Po dlhú dobu bolo dôležité viac energie z menšieho posunu
Malý, menší, najmenší. Spaľovací motor sa zmenšoval asi 20 rokov. Tam, kde býval šesťvalec, to dnes robia štyri. A trojvalec sa takmer etabloval ako štandardný pohon v nižších triedach vozidiel. Niektorí môžu dúfať, že zmenšovací proces bude pokračovať, kým zo spaľovacieho motora nezostane nič. Kvôli nedostatku elektrických alternatív na veľké vzdialenosti a na prepravu nákladov má však pred sebou dlhú životnosť.
Skutočnosť, že trend „zmenšovania“ sa teraz končí, je logickým dôsledkom meniacich sa zákonov štátu a nemenných zákonov fyziky. Ak ich inžinier použije, môže zvýšiť výkon spaľovacieho motora tým, že do spaľovacej komory privedie viac kyslíka a viac paliva v riadnom pomere. Presne to umožnilo prielom s priamym vstrekovaním a preplňovaním výfukovými plynmi, najskôr s naftou a od prelomu tisícročí aj s benzínom. Špecifický výkon sa výrazne zvýšil, zdvihový objem 100 kW (136 k) na liter možno dnes nájsť aj v bežných automobiloch. V dôsledku toho sa zmenšil zdvihový objem a počet valcov. Pretože jednotlivý valec by nemal byť príliš malý, inak by sa znížila účinnosť motora: Pomer povrchovej plochy k objemu je príliš nepriaznivý a straty v dôsledku trenia sa zvyšujú.
Tento vývoj spočiatku pomohol benzínovým motorom splniť prísnejšie limitné hodnoty CO2. Aj keď je špecifický výkon v skutočnosti relevantný iba pre najvyššiu rýchlosť, pri bežnom teste na skúšobnom stave sa správajú preplňované benzínové motory s priamym vstrekovaním hospodárnejšie. Spotreba znateľne klesá, ak k tvorbe zápalnej zmesi nedochádza skôr ako vo valci a dá sa veľmi presne regulovať. Malý motor navyše menej často pracuje pri malom zaťažení, kde sa prudko zvyšuje špecifická spotreba spojená s výkonom.
Je to relevantné, pretože v týchto prevádzkových bodoch sa prevažne používa NEDC (nový európsky jazdný cyklus), ktorý je povinný do septembra. Ak je však dopyt po energii veľmi vysoký, majú elektrárne problém: Teplota výfukových plynov stúpa na hodnoty nad 1000 stupňov Celzia. Kvôli ochrane komponentov za motorom, najmä turbodúchadla, je potrebné vstreknúť ďalšie palivo. Odparuje sa a tak znižuje tepelnú energiu vo výfukových plynoch. Tento proces, tiež známy ako „obohacovanie“, znamená, že štandardné hodnoty spotreby pre motory s priamym vstrekovaním sa môžu pri rýchlej jazde po diaľnici zdvojnásobiť.
Európska únia však teraz mení testovací postup používaný na stanovenie spotreby paliva nových vozidiel. Od septembra je v platnosti „Celosvetový harmonizovaný testovací program pre ľahké vozidlá“ alebo skrátene WLTP (F.A.S. zo 6. augusta 2017). V novom testovacom cykle sa jazdia podstatne vyššie rýchlosti. Pre motor to znamená: pracovné body sa posúvajú k vyššiemu zaťaženiu a vyšším otáčkam, t. J. K menej priaznivej spotrebe. Čím vyšší je špecifický výkon motora, tým je tento efekt výraznejší, ako to ukazuje grafika na tejto stránke pre anonymizované vozidlo strednej triedy. Nepriaznivá je najmä kombinácia malého, vysoko nabitého motora s ťažkým vozidlom. Jednotka sa doslova vlečie s prepravovanou hmotou - efekt, ktorý mimochodom vedie aj k zvýšeniu emisií znečisťujúcich látok v nedávno predpísaných cestných testoch.
Zomierajú sofistikované jednotky na znižovanie veľkosti opäť? Niektoré extrémne kombinácie motor - vozidlo, napríklad SUV s iba tromi valcami, sú skutočne pravdepodobné, že z trhu zmiznú. Pretože však preplňovanie turbodúchadlom a priame vstrekovanie pod vysokým tlakom nielenže znižujú spotrebu paliva, ale aj emisie znečisťujúcich látok na rozsiahlych plochách mapy, nie je krok späť. Zmení sa iba zvolený smer: Už vyšší špecifický výkon už nie je žiaduci. Namiesto toho prichádza na scénu iná myšlienka, aj keď je možné ju dosiahnuť iba pri vysokej úrovni technického nasadenia. Ideálne by bolo, keby ste mohli počas jazdy meniť zdvihový objem v závislosti od situácie.
Zobraziť celý obsah v pôvodnom príspevku
To, čo zo začiatku znie ako šialený nápad, sa už dnes začína robiť vodičom nepozorovane. Ak sa používajú ovládače variabilných ventilov, je možné sacie ventily uzavrieť pred skončením sacieho zdvihu - alebo neskôr, keď sa už pracovný zdvih začal. Oba tieto faktory znižujú efektívnu kompresiu vo valci, ktorá je pri zatvorenom ventile nastavená iba dráhou piestu od dolného po horný bod obrátenia. Ďalšou možnosťou, ako znížiť efektívny zdvih pri malom zaťažení, je deaktivácia valca. Prepínací mechanizmus na vačkovom hriadeli deaktivuje polovicu valcov, čo znamená, že pracujú v efektívnejšej oblasti mapy. Trend smerujúci k čiastočnému úväzku, ktorý je už rozšírený v osemvalcových motoroch, sa teraz zvyšuje aj v prípade menších motorov. V roku 2018 chce Ford dokonca uviesť na trh prvý trojvalec, ktorý pri miernom použití plynového pedálu ponechá aktívne iba dva valce.
To však nie je všetko: čoraz viac ľudí uvažuje o zmene geometrie posunu počas jazdy. Myšlienka je stará, už v roku 2000 technici dnes už vyblednutej značky Saab mysleli na motor, v ktorom by sa mohla hlava valca mechanicky posúvať od kľukovej skrine. Teraz sa však zdá, že Nissan to myslí naozaj vážne. Na viedenskom motoristickom sympóziu predstavil Nissan sériovo vyrábaný motor, v ktorom je možné meniť zdvih piestu pomocou nastaviteľnej páky v ojnici. Veľa úsilia, ktoré sa obzvlášť oplatí, ak na palube nie je žiadny ďalší elektromotor, ktorý by mohol skákať vedľa spaľovacieho motora.