Diesel, technológické úspechy, posuny aj krachy

Lekcia dejepisu nikdy nikomu neublížila. Tu je jedna od Daimleru, týkajúca sa historicky prvého automobilu, ktorý mal pod kapotou vznetový motor. Bolo to presne pred 100 rokmi v roku 1923. Tento rok bol dôležitý hneď pre dve spoločnosti — Benz & Cie., ako aj pre Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG). Obe spoločnosti paralelne pracovali na vývoji vznetového motora a predstavili ho takmer súčasne.

Ako prvý sa na cestu dostal päťtonový nákladiak poháňaný štvorvalcovým vznetovým motorom OB 2. Z dnešného hľadiska neoslnil maximálnym výkonom. Iba 33 kW (45 HP) pri 1 000 ot.min^-1 je na dnešné pomery veľmi málo a dnes tento výkon prekonajú aj malé autá, ktorých výkon sa začína minimálne na 37 kW. Aj napriek tomu však trvalo viac ako rok, než spoločnosť dokázala tento motor vyrobiť. Spoločnosť Benz & Cie. však predstavením tohto motora ihneď dokázala prezentovať jeho najväčšiu prednosť.

Nákladné vozidlo Benz so vznetovým motorom urobilo vtedy veľmi dobrý dojem z hľadiska úspory paliva pri porovnaní so zážihovými motormi. Motor OB 2 vykázal zníženie spotreby paliva o 25 percent v porovnaní so zážihovými motormi s rovnakým výkonom. Poháňal ho hnedouhoľný dechtový olej, ktorý bol lacnejší ako benzín, ale mohol byť poháňaný aj plynovým olejom, petrolejom, texaským olejom a parafínovým olejom. A to je presne dôvod, prečo sme doteraz v článku nepoužili označenie naftový motor. Nafta sa vtedy ešte nevyrábala. Vývoj motora pokračoval a už v roku 1924 poskytoval maximálny výkon na úrovni 37 kW (50 k) opäť pri extrémne nízkych otáčkach motora – 1 000 ot.min^-1.

Verzia od Daimleru

Spoločnosť Daimler-Motoren-Gesellschaft tiež predstavila svoj prvý vznetový motor. Nevyvíjala kompletný nákladný automobil, ale iba motor. Bol to motor s vysokotlakovým vzduchovým vstrekovaním. Predstavili ho takisto v roku 1923, po 12 rokoch tvrdej práce. Od začiatku totiž pracovali na kompaktnom dieselovom motore na poľnohospodárske a komerčné účely. Verzia motora od DMG využívala takisto štvorvalcový blok motora, maximálny výkon motora bol o niečo nižší — 29 kW (40 HP) opäť pri 1 000 ot.min^-1. Jeho efektivitu demonštrovali jednoducho – diaľkovou jazdou, ktorá zdokumentovala rýchlosť a zároveň aj ekonomiku prevádzky.

Nákladnému autu vybavenému týmto motorom trvalo 10 dní, kým sa dostalo zo závodu DMG v Berlíne do závodu v Stuttgarte a späť, čo bol v tých časoch úspech. „Obrovská“ vzdialenosť, ktorú vozidlo prekonalo, bola podľa Daimleru to, čo presvedčilo potenciálnych kupcov na to, aby podpísali objednávky.

Zaujímavosťou osudu bolo že spoločnosti Daimler-Motoren-Gesellschaft a Benz & Cie sa spojili a vytvorili koncern Daimler-Benz, Bolo to v roku 1926. Daimler AG je teraz globálnym výrobcom a v oblasti naftových motorov sú na absolútnej špici. Zaujímavé, že príbeh sa začína motorom, ktorý poskytoval maximálny výkon smiešnych 33 kW (45 k).

Míľniky vývoja naftových motorov

Dieselový, z technického hľadiska správe povedané vznetový, motor je na vrchole svojich technologických možností. Napriek tomu mu doba nepraje.  

Naftový motor prešiel za vyše 130 rokov obrovskou zmenou. Neustále sa vyvíjal, konštrukčne a technologicky zdokonaľoval, znižovala sa spotreba aj emisie… a dnes je na mimoriadne vysokej úrovni. Ani to však nebude možno stačiť na to, aby prežil. Prinášame vám míľniky vývoja naftových motorov.

1890 – Rudolf Diesel

Vývoj vznetového motora sa začal v roku 1885 a trval viac ako trinásť rokov. V deväťdesiatych rokoch devätnásteho storočia si Diesel podal množstvo patentov a fungujúci prototyp sa objavil v roku 1897. Ukázalo sa, že jeho účinnosť je 26,8 %, čo bolo vyše dvaapolnásobok účinnosti dovtedy preferovaného parného stroja. Už to naznačilo potenciál vznetových motorov. V tom čase však boli určené ešte len na priemyselné využitie.

1927 – Čerpadlo Bosch

Vývoj tohto čerpadla umožnil aplikáciu naftových motorov aj do bežných osobných automobilov. Technicky ide o štvorpiestikové čerpadlo Bosch. Mimochodom, vývoj naftových motorov úzko súvisí práve s touto technologickou firmou.

1936 – Mercedes-Benz 260D

Oficiálne je to prvé osobné auto s naftovým motorom. Jeho označenie naznačuje, že pod kapotou úradoval 2,6-litrový motor s označením OM 138. Maximálny výkon činil 33 kW (45 k) a o vstrekovanie paliva sa staralo čerpadlo Bosch.

1939 – Hannomag Diesel Weltrekordwagen

Netrvalo dlho a naftový motor začal dokazovať svoje opodstatnenie pod kapotou bežných automobilov. Už v roku 1939 bol schopný pokoriť rýchlostný rekord a potreboval na to iba štandardný 1,9-litrový agregát s maximálnym výkonom 29,4 kW (40 k). Maximálna rýchlosť, ktorú dosiahol, bola 165 km/h, k čomu výraznou mierou dopomohla aj aerodynamická karoséria.

1949 – Mercedes-Benz 170 D

Ak by ste chceli vedieť, kedy si naftové mercedesy začali budovať svoju reputáciu vynikajúcich taxíkov, tak sa musíte vrátiť do roku 1949, keď sa na trhu objavil model 170D.

1960 – Naftové vstrekovacie čerpadlo

Bolo ľahšie a kompaktnejšie ako existujúce radové čerpadlá, čím otvorilo cestu na použitie dieselových motorov v menších osobných autách. Inžinieri Bosch už na začiatku 60. rokov identifikovali trend, ktorý sa mal stať skutočným vznetovým boomom v polovici sedemdesiatych rokov.

1965 – Peugeot 404 Diesel rekord

Ešte v polovici šesťdesiatych rokov motoristi naftovým verziám príliš neverili. Peugeot postavil z verzie 404 Cabriolet uzavretú jednomiestnu verziu, ktorá bola aerodynamická a automobilka ňou nastavila rekord, ktorý už zrejme ostane neprekonaný. V priebehu 72 hodín najazdil na trati Autodrome de Linas-Montlhéry s týmto upraveným autom 11-tisíc kilometrov, pričom priemerná rýchlosť bola 161 km/h.

1975 – Volkswagen Golf diesel

Práve spomínané čerpadlo umožnilo stavbu menších naftových motorov, ktoré už posúvali priemernú spotrebu na dovtedy nevídané hodnoty. Volkswagen Golf 1,5 a neskôr 1,6 diesel sa nevyznačovali vysokým výkonom – bolo to iba 37 kW (50 k) a 80 Nm, respektíve 40 kW (54 k) a 98 Nm. Na druhej strane priemerná spotreba bola normovaná na 6,5 l nafty na 100 kilometrov. V tých časoch to bola bomba.

1983 – BMW 524 TD

Svojho času najrýchlejší naftový sedan, ktorý sa chválil sloganom „Čistá radosť z jazdy“. Tento slogan si mohol dovoliť vďaka  elektronickým riadiacim systémom pre svoje rozdeľovacie radové čerpadlá. Maximálny výkon tohto motora bol 85 kW (115 k). Ak tento výkon dnes ponúkne Fabia, je to málo.

1989 – Axiálne čerpadlo Bosch s elektronickou kontrolou

Opäť je to Bosch, ktorý vyvinul elektronicky riadené vstrekovacie čerpadlo s axiálnym piestom. Dokázalo vyvinúť tlak až 900 barov. Dvojpružinové držiaky otvárali ihlové ventily v dvoch stupňoch s rôznym zdvihom. Umožňovali takzvaný predvstrek menšieho množstva paliva, čím bolo horenie mäkšie a akustika motora príjemnejšia.

1989 – Audi 100 2.5 TDI

Audi predstavilo na IAA vo Frankfurte nad Mohanom v roku 1989 technologický míľnik – model Audi 100 2,5 TDI. Radový päťvalcový vznetový turbomotor s objemom 2 461 cm³ mal priame vstrekovanie s plne elektronickým riadením – bolo to prvé TDI. Nikto vtedy netušil, aký ošiaľ tento motor spustí. S výkonom 88 kW (120 k) a krútiacim momentom 265 Nm pri 2 250 otáčkach za minútu nastavil úplne nové štandardy. Audi 100 2,5 TDI dosahovalo maximálnu rýchlosť takmer 200 km/h, no podľa vtedy platnej normy spotrebovalo len 5,7 litra paliva na 100 kilometrov.

1991 – Turbodúchadlo s variabilnou geometriou

Štvorvalec 1,9 TDI sa dostal do Audi 80 v roku 1991 s výkonom 66 kW (90 k) a 182 Nm a ihneď  získal pozornosť. Modernizovaná verzia s výkonom 81 kW (110 k) nasledovala o štyri roky neskôr v Audi A4. Tento nárast výkonu bol spôsobený predovšetkým novým turbodúchadlom s variabilnou geometriou turbíny. Nieslo označenie VTG a umožnilo plynulý a skorý vývoj krútiaceho momentu už od 1 700 ot.min^-1.

1997 – Common Rail

Spomedzi všetkých alternatív dostupných koncom 90. rokov sa technológia vstrekovania typu Common Rail nakoniec etablovala ako riešenie, ktoré postupne vytlačilo ostatné. Centrálna vstrekovacia rúrka zabezpečovala konštantne vysoké vstrekovacie tlaky až 1 350 barov pre všetky valce. Systém Common Rail po prvýkrát umožnil aj viacnásobné vstrekovanie a vrstvenie zmesi. Ako prvá túto inováciu použila Alfa Romeo 156 JTD.

2003 – Piezoelektrické vstrekovače

V roku 2003 predstavil Bosch tretiu generáciu vstrekovania Common Rail, prvú s piezoelektrickými in-line vstrekovačmi. V porovnaní so svojimi predchodcami tento systém vďaka vyššiemu vstrekovaciemu tlaku až 1 600 barov ešte viac znížil spotrebu paliva a výfukové emisie dieselového motora a zároveň znížil hluk chodu motora.

2004 – Časticový filter

Filtre pevných častíc sú zariadenia, ktoré zachytávajú častice veľkosti PM10 s účinnosťou až 99 % a ako všetky ostatné filtre, aj ich treba pravidelne čistiť, aby sa predišlo zaneseniu a následnému poškodeniu filtra. Technologicky sa to dá oneskoreným vstrekovaním paliva do spaľovacích komôr alebo samostatným vstrekovačom pred DPF filter. V oboch prípadoch ide o to, aby sa na filtri zvýšila teplota a zachytené emisie sa jednoducho povedané vypálili.

2006 – Podiel naftových motorov

V roku 2006 dosiahol podiel naftových motorov na európskom trhu 50 percent.

2009 – SCR katalyzátor

Časom vyskočil ďalší problém – oxidy dusíka. Konštruktéri prišli s SCR, resp. DeNOX katalyzátorom. Selektívna katalytická redukcia zabezpečí, aby sa oxidy dusíka konvertovali na vodu a dusík, čo sú atmosférické plyny. Pre tento cieľ sa do prídavnej nádrže tankuje močovina – AdBlue.

Dnes dieselovým motorom pomáhajú ďalšie technológie – počnúc systémom automatického vypínania motora na križovatkách, cez mild-hybridnú alebo hybridnú a v niektorých prípadoch až po plug-in hybridnú technológiu. Samozrejmosťou je sofistikované chladenie a mazanie, presné snímače, na základe ktorých riadiaca jednotka vyhodnocuje proces spaľovania a upravuje ho… Zdá však, že ani to nebude stačiť a dieselový motor v osobných autách neprežije – aspoň nie v Európe. Večná škoda.