Autoforum

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Každý spalovací motor je definován plejádou parametrů, dva z nich ale mají zcela zásadní vliv na jeho charakter, použitelnost a efektivitu - vrtání a zdvih. Co jejich vzájemný znamená?

Tvůrci spalovacích motorů aut mají na výběr mezi různými velikostmi vrtání a zdvihu. Vývrtem se označuje průměr válce v milimetrech, zatímco zdvih v milimetrech popisuje vzdálenost mezi horní a spodní úvratí pístu. Obě měřitelné veličiny určují výsledný zdvihový objem, ze kterého pramení výkon použitého agregátu.

Poměrem vrtání a zdvihu se tvaruje blok pohonné jednotky, proto lze jednoduše rozdělit tzv. podčtvercové, čtvercové a nadčtvercové motory. Náš přítel Jason Fenske z Engineering Explained se pokusil popsat výhody každého z těchto řešení a říci, jaký mají různé poměry vrtání a zdvihu vliv na výsledný výkon.

Podčtvercové motory jsou charakteristické vysokými otáčkami a vyšším maximálním měrným výkonem, můžeme se s nimi setkávat u monopostů Formule 1. Proč jsou vhodné zrovna pro ně, Jason demonstruje výpočtem maximálních možných otáček pro pro válec s vrtáním 117 milimetrů a zdvihem 47 milimetrů. V tomto případě jde o 16 000 ot./min., válec s parametry 86 x 86 milimetrů zvládne nejvíce 8 700 ot./min a nadčtvercový typ 47 x 117 mm dokáže zaručit jen 4 700 ot./min s příslibem vyšší účinnosti neboli nižší spotřeby.

Široké válce jsou standardně propojeny s většími ventily, kudy je možné snadněji nasát palivovou směs a poté ji efektivněji odvést do výfukového potrubí. Pro válec široký 117 milimetrů Jason počítá se spalováním hořlavého mixu o objemu 25,2 cm3, střední rival zpracuje 18,6 cm3 a nejužšími ventily projde jen 13,7 cm3, což je vždy rozdíl 35 % ve prospěch výkonu podčtvercové techniky zejména během vysokých otáček, kdy je třeba dodat co nejvíce vzduchu.

Z hlediska efektivity je přívětivější nadčtvercová konstrukce pístu s plochou 378 milimetrů, která při ukázkovém kompresním poměru 10:1 vytváří nejmenší volný prostor v horní části válce. Zapálená směs nad pístem se vměstná do prostoru velikosti jen 95 cm3, kde se před stlačením ztratí minimum žádoucího tepla, a to vede k vytvoření užitečné energie bez navýšení spotřeby celého motoru.

Úsporným opatřením je i včasný proces hoření zápalné směsi ve válci. Čím rychleji shoří vše potřebné, tím efektivnější bude provoz ústrojí. Jiskra nadčtvercové techniky s užším válcem lépe zažehne stlačenou směs, čímž dojde k časově přesnějšímu, a hlavně dokonalejšímu prohoření. Jason tvrzení potvrdil praktickým výzkumem vědců z Southwest Research Institute, kteří demonstrativně ponechali vrtání 86 milimetrů a měnili zdvih z 86 na 98 a poté na 115 milimetrů. Rozdílné měření vykázalo snížení spotřeby o 3 až 5 % proti prvotní čtvercové konstrukci 86 x 86 mm.

Najít ideální kompromis výkonu a spotřeby je svatý grál motoristického inženýrství. Výše popsané vztahy jsou univerzálně platné, pochopitelně je ale ovlivňuje mnoho dalších proměnných. A samozřejmě nelze říci, že ta či ona cesta je obecně nejlepší - pro sportovní auta se hodí jiné řešení než pro rodinná přibližovadla, proto se na trhu objevuje tolik rozličných řešení a právě pochopení vztahu mezi vrtáním a zdvihem vysvětluje, proč. Pokud jde ale ryze o výkon, nezbývá než následovat konstruktéry z Formule 1 - podčtvercové motory jsou v tomto ohledu jasnými favority.

Vrtání a zdvih zásadně ovlivňuje výkon a charakter motoru. Pochopení jejich vztahu usnadní i pochopení preferencí konstruktérů v případě různých typů aut

Zdroj: Engineering Explained@Youtube

Mirek Mazal