Zážihové motory známe pod označením TSI patria už vyše desaťročie k základným pohonným jednotkám koncernu Volkswagen, ich charakteristickým prvkom je priame vstrekovanie paliva a prepĺňanie. Patrí k nim aj agregát označený kódom EA211. Pred pár dňami firma predstavila jeho nástupcu, EA211 TSI evo. Má objem 1,5 litra a na úvod bude v ponuke s výkonmi 96 a 110 kW (130, resp. 150 k).

Novinka je riešená ako štvorvalec, čo je na prvý pohľad istým prekvapením. Pri danej kubatúre je totiž racionálnou voľbou trojvalec, kedy vychádza objem jedného valca 500 cm3, ktorý je vhodný z pohľadu nižších tepelných strát. Trojvalcová koncepcia je navyše ideálna z hľadiska využitia energie na turbíne. Štvorvalec má valce menšie a tým i vyššie tepelné straty, no oproti trojvalcu jednu podstatnú výhodu, pri nižšom zaťažení môže relatívne kultivovane pracovať len na dva valce.

Rýchle zohrievanie, nízke trecie straty

Motor má blok vyrobený z hliníkovej zliatiny. Činné plochy valcov sú vytvorené, ako je dnes bežné, priamo v bloku, čo si vyžaduje vytvrdenie ich povrchu na dosiahnutie vyššej odolnosti proti treniu. Silnejšia 110-kilowattová verzia na to využíva povlak nanášaný nástrekom jemného prášku pomocou plazmy, technológiou nazvanou APS (atmospheric plasma spray). Súčasťou operácie je i záverečné honovanie povrchu.

Výhodou spomenutého povlaku je aj lepší odvod tepla v porovnaní s liatinou, vďaka čomu stúpa odolnosť motora proti klopaniu (detonačnému spaľovaniu). Pozitívom je aj lepšia odolnosť voči korózii, dôležitá najmä pri spaľovaní menej kvalitných, či už kvapalných, alebo hlavne plynných palív. Významnou prednosťou je tiež dobrá odolnosť voči opotrebeniu v hybridných agregátoch, kedy sa motor často štartuje studený a okamžite musí pracovať pri vysokých zaťaženiach.

Hlava valcov vychádza z predchádzajúceho motora, no bola výrazne prepracovaná. Týka sa to najmä vodného plášťa, pri ktorom bolo cieľom zlepšiť rozptyl tepla, no drobné zmeny sa dotkli aj tvaru spaľovacieho priestoru a s tým súvisiaceho uhla ventilov. V hlave je zároveň, rovnako ako u predchodcu, integrované aj zberné výfukové potrubie, čo opäť znižuje tepelné straty.

Chladenie motora je samozrejme zabezpečené kvapalinou. Jeho čerpadlo je síce poháňané mechanicky od kľukového hriadeľa, no je regulované riadiacou jednotkou na základe dátových polí, prispôsobujúc sa okamžitým prevádzkovým podmienkam. Vďaka tomu napríklad kvapalina v bloku ani v hlave počas zohrievania neprúdi, takže sa prevádzková teplota dosiahne rýchlejšie. Výsledkom je zníženie trenia v tejto fáze a tiež skorší nábeh kúrenia.

Olejové čerpadlo je takisto regulované variabilne, riadiacou jednotkou podľa pamäťových polí. Prietok oleja tak neustále zodpovedá okamžitým prevádzkovým podmienkam, čím sa zlepšuje najmä mechanická účinnosť motora. K nižšiemu treniu prispieva aj polymérom povlakované prvé hlavné ložisko kľukového hriadeľa a použitý olej s predpísanou viskozitou 0W20.

Millerov cyklus a variabilná geometria turbíny

Štvorvalec má kompresný pomer 12,5 a pracuje podľa Millerovho cyklu, ktorého podstatou je fiktívne skrátenie kompresného zdvihu, pri zachovaní dĺžky expanzného zdvihu. Motor tak v podstate pracuje s predĺženou expanziou, čím sa zvyšuje jeho termodynamická účinnosť. V tomto prípade sa skrátenie kompresie dosahuje skorším zatváraním sacieho ventilu, dokonca ešte pred dosiahnutím dolnej úvrate.

Uvedené časovanie sania však negatívne vplýva na množstvo nasatého vzduchu. Kompenzuje sa preto turbodúchadlom, ktoré má v tomto prípade variabilnú geometriu rozvádzacích kolies turbíny. To je už desaťročia bežné pri vznetových motoroch, ktoré majú podstatne menšiu teplotu spalín než zážihové, v ich prípade ho preto doposiaľ využívalo iba Porsche 911 Turbo, nový Boxster S a Cayman S, ako i Koenigsegg One.

Kratšia kompresia a veľký expanzný pomer motora TSI evo znížili teplotu výfuku na menej než 880 oC, čo dovolilo použitie takéhoto turbodúchadla aj na ňom. Prejavilo sa najmä zlepšením plnenia valcov a teda i vysokým krútiacim momentom už pri nízkych otáčkach. Jeho rýchlej reakcii navyše pomáha elektrické ovládanie turbíny a tiež nízky moment zotrvačnosti. Aj vďaka tomu dosahuje motor pri skokovom náraste zaťaženia maximum momentu o 35 % rýchlejšie, než aktuálny 1.4 TSI.

V záujme dosiahnutia čo najvyššej plniacej účinnosti a v neposlednom rade zlepšenia odolnosti proti klopaniu sa teplota stlačeného vzduchu znižuje v medzichladiči. Konštruktéri ho umiestnili na blok motora, relatívne blízko za výstupom z kompresora, čo im dovolilo zväčšiť jeho rozmery, aj chladiaci výkon. Teplota stlačeného vzduchu vďaka tomu prevyšuje teplotu okolia iba o 15 stupňov.

Vstrekovací systém pracuje s maximálnym tlakom až 350 barov. Vďaka nemu sa výrazne zlepšila kvalita rozprášenia paliva, čo znamená tiež menšie riziko tvorby pevných častíc, emisie, ktorá sa podľa nových predpisov bude sledovať už aj pri zážihových motoroch. Priemer vstrekovača v oblasti ústia je len 6 mm, čo priaznivo vplýva na jeho zástavbové možnosti v hlave, a tiež znižuje jeho teploty.

Účinnosť motora v oblasti čiastočných zaťažení ďalej zlepšuje vypínanie valcov. Pracovať ostávajú krajné, teda prvý a posledný, z činnosti sa vždy deaktivuje druhý a tretí valec. Ovládanie pritom necháva zatvorené ich sacie aj výfukové ventily a okrem toho sa samozrejme zastavuje aj dodávka paliva.

Ako ukazuje hlavná otáčková charakteristika, slabší motor dosahuje maximálny krútiaci moment 200 Nm už pri 1 300 1/min a ostáva konštantný až po 4 500 1/min. Výkon vrcholí hodnotou 96 kW (130 k) v rozmedzí 4 750 až 5 500 1/min. Minimum mernej spotreby je 222 g/kWh, v bežnej prevádzke by sa spotreba v porovnaní so štvorvalcom 1.4 TSI (92 kW) mala znížiť až o 10 percent. Pokles pritom možno zaznamenať v pomerne širokom pásme otáčok a zaťažení.

Nový štvorvalec by mal prísť na trh v závere tohto roku a postupne nahradiť motor 1,4 TSI vo všetkých špecifikáciách. Využívať by ho mali viaceré značky koncernu VW, zvlášť automobily postavené na platforme MQB, teda Audi A3, Seat Leon, Škoda Octavia, VW Golf a mnohé ďalšie. Pripravená je aj atmosferická verzia, či trojvalec namiesto agregátu 1.2 TSI a keďže štvorvalec má potenciál na ďalšie posilnenie, časom by mohol vytlačiť aj dnešný 1.8 TSI.

Nový motor VW TSI evo: Podarená evolúcia

Výber pre vás

Nový motor VW TSI evo: Podarená evolúcia

Súvisiace články

Porsche ukázalo štvorlitrový osemvalec

Porsche 718 Cayman prešlo na turbo

Porsche ukázalo štvorlitrový osemvalec

Porsche 718 Cayman prešlo na turbo

Nový bavorský diesel má štyri turbá

Nový bavorský diesel má štyri turbá

Výber pre vás