Unikátní motor s proměnnou kompresí. Promarněná šance Saabu

aktualizováno 
Muzeum Saabu je zachráněno. Celou sbírku koupí za v přepočtu 80 milionů korun město Trollhättan díky podpoře regionální vlády a mecenášů. Všichni se do muzea chodí klanět prasaabu Ursaabu. Znalci ale uznale pokývnou u nenápadného černého sedanu, který vůbec nevypadá, že ukrývá jeden z nejzajímavějších počinů světové motorařiny posledních let.

Motor Saab s variabilním kompresním poměrem | foto: Saab, saab.misto.cz

Historie dnes už asi definitivně mrtvé automobilky Saab je totiž plná neotřelých přístupů a vynalézavých inovací.

Saab je považován za průkopníka v oblasti aplikace turbodmychadel, zároveň jeho motoráři připravili i několik doposud v praxi nepoužitých řešení.

Saab EV-1

Prototyp superrychlého Saabu EV-1 poháněl samozřejmě přeplňovaný čtyřválec. Ze dvou litrů objemu dolovalo turbo 290 koní výkonu, takže s ním červený prototyp uháněl dvěstěsedmdesátkou.

Tím nejzajímavějším je motor s proměnným kompresním poměrem. Jeho prototyp má pod kapotou černý sedan Saab 9-5 z roku 1999 se švédskou espézetkou FJS 302.

Řada velkých vynálezů

I pokud se soustředíme jenom na inovace ze světa spalovacích motorů, bude jejich seznam pořádně dlouhý. Saab byl například jednou z prvních automobilek používajících lambda sondou řízený třícestný katalyzátor. Slávu jí ale zajistil hlavně její turbodmychadlem přeplňovaný čtyřválec z roku 1976, který je považován za první běžně použitelný turbomotor automobilové éry. Díky turbodmychadlům a jejich řízení pak mohl Saab uvést například i systém Automatic Performance Control, který upravoval výkon motoru podle kvality paliva, to vše beze ztrát na účinnosti a životnosti motoru.

Bohužel ale také právě chyby v konstrukci motorů (zničení motoru následkem velké tepelné zátěže), které vznikly pod taktovkou GM v polovině devadesátých let, byly začátkem smutného konce slavné značky. Chyby se holt nevyhýbají ani nejlepším, a tak se přeplňovaným čtyřválcům z druhé poloviny devadesátých let poučený saabista vyhýbá. 

Slavné jsou i řídicí jednotky Saab Trionic, poprvé uvedené v roce 1991, které Saab v postupných evolucích používal až do svého zániku. Řídicí jednotky Trionic jsou považovány za nejpokročilejší systémy řízení motoru.

A byl to právě Saab, kdo dal svými nízkotlakými turbodmychadly pro běžná vozidla základ dnešní oblíbené škole downsizingu. Jeho "lehce" přeplňované čtyřválce nabízely už v devadesátých letech výkon a jízdní dynamiku na úrovni šestiválců, přitom právě se spotřebou čtyřválcových motorů. Systém Ecopower pak ukázal, jak se dá sladit řízení turbodmychadla, zapalování a katalyzátoru a využít je k vzájemnému prospěchu.

Asi nejzajímavějším vynálezem z dílen Saabu je ovšem motor s proměnným kompresním poměrem, tedy se systémem Saab Variable Compression (SVC).

Proti kompromisu

Základní myšlenka proměnného kompresního poměru je stará celá desetiletí. Prakticky všechny současné (nejen) automobilové spalovací motory mají stálý kompresní poměr, což je poměr mezi objemem nasáté směsi a objemem směsi stlačené. Přitom platí poměrně jednoduché pravidlo: čím vyšší kompresní poměr, tím vyšší je účinnost motoru.

Jenže z konstrukčního hlediska musí být kompresní poměr volen s ohledem na životnost motoru. Čím vyšší kompresní poměr (a tedy vyšší stlačení směsi), tím větší namáhání musí motor snášet a tím víc se také zahřívá směs ve válci. Vysoké zahřívání směsi přitom může vést k nežádoucím samozápalům.

Proto se u drtivé většiny zážehových motorů volí kompresní poměr takový, aby ani při nejvyšším zatížení k samozápalům paliva nedocházelo. To ovšem znamená, že při nižších zatíženích, kdy se spalovací prostor stíhá víc ochladit a směs se následně při stlačení nezahřeje na tak vysoké teploty, se účinnost motoru vzdaluje maximálním dosažitelným hodnotám. Jednoduše řečeno, motor nevyužije z paliva tolik energie, kolik by vlastně mohl.

Motor Saab s variabilním kompresním poměrem

Tento problém Saab vyřešil právě systémem proměnného kompresního poměru. Motor SVC se od klasických motorů liší tím, že hlava válců a blok motoru nejsou spojeny pevně. Speciální hydraulický mechanismus umožňuje u motoru mírné naklápění hlavy, respektive její přizvednutí na jedné straně. Právě zvedáním hlavy válců se mění kompresní poměr. Nazdvihnutím hlavy vršek válce pístu jakoby "uteče", čímž se zvětší prostor, který směs zabírá po stlačení. Při vysokém zatížení motoru mechanismus hlavu přizvedne, aby kompresní poměr snížil, naopak s klesajícím zatížením hlava válců klesá a tím kompresní poměr roste. Jeho rozsah je od 8 : 1 do 14 : 1.

Kvůli těsnění je konstrukce hlavy i bloku trochu odlišná od běžných motorů a obě části jsou spojeny pryžovým měchem. Hlava i blok jsou netradiční. Část s hlavou totiž v sobě obsahuje i samotné válce, blok je vlastně pouze místo pro uložení klikové hřídele.

Saab pracoval na vývoji motoru s proměnným kompresním poměrem od osmdesátých let, první patent se podařilo přihlásit v roce 1990. Tehdy šlo o čtyřválec s objemem 2.0 litru. Následně Saab experimentoval se šestiválcem do V a objemem 1,4 litru, až v roce 2000 představil řadový pětiválec 1,6 litru. Motor měl výkon 165 kW, točivý moment 305 Nm a v sedanu 9-5 měl vykazovat průměrnou spotřebu sedm litrů na 100 kilometrů. K dosažení těchto hodnot pomáhalo i přeplňování kompresorem s plnicím tlakem až 2,8 baru, tedy zhruba dvakrát víc než bývá obvyklé u turbodmychadel.

Prototyp Saabu 9-5 s motorem s variabilním kompresním poměrem
Prototyp Saabu 9-5 s motorem s variabilním kompresním poměrem

Prototyp Saabu 9-5 s motorem s proměnným kompresním poměrem

GM vývoj motoru v Saabu zastavil kvůli vysoké finanční náročnosti. Podle některých informací měl Saab myšlenku proměnného kompresního poměru oživit po svém osamostatnění, ale nikdy se tak nestalo.

Pokročilá kontrola spalování

V roce 2000 představil Saab ještě jednu poměrně revoluční myšlenku, která měla pomoci uspořit palivo a snížit emise benzinových motorů. Systém se jmenoval Saab Combustion Control (SCC) a šlo o pokročilé řízení spalování s velkým využitím recirkulace výfukových spalin.

Motor SCC sliboval v roce 2000 10% snížení spotřeby a plnění emisních předpisů ULEV2, které v USA vstoupily v platnost v roce 2005. Specialitou motoru bylo vstřikování paliva za pomoci vzduchu, což vedlo k jeho lepšímu rozprášení a následně lepšímu mísení se vzduchem v palivovém prostoru díky turbulencím.

Systém díky pokročilému časování ventilů mohl využívat ve spalovacím procesu až 70 % spalin z předchozího cyklu. To dovolovalo motoru dávkovat palivo v extrémně malém množství a přitom byl stále zachován ideální poměr paliva k čerstvému vzduchu (labda rovno jedné, tedy 14,6 : 1). Tento poměr bylo nutné zachovat kvůli správné funkci třícestného katalyzátoru.

Silniční stíhačka

Rudý Saab EV-1, který mohl prohánět i ferrari - ČTĚTE VÍCE

Neobvyklost spalovacího procesu motoru SCC spočívala v tom, že benzin se vzduchem se do válce vstřikoval už chvíli před koncem výfukového zdvihu pístu v momentu, kdy se současně otvíral i sací ventil. Při sacím zdvihu opět zůstával otevřený i výfukový ventil, takže se do válce vracely jak spaliny (částečně smíchané s předtím vstříknutým benzinem), tak do něj následně přicházel čerstvý vzduch. V polovině kompresního zdvihu pak vstřikovač do válce ještě vpraví dávku stlačeného vzduchu (nikoli paliva), která vytvoří turbulentní proudění ve válci. To podporuje lepší spalování paliva.

Aby se směs s vysokým podílem spalin dala vůbec zažehnout, používal motor zapalovací svíčky s proměnnou vzdáleností elektrod a vysokou energií jiskry. Vzdálenost se měnila v rozsahu 1 až 3,5 mm, při nízké zátěži byl využíván přeskok jiskry na delší vzdálenost, při vysoké zátěži docházelo ke zpožděnému zážehu a k přeskoku jiskry na vzdálenost menší. Zajímavostí je, že zatímco první elektroda ve vzdálenosti 3,5 byla klasická pevná ukostřená, druhá elektroda byla tvořena hrotem na pístu. Přesným časováním elektrického výboje se tak dala i přímo ovládat vzdálenost, na kterou jiskra přeskočí.

V roce 2002 se motor SCC objevil pod kapotou studie 9-3X. Vidlicový šestiválec 2,8 litru z dílen GM dosahoval díky SCC a přeplňování výkonu 206 kW (280 koní). Saab tehdy v tiskových zprávách prohlašoval, že tento motor je první příklad technologie SCC v sériové výrobě. K té ale nikdy nedošlo. Shodné výkonové parametry má například prakticky stejný šestiválec LP9 Turbo, používaný od roku 2007 například pod kapotou modelu 9-3. Jenže systém SCC tento motor nepoužívá.

Pozoruhodná historie

Motorářská škola Saabu přinesla světu opravdu neobvyklá a průkopnická řešení. Sama přitom začala poměrně neobvykle – Saab v prvních modelech využíval dvoutaktní motory a když se rozhodl v roce 1964 přejít u nového modelu 99 na motory čtyřtaktní, licencoval si od britské automobilky Triumph její neobvyklý nakloněný čtyřválec. Osa válců tohoto motoru je od svislé skloněna o 45 %, jako by tento čtyřválec byl vlastně jen půlkou vidlicového osmiválce. Ostatně, tento původ je motoru připisován.

Saab 95

Dvoutaktní tříválec pod kapotou Saabu 95

Saab nakupoval motor s objemem 1,75 litru a v roce 1972 si začal motor Slant 4 vyrábět sám v licenci. Důvodem byla neuspokojivá kvalita dodávek od Triumphu. Tím vznikla řada motorů Saab B. Už o čtyři roky později pak dostal nakloněný čtyřválec své první turbodmychadlo.

Pražský sraz na podporu značky Saab

V Saabu 99 se poprvé objevil přeplňovaný motor.

V roce 1981 začal Saab vyrábět nástupce řady B, motory řady H. Ty byly přepracovanou lehčí verzí původních jednotek, samozřejmostí byl i vyšší zdvihový objem. Až do roku 1990 si přitom i motory řady H ponechaly svou nezvyklou nakloněnou konstrukci, která mimo jiné usnadňovala i umístění turbodmychadla. V roce 1990 se objevil první motor řady H (B234 – 2,3 litrový čtyřválec) s klasickou svislou osou válců. Nakloněné varianty (B202 – dvoulitrový čtyřválec) vznikaly až do roku 1993, kdy i dvoulitr dostal klasickou konstrukci.

Motory řady H se pak používaly v Saabech donedávna – poslední dostal v roce 2009 model řady 9-5, menší řada 9-3 už tou dobou používala motory Ecotec od GM (ovšem s vlastními řídicími jednotkami Trionic).

Saab 9-5

Saab 9-5

Nástroje, dokumentaci i práva na výrobu motorů řady H dnes vlastní čínská automobilka BAIC. I tak mohou skončit dlouholeté zkušenosti jednoho z nejlepších vývojářů benzinových spalovacích motorů...

Nejčtenější

Pár základních pravidel a fint pro parkování v nákupních centrech

2016: Přeplněná parkoviště před OC Metropole Zličín, jedním z největších...

O parkování na obřích parkovištích u nákupních center se traduje spousta mýtů. Tím největším je, že pokud je od silnice...

ANALÝZA: Svět aut je pod dohledem Velkého bratra, nikdo se neschová

Ilustrační snímek

Auta byla ještě před pár lety symbolem svobody, do moderního vozu je ovšem o strach sednout. Na tapetě je teď Čína,...

Moderní diesely jsou čistší než benzinová auta, ukazuje měření v provozu

Emisní laboratoř Škody Auto

Evropská asociace výrobců automobilů zveřejnila výsledky měření dieselových motorů v reálném provozu. Vyplývá z nich,...

Žádné auto, žádné problémy. Moskvané odhalili kouzlo jejich sdílení

UCPANÁ SILNICE. Muž přechází ulici během dopravní zácpy na nábřeží řeky Moskvy...

Desetitisíce obyvatel Moskvy začaly využívat sdílení automobilů kvůli stoupajícím nákladům na parkování a úbytku...

Autofotka týdne: Elektrické monstrum atakuje americké modly

Rivian R1T

Zapamatujte si značku Rivian. Zatím není známá, ale když všechno dobře dopadne, mohla by to být druhá Tesla. Rivian...

Další z rubriky

Odpovědnost za řízení zatím nese člověk. Otázka je, jak dlouho

Autonomní kabinka Volkswagen Sedric

Divoké představy o budoucí podobě silničního provozu se pomalu začínají naplňovat. Jaké problémy s provozem autonomních...

Ředitelka muzea Škody: Veteráni jsou dobrá investice

Andrea Frydlová vede Škoda Muzeum v Mladé Boleslavi

Andrea Frydlová vede Škoda Muzeum v Mladé Boleslavi a za pět let z něj vytvořila vyhledávané multifunkční kulturní...

Žádné auto, žádné problémy. Moskvané odhalili kouzlo jejich sdílení

UCPANÁ SILNICE. Muž přechází ulici během dopravní zácpy na nábřeží řeky Moskvy...

Desetitisíce obyvatel Moskvy začaly využívat sdílení automobilů kvůli stoupajícím nákladům na parkování a úbytku...

Najdete na iDNES.cz