Motoráři Nissanu čarují. Unikátní tříválec je silný a jednoduchý

aktualizováno 
Pod kapotu Nissanu Micra míří nový a velmi neobvyklý motor. Zážehový tříválec 1,2 litru má totiž přeplňování kompresorem a běží v takzvaném Millerově cyklu. Výsledkem je spotřeba na úrovní malých dieselů a neobvykle vysoký výkon.

Nissan Micra DIG-S | foto: Nissan Europe

Tříválec 1,2 DIG-S, který se zanedlouho začne prodávat v novém Nissanu Micra, je technicky velmi zajímavý motor. A to nejen tím, že z objemu 1,2 litru dává výkon 72 kW (98 koní), točivý moment 142 Nm a přitom slibuje průměrnou spotřebu pouze 4,1 litru benzínu na 100 kilometrů.

Zajímavé je především to, jak motor těchto parametrů dosahuje. Je to technicky velmi pokročilý agregát, který zůstává výrobně relativně nenáročný. I proto jej Nissan chce používat jako alternativu k malým dieselovým motorům, které jsou výrobně podstatně dražší. Pro zákazníky by měl nový motor přinést tu výhodu, že jím vybavený vůz bude levnější než odpovídající vznětové modely.

A to i přesto, že motor s označením HR12DDR nemá v současné produkci obdoby. Vždyť přeplňovaných tříválců na trhu mnoho není, v podstatě takový motor najdeme jen pod kapotou smartů. Turbo tříválec chystá Ford a také BMW ve spolupráci s PSA. Žádný podobný motor ale nemá mechanický kompresor.

Nissan Micra DIG-S
Nissan Micra DIG-S

Na první pohled by se mohlo zdát, že k současnému atmosférickému tříválci HR12DE (59 kW a 110 Nm) přidal výrobce pouze právě onen kompresor. Ve skutečnosti je to trochu složitější. Motory jsou vlastně konstrukčně spřízněny jen částečně. Společný mají blok, řada dalších částí je odlišná. Nová je hlava válců včetně vačkových hřídelí s extrémně hladkým povrchem, zdvihátka ventilů byla potažena uhlíkem (technologie "Diamond like carbon") pro vyšší životnost a nižší tření, samotné ventily jsou duté a plněné sodíkem, což přispívá ke snižování teploty ve spalovacím prostoru.

Bonbon, který chutná

Test Nissanu Micra ČTĚTE ZDE

Teplotu snižuje i nově instalované přímé vstřikování paliva, to při vypařování ve válci odebírá teplo svému okolí. V pístu je chladící kanál, pístní kroužky mají opět kvůli snížení tření povrch potažený uhlíkem (Diamond like carbon). K dalšímu snižování ztrát přispívá olejové čerpadlo s proměnným objemem. To vždy pumpuje jen tolik oleje, kolik je právě potřeba.

Technologie ke snížení tření pomohly k až 30% snížení třecích ztrát, chladící technologie pak umožňují použít na první pohled velmi vysoký kompresní poměr 13:1.

Nissan Micra DIG-S

Pak je tu samotný kompresor. Jde o relativně nízkotlaké mechanické dmychadlo, které je k motoru připojeno přes spojku. V případě, že není práce dmychadla potřeba (v nízkých otáčkách, při nízkém zatížení motoru), spojka jej odpojí a dmychadlo tak neubírá motoru výkon, čímž opět šetří energii.

Mechanický kompresor je tu proto, aby umožnil práci v energeticky efektivním Millerově cyklu. Tento cyklus se podobá takzvanému Atkinsonově cyklu, který používá velká část hybridních automobilů. V podstatě jediným praktickým rozdílem mezi atkinsonem a millerem je právě přítomnost kompresoru u druhého jmenovaného.

Miller vs. atkinson

O rozdílech mezi Atkinsonovým a Millerovým cyklem se vedou dlouhé diskuse, jejichž výsledky jsou většinou nejasné. Dnes známe oba cykly v podstatě v totožném provedení, miller má navíc mechanický kompresor.

Původ cyklů je ale trochu jiný. Pan Atinson svůj motor vynalezl proto, aby obešel Ottovy patenty na klasický čtyřtaktní motor. Speciální klikový mechanismus tak způsoboval, že všechny pracovní cykly motoru se udály během jedné otáčky klikové hřídele namísto otáček dvou. Jakýmsi vedlejším efektem atkinsonova motoru bylo prodloužení expanze oproti kompresnímu zdvihu, mohl za to právě speciální klikový mechanismus.

Kratší komprese a delší expanze znamená větší termodynamickou účinnost motoru, ale také menší energetickou hustotu. Proto je motor pracující v Atkinsonově cyklu výrazně slabší než stejně objemný motor pracující v ottově cyklu, ale také výrazně úspornější.

Ve své původní podobě se ale Atkinsonův motor v moderním automobilovém průmyslu nepoužívá, k dosažení efektu kratší komprese a delší expanze se používá proměnné časování ventilů, které sací ventily zavírá až teprve během toho, co píst vykonal již část své cesty vzhůru během kompresního zdvihu.

Tento technický princip ale poprvé do praxe uvedla právě konstrukce pana Millera ve čtyřicátých letech. Ralph Miller se rozhodl kompenzovat nevýhodu atkinsonova cyklu tím, že vzduch do válce dodal kompresor. V podstatě tak lze zjednodušeně říci, že dnešní motory s Millerovým a Atkinsonovým cyklem využívají termodynamického principu původního atkinsonova motoru, ale technicky pracují s Millerovou konstrukcí.

Původ Atkinsonova cyklu je ale složitější a Atkinsonův motor původně vznikl proto, aby autor obešel patenty klasického Ottova cyklu. Díky speciálnímu klikovému mechanismu proběhly všechny fáze spalovacího cyklu v jedné otáčce klikové hřídele (u běžného Ottova cyklu jsou to dvě otáčky). Jakýmsi vedlejším efektem přitom byl fakt, že kompresní zdvih je kratší než expanze. Namísto klikového mechanismu se ale k dosažení tohoto efektu dnes používá běžné variabilní časování ventilů a stejně je tomu u Millerova cyklu.

Nový motor Nissanu Micra tedy funguje tak, že se sací ventily po dokončení fáze sání nezavřou. Zůstávají otevřené i ve chvíli, kdy už píst cestuje vzhůru a měl by vzduch stlačovat, namísto toho jej ale vytlačuje ven z válce. K zavření dojde, až když píst vykoná část své cesty vzhůru, zhruba její čtvrtinu. Teprve pak se zavřou sací ventily a nastává stlačování vzduchu. Aby ho ale ve válci nebylo málo a motor tak netrpěl nedostatkem výkonu, dodává po celou dobu otevření sacích ventilů do válce přebytek vzduchu právě mechanický kompresor. Ten dodává do válce právě tolik vzduchu navíc, kolik ho píst vytlačí před uzavřením sacích ventilů. Musí to být kompresor poháněný přímo klikovou hřídelí, běžné turbodmychadlo by nebylo technicky použitelné.

Klíčem k celkové efektivitě Millerova cyklu je fakt, že předstlačení vzduchu kompresorem je energeticky méně náročné než jeho stejné stlačení pístem ve válci. Navíc prodloužená expanze oproti kompresi umožní využít více energie expandujících plynů. Přebytečný tlak plynů přichází u běžných spalovacích motorů vniveč, u turbomotorů je částečně využíván k pohonu turbodmychadla.

Nissan Micra DIG-S

Vzhledem ke zkrácené fázi komprese je výrobcem udávaný kompresní poměr 13:1 na první pohled trochu nesprávný. Ve skutečnosti dochází k daleko menšímu stlačení směsi a 13:1 je vlastně expanzní poměr motoru. Jenže u nového nissaního motoru HR12DDR k dosažení kompresního poměru 13:1 přispívá právě kompresor. Jím stlačovaný vzduch přitom neprochází mezichladičem, tak jak to u jiných nuceně přeplňovaných motorů bývá. I proto je kompresní poměr 13:1 opravdu ojedinělý technický počin a jen dokazuje, jak dobře fungují chladící technologie přímo ve válci.

Sluší se dodat, že k nízké kombinované spotřebě 4,1 litru na 100 kilometrů přispívá kromě řady moderních technologií také systém stop-start a alternátor, který dobíjí baterie přednostně při brzdění motorem a při akceleraci se odpojuje.

Nový motor Nissanu Micra je technicky opravdu velmi zajímavým kouskem. Důležitý je fakt, že ani jedna z použitých technologií není kdovíjakým supermoderním výstřelkem dnešní doby. Všechny jsou už osvědčené a řadu let používané. To přispívá k tomu, že nový tříválec není výrobně příliš nákladný. Může tak být levnější než moderní vznětové motory, které prodražují speciální konstrukce bloků motorů, vysokotlaké okruhy vstřikování paliva a turbodmychadla.

Auta s motory s Millerovým a Atkinsonovým cyklem

Millerův cyklus:

Nissan Micra DIG-S (2011 - )
Mazda Demio ZJ-VEM (2007 - )
Subaru B5-TPH (2005, pouze koncept)
Mazda Xedos 9 2.3 (1993 - 2003)

Atkinsonův cyklus:

Toyota Prius (1997 - )
Toyota Camry hybrid (2006 - )
Lexus RX450h (2009 - )
Lexus CT200h (2011 - )
Lexus RX400h (2003 - 2009)
Lexus HS250h (2009 - )
Mercedes ML450 Hybrid (2009 - )
Mercedes S400 Blue Hybrid (2010 - )
Hyundai Sonata Hybrid (2011 - )
Kia Optima Hybrid (2011 - )
Infinity M35h (2011 - )
Chevrolet Tahoe Hybrid (2007 - )
Ford Escape Hybrid (2005 - )
Mercury Mariner Hybrid (2006 - )
Mazda Tribute (2007 - )
Ford Fusion Hybrid (2009 - )
Mercury Milan Hybrid (2009 - 2010)
Lincoln MKZ Hybrid (2011 - )

Cesta do Chorvatska 2019

Plánujete letos cestu do Chorvatska autem? Zmapovali jsme pro vás cestu přes Slovinsko i Maďarsko. Mapa a popis trasy, poplatky a ceny pohonných hmot na jednom místě.

Nejčtenější

Nová Škoda Octavia v plné parádě. Prototypy trénují v Česku

Škoda Octavia

Do odhalení nové Škody Octavie zbývají měsíce. Premiéra se podle posledních informací ze zákulisí stihne ještě letos....

Prodeje dodávek se zvyšují, ale ne kvůli ekonomickému růstu

Toyota Proace City

Zatímco registrace nových osobních aut letos citelně klesají, těch lehkých užitkových naopak rostou. Říká to něco o...

První kilometry se Škodou Kamiq. Ve všech verzích je to pohodář

Škoda Kamiq

Začátkem září se první zákazníci dočkají nových malých SUV Škoda Kamiq. My už jsme usedli za volant tohoto modelu,...

Němci mění pravidla silničního provozu. Pomohou cyklistům a zvýší pokuty

Policejní auto před centrálním nádražím ve Frankfurtu nad Mohanem (2. srpna...

Německý ministr dopravy Andreas Scheuer nechal přepracovat pravidla silničního provozu. Všichni, kdo se jej účastní,...

Přetahovaná o Teslu. Podíl ve výrobci elektroaut by rád koupil Volkswagen

Tesla

Šéf německého Volkswagenu Herbert Diess se zajímá o koupi podílu ve výrobci elektromobilů Tesla. Mluvčí VW však...

Další z rubriky

Němci mění pravidla silničního provozu. Pomohou cyklistům a zvýší pokuty

Policejní auto před centrálním nádražím ve Frankfurtu nad Mohanem (2. srpna...

Německý ministr dopravy Andreas Scheuer nechal přepracovat pravidla silničního provozu. Všichni, kdo se jej účastní,...

První kilometry se Škodou Kamiq. Ve všech verzích je to pohodář

Škoda Kamiq

Začátkem září se první zákazníci dočkají nových malých SUV Škoda Kamiq. My už jsme usedli za volant tohoto modelu,...

Přetahovaná o Teslu. Podíl ve výrobci elektroaut by rád koupil Volkswagen

Tesla

Šéf německého Volkswagenu Herbert Diess se zajímá o koupi podílu ve výrobci elektromobilů Tesla. Mluvčí VW však...

Najdete na iDNES.cz