Jaký motor zvolit – atmosférický nebo přeplňovaný?

Jedním z nejdůležitějších parametrů, který si lidé při koupi auta všímají jako první, je typ motoru.
Motor může být benzínový nebo naftový.
Každý z těchto motorů může být navíc buď konvenční – atmosférický – nebo přeplňovaný turbodmychadlem.

Právě o těchto dvou posledních typech motorů bude řeč v tomto článku.

Aniž bych zabíhal do přílišných technických detailů, pokusím se vám krátce, ale informativně říci, v čem se od sebe liší. Věnujte pozornost jejich silným a slabým stránkám. A ještě se pokusím doporučit, kterému dát v daném případě přednost.

<strong><em>Stanovení podmínek</em></strong>

Nejprve si definujme, co znamenají slovní spojení „motor s přirozeným sáním“ nebo „motor s turbodmychadlem“?

Atmosférický motor – je spalovací motor (benzínový nebo naftový), do kterého je vzduch potřebný pro přípravu směsi paliva a vzduchu (FAM) přiváděn přímo zvenčí za normálního atmosférického tlaku bez předběžné komprese.

Přeplňovaný motor – jedná se o spalovací motor (benzínový nebo naftový), kde je vzduch potřebný pro směs paliva a vzduchu před vstupem do válce stlačen na několik atmosfér. Komprese probíhá pomocí kompresoru speciálně navrženého pro tento účel.

Nyní trochu o tom, jak se tyto motory od sebe liší.

<strong><em>Atmosférický motor – princip činnosti</em></strong>

Strukturu tohoto motoru nebudu popisovat. Lidé, kteří se byť jen trochu zajímají o auta, asi vědí, alespoň obecně, jak to chodí.

Krátce se ale dotknu principu jeho fungování. A udělám to proto, abyste lépe pochopili, jak se tyto dva motory (s přirozeným sáním a přeplňovaný turbodmychadlem) od sebe liší.

Zde je provozní algoritmus běžného atmosférického spalovacího motoru (viz obr. 1):

1) První zdvih – příjem

Píst ve válci se začne pohybovat směrem dolů z horního „mrtvého bodu“. Vstupní ventil se otevře a směs paliva a vzduchu začne proudit („nasávána“) do válce.

Směs vzduchu a paliva (AFM) je směs vzduchu a paliva (benzín nebo nafta). U benzínových motorů se získává ještě před vstupem do válce. K tomu dochází buď v karburátoru nebo v sacím potrubí v případě motoru se vstřikováním paliva. U vznětových motorů se směs paliva a vzduchu získává přímo ve válci vstřikováním paliva do spalovací komory přes vstřikovač a následným smícháním se vzduchem.

Důležité! Směs paliva a vzduchu vstupuje do válce při normálním atmosférickém tlaku (≈ 1 atm). V ideálním případě by měl být poměr paliva a vzduchu v benzínovém motoru 1:14,7. To znamená, že 1 gram benzínu musí být smíchán se 14,7 gramy benzínu.

2) Druhým zdvihem je komprese

Po překročení spodního „mrtvého bodu“ se píst začne pohybovat nahoru. Oba ventily (vstupní i výstupní) jsou uzavřeny. Směs paliva a vzduchu se přirozeně začne stlačovat. Maximální kompresní poměr směsi paliva a vzduchu nastává, když je píst v horní úvrati.

Mimochodem, kompresní poměr je poměr objemu válce nad povrchem pístu, když je (píst) v dolní úvrati, k objemu válce, když je píst v horní úvrati. Pro benzínové motory je kompresní poměr 8-12 jednotek a pro dieselové motory – 15-22 jednotek.

3) Třetí zdvih – pracovní zdvih

V okamžiku, kdy píst během kompresního zdvihu téměř dosáhne horní úvrati, dojde k zapálení směsi paliva a vzduchu jiskrou, která se vytvoří mezi elektrodami zapalovací svíčky. Oba ventily – vstupní i výstupní – zůstávají uzavřeny.

Pod vlivem výsledné exploze směsi paliva a vzduchu se píst ve válci začne progresivně pohybovat směrem dolů a přenáší svou sílu přes ojnici na klikový hřídel. Klikový hřídel zase přenáší točivý moment přes převodové mechanismy na kola. Začnou se otáčet a uvést auto do pohybu.

4) Čtvrtý úder je uvolnění

Po poklesu na konec a překročení spodního „mrtvého bodu“ se píst začne uvnitř válce opět pohybovat nahoru. V tomto okamžiku se otevře výfukový ventil (vstupní ventil je uzavřen). Plyny vznikající při spalování směsi paliva a vzduchu začínají být pístem vytlačovány přes otevřený ventil do výfukového potrubí a odtud přes výfukové potrubí a tlumič do atmosféry.

To je princip činnosti běžného atmosférického spalovacího motoru.

Tepelná energie získaná při spalování směsi paliva a vzduchu ve válcích spalovacího motoru se přeměňuje na mechanickou energii, která nutí vůz do pohybu.

Další informace o tom, co je to atmosférický motor, naleznete v části zde.

Nuže, nyní spojme vše výše uvedené s tématem našeho dnešního článku.

Logicky, pokud zvýšíte hmotnost směsi paliva a vzduchu ve válcích motoru, zvýší se i množství energie při jeho spalování. A v konečném důsledku se zvýší i výkon motoru.

Tohoto zvýšení lze ale dosáhnout dvěma hlavními způsoby. Je nutné buď zvětšit pracovní objem motoru (a tím i každého válce), nebo zvýšit hmotnost směsi paliva a vzduchu předstlačením vzduchu potřebného k její přípravě.

Právě této druhé možnosti se budeme podrobněji věnovat v další kapitole.

<strong><em>Přeplňovaný motor – zařízení a princip činnosti</em></strong>

Tento motor se svou konstrukcí v podstatě příliš neliší od svého atmosférického „bratříčka“. Zásadní rozdíl mezi ním a posledně jmenovaným je v tom, že vzduch vstupuje do válců, aby připravil hořlavou směs, která není pod přirozeným atmosférickým tlakem. Čerpá ho tam pod tlakem speciální zařízení zvané turbodmychadlo.

Turbodmychadlo je zařízení, které využívá energii výfukových plynů k vhánění vzduchu do válců motoru.

Základem turbodmychadla je dvojitá skříň (skříň turbíny + skříň kompresoru), uvnitř které se otáčí hřídel rotoru v kluzných ložiskách. Na koncích hřídele jsou upevněny: na jedné straně turbínové kolo a na druhé straně kompresorové kolo (viz obr. 2)

Turbínové kolo je umístěno v „horké“ části turbodmychadla. Je to ten, který „iniciuje“ rotaci a přijímá k tomu energii z výfukových plynů. A jelikož je kolo kompresoru pevně uchyceno na druhém konci hřídele – ve „studené“ části zařízení – začíná se také otáčet stejnou rychlostí.

K mazání ložisek hřídele rotoru dochází přiváděním z obecného mazacího systému spalovacího motoru přes speciální kanály.

Dalším důležitým prvkem turbodmychadla je regulátor tlaku. Díky speciálnímu ventilu, který je v něm instalován, je část výfukových plynů přesměrována kolem turbínového kola, čímž je zajištěn optimální plnicí tlak.

Nyní se krátce zamysleme nad principem činnosti turbodmychadla (viz obr. 3)

Výfukové plyny roztáčí turbínové kolo zařízení. A to zase na stejné ose roztáčí kolo kompresoru, které pumpuje vzduch do válců motoru.

Než se ale dostane do sacího potrubí motoru, je vzduch předchlazen ve speciálním chladiči plnicího vzduchu, tzv. mezichladič. Děje se tak z prostého důvodu, že ochlazený vzduch má vyšší hustotu. To zase zvyšuje účinnost boostu.

Více podrobností o fungování systému přeplňování turbodmychadlem naleznete zde zde.

<strong><em>Výhody a nevýhody každého z těchto motorů</em></strong>

Jaké jsou výhody a nevýhody motorů, které jsme probrali výše?

<strong><em>1) Atmosférický motor</em></strong>

<strong><em>Výhody</em></strong>

• Jednoduchost konstrukce ve srovnání s přeplňovaným motorem. V důsledku toho bude údržba a oprava takového motoru stát jeho majitele mnohem méně než oprava turbomotoru.
• Výrazně delší životnost motoru než u motoru s turbodmychadlem. To znamená, že před generální opravou bude fungovat dvakrát déle než jeho přeplňovaný „soupeř“. To je však podmíněno jeho správným provozem a včasnou a kvalitní údržbou;
• Nenáročné na kvalitu nalévaného paliva. Je docela možné použít benzín s oktanovým číslem 92 bez jakýchkoli zvláštních následků;
• Nijak zvlášť náročný na kvalitu použitého motorového oleje, jako je tomu u turbomotoru. Jeho vzácnější náhrada.

<strong><em>Omezení</em></strong>

• Větší hmotnost a velikost tohoto motoru než přeplňovaného se stejným výkonem;
• Mnohem menší výkon motoru než přeplňovaný (o 20-50%) při stejném pracovním objemu;
• Prudký pokles výkonu motoru v podmínkách nízkého tlaku vzduchu. Například na horách;
• Nižší šetrnost k životnímu prostředí díky tomu, že palivo úplně neshoří.

<strong><em>2) Přeplňovaný motor</em></strong>

<strong><em>Výhody</em></strong>

• Vyšší výkon motoru při stejném pracovním objemu (o 20–60 %) ve srovnání s atmosféricky plněným motorem;
• Citelně menší hmotnost a rozměry přeplňovaného spalovacího motoru oproti atmosféricky plněnému při stejném výkonu;
• Při stejném výkonu je přeplňovaný motor znatelně hospodárnější než atmosférický;
• Maximálního točivého momentu je u takového motoru dosaženo v širším rozsahu otáček klikového hřídele než u atmosféricky plněného motoru. A to má zase pozitivní vliv na dynamiku vozidla;
• Turbodmychadlem přeplňovaný motor je šetrnější k životnímu prostředí díky dokonalejšímu spalování paliva ve válcích.

<strong><em>Omezení</em></strong>

• Složitost konstrukce ve srovnání s atmosférickým motorem. A v důsledku toho bude údržba a opravy takového motoru stát jeho majitele mnohem více než konvenční atmosférický motor;
• Kratší životnost motoru ve srovnání s běžným motorem. Před generální opravou bude fungovat mnohem méně než atmosférický motor. I když, pokud budete přísně dodržovat všechny požadavky předepsaných pokynů, pak se šance obou motorů v tomto ohledu mohou vyrovnat;
• Nutnost používat pouze kvalitní vysokooktanový benzín;
• Turbodmychadlo má poměrně omezenou životnost z důvodu stálého provozu při velmi vysokých teplotách. Obvykle selže mnohem dříve než motor jako celek;
• Velmi vysoké požadavky na kvalitu motorového oleje a lhůty jeho výměny. Musí být vysokoteplotní syntetický a musí se měnit minimálně každých 10000 XNUMX km najetých kilometrů vozidla. Zvýšená spotřeba oleje je způsobena velmi zahřátou turbínou turbodmychadla. A olej určený k mazání jeho ložisek vlivem vysokých teplot rychle ztrácí své vlastnosti. A část se jednoduše vypaří různými volnými spoji.

<strong><em>Jaký motor si vybrat? Závěry a doporučení</em></strong>

Po přečtení tohoto článku pravděpodobně máte obecnou představu o tom, co je každý z motorů, které jsme recenzovali.

Atmosférický motor je konstrukčně jednodušší než přeplňovaný. Má delší životnost motoru před většími opravami. Finanční náklady na jeho údržbu a opravy jsou mnohem nižší než u turbomotoru. Není tak „rozmarný“ jako jeho „oponent“, pokud jde o kvalitu nalévaného paliva a oleje.

Jízdní dynamiku, kterou získáte jízdou v autě s turbomotorem, si ale naplno neužijete. Navíc turbomotor, který má stejný výkon jako atmosférický motor, spotřebuje na ujetí stejné vzdálenosti méně paliva. Zde tedy můžete ušetřit na benzínu.

U přeplňovaného motoru ale budete mít mnohem vyšší náklady na údržbu, opravy a palivo než na atmosférický motor. Navíc má tento motor mnohem kratší životnost před většími opravami než atmosférický motor. I když pro nejnovější generaci turbomotorů to již není tak relevantní. Z hlediska spolehlivosti jsou téměř srovnatelné s atmosférickými motory.

Jaký motor si tedy vybrat?

Přečtěte si tento článek znovu a udělejte si vlastní závěr.

Ale na závěr chci ještě dát jednu radu. Pokud kupujete ojetý vůz s přeplňovaným motorem, pak buďte velmi opatrní při posuzování stavu turbodmychadla. V opačném případě se může stát, že budete muset brzy platit za větší opravy nebo dokonce za nákup nového. A to vůbec nejsou malé výdaje!