Čas zmenšování

Snižování spotřeby paliva se stalo pro Evropu zaklínadlem číslo jedna. Kromě hybridních ústrojí a časově zatím stále vzdáleného elektropohonu se jako vhodná cesta za nižší spotřebou jeví přeplňování motorů se současným snižováním jejich pracovního...

Snižování spotřeby paliva se stalo pro Evropu zaklínadlem číslo jedna. Kromě hybridních ústrojí a časově zatím stále vzdáleného elektropohonu se jako vhodná cesta za nižší spotřebou jeví přeplňování motorů se současným snižováním jejich pracovního objemu. Tomuto procesu se dnes říká downsizing. Co vlastně znamená a jaké jsou jeho přínosy a omezení?

Pod pojmem downsizing se obecně rozumí snižování objemu motorů, nicméně pro zajištění odpovídajícího výkonu je nutno takový motor vybavit i přeplňováním. Pro potřeby tohoto článku tedy považujme downsizing za synonymum pro přechod na menší přeplňované zážehové motory.

Od sportu k ekologii
Přeplňování jako takové není ve světě spalovacích motorů žádnou novinkou. Zanedlouho tento prvek, který pomocí energie výfukových plynů zvyšuje plnicí tlak na straně sání, oslaví sto let. Konkrétně jej Alfred Buchi nabídl pro použití u vznětového motoru již v roce 1915. Je zajímavé sledovat, jak se smýšlení o používání přeplňování mění. Zpočátku bylo nucené plnění používáno takřka výhradně ke zvyšování výkonu. A nebylo to tak dávno. Ještě před nějakými deseti roky byla aplikace turbodmychadla k motoru považována z nejlevnější a nejsnazší způsob zvyšování výkonu a točivého momentu. Když se na zádi nějakého automobilu objevilo označení "turbo", bylo to především synonymum rychlosti a emocí.
Dnes je situace jiná. Přeplňování u zážehových motorů je stále častější záležitostí, nikoliv však kvůli zvýšení absolutního výkonu, ale spíše kvůli potřebě nasadit méně objemné motory při zachování stejné výkonnosti. V principu je ale důvod použití přeplňování stále stejný – zvýšení účinnosti motoru. Ve světě motoristického sportu se při srovnávání atmosféricky plněných a přeplňovaných motorů běžně používá koeficient 1,4, který nepřímo označuje i přibližné zvýšení účinnosti při standardním přetlaku od turba.
Rozvoj v oblasti materiálů, elektroniky a dalších technologií přispěl ke zlevnění přeplňování, a tím i k vývoji nových, malých motorů doplněných turbodmychadlem (zdaleka nejčastější forma přeplňování v motorech osobních automobilů). I proto se na trhu objevily přeplňované motory s objemy 1,6, 1,4, ale také 1,2 litru. Často jsou tyto jednotky vybavovány přímým vstřikováním paliva, které je právě ve spojení s přeplňováním velmi účinné. Dovoluje totiž zvýšit kompresní poměr, který musí být u přeplňovaných motorů nižší než u atmosférických. Tím se samozřejmě dále zvyšuje účinnost pohonné jednotky.

Příliš rozptýlená spotřeba
Používání motoru s menším objemem má přínos v nižší spotřebě paliva, která se samozřejmě okamžitě projevuje v normovaném cyklu. Charakteristickou vlastností těchto agregátů však je dosahování nízké spotřeby jen v oblasti malého zatížení motoru. V tomto režimu totiž do motoru není dopravováno o mnoho více vzduchu než v případě atmosférického plnění, a tak se spotřeba drží na úrovni daného menšího objemu. Jakmile se ale zvýší nároky na dynamiku a dochází k většímu zatížení motoru, přeplňování si vybírá svoji daň v podobě vyšší spotřeby paliva ve srovnání s podobně výkonnou atmosférickou jednotkou.
Obecně tedy pro přeplňované motory platí, že mají velmi značný rozptyl spotřeby paliva, který je silně závislý na jízdním stylu řidiče. Diference může v některých případech přesahovat dvojnásobek. V tomto směru je „rekordmanem“ například technicky velmi vyspělý motor 1.4 TSI TwinCharger koncernu Volkswagen, s výkonem 118 kW, vybavený přeplňováním pomocí kombinace turbodmychadla a kompresoru. Tento motor je například v modelu Golf schopen jet za 6 l/100 km, ale v případě, že se jeho výkonový potenciál naplno využívá, dokáže spolykat i 15 l/100 km.
Je nasnadě, že právě tento rozptyl spotřeby paliva hraje do noty evropské legislativě, která v mnoha zemích určuje různé druhy daní vyžadované za provoz automobilů na základě normované kombinované spotřeby paliva, nebo přesněji na produkci CO2 v tomto přesně daném provozním režimu. Avšak tento teoretický měřicí režim, který trvá 20 minut, není z pohledu zatížení motoru příliš náročný. Konkrétně se skládá ze čtveřice setů po sobě absolvovaných zrychlení z nuly na 15, 30 a 50 km/h s několikasekundovými prostoji. Po tomto úseku měření spotřeby „ve městě“ následuje ani ne sedmiminutové měření „mimo město“. V něm se automobil postupně rozjede na 70 km/h, dále na 100 a posléze na několik sekund až na 120 km/h.
Motory se tak po většinu času měření pohybují v režimu malého nebo minimálního zatížení, takže i výsledná hodnota produkce emisí CO2 (z ní se následně vypočítává spotřeba paliva) je ve srovnání s podobně výkonným atmosférickým motorem nižší. Právě z důvodu daného cyklu měření spotřeby mají značný význam na jejím snižování i systémy Start-Stop, které ale v praxi zdaleka takový přínos nemají.