Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky

Zklamání, to je jedním slovem nejčastější pocit, s nímž se na nás obracíte s otázkou, proč malé turbomotory nejsou v praxi tak úsporné, jak výrobci slibují. Za vším lze hledat technické důvody i nevhodnou aplikaci.
  1. Autoforum.cz
  2. Rubriky a sekce
  3. Technika

Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky

15.1.2021 | Petr Miler

Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky

/

Foto: Pavel Janda, Autoforum.cz

Zklamání, to je jedním slovem nejčastější pocit, s nímž se na nás obracíte s otázkou, proč malé turbomotory nejsou v praxi tak úsporné, jak výrobci slibují. Za vším lze hledat technické důvody i nevhodnou aplikaci.

Pokud bychom měli vybrat trend, který zasáhl automobilový průmysl v poslední dekádě a půl více než cokoli jiného, pak půjde o zmenšování pohonných jednotek. Tzv. downsizing je prakticky všeobjímající a dotkl se až na pár výjimek všech výrobců. Je už skutečně skoro jedno, pro jaké nové auto vyrazíte, něco jiného než zmenšený turbomotor dostanete leda v pár výjimečných případech. Jinak můžete zapomenout na všechno od plebejských atmosférických jedna-šestek v Daciích přes jakýkoli čtyřválec ve Škodě Fabia až po exotické točivé osmi- nebo dvanáctiválce jako samozřejmost ve Ferrari.

Co vedlo k této změně, dobře víme, je to to samé, co nyní vrhá na trh záplavu elektrických auta jako odpověď na otázku, kterou trh nepoložil. Zejména Evropská unie začala tlačit na co nejnižší normovanou spotřebu paliva skrze emise CO2 a automobilkám nezbylo, než se přizpůsobit. Nutno dodat, že downsizing vypadá jako cesta ke skutečně nižší spotřebě, dobrá myšlenka se ale ve většině případů proměnila v přinejmenším problematickou praxi.

Na papíře přitom vše funguje. Pokud například třílitrový šestiválec nahradíte dvoulitrovým čtyřválcem s turbem a máte menší, lehčí motor, který má méně pohyblivých částí a zaměstnává sám sebe menším třením. To všechno vede k nižší spotřebě paliva, o výkon přitom přijít nemusíte. Právě díky přeplňování dostanete do motoru více stlačeného vzduchu, přidáte adekvátní množství paliva a dvoulitrové turbo rázem výkonem třílitrovou atmosféru snadno i překoná.

Teorie opravdu vypadá skvěle, jaké je pak ale vaše zklamání, když si takový motor koupíte a v reálu zdaleka nedosahuje slibované spotřeby. Pravda, ta je vždy jiná než výrobce udává, u malých turbomotorů ale může být jiná i zcela zásadně, což dříve nebývalo zvykem. Čím to je? Důvodů je více, ten hlavní ale vychází ze zaměření a způsobu využití toho kterého vozu, které nabídka automobilek začala ignorovat.

I v reálu je totiž možné jezdit s malým turbem úsporně a dosáhnout na čísla udávaná výrobcem, není to nutně žádná laboratorní realita. Je to nicméně realita poněkud zvrácená, neboť nízké spotřeby je možné v praxi dosahovat pouze v případě, že se „trefíte” do velmi úzké sféry fungování motoru, v níž je opravdu efektivní. A to naprostá většina lidí nedělá.

Podstatné je, že jakkoli downsizované motory slibují výkon a úsporu paliva, můžete mít jen jedno. Musíte si vybrat, zda chcete jet úsporně, nebo využívat výkonu motoru. Není nic mezi tím, malá turba umí být úsporná i výkonná, ale ne současně, neumí tyto dva aspekty spojit. A protože většina lidí jezdí jinak než maximálně úsporně za každou cenu, mají lidé z moderních turb obvykle nanejvýš smíšené pocity.

To všechno jste patrně poznali ve vlastní praxi, ale proč tomu tak je? Proč motor, který dokáže být úsporný v jednom bodě fungování, neumí být (alespoň relativně) úsporný v bodě jiném? Vše vychází v podstatě z jediného jevu - detonačního hoření, které známe také jako tzv. klepání. Přeplňované motory pracují s vyššími tlaky ve válcích, za vyšších teplot, a tak jsou k tomuto jevu přirozeně náchylnější, zejména pak při vyšší zátěži, kdy jsou tlaky a teploty nejvyšší. Dopravená směs paliva a vzduchu do válce má tedy větší tendenci detonovat dříve, než je zapálena svíčkou, což je pochopitelně zničující jak pro výkon motoru, tak potenciálně pro motor samotný. A právě s tím musí výrobci turb nějak bojovat.

Jak? Můžete změnit časování zapalování motoru, tím ale přijdete o efektivitu za všech okolností. Můžete snížit kompresní poměr, čím znovu přijdete o efektivitu za všech okolností. Můžete udělat cokoli podobného a vždy to povede k obecné degradaci výkonu a efektivity. Je tu ale ještě jedna cesta, jak se předčasnému zapálení směsi ubránit v jakémkoli bodě fungování motoru a o efektivitu tedy přijít jen tehdy - bohatostí směsi.

Pokud zkrátka chcete postavit turbomotor, který je velmi výkonný, alespoň v určitém bodě velmi efektivní a přesto netrpí předčasným zapálením směsi, pohrajete si s tím, jaký mix vzduchu a paliva do válců pumpujete. Při vysoké zátěži stačí do válců pěchovat „zbytečně” bohatou směs, tedy směs s vysokým množstvím paliva a problém je vyřešen.

Konkrétní způsob vám může přijít bizarní, ale je to skutečně tak - palivo navíc je do válce posíláno jen proto, aby ochladilo prostor v něm a nedošlo tak k předčasnému zapálení. Nemá žádný jiný smysl, nedodá motoru žádný další výkon. Jen tím, že se odpaří, zchladí spalovací prostor a opustí motor bez dalšího užitku. Právě proto jsou turbomotory při vyšší zátěži neefektivní a ona neefektivita je tím vyšší, čím vyšší ona zátěž je - do motorů musí putovat stále více paliva, které ho jen chladí a tím pohonnou jednotku vůbec udržuje v chodu.

Jen tak se může stát, že třeba dnes už neprodávané Subaru WRX STi dokázalo bez větších problémů jezdit za více jak 40 litrů benzinu na 100 km, když zdánlivě není způsob, jak by toto palivo mohl 300koňový motor zužitkovat. On jej ale zužitkuje, jen ho nespálí, ale ochladí jím sám sebe. STi je extrémní příklad, ale i spousta jiných turbomotorů trpí až nesmyslně vysokou spotřebou v momentě, kdy od něj chcete více. Atmosférické pohonné jednotky tímto problémem netrpí, nepracují za tak vysokých teplot, a tak se snadno může stát, že zatímco s motorem 2,0 turbo jedete pomalu za 8 l/100 km a s motorem 3,0 bez turba za 10 litrů, ostře jedete s tím prvním za 28 litrů a s druhým za 18.

Pochopitelně, každý turbomotor má hranici, kdy se stává neefektivním, někde jinde. A i stejný motor může mít tuto hranici v různých autech jinde podle toho, jak jsou těžká či velká. Například motor TSI od koncernu VW mají tuto hranici velmi vysoko, turba BMW jsou někde na půli cesty a s oním Subaru snad nelze jezdit vyloženě úsporně nikde a nijak. Když si do této rovnice přidáte nekonečné spektrum jízdních stylů řidičů, pochopíte, proč debaty o efektivitě turbomotorů nemají obvykle žádný výsledek. Každý jízdní styl je s nimi jinak kompatibilní a pro některé mohou být skutečně i velmi úsporné.

Tím se ale dostáváme k podstatě věci. Downsizing je obecně vzato dobrá myšlenka, její nevhodná, příliš široká aplikace z něj ale udělala kontroverzní záležitost. Zejména v Evropě se motory staly obecně příliš malými a z hlediska zákazníků přestaly obstojně plnit svůj účel.

Když řekneme, že třeba třílitrové turbo nových BMW M umí být velmi neefektivní, není to zase takový problém, neboť jeho 480 nebo 510 koní bude z motoru dolovat jen pár šílenců - většina řidičů bude za dostatečnou považovat už dynamiku servírovanou při 20- nebo 30procentní zátěži, při níž motor není příliš namáhán. A tady motor funguje dostatečně efektivně. Ale když nacpete litrové turbo do rodinného kombíku? Pak je i obyčejná dálniční jízda velmi vysokou zátěží a motor prostě přestává fungovat, jak by měl, aniž byste měli pocit, že po něm žádáte něco zvláštního.

Pokud se ptáte, proč výrobci touto cestou jdou, když musí vědět to samé, co víme my, pak odpovídáme prostě: Protože nemohou jít jinou. Dělají motor tak, aby byl efektivní v testech spotřeby a emisí, při nichž je vždy namáhán minimálně. Někteří to ví, a malá turba proto odmítají, většina jiných se ale zkrátka přizpůsobí a s většími či menšími úspěchy vymýšlí kejkle, jak přirozenou neefektivitu turb při vysoké zátěži obehrát.

Dosavadní vývoj by nám měl být varováním, že snahy navlékat jedno řešení na všechny myslitelné způsoby využití auta nejsou to pravé ořechové. A když už jsme se nevyhnuli plošnému downsizingu, mohli mohli bychom se vyhnout alespoň plošné elektrifikaci aut, neboť to přinese úplně ty samé problémy - elektromobil nebude ideálním řešením pro řadu lidí ať už kvůli tomu, jaký vůz používají, jak ho používají nebo kde třeba bydlí. Ostatně, technici předem upozorňují na totéž. Bohužel se obáváme, že racionální, technické argumenty nebudou ani tentokrát vyslyšeny. Ostatně, na limity downsizingu jsme též varovali už před tím, než ovládl svět.


Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 1 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 42Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 2 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 43Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 3 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 44Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 4 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 46Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 5 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 48Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 6 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 49Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 7 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 51Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 8 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 52Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 9 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 53Proč downsizing motorů nepřináší kýženou úsporu paliva? Zůstalo jen u dobré myšlenky - 10 - Skoda Octavia 1 0 TSI 2017 test prvni 59
Motor 1,0 TSI ve Škodách Octavia či Karoq a další spoustě podobných modelů je příkladem extrémního downsizingu. Umí fungovat, pokud ale auto plně zatížíte nebo s ním pojedete vyššími rychlostmi, efektivní být neumí. A to je pořád příklad turba, jehož spotřeba se zátěží zase tak neroste, existují i horší. Foto: Pavel Janda, Autoforum.cz

Petr Miler

Živá témata na fóru

zobrazit vše