Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Že mají dieselové motory více točivého momentu než ty benzinové, což má za následek jejich pro některé příjemnější projev, ví snad každý. Ale proč tomu tak je?

Diesely po událostech posledních týdnů znovu v centru automobilového dění. Mnozí se staví proti nim, automobilky však brojí za jejich zachování. Proč, když to v očích části zákazníků musí být nepopulární?

Důvod je jednoduchý - nižší spotřeba paliva a tedy i emise CO2. Diesely jich produkují o 15 - 20 % méně než srovnatelné benzinové jednotky, což je vzhledem k tlaku daným zejména evropskými regulacemi velmi podstatné. Evropská unie navíc šrouby postupně utahuje. Od roku 2021 začnou platit nová, ještě tvrdší pravidla, dle kterých bude průměr na produkci každé automobilky snížen na 95 gramů CO2 na kilometr. To odpovídá spotřebě pouhých 3,77 litru nafty nebo 4,3 litru benzinu na 100 km.

Tohoto cíle sice nejspíše všechny automobilky dosáhnou, protože... jim nic jiného nezbude. V dobách favorizování velkých aut a benzinových motorů to ale není snadné, s diesely by to šlo jednodušeji. Jejich koncepce je k produkci menšího množství CO2 přímo zrozená. Pravdou sice je, že zároveň emitují také daleko více NOx, nicméně dnešní moderní systémy dovedou již prakticky veškeré škodlivé částice zachytit. Pomalu se tedy dá znovu mluvit o „čistých“ dieselech, i když řada lidí asi s tímto výrokem souhlasit nebude.

Dnes ovšem nechceme hovořit o stinných stránkách dieselů, spíše o jejich kladech. Náš přítel Jason Fenske z Engineering Explained se ve svém videu zaměřil na hlavní rozdíl mezi vznětovými a zážehovými motory, tedy vyšší točivý moment dieselů, a kde se bere. A z jeho pěti bodů lze snadno odvodit i to, proč jsou na tom nafťáky lépe se spotřebou i produkcí CO2...

1. Vyšší kompresní poměr

Prvním ze zdrojů vyššího momentu je vyšší kompresní poměr, s nimiž vznětové motory pracují. Ten je nich nejen možností, ale dokonce nutností. Právě on může za to, že se směs při stlačení zahřeje natolik, aby došlo k jejímu vznícení. Vyšší komprese zvyšuje nejen točivý moment, současně s ním i efektivitu využití tepelné energie vyprodukované spálením paliva.

2. Rychlejší hoření

Druhý bod do jisté míry souvisí s tím prvním. U benzínového motoru je k zapálení směsi využívána svíčka, její hoření tedy začíná v jednom bodě a odtud se v kulové ploše šíří do celého objemu válce. Rychlost šíření plamene samozřejmě je omezená a ve srovnání s rychlostí pohybu pístu dokonce nízká. V okamžiku úplného dohoření směsi píst vykoná značnou část své dráhy a tlak vyvinutý hořením tak nemůže dostatečně dlouho působit na píst.

U dieselů se směs vzněcuje najednou v celém svém objemu a tlak ve spalovací komoře u nich roste výrazně rychleji. Píst je u nich stlačován vyšší silou po delší dobu, což opět vede k vyššímu momentu a vyšší efektivitě.

3. Vrtání a zdvih

Přesunout se můžeme k bodu tři, tedy k rozdílům mezi vrtáním a zdvihem obou motorů. Benzinové zpravidla mají širší vrtání, ovšem nižší zdvih, zatímco u dieselů je to opačně a píst se u nich pohybuje po delší dráze. To mu umožňuje umístění ojničního čepu do větší vzdálenosti od osy ojnice. V předchozích dvou odstavcích zmíněná vyšší síla působící na píst tak působí na delší páku, a protože točivý moment je dán vynásobením velikosti působící síly a délky páky, roste tak i okamžitý točivý moment.

Delší zdvih na druhou stranu vede k vyšším rychlostem pístů, proto jsou diesely ve srovnání s benzíny méně točivé. Pro dosažení stejného výkonu jim ale stačí nižší otáčky, což opět vede k vyšší efektivitě, protože se tím snižují vnitřní ztráty motoru dané třením.

4. Přeplňování

Tento bodem platí dnes už jen částečně, neboť přeplňování se rozmáhá stále více i mezi benzinovými motory. Pořád je ale relevantní, neboť zatímco nepřeplňovaný diesel je u nových aut už neexistující věcí, atmosféricky plněný benzin je stále věc, kterou si u některých značek můžete koupit. A v takové Americe je nabídka atmosfér ještě docela široká.

I díky přeplňování mohou diesely efektivně pracovat s velmi chudou směsí - poměr paliva a vzduchu se u nich pohybuje v rozmezí 18:1 až 70:1. Více vzduchu ve válci umožňuje vyšší absorpci tepla vzniklého při hoření paliva. „Dodatečným” ohřátím směsi spalin a vzduchu dojde ke zvýšení tlaku a tím i síly působící na píst. Přeplňování zde slouží hlavně k natlačení dostatečného množství vzduchu do válců tak, aby výše popsaný mechanismus mohl být maximálně využit.

5. Hustota energie

Tím jsme se dostali na samotný závěr, a sice k energetické hustotě. Ta je u nafty při stejném objemu o 10 až 15 procent vyšší než u benzínu. Motor tak může spalovat stejný objem paliva při zisku vyššího momentu nebo méně paliva při stejném momentu jako srovnatelný benzínový motor.

Petr Prokopec