Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

(+ video) Zážehovému i vznětovému motoru říkáme spalovací a oba lze označit za čtyřtaktní. Přesto se dost liší. Podívejme se, v čem hlavně

Jsou lidé, kteří nedají dopustit na naftový motor. Pochvalují si zátah v nízkých otáčkách pramenící z relativně vysokého výkonu a často budou neúnavně ukazovat, že jsou diesely lepší v tom, že zatímco váš benzínový třílitr spotřebuje deset litrů na sto, jejich 1,9 TDI se spokojí s pěti. Při tom všem jsou ochotni akceptovat méně příjemný projev po stránce zvuků i vibrací a vyšší hmotnost na přídi auta.

To jsou rozdíly mezi naftovými a benzínovými motory, které připomínat nemusíme, protože vám je rád zopakuje každý majitel dieselového auta. Jde o odlišnosti v jejich projevu, mezi diesely a benzíny jsou ale pochopitelně i rozdíly v konstrukci a fungování, které už každému známy nebudou. A jsou to být rozdíly dost podstatné, i když oba dva typy motorů pracují na základě stejného principu čtyř dob - sání, komprese, výbuch, výfuk.

Člověk vystupující pod jménem Engineering Explained dal dohromady a popsal čtyři nejdůležitější technické odlišnosti dieselových motorů od benzínů. A protože nám to jako nezřídka přišlo trefné a polopatické, rozhodli jsme se je s jeho přispěním přiblížit i vám. Pojďme se na ně podívat.

1. Jiskra vs. stlačení

Primární rozdíl mezi dieselem a benzínem je obsažen už v jejich názvech - vznětový a zážehový motor. Vznětový motor se dieselu říká proto, že spalování zahajuje vstříknutí paliva do spalovací komory. Palivo se vznítí, protože prostor spalovací komory má díky výraznému stlačení přítomného vzduchu vysokou teplotu - a odtud název vznětový motor. Naopak benzínový motor se jmenuje zážehový, protože nasátý vzduch je stlačován už smíchaný s palivem a směs je zažehnuta zapalovací svíčkou.

V tento moment je důležitá tzv. teplota samozápalu, tedy teplota, při které se směs vzduchu a paliva vznítí sama od sebe. U dieselů je nutno vstřikovat naftu, když je teplota ve spalovací komoře nad touto hranicí. U benzínů se naopak musí teploty ve spalovací komoře pohybovat pod touto hranicí, a to po celou dobu hoření směsi, protože samovolné zapálení směsi, též zvané detonační hoření, efektivitě fungování motoru neprospívá a může jej i vážně poškodit.

Teplota ve spalovací komoře vzroste u dieselu před vstříknutím paliva až k 800 °C a tlak až ke 4 MPa - a to je stále uvnitř jen vzduch. Hodnoty u benzinového motoru ve stejné fázi jsou v případě teploty poloviční až třetinové, v případě tlaku klidně i čtvrtinové. To odráží i kompresní poměry - zatímco v moderních přeplňovaných benzínových motorech se pohybují okolo 10:1, u dieselů to může být třeba i 16:1.

2. Škrticí klapka

Škrticí klapka je věc, která upravuje množství vzduchu proudící do sání benzínového motoru. Je k ní připojeno plynové lanko a sešlapáváním plynového pedálu za lanko taháme a otevíráme škrticí klapku. Nebo, v případě dnes snad již všech benzínových motorů, otevírá škrticí klapku elektromotor a u plynového pedálu je jen čidlo.

Tím je regulováno množství vzduchu, které motor nasává, a podle toho elektronika upravuje množství vstříknutého paliva, aby dosáhla optimálního poměru paliva se vzduchem při spalování. Škrticí klapka má také na sobě různé senzory a ventily pro vstup omezeného množství vzduchu na volnoběh, kdy je jinak klapka ovládaná pedálem zavřená.

Diesely ale škrticí klapku většinou vůbec nemají. Sešlápnutím plynového pedálu v dieselovém autě regulujeme to, kolik paliva bude do válce vstříknuto - a podle toho motoru rostou nebo klesají otáčky. Některé moderní diesely škrticí klapky mají pro lepší regulaci podtlaku v sání, efektivnější funkci EGR a lepší kontroly motoru při jeho zastavování. Je to ale spíše výjimka.

Absence škrcení má samozřejmě nevýhody. U starších a hůře udržovaných aut hrozí, že když vadné turbodmychadlo začne vpouštět olej do sání, motor ho bude nasávat se vzduchem. V takovou chvíli není jak motor zastavit standardním způsobem, protože mu nemůžete zastavit přísun vzduchu, a s rostoucími otáčkami se rychle blíží totální zničení. Otočení klíčkem nic neudělá, protože motor si olejovým čerpadlem pořád tlačí do sání olej, který spaluje a nevadí mu, když mu odstavíte přísun nafty. Cestou je zařadit kvalt a brzdit a takto motor „chcípnout”.

Takto obvykle vypadá škrtící klapka, na obrázku je ta z Hondy Civic Type R

3. Poměr paliva a vzduchu

Možná jste někde narazili na to, že ideální stechiometrický poměr paliva a vzduchu je 14,7:1, tedy že na 14,7 gramu vzduchu patří 1 gram paliva. To je pravda, ale jen u benzínových motorů; diesely umí fungovat s mnohem širším stechiometrickým poměrem. Právě díky tomu lze regulovat výkon motoru jen množstvím vstříknuté nafty za stále stejného množství nasátého vzduchu.

U benzínových motorů se stechiometrický poměr většinou pohybuje - resp. řídící jednotka poměr udržuje - mezi 12:1 a 18:1 s tím, že turbomotory můžou jít trochu níže. U dieselů však může tento poměr být zhruba mezi 18:1 a 70:1. Jinými slovy, na stejný objem vzduchu (třeba půl litru v jednom válci) může být vstříknuto mnohem méně paliva u dieselu než u benzínu. Odtud mimochodem pramení nízká spotřeba dieselových motorů.

Rozdíly jsou dány tím, jakým způsobem se palivo míchá se vzduchem. U benzínu je vhodné, aby byla směs co nejvíc homogenní ještě před zážehem a rozprostřená v celé spalovací komoře, zatímco u dieselu je tato směs homogenní mnohem méně. Jsou místa, kde je směs bohatá, a místa, kde je chudá - a ke vznětu dojde, kdykoliv je na nějakém místě spalovací komory správný stechiometrický poměr. Aby bylo míchání co nejlepší, směs co nejvíc homogenní a hoření co nejhladší, mají písty dieselového motoru prohlubně, které vytvářejí vzdušné víry, usnadňující míchání paliva se vzduchem.

Poměr paliva a vzduchu lze zobrazit řidiči různými ukazateli

4. Brzdění motorem

U benzínového motoru pustíte plyn a auto zpomaluje, brzdí motorem. To díky podtlaku, kterou písty lačné po vzduchu vytvoří za škrticí klapkou. Tento podtlak odebírá energii motoru, zjednodušeně řečeno, a tak vůz zpomaluje. Samozřejmě má co říci i tření v pohonném ústrojí, ale podstatný je v tuto chvíli podtlak, vytvořený uzavřením škrticí klapky.

Diesely ale škrticí klapku nemají a i když odstavíte dodávku nafty, pumpují vzduch s jen minimálními ztrátami. To by znamenalo, že motorem brzdit nelze, nebo alespoň ne stejně jako u benzínu. Zejména starší diesely tak při brzdění motorem otevřou výfukové ventily v kompresním cyklu, čímž pustí stlačený vzduch ven a vytvoří podtlak ve válci, který opět odebírá energii klikové hřídeli a tím zpomaluje auto. A je to také důvod, proč mají některé naftové motory při brzdění tak specifický zvukový projev.

Není to ale jediné možné řešení. U některých dieselů lze narazit také na klapku ve výfuku, která v případě potřeby brzdění motorem zvyšuje zpětný tlak výfukového potrubí. U moderních motorů má částečně stejný efekt filtr pevných částic, který je též velkou překážkou ve výfuku, nejčastěji se dnes ale o brzdění motorem u dieselů stará systém zpětné recirkulace výfukových plynů alias EGR. Ten vrací část výfukových plynů zpět do sání s pomocí vlastní škrtící klapky a v závislosti na své konstrukci se stará o velmi podobný efekt jako škrtící klapka u zážehových jednotek.

Systém hydraulického otvírání výfukového ventilu ve fázi komprese v dieselovém motoru je zajímavé, ale u moderních motorů často již nepotřebné řešení

U moderních motorů dokáže zajistit brzdění motorem už princip fungování EGR

Zdroj: Engineering Explained@Car Throttle

Marek Bednář