Se vším tím humbukem o hybridních, elektrických a alternativních vozech je snadné si myslet, že věk benzinových motorů je u konce. Když máte auta, která jezdí na vodík nebo která se zapojují do zdi, může vám spalovací motor připadat vyloženě pasé.
Faktem ale zůstává, že drtivá většina aut prodávaných ve Spojených státech je poháněna benzinovými motory. Dominance plynových motorů na automobilovém trhu přetrvá i v dohledné době. Výrobci automobilů používají benzinové motory z mnoha důvodů. Lidé jsou na ně zvyklí, existuje infrastruktura, která je podporuje, a dobře zapadají do toho, jak většina Američanů používá svá auta.
To neznamená, že benzínové motory nemají své stinné stránky. Znečišťují životní prostředí a jsou závislí na benzínu – což způsobuje, že američtí řidiči podléhají změnám v cenách pohonných hmot. Přestože motor v autě na vaší příjezdové cestě má mnoho společného s motory používanými u prvních automobilů, nové inovace v technologii motorů umožnily výrobcům automobilů negovat některé problémy spojené s benzínovými automobilovými motory. Zlepšení výkonu, spotřeby paliva a emisí umožňují lidem řídit typy automobilů, které se jim líbí, a zároveň snížit množství, které znečišťují, a peníze, které utrácejí za plyn.
Podívat se na některé nové technologie, které zlepšují spotřebu paliva jen o několik mil na galon, se nemusí zdát mnoho, ale mějte na paměti, že téměř všechna auta na silnici využívající benzínové motory mají malá vylepšení velký dopad na celostátní úrovni. V současné době tvoří elektrická a hybridní auta jen asi 2 procenta aut na silnicích. Zefektivnění zbylých 98 procent šetří peníze, snižuje závislost na zahraniční ropě a omezuje znečištění, přičemž nová auta zůstávají cenově dostupná a přitažlivá pro většinu kupujících.
ObsahJedním ze způsobů, jak výrobci automobilů modernizují benzinové motory, je variabilní časování a zdvih ventilů. Abyste pochopili, jak to funguje, budete potřebovat základní znalosti o tom, jak funguje motor automobilu.
V motoru se ventily otevírají a zavírají, aby řídily, jak směs vzduch/palivo vstupuje a jak výfuk opouští spalovací komoru. U většiny benzínových motorů se ventily otevírají na stejnou dobu a na stejnou vzdálenost bez ohledu na to, jak tvrdě motor pracuje. Jak moc motor pracuje, je známá jako jeho rychlost. Otáčky motoru nesledují, jak rychle se auto pohybuje po silnici. Místo toho otáčky motoru odkazují na to, jak rychle se otáčí klikový hřídel motoru. Tato rotace pochází z pístů ve válcích motoru. Čím rychleji jedou, tím vyšší jsou otáčky motoru – a tím hůře motor pracuje.
Představte si, že cvičíte opravdu tvrdě. Budete potřebovat hodně paliva ve formě kalorií – a hodně vzduchu. Motor vašeho auta je stejný, jen místo kalorií používá jako palivo plyn. Když se jen tak procházíte, nepotřebujete tolik kalorií a vzduchu. To samé s vaším motorem. Pokud se ventily motoru otevřou na stejnou dobu a stejně široce, bez ohledu na to, jak tvrdě motor pracuje, dojde ke ztrátě paliva. Je to proto, že motor dostává stejné množství paliva a vzduchu, ať už jede setrvačností nebo táhne těžký náklad.
Změnou doby a vzdálenosti, po kterou se ventily otevřou, získá motor právě tolik paliva a vzduchu, kolik je právě pro úkol, který právě plní. Ve skutečnosti může variabilní časování a zdvih ventilů učinit benzinový motor asi o 5 procent účinnějším [zdroj:Ministerstvo energetiky USA].
Deaktivace válců funguje na stejném principu jako variabilní časování a zdvih ventilů:Motor potřebuje různé množství paliva pro různé typy práce.
Vezměte si například motor V-8. Motor V-8 má osm válců. Kdykoli je motor zapnutý, všech osm těchto válců pracuje a spaluje palivo a vzduch. Většina osobních, nákladních a SUV s motory V-8 je má, protože obecně platí, že čím více válců motor má, tím je výkonnější. To je důvod, proč obvykle vidíte motory V-8 ve sportovních autech nebo těžkých nákladních vozidlech. Ale zatímco lidé mají motory V-8 rádi, protože jedou rychle a dokážou táhnout těžký náklad, většina lidí tyto věci nedělá pořád.
Zde přichází na řadu deaktivace válce. Deaktivace válce vypíná řadu válců motoru, když nejsou potřeba. To znamená, že když auto nebo kamion udržuje konstantní rychlost a nezrychluje, některé válce se nepoužívají. Protože se nepoužívají, nedostávají ani žádný plyn – a to šetří palivo. Technologie deaktivace válců se v posledních letech používá u osobních a nákladních automobilů s pohonem V-8, ale někteří výrobci automobilů ji začínají přidávat také do svých šestiválcových motorů. Odhaduje se, že technologie deaktivace válců může zlepšit účinnost motoru o 7,5 procenta [zdroj:Ministerstvo energetiky USA].
Dalším způsobem, jak se zlepšují benzinové motory, je úprava způsobu, jakým se palivo dostává do spalovací komory. U benzínového motoru palivo a vzduch využívají jiskru k zapálení ve spalovací komoře. Vědci však zjistili, že zahřátím a natlakováním paliva před jeho vstříknutím do spalovací komory mohou zapálit palivo bez jiskry - něco jako provoz dieselového motoru. Tento proces pomáhá spalovat čistěji a efektivněji a snižuje množství paliva, které motor potřebuje k provozu.
Normální benzínový motor má kompresní poměr asi 10 ku 1 (nebo o něco méně). Nový motor od Mazdy (který je v současné době v prodeji v Japonsku) však využívá tuto technologii a má kompresní poměr 14 ku 1. Mazda Demio dosahuje uváděných 70 mil na galon (29,8 kilometrů na litr).
Jedním z problémů se zvýšeným kompresním poměrem je to, že palivo se může předčasně vznítit a způsobit to, co je známé jako klepání motoru. Aby se tomu zabránilo, systémy přímého vstřikování rozprašují jemnou mlhu paliva přímo do válce (obvykle se vzduch a palivo mísí v otvoru před vstupem do systému). To pomáhá udržovat nízkou teplotu motoru a snižuje klepání. Přímé vstřikování paliva může zlepšit účinnost motoru o 12 procent [zdroj:Ministerstvo energetiky USA].
Může se zdát zvláštní mluvit o turbodmychadlech jako o způsobech, jak zlepšit spotřebu paliva. Koneckonců, jsou obvykle spojovány s vysoce výkonnými vozy – které nejsou zrovna známé svou spotřebou paliva.
Turbodmychadla jsou ventilátory poháněné plyny z výfukového systému vozu. Umožňují, aby do válce proudilo více stlačeného vzduchu. To umožňuje vyšší kompresní poměr (stejně jako přímé vstřikování paliva), a tedy účinnější spalování. Představte si turbodmychadlo jako přímé vstřikování vzduchové části směsi vzduch/palivo v motoru.
Zatímco použití turbodmychadla umožňuje výkonným vozům generovat ještě větší výkon, jejich umístění na menší motor jim umožňuje dělat stejnou práci jako větší motor – a to šetří palivo. V roce 2011 přidal Ford do své řady motorů pro své nákladní vozy F-150 přeplňovaný motor V-6. Nazývají se motory EcoBoost a dokazují, že v pickupu nepotřebujete V-8. S turbodmychadlem má motor EcoBoost ve F-150 z roku 2011 výkon 365 koní, točivý moment 420 liber-stop a může táhnout až 11 300 liber (5 126 kilogramů). Pro srovnání, základní V-8 v F-150 má 360 koňských sil a 380 liber-stop točivého momentu. EcoBoost V-6 v F-150 má nejen vyšší výkon, ale také lepší spotřebu paliva než V-8. V případě pohonu dvou kol EPA uvádí, že dostane 16/22 mil na galon (6,8/9,4 kilometrů na litr) město/dálnici, zatímco základní V-8 dostane 15/21 mil na galon (6,4/8,9 kilometrů na litr). město/dálnice.
Největší proměnná v tom, kolik plynu motor spotřebuje, není zcela v jeho technologii. Jde o to, jak se to řídí. Je to opravdu jednoduché:sešlápněte plynový pedál a spotřebujete více plynu než někdo, kdo zrychluje postupně. Existuje důvod, proč odhady spotřeby paliva vždy berou na vědomí, že váš kilometrový výkon se může lišit.
Automobilky však hledají způsoby, jak vycvičit řidiče k efektivnější jízdě. Tím, že dáte řidiči vědět, kdy jezdí efektivně, může motor strávit více času provozem na úrovních, kde je účinnost optimalizována. Například Kia Forte a Honda Odyssey z roku 2011 mají na palubní desce zelená světla, která indikují, kdy se s nimi jezdí efektivně. A nejsou jediní – několik výrobců automobilů má podobné ukazatele efektivity řidiče. Výrobci doufají, že řidiči budou považovat rozsvícení kontrolky účinnosti za jakousi hru, zvýší svou celkovou účinnost a sníží spotřebu paliva.
Další funkcí, kterou má mnoho nových aut, je něco, čemu se říká ekologický režim. Zatímco u hybridů jsou ekologické režimy běžné, automobilky je začínají přidávat i do vozů pouze s benzínovým motorem. U většiny vozů se ekologický režim aktivuje stisknutím tlačítka. Tím se změní charakteristika řazení převodovky, aby motor běžel v nižších otáčkách. Protože motor nepracuje tak tvrdě, nespotřebovává tolik paliva. Přestože ekologický režim nefunguje ve všech jízdních situacích (může například poskytnout určité zpoždění na dálnici), při jízdě po městě vám rozhodně může pomoci spotřebovat méně plynu.
Další informace o nových technologiích zážehových motorů a dalších souvisejících tématech získáte pomocí odkazů na další stránce.
