Fenomén daunsajzingu zaútočil na české řidiče. Dokud to byl problém Volkswagenu a Seatu, všichni byli v klidu. Dokud se jednalo jen o 1.4 TSI v Octavii, všichni byli taky v klidu. Když se ale v Octavii objevil 1.2 TSI, škodovkáři začali podělávat, jako kdyby pasáček vepřů zprznil princeznu.
Patrně se zde projevilo určité lety zaběhané vnímání kubatur, kdy solidní performance začínala u žigulíka patnáctistovky a Škoda 120 se jen tak tak vyhrabala do většího kopce. To krystalizovalo do hospodské poučky „vobjem nenahradíš“, která spolu s postuláty jako „kola dělaj auto“ a „fiaty se furt serou“ utvářela český motoristický svět. Pokusím se tedy pohlédnout na problém bez emocí a rozptýlit obavy oktávkářů o čest jejich modly.
Co je downsizing? Obecně zmenšení něčeho, přičemž se nemusí jednat jen o změnu velikosti, ale také vynechání nadbytečných funkcí nebo organizačních struktur. Mají to za sebou počítače, firmy, mobilní telefony a potřebuje to státní správa.
Co je výkon? Výkon je práce odvedená za čas. Když Pepa uslyší od mistra, že jeho výkon tuto směnu za moc nestál, bude to asi tím, že hulil Petry, četl undergroundový časopis Kovák, tlachal s vohnoutama o fotbalu a v důsledku toho buď odvedl za stanovenou dobu méně práce, nebo odvedl požadovanou práci, ale za delší dobu. Každopádně, chceme-li výkon, požadujeme práci. Práce odevzdaná během jednoho cyklu zážehového motoru s vnitřním spalováním je dána tzv. Ottovým cyklem. Ten vypadá asi nějak takhle:
Na svislé ose je tlak nad pístem a na vodorovný objem válce, tedy vlastně objemy dva, ten ohraničený body 0-1-4 je prostor nad pístem v horní úvrati a 1-6-4 je pracovní objem. Tak a teď jak to funguje. Celá ta čmáranice se nazývá p-V diagram a jeho fíčurou je, že práce vykonaná nějakým termodynamickým jevem je dána plochou uvnitř jeho uzavřené křivky. Tento diagram bude idealizovaný a popisuje, co se děje v atmosféricky plněném spalovacím motoru. Mezi body 1-2 se válec plní směsí (píst cestuje dolu, roste objem). V opačném směru 6-1 se děje opak toho, totiž výfuk. Protože je válec otevřený směrem ven, je tlak konstantní (teoreticky). Jak vidíte, v prostoru daném body 1-2-6 se nekoná žádná práce, je to nepracovní zdvih. Pracovní cyklus je ohraničen body 2-5-4-3. Mezi body 2-3 se odehraje komprese, píst koná práci a stlačuje směs paliva se vzduchem. Mezi 3-4 se odehraje spalování, objem je konstantní (píst je v horní úvrati) a směs paliva hoří. Chemická energie paliva se promění na teplo. Mezi 4-5 koná práci plyn – spálená směs paliva se vzduchem – a působí tlakem na píst. Pro detailisty a pro zjednodušení, neuvažujeme výměnu tepla s okolím, protože se to všechno odehraje dostatečně rychle na to, aby výměna tepla s okolím stála pro naše účely za řeč. Nemusím dodávat, že ve skutečnosti je to mnohem složitejší, svoji roli hraje například setrvačnost vzduchu, který proudí do válce a tak dále, ale principiálně je tento model v pořádku.
Tak. A co z toho mimojiné plyne?
Když se tam naloží víc směsi paliva se vzduchem, tím víc chemické energie se uvolní, plocha pod křivkou se zvětší. Toho se dá dosáhnout více cestami. První je zvětšit adekvátně válec, píst a zdvihový objem motoru, čímž se za stejných podmínek dosáhne většího výkonu (křivka poroste směrem doprava). Druhá je využít toho, že vzduch je stlačitelný a stlačit ho před vstupem do válce, zatímco rozměry systému zůstanou stejné.
Kdyby v Ottově cyklu zohlednilo přeplňování, pak by p-V diagram Ottova cyklu zdegeneroval takto
Další možnost je růst křivky směrem nahoru a toho se dá dosáhnout zvýšením kompresního poměru. Bohužel zde se dříve nebo později narazí na různé technické problémy, například se samozápaly, pevností hlavy válců a jejího těsnění, emisemi a řídit takové auto také není nic moc, protože se motor nechová uživatelsky příjemně (hrubý chod).
Jiný přístup je, dívat se skutečně na výkon jako na práci za čas a ve stejném čase vykonat více menších cyklů, tedy zvýšit otáčky motoru. Tato cesta se hojně využívala v minulosti a vznikly díky ní čtrnáctistovky s výkonem kolem 100 koní někde kolem 5000 rpm. Nevýhoda tohoto postupu je v tom, že síla na píst je pořád přibližně stejná, takže automobil má v papírech velký výkon, ale točivý moment mu schází.
Jsou i jiné metody, jak získat víc práce a nepřidávat žádnou dodatečnou energii, například způsobovat záměrně nerovnováhu mezi poměrem komprese a expanze (tedy nechávat sací ventil déle otevřený), tak že se na konci expanze tlak ve válci sníži, třeba až na úroveň okolního tlaku. Tím se využije všechna energie získaná roztažením plynu a roste učinnost motoru. Ale to si necháme na příště, protože bychom se museli zabývat nepohodlnou pravdou, jak Toyota okopírovala proměnné časování ventilů od Fiatu.
Viděno z tohoto pohledu, axiom „objem nenahradíš, je
totální píčovina.
Pokud se tedy vrátíme k tématu downsizingu, víme už nyní, že je to funkční přístup a žádná marketingová fikce. Většina downsizingových programů je založena na použití přeplňování turbodmychadlem. Zde je třeba mít na paměti, že turbína turbodmychadla je poháněna výfukovými plyny, které musí motor nejprve vytvořit, takže existuje určité dopravní zpoždění, které se regulační systém turba snaží různě úspěšně kompenzovat. V určitém případě může tato turbína motor dokonce brzdit (kvůli setrvačnosti soustavy turbína-dmychadlo) a existují technická opatření, jak tomu zamezit (waste-gate, VTG). Velkoobjemový motor tak může nabídnout power hned, jakmile si o ni řidič skrze pedál plynu zažádá, zatímco u malého motoru s přeplňováním vznikají nejrůznější prodlevy, které se z pohledu řidiče projevují jako nedostatečná nebo nerovnoměrná akcelerace.
Výhody downsizingových motorů:
– motor je menší, takže jej lze vyrobit s menší spotřebou surovin, na menší ploše a menších strojích s menší spotřebou energie. Takto vyrobené součástky budou pochopitelně levnější. Tato výhoda je částečně negována nevýhodou přídavných systémů, viz dále
– motor je v důsledku menších rozměrů lehčí. Celá konstrukce auta může být méně robustní a tím lehčí a levnější. Jízdní vlastnosti jsou pak také lepší, protože je tolik neovlivňuje těžký motor.
– motor je menší, takže zabírá v autě méně prostoru. I malé auto tak lze vybavit výkonným motorem, aniž by jeho jízdní vlastnosti degenerovaly do podoby turbodieselu.
– motor má menší setrvačné hmoty, takže při změně provozního režimu nespotřebovává tolik energie na rozhýbání sebe sama
– odpadají některé problémy typické pro velké motory
Nevýhody downsizingových motorů
– výroba takového motoru je pracnější a náročná na přesnost
– je třeba nainstalovat přídavné součástky, například turbodmychadlo, mezichladič nebo vysokotlaké vstřikování benzínu, které táhnou hmotnost motoru nahoru a mohou si vynutit úpravy na celkové konstrukci auta
– tyto přídavné systémy stojí peníze, vyžadují údržbu, mohou se porouchat. U turbodmychadla, které je vysoce teplotně i mechanicky namáhaným dílem, je pravděpodobné, že selže ještě dříve než zbytek auta
– některé přídavné systémy odebírají motoru energii (například pístová pumpa přímého vstřikování u motorů TSI)
– motor bude více tepelně a mechanicky namáhán
– hrozí nepovedený downsizing, tzn. zmenšený a příliš slabý motor je oženěn s těžkým automobilem (příklad z Autowebu)
Nelze jednoznačně říci, zda downsizingové motory
– jsou ekonomičtější. U motorů s vysokotlakým turbem závisí spotřeba mnohem výrazněji na stylu jízdy. Tvrdí se, že ekonomičtější jsou, pokud uvažujeme nějaký průměrný provozní profil, do toho se ale většina uživatelů vůbec nemusí strefit
– jsou ekologičtější. Výroba a recyklace dodatečných většinou náročných součástek (turbodmychadlo) představuje také zátěž pro životní prostředí
– mají menší vnitřní tření. Tento častý argument příznivců downsizingu naráží na skutečnost, že tření v motoru závisí na otáčkách podle vzorce A+Bn+Cn2, kde n mohou být otáčky nebo střední rychlost pístu. Například u vodní pumpy nebo alternátoru roste tření s otáčkami lineárně, ale u vačky nebo pístních kroužků s druhou mocninou, což může mít za následek, že rychlootáčkový malý motor bude vykazovat vyšší vnitřní tření než pomaloběžný větší. Záleží na konkrétním konstrukčním řešení.
Problém tedy nestojí tak, zda zdvihový objem 1.2 litru je pro Octavii málo. Hlavní otázkou je, co hrdý majitel od svého vozu vlastně očekává. Onen skandální motor 1.2 TSI není závodní motor, je to low-cost turbomotor vykazující modus operandi inženýrů z Česany, podobně jako legenda 1.2 HTP (pozor ovšem; 1.2TSI nemá s 1.2 HTP vůbec nic společného, stejně tak nemá nic společného ani s 1.4 TSI, je to úplně nový motor). Atmosférickou 1.6-8V, kterou má nahradit, strčí do kapsy ve všech ohledech kromě životnosti a spolehlivosti. Bohužel tyto dva pojmy český zákazník velmi kriticky vnímá, protože má na paměti dávnou produkci Škody Mladá Boleslav, která zřídka najela 10.000km bez nějaké závady a po 100.000km zralá na generálku. Je to iracionální, nicméně platné a poměrně rozšířené zákaznické chování. Navíc zákazník Škody není z podstaty inovátor, jinak by si koupil auto jiné značky. Frustraci z malého turbomotoru tedy chápu, ale nehodlám dále šířit.
Pokud jde o downsizing, já říkám spíše ano. Je to správný směr. Celkově považuji současná auta za mastodonty, nejen jejich motory, ale jejich celkovou konstrukci a naddimenzované bezpečnostní prvky, a tohle je jedna z cest, jak je přiblížit jejich původnímu účelu. Současně si nemyslím, že by downsizingové koncepty klasické atmosférické velkoobjemové motory vytlačily z trhu a nahradily, protože taková auta budou dál nacházet svoje zákazníky, protože mají také svoje výhody. Je to stejná situace, jako když se v polovině desetiletí objevilo na trhu přímé vstřikování benzínu. Tehdy také na krátkou dobu zavládl dojem, že vstřikování do sání známé jako MPi je teď mrtvé. Ve skutečnosti je dále na trhu a nic nenasvědčuje tomu, že by mělo zaniknout, protože má také svoje přednosti.
Pokud má zákazník Škody Auto pocit, že by čertovsky nadupaná osmiventilová pohonná jednotka 1.2 TSI nezajistila liftbacku Octavia dostatek brutální a neurvalé síly pro adrenalinové cesty z Lidlu a z rodinných cyklovýletů, není nic snažšího, než to vyzkoušet. Automobil jistě kdejaký dealer rád zapůjčí, na škodovky se dávno nestojí fronty, naopak. Naložte auto čtyřmi osobami, vyhledejte kopec a sledujte, co se stane. Je to lepší, než psát na internet píčoviny typu „já si myslím, že 1.2 je málo“.
Je zde také jedna cesta, která může zajistit konzervativnímu zákazníkovi přístup k moderní technice, aniž by jeho posedlost spolehlivostí a životností byla v deficitu. Ze zkušenosti vím, že to trvá zhruba rok, než se všechny problémy u nového výrobku vychytají. Pozoruhodné je, že tato doba je přibližně stejná pro různě komplexní součástky. Dobrou taktikou by mohlo být prostě pár let počkat, až se problémy downsizingových motorů vyřeší. Například motory TSI trpí poruchami elektroniky, nadměrnou spotřebou oleje a tepelně exponovaný servomotorek waste-gate u 1.2 TSI taky evidentně nečeká v autě dlouhý život. Velké automobilky mají úžasný potenciál a několikrát se jim podařilo rozdýchat mrtvého koně tak, že vyhrával dostíhy (např. pětiventilové motory pro Audi), takže současné problémy jistě za rok identifikují a za další rok odstraní minimálně do podoby legendárního držáku pro celou rodinu volekrávo – motoru TDi, o jehož spolehlivosti není mezi laickou veřejností pochyb.
(2x známkováno, průměr: 3,00 z 5)