Valce. Čo by ste mali vedieť?
Malo by mať malé auto 2 valce a veľké auto 12? Bol by pre rovnaký model lepší troj alebo štvorvalcový motor? Žiadna z týchto otázok nemá jednoznačnú odpoveď.
Téma počtu valcov v motoroch osobných automobilov sa z času na čas objavuje a zakaždým vyvoláva rozsiahlu polemiku. V zásade sa to deje, keď existuje určitý všeobecný „valcový“ trend. Teraz máme jeden – siahajúci po troj- či dokonca dvojvalcových motoroch, ktoré už niekoľko desaťročí prakticky nie sú na trhu. Zaujímavosťou je, že znižovanie počtu valcov sa netýka len lacných a masových áut, to isté platí aj o vyšších triedach. Samozrejme, stále existujú autá, ktorých sa to netýka, pretože počet valcov v nich je jednou z určujúcich prestíž.
Rozhodnutie o tom, koľko valcov bude mať motor konkrétneho auta, sa robí vo fáze návrhu auta. Typicky je motorový priestor pripravený pre motory s rôznym počtom valcov, aj keď existujú výnimky. Veľkosť auta je v tomto prípade prvoradá. Pohon musí byť dostatočne výkonný, aby poskytol vozidlu patričnú dynamiku, a zároveň dostatočne ekonomický, aby sa odlíšil od konkurencie a splnil ekologické požiadavky. Vo všeobecnosti je známe, že malé auto má málo valcov a veľké veľa. Ale ako konkrétne? Pri pohľade sa v súčasnosti predpokladá, že ich je čo najmenej.
Krútiaci moment potrebný na generovanie hnacej sily na cestné kolesá je generovaný v každom z valcov. Preto ich treba odobrať dostatočný počet, aby sa dosiahol dobrý kompromis medzi dynamikou a ekonomikou. V moderných motoroch sa verí, že optimálny pracovný objem jedného valca je približne 0,5-0,6 cm3. Dvojvalcový motor by teda mal mať objem približne 1,0-1,2 litra, trojvalec - 1.5-1.8 a štvorvalec - aspoň 2.0.
Konštruktéri však „klesajú“ pod túto hodnotu, berú aj 0,3-0,4 litra, a to najmä preto, aby dosiahli nižšiu spotrebu paliva a menšie rozmery motora. Nižšia spotreba paliva je podnetom pre zákazníkov, menšie rozmery znamenajú nižšiu hmotnosť a menšiu spotrebu materiálu a tým aj nižšie výrobné náklady. Ak znížite počet valcov a tiež ich veľkosť, získate obrovský zisk vo veľkosériovej výrobe. Aj pre životné prostredie, keďže automobilky vyžadujú menej materiálov a energie.
Odkiaľ pochádza optimálna kapacita jedného valca 0,5-0,6 l? Vyrovnávanie určitých hodnôt. Čím väčší je valec, tým väčší krútiaci moment vyprodukuje, no bude pomalší. Hmotnosť komponentov, ktoré pracujú vo valci, ako je piest, piestny čap a ojnica, bude väčšia, takže sa budú ťažšie pohybovať. Nárast otáčok nebude taký efektívny ako v malom valci. Čím menší je valec, tým ľahšie je dosiahnuť vysoké otáčky, pretože hmoty piestu, piestneho čapu a ojnice sú malé a ľahšie sa zrýchľujú. Ale malý valec nevytvorí veľa krútiaceho momentu. Preto je potrebné akceptovať určitú hodnotu zdvihového objemu jedného valca, aby oba tieto parametre boli pri každodennom používaní vyhovujúce.
Ak vezmeme jednovalcový pracovný objem 0,3 - 0,4 litra, budete musieť nejakým spôsobom „kompenzovať“ nedostatok energie. Dnes sa to zvyčajne robí s kompresorom, zvyčajne turbodúchadlom alebo turbodúchadlom, a mechanickým kompresorom na dosiahnutie vyššieho krútiaceho momentu v nízkom až strednom rozsahu. Preplňovanie umožňuje „napumpovať“ veľkú dávku vzduchu do spaľovacej komory. S ním motor dostáva viac kyslíka a efektívnejšie spaľuje palivo. Krútiaci moment stúpa a s ním aj maximálny výkon, hodnota vypočítaná z krútiaceho momentu motora a otáčok. Ďalšou zbraňou konštruktérov je priame vstrekovanie benzínu, ktoré umožňuje spaľovanie chudobných zmesí paliva a vzduchu.
Takéto malé motory, 2 alebo 3 valcové, s pracovným objemom 0.8-1.2, predčí štvorvalce nielen menšími rozmermi, ale aj nižšou mechanickou odolnosťou a rýchlejším dosiahnutím prevádzkovej teploty. S každým „prerezaným“ valcom totiž klesá počet častí potrebných na zahriatie, ale aj na pohyb a vytváranie trenia. No vážne problémy majú aj menšie motory s menším počtom valcov. Najdôležitejšia je technologická komplikácia (priame vstrekovanie, preplňovanie, niekedy dvojité nabíjanie) a účinnosť, ktorá s rastúcou záťažou výrazne klesá. To je dôvod, prečo sú úsporné s plynulou jazdou v nízkom až strednom rozsahu. Ideálne s princípmi ekologickej jazdy, ako to dokonca niektorí výrobcovia naznačujú. Keď sa jazda stáva rýchlou a dynamickou a motor má časté otáčky, spotreba paliva exponenciálne stúpa. Stáva sa, že úroveň je vyššia ako u atmosférických motorov s veľkým zdvihovým objemom, veľkým počtom valcov a porovnateľnou dynamikou.
Redakcia odporúča:
- Fiat Tipo. Test ekonomickej verzie 1.6 MultiJet
- Ergonómia interiéru. Bezpečnosť závisí od toho!
– Pôsobivý úspech nového modelu. Linky v salónoch!
Niet divu, že niektorí sa snažia nájsť iné spôsoby, ako dosiahnuť rovnaký cieľ. Používa sa napríklad trochu zabudnutá myšlienka deaktivácie určitých valcov. Pri nízkom zaťažení motora, najmä pri jazde konštantnou rýchlosťou, je potreba výkonu zanedbateľná. Malé auto potrebuje na konštantnú rýchlosť 50 km/h iba 8 koní. na prekonanie valivého odporu a aerodynamického odporu. Cadillac prvýkrát použil uzatváracie valce vo svojich motoroch V8 v roku 1981, ale rýchlo to vyradil. Potom mali Corvetty, Mercedesy, Jeepy a Hondy „vyberateľné“ valce. Z pohľadu ekonomiky prevádzky je nápad veľmi zaujímavý. Keď je zaťaženie motora nízke, niektoré valce prestanú fungovať, nedostáva sa do nich palivo a zapaľovanie sa vypne. Motor V8 sa stáva buď V6 alebo dokonca V4.
Teraz bol nápad implementovaný do štvorvalca. V najnovšom vydaní vážia dodatočné prvky, ktoré vyradia dva zo štyroch valcov, len 3 kg a príplatok za systém je 2000 0,4 PLN. Keďže výhody spojené so zníženou spotrebou paliva sú malé (približne 0,6-100 l / 1 km, pri konštantnej pomalej jazde až 100 l / 100 km), odhaduje sa, že na absorpciu je potrebných takmer XNUMX XNUMX km. dodatočné výdavky. Je však potrebné poznamenať, že vypnutie valcov nie je v rozpore so skutočným znížením počtu valcov. V „vyradených“ valcoch je napájanie a zapaľovanie vypnuté a ventily nefungujú (zostávajú zatvorené), ale piesty stále fungujú a vytvárajú trenie. Mechanický odpor motora zostáva nezmenený, preto je zisk v spotrebe paliva pri spriemerovaní taký malý. Hmotnosť pohonnej jednotky a počet prvkov, ktoré je potrebné vyrobiť, zložiť a zohriať na prevádzkovú teplotu za chodu motora, sa neznižuje.
Dynamika a ekonomika však nie sú všetko. Kultúra a zvuk motora je vo veľkej miere závislý aj od počtu valcov. Nie všetci kupujúci môžu tolerovať zvuk dvojvalcového alebo trojvalcového motora. Najmä preto, že väčšina vodičov si za tie roky zvykla na zvuk štvorvalcových motorov. Dôležité je aj to, že zjednodušene povedané, väčší počet valcov prispieva ku kultúre motora. Je to spôsobené rôznou úrovňou vyváženia kľukových sústav pohonných jednotiek, ktoré najmä v radových dvoj- a trojvalcových sústavách vytvárajú výrazné vibrácie. Na nápravu situácie používajú dizajnéri vyvažovacie hriadele.
Štvorvalce sa po stránke vibrácií správajú oveľa decentnejšie. Zrejme už čoskoro budeme môcť zabudnúť na pomerne obľúbené motory, takmer dokonale vyvážené a fungujúce „zamatovo“, ako napríklad „šestka“ v tvare V s uhlom valcov 90º. Pravdepodobne ich nahradia menšie a ľahšie štvorvalce, na radosť milovníkov „rezania“ valcov, či takzvaného „downsizingu“. Uvidíme, ako dlho sa perfektne fungujúce motory V8 a V12 budú chrániť v exkluzívnych sedanoch a kupé. Už existujú prvé príklady prechodu v ďalšej generácii modelu z VXNUMX na VXNUMX. Neodškriepiteľnou sa zdá len pozícia motorov v superšportových autách, kde sa dá rátať aj so šestnástimi valcami.
Ani jeden valec nemá istotu budúcnosti. Túžba znižovať náklady a životné prostredie je dnes obsedantná, pretože to vedie k nižšej spotrebe paliva a nižším emisiám uhlíka. Proste nižšia spotreba paliva je naozaj len teória zaznamenaná v meracích cykloch a používaná na účely validácie. A v živote, ako v živote, sa to deje rôznymi spôsobmi. Odtrhnúť sa od trhových trendov je však ťažké. Automobiloví analytici predpovedajú, že do roku 2020 bude mať 52 % motorov vyrábaných na svete zdvihový objem 1,0 – 1,9 litra a tie do 150 k sa uspokoja len s tromi valcami. Dúfajme, že nikto nepríde s nápadom postaviť jednovalcové auto.
