Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Dnes není mnoho automobilek, které by používaly motory s protiběžnými písty. Oproti řadové jednotce ale mají nepřekonatelné výhody. I nevýhody.

Přemýšlíte, proč se Subaru sveřepě drží plochých čtyřválců a proč i Porsche do modelů řady 718 vyvinulo nový čtyřválcový boxer? Řadové motory jsou přece jednodušší, levnější a snáze se na nich provádí servis. Jenže boxery mají své výhody. Jaké to jsou, jsme zčásti popsali už v článku o 10 klíčových koncepcích motorů.

Dnes si na ně více posvítil náš přítel Jason Fenske z Engineering Explained, který je tradičně velmi dobrým průvodcem světem o automobilové techniky pro ty, kteří ji nestudovali. Jason si na pomoc vzal dva modely motorů stvořené s pomocí 3D tiskárny a na nich popisuje rozdíly. Jsou to existující motory, jen v měřítku 3,5:1, takže se tu nebavíme jen teoreticky.

Boxer je model čtyřválce Subaru EJ20, řadový čtyřválec je motor Toyota 22RE. Kromě základního rozdílu v koncepci vidíme ještě jednu výraznou odlišnost - 22RE má rozvod typu SOHC, tedy má jednu vačkovou hřídel pro sací i výfukové ventily, a využívá dvouventilovou techniku.

Napřed, co je pro motory společné - čtyři válce, čtyřtaktní konstrukce a zapálení jednoho válce každých 180° rotace klikové hřídele. To je ale v podstatě všechno - i pořadí zapalování válců je odlišné. U boxeru to je 1 3 2 4, zatímco u řadového motoru je to 1 3 4 2 - podle čísel válců, která vidíme na videu.

Tyto rozdíly, spolu s tím, jak jsou vzájemně umístěny písty a jak se pohybují, vytvářejí rozdíly v tom, jak jsou motory vyváženy. Primární síly, vycházející z toho, jak se písty pohybují, jsou v obou motorech vyrušeny střídavým pohybem pístu - jeden píst je pro druhý protizávažím. Tyto síly jsou zobrazeny zelenými šipkami.

Primární síly jsou u obou typů motorů dokonale vyváženy

Sekundární síly (červené šipky), vznikající z toho, že píst se po celou svou dráhu nepohybuje stejně rychle, jsou ovšem vyváženy jen v boxeru. Řadový motor potřebuje pro jejich vyvážení zvláštní vyvažovací hřídele, což zvyšuje jeho komplexitu i hmotnost. Na druhou stranu, boxer má tendenci vibrovat kolem svislé osy, protože válce pochopitelně musí být o kousek odsazeny, jinak je nejde na klikovou hřídel poskládat. Co je zajímavé, je, že když na oba tyto typy motorů přidáte dva válce, a postavíte tedy řadový či plochý šestiválec, všechny síly a vibrace se navzájem vyruší.

Sekundární síly lépe vyvažuje boxer, má ovšem tendenci vibrovat kolem svislé osy

Z důvodu snahy řadového čtyřválce vibrovat kvůli sekundárním silám dnes prakticky nejsou k vidění řadové čtyřválce o objemu větším než 3 litry a cokoli s objemem přes 2 litry je výjimkou. A to i přes fakt, že řadové čtyřválce jsou dnes snad nejrozšířenějším typem motorů na světě. Boxery naopak dnes používá jen Porsche a Subaru, takže velký rozptyl v objemech čekat nelze. Ovšem, ani u těchto dvou značek nejdou čtyřválce přes 3 litry objemu.

Další obrovskou výhodou boxeru je nízký profil, který umožňuje umístit těžiště auta níže. To znamená menší přenosy hmotnosti v zatáčkách, při zrychlování i brzdění a tedy lepší přilnavost pneumatik. Nižší těžiště znamená i menší náklony karoserie a tedy možnost použití měkčího podvozku. Navíc je boxer snazší umístit tak, že při čelní srážce putuje pod auto, ne do prostoru pro posádku. Naproti tomu řadový čtyřválec je kompaktnější a na rozdíl od boxeru ho můžete umístit pod kapotu příčně i podélně. A je-li umístěn podélně, zbývá vám více místa pro podvozkové komponenty i pro rejd kol.

Nízké těžiště je zásadní výhodou plochého motoru

Větší výhodou řadového čtyřválce je, že má jen jednu hlavu válců, která je navíc nahoře a snadno přístupná. To znamená, že jakýkoliv servis v této oblasti je nesrovnatelně jednodušší a rychlejší. A tedy i levnější, neděláte-li ho sami (ovšem, ani váš čas není zadarmo...). Rozvodový řemen nebo řetěz je kratší a tedy lehčí, stačí jedna nebo dvě vačkové hřídele, nepotřebujete minimálně dvě či čtyři, byť kratší. Šetří to hmotnost a je tu méně pohyblivých částí.

A konečně, zvuk. Spousta fanoušků Subaru, autora tohoto článku nevyjímaje, má ráda bublání, které vozy Subaru s trochu upraveným výfukem vypouštějí. Důvodem ovšem není rozdílná konfigurace motoru, nýbrž svody s rozdílnou délkou pro každý válec. Pulsy výfukových plynů ze spalovacích komor tak neputují rovnoměrně za sebou, nýbrž s odchylkami, byť ve výsledku samozřejmě pravidelně. To vytváří ono bublání, nebo vrčení, chcete-li.

Subaru ovšem aktuálně přechází ke svodům se stejnou délkou u každého válce, což znamená, že dokud svody nevyměníte, budou znít jako každý jiný čtyřválec. A naopak, kdybyste řadovému čtyřválci namontovali svody s rozdílnou délkou, také by vrčel. Jenže se to neděje, protože máte-li svody stejně dlouhé, výfukové pulsy z jednoho válce pomáhají vytahovat pulsy z jiného. Nerovnoměrně dlouhé svody jsou u boxeru výhodné prostě kvůli snazšímu zakomponování do motorového prostoru, proto je Subaru používá.

Mezi boxerem a řadovým motorem tedy nelze paušálně říci, že jedno je lepší druhého, alespoň dokud mají oba motory čtyři válce. Vždycky bude záležet na tom, kterou vlastnost využijete lépe - jestli chcete co nejkompaktnější motor, volte řadový čtyřválec, je-li důležitější co nejnižší těžiště, chcete boxer...

Každá z těchto konfigurací má své výhody i nevýhody, nelze jednoznačně říci, která je lepší

Zdroj: Engineering Explained@YouTube

Marek Bednář