Profesionální servis
SMS upomínky
Essox
Značná část motorů, včetně těch automobilových, spaluje uhlovodíková paliva. Využívají tedy energii původem ze Země. Během spalování se uvolňuje energie z molekulárních vazeb. V současnosti je zastáván názor, že zásoba uhlovodíkových paliv je omezená, a jejich používání škodí životnímu prostředí. Spotřeba paliva tak není jen faktorem soukromého ekonomického zájmu, ale také záležitostí celé planety.
Dnešní spalovací motory patří mezi nejúčinnější zdroje energie. Jejich účinnost se blíží 50 %. Celkový výkon pístových spalovacích motorů představuje 80–85 % všech pohonných jednotek na světě. Pístový motor jako zdroj energie zatím nemá alternativu v silniční, železniční ani vodní dopravě, v zemědělství, stavebnictví ani na palubách lodí.
Ekonomii paliva lze popsat pomocí měrné spotřeby, tj. poměru hodnoty paliva k užitečné vykonané práci. Konkrétně v automobilech se užitečná práce ztrácí v příslušenství motoru (alternátor, čerpadla, kompresor klimatizace), ztrátách v převodovce a podvozku (valivý odpor kol a překonávání odporu tlumičů) a překonáváním odporu vzduchu. V závislosti na způsobu využití vozidla se poměr jednotlivých složek na spotřebě energie značně mění. Například ve vysoké rychlosti je prakticky veškerá energie vynaložena na překonávání odporu vzduchu a jen nepatrná část na pohon příslušenství motoru a ohřev pneumatik.
V samotném motoru se většina energie ztrácí formou nedokonalého spalování, tepelných a mechanických ztrát. Maximálně efektivní motor spalující vysoce jakostní paliva dosahuje účinnosti odpovídající přibližně 70–80 % zatížení. Při použití přeplňování se rozptyl minimální měrné spotřeby paliva zvětšuje a účinnost se pohybuje v rozmezí 50–95 % výkonu. S dalším zatěžováním se může spotřeba paliva i násobně zvýšit.
Základní pravidlo zní: v závislosti na motoru, převodovce a profilu terénu je nejhospodárnější plynulá jízda v rozmezí rychlosti 80–110 km/h (přesně to lze určit výpočtem nebo průběžným měřením pomocí průtokoměru).
Druhým důležitým faktorem účinnosti motoru je intenzita změn otáček. Spotřebu zvyšuje častá akcelerace a decelerace a nepravidelná jízda. Kvalita spalování závisí především na optimálním poměru paliva a oxidantu (vzduchu). U benzínových motorů musí množství vzduchu překračovat stechiometrický poměr 14,7:1 o 10–15 %, u dieselových motorů pak 2–2,5krát.
Každá změna otáček je doprovázena krátkodobým porušením optimálního poměru paliva a oxidantu. Při prudké akceleraci se tedy množství paliva zvýší, oxidantu se nedostává, a palivo putuje zbytečně do výfuku. Naopak při brždění se energie mění na teplo z brzdových kotoučů. Moderní vozidla jsou samozřejmě vybavena inteligentními řídicími jednotkami, které jsou velmi spolehlivé a zajišťují vysoký výkon, minimální emise a optimální spotřebu paliva ve všech režimech, i tak ale prudké změny otáček přinášejí zvýšení měrné spotřeby paliva. Nejlepším kompromisem bývá střední úroveň zrychlení a brždění motorem. Při snížení prudkosti změny otáček se palivo uvolňuje optimální rychlostí.
Na průběh spalování má vliv i provozní stav všech systémů: palivové soustavy, sání, válců a pístů, zapalování a výfukové soustavy. Na účinnost spalování mají vliv i podmínky prostředí: teplota, tlak a vlhkost vzduchu. Nižší teplota vede sice zvyšuje hustotu, ale je doprovázena snížením tepelné účinnosti a zhoršenou tvorbou zápalné směsi. Snížení tlaku vede k odpovídajícímu snížení koncentrace kyslíku a vyšší vlhkost zase přináší větší ztráty na odpařování. Všechny tyto faktory zvyšují měrnou spotřebu paliva.
Za vývodem z motoru se energie ztrácí i v ústrojí pro přenos výkonu. Při rozjezdu se ztrácí prokluzem spojky. Ta se ale používá jen krátkodobě a ztráty jsou tak zanedbatelné. Avšak při použití hydrodynamických měničů mohou ztráty dosahovat daleko vyšších hodnot.
Ztráty v převodovém ústrojí závisejí na tom, který stupeň je zařazen. Ke ztrátám výkonu dochází roztáčením předlohového hřídele a případně také pohonu olejového čerpadla (pokud je s převodovkou spojeno). Velikost ztrát závisí především na celkovém počtu ozubených kol, která jsou současně v záběru, aby přenášela točivý moment. Ztráty dále závisejí na kvalitě a teplotě oleje a dokonce i na vzdálenosti ozubených kol od stěn převodové skříně. Výrazné ztráty mohou někdy působit i synchrony.
Většími ztrátami se vyznačují automatické převodovky. Hlavní příčinou jsou kapalinové spojky a měniče točivého momentu. I zde má na spotřebu paliva vliv převodový poměr. Při stejné rychlosti jízdy pracuje motor se zařazeným nižším stupněm ve vyšších otáčkách, čímž klesá jeho zatížení. To vede ke zvýšení měrné spotřeby paliva.
K dalším ztrátám energie dochází v rozvodovce, homokinetických kloubech, ložiskách kol, samotných kolech atd. Pokud má vozidlo nezávislé zavěšení kol, jsou pro přenos točivého momentu na hnací kola potřebné závěsy. V případě pohonu předních kol pracují klouby s velkým úhlovým pohybem, což působí značné ztráty. Hnací kola jsou uložena v kulových ložiskách, které mají jen velmi nízké třecí ztráty. Velmi důležité je správné seřízení brzd na všech kolech. Pokud po brždění nedojde k odsunutí desek od kotouče, vznikají obrovské ztráty přeměnou na teplo, a navíc se zhoršuje funkce celé brzdové soustavy. Třecí ztráty u pneumatik jsou nevratné, protože ty se zahřívají vinou deformace a vzniklé teplo je odváděno do prostředí. Velikost všech výše uvedených ztrát závisí na stavu jednotlivých mechanismů a také na stavu povrchu.
Energetické ztráty v důsledku pohonu alternátoru závisí na zatížení elektrické soustavy (řídicí systémy, osvětlení, ventilátory, vyhřívané sedačky, audiosystém apod.) Také pohon kompresoru klimatizace spotřebovává energii.
A konečně za jízdy je většina energie vynaložena na překonávání odporu vzduchu. Odpor vzduchu roste s druhou mocninou rychlosti. Když se rychlost zdvojnásobí, odpor vzduchu bude čtyřnásobný. Měrná spotřeba paliva zde odvisí od aerodynamiky vozidla: samotného aerodynamického odporu, tření při obtékání vzduchu kolem vozidla, odporu výčnělků na karosérii, víření vzduchu v okolí vozu, kol a pod podvozkem, odporu vzduchu při průniku chladičem a motorovým prostorem.
Chcete-li tedy snížit spotřebu paliva, ve všech situacích je třeba udržovat motor:
Další články k tématu:
Zvýšená spotřeba oleje? Trpí Váš motor kouřivostí? Účinky použití maziv Atomium
