Jak vybrat nejlepší motor?

Tomáš Reitmeier: Zajímalo by mne, který motor je z hlediska provozu a údržby nejjednodušší a nejlepší. Zřejmě to nebude nafta, ale spíš benzín. Otázkou pak je, zda-li 3, 4, 5 nebo 6 válec. Nehledím na sptořebu - přestavba na LPG ji dokáže snížit, ale spíš na konstrukci motoru, jeho složitost resp. jednoduchost (tedy zřejmě absence turba, přímý vstřik vs. vícebodový atd.)

Vážený pane Reitmeiere,

tohle je velice zajímavý dotaz, na který naprosto nelze jednoduše odpovědět. Už slavný Murphy prohlašoval, že žádná věc není tak složitá, aby se nedala zvládnout a nic není tak jednoduché, aby se to nedalo zkazit. To platí i o motorech. Všechno má svoje specifika a teprve promyšlená konstrukce dělá z některých motorů skvosty a z jiných notorické potížisty.

Provozní hledisko též skýtá poměrně široký záběr možností, které si lze představit. Pokud nehodlám pod tento pojem schovávat i spolehlivost, tak bych jej rozdělil na několik základních oblastí:

Kultura chodu
Platí jednoduchá rovnice: více válců = klidnější (vyrovnanější) chod. Vozidla se dnes osazují motory od 2 (ano dvou – Lancia Ypsilon) po 16 (ano šestnáct – Bugatti Veryon W16) válců. U 2,3 a 4 válců je obvyklé (u prvních 2 nezbytně nutné) vybavit motor „tlumiči“ vibrací v podobě různého počtu vyvažovacích hřídelů. Jsou to prvky, které za cenu přijatelnější kultury chodu komplikují konstrukci motoru. Bohužel se většinou nemusí podařit potlačit vliv kmitajících nerotujících hmot v celém definovaném použitém otáčkovém spektru. Na vině je velký úhel odstupu zážehu na klice, který je definován jako 2x360°/počet válců (máme 4-taktní motor, takže celý pracovní cyklus se vykoná za 2 otáčky kliky). Pro 2-válec to znamená 1 zážeh na 1 otáčku, což přináší velký ráz na počátku každé otáčky s nutností velkého setrvačníku, který pohltí výrazné torzní kmity. Velmi dobrých výsledků lze dosáhnout použitím motorů s protiběžnými písty, kde se vlivy kmitajících pístů vzájemně vyruší, avšak nutnost setrvačníku zůstává. Řekněme, že základním motorem, který svou základní konstrukcí poskytuje vyrovnaný chod, je šestiválec, a abych byl přesnější, tak řadový šestiválec. Ten má odstup zážehu 120° na klice a geometricky je to i pravda. Vidlicový má výpočtovou hodnotu totožnou, nicméně jeho zážehy se skládají ze 3 dvojic dvouzážehů odchylujících se o úhel rozevření válců. Opravdu cvičený sluch dokáže rozeznat řadový od vidlicového.

Použitelné spektrum otáček
Bohužel platí, že jednoduchý motor nebude mít využitelný otáčkový rozptyl široký. Osmiventilové motory starší konstrukce měly lepší charakteristiky v nízkých a středních otáčkách a první generace šestnáctiventilových byly zase lepší ve středních a vyšších otáčkách. Široké pásmo usnadňuje jízdu bez neustálé potřeby řadit. Vozidlo pak lze ovládat plynovým pedálem, což je příjemnější. K rozšiřování uvedeného pásma se používají základní následující zařízení:
Variabilní časování ventilů, jehož regulace je závislá na otáčkách a zatížení motoru. Jeho úkolem je optimalizovat dodávku vzduchu do motoru (klíčové jsou okamžiky otevření a uzavření ventilu s ohledem na setrvačnost proudícího vzduchu).
Variabilní sání (rezonátory nebo vícenásobné sání), kterým se podaří docílit podobného efektu, jako je popisován u variabilního časování, avšak s využitím jiných fyzikálních principů (ráz v potrubí – rezonátor, turbulence – dvojité sání).
Turbodmychadlo nebo mechanický kompresor, jehož primární funkcí je pomocí komprese zvýšit počet molekul kyslíku ve spalovacím prostoru a dokonce tohle množství i regulovat. Výsledkem je příkladný lineární růst výkonu v celém využitelném spektru otáček hovoříme-li primárně o zážehových motorech.

Všechny tyto záležitosti jsou technologicky, výpočtově a vývojově náročné, motory komplikují a přinášejí možnosti poruchy, ale je to za cenu zlepšení uživatelské přívětivosti.

Servisní náročnost
Jednoznačně plyne z konstrukce motoru a rozdělil bych ji na 4 základní bloky:

Olejový systém: Intervaly výměn jsou závislé na provozních podmínkách a výkonnostní třídě použitého oleje. Spotřeba oleje je závislá na konstrukci motoru. Mírně větší vůle (píst/válec) mají výborný vliv na odezvu motoru (nižší setrvačnost), avšak cenou může být spotřeba oleje při zátěži nebo použití speciálního řekněme širokorozsahového oleje.

Vymezování ventilových vůlí: Při použití hydraulických zdvihátek tato starost odpadá, nicméně je přesunuta k požadavkům na dodržování předepsaných intervalů výměn oleje specifikace, které předepisuje výrobce. U mechanického nastavení vůlí výrobce má definovány předepsané intervaly pro kontrolu vůlí. Závada na systému vymezení vůlí ventilů má za následek podpálení ventilového sedla a snížení výkonu (zvýšení vibrací) vlivem sníženého kompresního poměru.

Pohon ventilových rozvodů: Výrobce definuje interval výměny pohonů rozvodu pro případ ozubeného řemene (rozvody (D)OHC) včetně souvisejícího materiálu (napínací a vodicí kladky). Obecně se doporučuje výměna čerpadla chladicí kapaliny, pokud je tímto řemenem také poháněna. Její životnost obvykle nepřesáhne 2 výměny rozvodového řemene. S řetězovým pohonem tyto servisní úkony odpadají neboť k němu výrobce obvykle přistupuje, jako k doživotnímu (lhostejno, jestli se jedná o rozvod typu (OHV nebo (D)OHC), avšak existují případy, kdy vlivem špatné konstrukce nebo použitím nekvalitních materiálů „bezúdržbové“ pohony rozvodů selhávají a zničí část motoru.

Příprava směsi: Do této oblasti bych zařadil jednak interval pro výměnu vzduchového filtru, jehož interval je sice předepsán výrobcem, ale je možné si interval přizpůsobit vlastním potřebám (provoz v prašném prostředí). Jednak doporučuji provádět výměnu palivového filtru a rovněž považuji za velmi důležitou výměnu zapalovacích svíček (rovněž interval výměny definuje výrobce).

Uživatelská přívětivost
Sem lze zařadit souhrn požadavků na provozovatele při péči o motor. Na prvním místě je mechanická odolnost, kdy jsou motory velice citlivé na důkladný prohřev a chlazení po jízdě s vysokou zátěží (zejména pak s turbínou ve výfukovém potrubí) a pak jsou motory, které během prohřívací fáze snesou i hrubější zacházení (jsou předimenzované). Dalším bodem může být náročnost na použité komponenty podléhající pravidelné výměně, kam spadá použití konkrétního typu svíček od přesně definovaného výrobce. Ne snad, že by motor s jinými nejel, ale může mít horší vlastnosti, příkladem mohou být zapalovací svíčky nebo dokonce použitý olej. S rozmachem přímých vstřiků mohou být kladeny nároky na vyšší čistotu paliva (postačí pouhé dodržení platné normy), což ovlivňuje výběr tankovacích míst. Posledním aspektem je pak uživatelský rozdíl mezi chováním vznětového a zážehového motoru. Troufám si tvrdit, že zážehový motor je uživatelsky příjemnější než motor vznětový. Vznětový motor sice přináší úsporu na pohonných hmotách, avšak je úspora vykoupena některými charakteristickými vlastnostmi. Nejvýznamnější jsou vibrace, hluk a zápach v porovnání se stejně objemnými nebo výkonnými zážehovými agregáty. Další negativa mohou být turboefekt nebo malé pásmo využitelných otázek (relativní vzhledem k menšímu provoznímu rozptylu otáček). Špatné zimní starty a pomalý náběh topení také uživateli patrně nebudou vnímány pozitivně.

Konečně spolehlivost

Bylo by skvělé, kdyby se dalo napsat, že nejspolehlivější bude objemný atmosférický víceválcový (6 a více) motor s nízkým litrovým výkonem, avšak vzhledem k provozní hmotnosti vozidla výkonný, 2-ventilovou technikou, řetězovým pohonem rozvodového mechanismu, jednobodovým (i vícebodovým) vstřikováním s přímým jednoduchým sáním, ručně seřizovanými vůlemi na ventilech (tohle je diskutabilní) a klidně plně elektronickým zapalováním (elektronické součástky mají obecně vysokou hodnotu MTBF). Takový motor ovšem seženete tak v nějaké „staré americe“ a jeho spotřeba bude..., jak to říct..., ...odpovídající. Spolehlivost není otázkou použití co nejjednodušší konstrukce, ale správným dimenzováním. I složitý motor může mít vysokou spolehlivost a naopak jednoduchý motor se může potýkat se základními problémy. Alfou omegou je správná konstrukce a odpovídající dimenze a kvalita použitých materiálů (plánovaná životnost). Pokud je vše splněno, tedy našli jsme etalon, chcete-li referenční stav, můžeme začít spekulovat nad myšlenkou, že co v motoru není, nemůže se pokazit, přičemž potom skutečně dochází k tomu, že přídavné systémy (komplikované sání, turbodmychadlo, vysoký tlak paliva a pod.) snižují spolehlivost motoru. Konkrétně naftové motory dříve vyvíjené pro vysoké porce km jsou toho zářným příkladem. 150-250 tisíc je obvykle proběh, u kterého začínají první finančně náročné problémy, ačkoliv jde o motory určené právě k překonávání velkých ročních nájezdů kvůli úspoře na palivu. Dimenzování jejich částí, jako je spojka nebo čerpadlo se vstřikovači neodpovídá proběhům, na které byly majitelé zvyklí z atmosférických naftových motorů z konce 80. a minimálně 1. poloviny 90. let. Tyto motory většinou neoplývaly dynamikou, ale byly úsporné a většinou trvanlivé nebo alespoň výrazně levněji opravitelné (žádné turbo, žádný EGR, žádný dvouhmotový setrvačník - výdobytky maximální snahy se parametrově a komfortně přiblížit atmosférickým zážehovým motorům).

Co závěrem? Pokud hledáte atmosférický zážehový motor klidně většího obsahu, aby nebyl „utahaný“, do ojetého vozidla z pohnutek, které jste v dotaze uvedl, neděláte chybu v úsudku. Obecně jsou tyto motory, když ne spolehlivější, tak alespoň dostupněji (finančně) servisovatelné. Jejich zásadním problémem je v poslední době malá nabídka těchto vozidel.