...
| 12. 8. 2018
Ale ona je. Napriek tvojmu sarkazmu.

Tak jsem se s tím Superbem z Německa vrátil
| 9. 8. 2018
A dobrá zpráva je - přežili jsme to oba.
:-)

Už má skoro 70 tisíc, spotřeba se zvyšuje... tak čekám problém každou chvíli.

Dával jsem si trochu pozor na tu sedačku. Není to o zádech... ale o... jak se řekne slušně pldel?
Gluteus maximus.
:-)

Opěradlo se dá jakž takž nastavit. Žádnej zázrak ale je to základ, takže vlastně OK.
Ta kalamita je v tom, na čem se sedí... ten sedák. Jo, mám načatý obě kyčle a i stehna si pamatují tu bouračku před 20 rokama... ale když to v jiných, i podstatně levnějších, autech jde, tak proč ne tady?

650 km tam... a 650 zpátky. V obou případech jsem musel zastavit a jít chvíli chodit a rozcvičovat nohy a zadek.
Emele až to budeš zkoušet, tak vnímej hlavně na čem sedíš...

Bazar

Kupte nebo prodejte auto za nejlepší ceny
Vložit inzerát Zobrazit nabídku