name | autoweek.cz
Proč tři může být víc než čtyři
06.06.2017 | Vladimír Rybecký | Aktuality
Novinkou v nabídce modelových řad Fabia, Rapid a Octavia je moderní tříválcový motor 1,0 TSI řady EA211 s přímým vstřikováním paliva a přeplňováním turbodmychadlem s mezichladičem stlačeného vzduchu. Dodává se ve dvou výkonových variantách 70 kW (95 k) a 81 kW (110 k).
Snižování zdvihového objemu a používání tříválcových motorů namísto čtyřválců stále ještě mnoho zákazníků překvapuje. Přitom jde o výsledek logické inženýrské úvahy. Přitom jde o moderní pohonné jednotky nabízející pro zákazníky to nejlepší z mnoha dostupných technických řešení, protože je cenově nejvýhodnější a nenutí řidiče měnit své zvyklosti přechodem na jiný typ paliva.
Na konstruktéry motorů se kladou často protichůdné požadavky - snižování spotřeby a emisí současně se zvyšováním výkonu a točivého momentu, a to vše při nutnosti snižovat náklady nejen na výrobu ale i na vývojové práce. Výsledkem je nutnost používat přeplňování turbodmychadlem v harmonické spolupráci s přímým vstřikováním paliva. K tomu se přidává i snižování počtu válců.
Logické technické řešení
Použití tříválce přináší konstruktérům zásadní výhodu - pro optimalizaci plnění válce a procesu spalování směsi mají k dispozici větší objem v každém válci než při rozdělení stejného zdvihového objemu do čtyř válců. Do válce se vstřikuje větší dávka paliva, což je výhodou jak při volnoběžných otáčkách, tak při maximálním výkonu. Protože na vstříknutí většího množství paliva je i více času, je možné použít víc dávek ve vstřikovači. Současně je tříválec proti čtyřválci o stejném zdvihovém objemu výhodnější z hlediska termodynamické účinnosti protože má menší teplosměnné plochy.
Problémem tříválce je jeho vyvážení pro eliminaci vibrací a hluku. Řeší se vyvažovacím hřídelem, což ale znamená navíc nejen hřídel samotný, ale i ložiska a olejovou náplň, což vše zvyšuje hmotnost a odpory. Proto je logickou snahou vyvažovací hřídel nepoužívat.
Přednosti tříválce
Nový tříválec má díky své kompaktní konstrukci a klikové skříni ze slitin hliníku o 10 kg menší hmotnost než původně používaný čtyřválec 1,2 TSI při srovnatelných výkonových parametrech. Stejného efektu je dosaženo použitím olejového čerpadla s plynule regulovatelným výkonem. Potřebný olejový tlak se neustále přizpůsobuje zatížení motoru. Chladič turbodmychadla je integrován do sacího potrubí a tím dochází k velmi spontánnímu nárůstu plnícího tlaku.
Škoda Auto už má s vývojem tříválců zkušenosti - motor 1,2 MPI (EA111) přišel do výroby v roce 2001. Nepřeplňovaného motoru HTP bylo vyrobeno 4,3 milionu kusů (používal jej i Volkswagen v modelu Polo) a stále se ještě vyrábí v Indii. Ač si u českých médií nezískal oblibu, šlo o velmi úspěšný a mezi zákazníky oblíbený motor s mnoha originálními konstrukčními řešeními. Později se stejnou cestou vydalo mnoho konstruktérů jiných značek.
Konstrukce motoru
Motor 1,0 TSI EA211 má dva vačkové hřídel v hlavě válců a poháněné ozubeným řemenem. Konstrukce využívá hliníkový blok i hlavu válců, kovaný klikový hřídel, hliníkové písty a kované ojnice. Výsledkem je hmotnost 93 kg. Motor používá proměnlivé časování sacích i výfukových ventilů natáčením vačkových hřídelů. Palivo je do válců vstřikováno pod tlakem až 25 MPa (250 bar).
Motor pracuje s rozdílnou teplotou chladicích okruhů pro hlavu a blok válců - rozdíl je 17 °C. Teplota výfukových plynů dosahuje až 1050 °C, což znamená extrémní namáhání pro ocelové díly. Proto konstruktéři hledají cesty ke snížení teploty spalin. Všechny motory Škoda v současné době už používají chlazení výfukového potrubí integrovaného do hlavy válců, což snižuje teplotu spalin vstupujících do katalyzátoru. Tím se eliminuje potřeba vstřikování většího množství paliva (obohacení směsi) do válce aby se jeho odpařením snižovala teplota za cenu poněkud vyšší spotřeby.
Příčné vyvážení
Pro eliminaci nevyváženosti tříválce použili konstruktéři místo vyvažovacího hřídele elegantní technické řešení označované jako příčné vyvážení - tlumič kmitů a setrvačník jsou na opačných koncích klikového hřídele s cíleně nevyváženou konstrukcí pro snížení projevu vibrací motoru.
Aby se chod motoru ještě víc kultivoval, jsou tlumič kmitů cíleným zesílením materiálu a setrvačník cíleně umístěnými otvory opatřeny specifickými nevyváženostmi přizpůsobenými příslušnému typu vozidla. Cílené zavedení deviačního momentu setrvačných sil 1. řádu pomocí přídavných hmotností na setrvačníku a tlumiči torzních kmitů a posun jeho vektoru do vodorovné roviny umožňuje snadnější optimalizaci tuhosti úložných elementů pohonné jednotky. Vibrace se tím neodstraní, ale prostorově se přenášejí do jiné osy, v níž má vozidlo větší tuhost. Převažující nepříjemné vibrace na výšku (v ose z) se přetransformují do příčného směru (osy x), kde nemají dopad na jízdní komfort. Výsledkem je snížení přenosu vibrací do interiéru vozidla zejména za volnoběhu.
Lepší parametry než u čtyřválce
Cílem konstruktérů motoru 1,0 TSI nebyla vyšší dynamika, ale dosažení stejných výkonnostních parametrů jako měly dosavadní motory 1,2 TSI při podstatném snížení spotřeby a emisí. Přesto má ve verzi 70 kW vyšší výkon i maximum točivého momentu a u varianty 81 kW je lepší průběh výkonové charakteristiky se stejným maximem a v širším rozsahu otáček je větší točivý moment (byť maximální hodnota se dosahuje v užším rozsahu otáček). Motor už je připraven na další snižování emisí vyžadované dalším zpřísněním emisních standardů na Euro 6Q, které přijde od září 2018.
Moderní motor 1,0 TSI je aktuálně nabízen ve spojení s pěti- i šestirychlostní přímo řazenou převodovkou a sedmistupňovou automatickou dvouspojkovou převodovkou DSG v modelech Škoda Fabia/Fabia Combi, Rapid/Rapid Spaceback a Octavia/Octavia Combi. V modelových řadách Fabia a Rapid se předpokládá, že na českém (i slovenském) trhu budou nové tříválce představovat 70-80 % celkového objemu prodeje. Motory se vyrábějí ve výrobním závodě Škoda v Mladé Boleslavi.
Pro ty, kteří stále ještě tříválci nedůvěřují, má vedoucí vývoje podvozku a agregátů Ing. Martin Hrdlička jednoduchou radu: „Místo mnoha slov se s tímto motorem svezte a uvidíte, že nejen jede, ale má i potřebnou dynamiku a klidný chod za mnohem méně peněz.“
Na konstruktéry motorů se kladou často protichůdné požadavky - snižování spotřeby a emisí současně se zvyšováním výkonu a točivého momentu, a to vše při nutnosti snižovat náklady nejen na výrobu ale i na vývojové práce. Výsledkem je nutnost používat přeplňování turbodmychadlem v harmonické spolupráci s přímým vstřikováním paliva. K tomu se přidává i snižování počtu válců.
Logické technické řešení
Použití tříválce přináší konstruktérům zásadní výhodu - pro optimalizaci plnění válce a procesu spalování směsi mají k dispozici větší objem v každém válci než při rozdělení stejného zdvihového objemu do čtyř válců. Do válce se vstřikuje větší dávka paliva, což je výhodou jak při volnoběžných otáčkách, tak při maximálním výkonu. Protože na vstříknutí většího množství paliva je i více času, je možné použít víc dávek ve vstřikovači. Současně je tříválec proti čtyřválci o stejném zdvihovém objemu výhodnější z hlediska termodynamické účinnosti protože má menší teplosměnné plochy.
Problémem tříválce je jeho vyvážení pro eliminaci vibrací a hluku. Řeší se vyvažovacím hřídelem, což ale znamená navíc nejen hřídel samotný, ale i ložiska a olejovou náplň, což vše zvyšuje hmotnost a odpory. Proto je logickou snahou vyvažovací hřídel nepoužívat.
Přednosti tříválce
Nový tříválec má díky své kompaktní konstrukci a klikové skříni ze slitin hliníku o 10 kg menší hmotnost než původně používaný čtyřválec 1,2 TSI při srovnatelných výkonových parametrech. Stejného efektu je dosaženo použitím olejového čerpadla s plynule regulovatelným výkonem. Potřebný olejový tlak se neustále přizpůsobuje zatížení motoru. Chladič turbodmychadla je integrován do sacího potrubí a tím dochází k velmi spontánnímu nárůstu plnícího tlaku.
Škoda Auto už má s vývojem tříválců zkušenosti - motor 1,2 MPI (EA111) přišel do výroby v roce 2001. Nepřeplňovaného motoru HTP bylo vyrobeno 4,3 milionu kusů (používal jej i Volkswagen v modelu Polo) a stále se ještě vyrábí v Indii. Ač si u českých médií nezískal oblibu, šlo o velmi úspěšný a mezi zákazníky oblíbený motor s mnoha originálními konstrukčními řešeními. Později se stejnou cestou vydalo mnoho konstruktérů jiných značek.
Konstrukce motoru
Motor 1,0 TSI EA211 má dva vačkové hřídel v hlavě válců a poháněné ozubeným řemenem. Konstrukce využívá hliníkový blok i hlavu válců, kovaný klikový hřídel, hliníkové písty a kované ojnice. Výsledkem je hmotnost 93 kg. Motor používá proměnlivé časování sacích i výfukových ventilů natáčením vačkových hřídelů. Palivo je do válců vstřikováno pod tlakem až 25 MPa (250 bar).
Motor pracuje s rozdílnou teplotou chladicích okruhů pro hlavu a blok válců - rozdíl je 17 °C. Teplota výfukových plynů dosahuje až 1050 °C, což znamená extrémní namáhání pro ocelové díly. Proto konstruktéři hledají cesty ke snížení teploty spalin. Všechny motory Škoda v současné době už používají chlazení výfukového potrubí integrovaného do hlavy válců, což snižuje teplotu spalin vstupujících do katalyzátoru. Tím se eliminuje potřeba vstřikování většího množství paliva (obohacení směsi) do válce aby se jeho odpařením snižovala teplota za cenu poněkud vyšší spotřeby.
Příčné vyvážení
Pro eliminaci nevyváženosti tříválce použili konstruktéři místo vyvažovacího hřídele elegantní technické řešení označované jako příčné vyvážení - tlumič kmitů a setrvačník jsou na opačných koncích klikového hřídele s cíleně nevyváženou konstrukcí pro snížení projevu vibrací motoru.
Aby se chod motoru ještě víc kultivoval, jsou tlumič kmitů cíleným zesílením materiálu a setrvačník cíleně umístěnými otvory opatřeny specifickými nevyváženostmi přizpůsobenými příslušnému typu vozidla. Cílené zavedení deviačního momentu setrvačných sil 1. řádu pomocí přídavných hmotností na setrvačníku a tlumiči torzních kmitů a posun jeho vektoru do vodorovné roviny umožňuje snadnější optimalizaci tuhosti úložných elementů pohonné jednotky. Vibrace se tím neodstraní, ale prostorově se přenášejí do jiné osy, v níž má vozidlo větší tuhost. Převažující nepříjemné vibrace na výšku (v ose z) se přetransformují do příčného směru (osy x), kde nemají dopad na jízdní komfort. Výsledkem je snížení přenosu vibrací do interiéru vozidla zejména za volnoběhu.
Lepší parametry než u čtyřválce
Cílem konstruktérů motoru 1,0 TSI nebyla vyšší dynamika, ale dosažení stejných výkonnostních parametrů jako měly dosavadní motory 1,2 TSI při podstatném snížení spotřeby a emisí. Přesto má ve verzi 70 kW vyšší výkon i maximum točivého momentu a u varianty 81 kW je lepší průběh výkonové charakteristiky se stejným maximem a v širším rozsahu otáček je větší točivý moment (byť maximální hodnota se dosahuje v užším rozsahu otáček). Motor už je připraven na další snižování emisí vyžadované dalším zpřísněním emisních standardů na Euro 6Q, které přijde od září 2018.
Moderní motor 1,0 TSI je aktuálně nabízen ve spojení s pěti- i šestirychlostní přímo řazenou převodovkou a sedmistupňovou automatickou dvouspojkovou převodovkou DSG v modelech Škoda Fabia/Fabia Combi, Rapid/Rapid Spaceback a Octavia/Octavia Combi. V modelových řadách Fabia a Rapid se předpokládá, že na českém (i slovenském) trhu budou nové tříválce představovat 70-80 % celkového objemu prodeje. Motory se vyrábějí ve výrobním závodě Škoda v Mladé Boleslavi.
Pro ty, kteří stále ještě tříválci nedůvěřují, má vedoucí vývoje podvozku a agregátů Ing. Martin Hrdlička jednoduchou radu: „Místo mnoha slov se s tímto motorem svezte a uvidíte, že nejen jede, ale má i potřebnou dynamiku a klidný chod za mnohem méně peněz.“
Další články
© 2024 autoweek.cz. Veškerá práva vyhrazena | O autoweek.cz