• „Fyzikální“ náskok HTP :)

  MOTORY Publikováno: 22. 5. 2009

  V debatě pod článkem o tříválcových motorech které bude prodávat BMW na AR jsem si přečetl zajímavý diskusní příspěvek. Nešlo na něj nereagovat, to se prostě nedalo a myslím že i na blogu se tento jeden z mnoha pilířů katedrály lidské tuposti bude pěkně vyjímat. Bez takových by se totiž výrobci zřejmě nepředháněli v tom kdo vyrobí auto které nabídne ještě méně radosti z jízdy než předchozí model…
  Tady je inkriminovaný příspěvek, čísla jsem doplnil já:

  Agathon píše:

  (1) Tady je zase někdo „inženýr“, ach jo. Tady se prezentuje 4-válec jako vibrací prostý motor zatím co 3-válec vibruje tak, že se povolují matky na kolech. Je dobré připomenout, že ani 4-válec není zdaleka ideální a není o mnoho kultivovanější bez vyvažovací hřídele. Z inženýrkého hlediska do hry dost zásadně vstupuje uložení motoru – pomocný rám, nastavení hydraulických tlumičů atd. Tohle je „vysoká dynamická“ o které tady laici, kteří si myslí, že ví všechno o motorech když ví, že řadový 6-válec je plně vyvážený, nemají ani páru. V praxi tedy rozdíl mezi 3 a 4 válcem bude možná rozeznatelný, nicméně z hlediska komfortu zanedbatelný. Všichni tady nadávají na škodovácký HTP, ale ani jednoho jsem tu neviděl stěžovat si na 3-válec z Toyot. Že by tento motor už nebyl z principu špatný? Nebo to ukazuje na to, že není nejlepší soudit všechny 3-válce podle nijak zvlášť povedeného HTP?  

  (2)Pricipiálně ovšem 3-válec bude mít vždy menší spotřebu: větší tepelná účinnost + menší tření. Když se k tomu přidá nižší hmotnost, turbodmychadlo, přímý vstřik, variabilní časování ventilů, tak vznikne moderní tzv. scavenging engine, který bude z objemu 1.3L mít 150 koní a 200Nm od 1500rpm. To vše při spotřebě nejméně o 1L menší než dnešní motory 1.6 (při srovnatelné ceně). Parametry těchto moderních benzínový motorů jsou vynikající, protože mají fyzikální základ a žádný pisálek s tím nic nenadělá, přestože mu furt nedochází proč se ti hlupáci inženýři v automobilkách tak špatně rozhodují.

  (3)Nakonec bych rád dodal, že je velmi mylné se domnívat, že inženýři nemají co mluvit do vývoje a trendů. Omyl, protože na nich to vždy závisí. Vedení jen dělá finální rozhodnutí na základě inženýrů. A pokud 3-válec s turbem je výkonnější, levnějsí, úspornější při zanedbatelném zhoršení kultivovanosti, je to dobrá volba.

  1) Ano, to je pravda. 4 válec rozhodně není vibrací prostý motor, má nevyvážené suvné momenty druhého řádu, a to dokonce víc než jednoválec, ale dá se téměř úplně vyvážit dvěma protiběžnými vyvažovacími hřídeli. Řešení nepřináší znatelně zvýšené namáhání pro blok a projev motoru je potom blízký šestiválci. Čtyřtaktní tříválec takto vyvážit nelze protože má nevyvážené všechny momenty. Leda by bylo třeba využít několik opravdu masivních rotujících závaží které ovšem asi budou odebírat tak velký výkon že pohltí veškerý možný přínos tříválcového řešení konkétního motoru. Uložení pomůže zmírnit přenos vibrací běžícího motoru na stojícím autě, ale aby tomu tak bylo musí být uložení hodně měkké – motor tedy bude pod haupnou lítat jako pýča a určitě se jeho nepříjemný projev nepodaří utlumit v celém spektru vzhledem k tomu že jeho uložení nepředstavuje pevný bod ve Vesmíru. Měkké uložení motoru znamená také zásadní snížení komfortu vzhledem k tomu že se motor v zatáčkách v tomto uložení naklání a po výjezdu z ní dokývává. Znám to velmi dobře ze služební 1,4TDI (ta má opravdu při rozumné jízdě skvělou spotřebu, ale tím veškeré dobré zprávy končí). A že si nikdo nestěžuje na tříválec od Tojot? Ale no tak,  je jich neporovnatelně míň takže je zná málo lidí. Šestiválec je obvykle plně vyvážený sám od sebe, zejména pokud je řadový. Ale že by nemohl vibrovat se taky nedá říct vzhledem k tomu že existují i dieselové šestiválce.

  2) Principiálně bude mít tříválec nižší spotřebu než co? Proč by měl mít apriori větší tepelnou účinnost jen proto že je to tříválec? He? Dobrá, porovnejme čtyřválec a tříválec stejného objemu – mechanické tření bude velmi mírně ve propěch tříválce, ale nic zásadního. Hlavní mechanické ztráty jsou dané pohybem pístů. Je zde tření a vratný pohyb pístu (inerciální síly). Tření je dáno hlavně přítlakem kroužků ve válci a inerciální síly vratnými pohyby pístu který je u tříválce při zachování objemu o něco masivnější. Navíc u tříválce sežerou nějaký výkon právě vibrace které způsobuje. Nic s tím neudělá ani vyvažovací hřídel který navíc sám jistý výkon odebírá a navíc se jedná o rotující hmotnost která brzdí „roztáčení“ motortu. Vyvážení tohoto typu je totiž vyvážením pouze  „navenek“, vznikající síly v motoru zůstávají a působí jeho části, zejména blok který tak musí být pevnější. Měkké uložení motoru odebírá také nějaký výkon – podívejte se na uložení závodních motorů, jsou zcela napevno. Úspora tedy prakticky žádná.

  Jediný důvod proč se dělají tříválce je fakt že objem válce pro automobilový motor s pevnou geometrickou kompresí má z termodynamického hlediska svůj ideální objem – je to asi 0,4 až 0,6 litru. U čtyřválce tomu odpovídá jednašestka až dvačtyřka, u tříválce jednadvojka až jednaosma. A jsme doma. HTP byl motor vyvinutý přednostně pro klidný městský provoz tedy s nižší potřebou nejvyššího výkonu kde rozhodně nikoho neurazí. V nízkých otáčkách s více otevřenou klapkou má relativně slušnou spotřebu a v malých rychlostech udává i těžké Fabii dostatečnou dynamiku a s vyvažovacím hřídelem a dobře řešeným odhlučněním nijak neobtěžuje. Problém nastává ve vyšších otáčkách při dálničních rychlostech. Viz výše. Tyto motory mají v takovém režimu obvykle spotřebu o něco málo vyšší než stejně konstruovaný a velký čtyřválec, ale spotřeba na dálnici je probém všech malých motorů. Objem se totiž bez variabilní komprese nedá dohnat ani přeplňováním, 1,4TSI z Golfu GT je toho důkazem anžto má papírově sice supr výkon, který si ovšem dlouho neudrží a dostat se s ním pod 10 litrů je možné jen s velmi lehkou nohou zatímco daleko větší přeplňované motory jiných výrobců (nejen od Saaba! 🙂 ) které se vyrábějí více jak 20 let bez zásadní změny si berou běžně 8 litrů. To pěkně dokladuje i to že technologie FSI je leštěný prd. To je asi k tomu „fyzikálnímu základu“.

  3) To nebudu komentovat. Každý kdo dělal v konstrukci o tom ví svoje.

Výběr auta srdcem se dnes nenosí Želví síla rejsink