Niektoré technológie odpisujeme príliš rýchlo. Stačí, aby sa objavil modernejší nástupca, nový marketingový názov a niekoľko veľkých výrobcov, ktorí vyhlásia, že budúcnosť patrí niečomu inému.
Ale práve v bežnom živote sa často ukáže, že staré riešenia majú stále veľmi dobrý dôvod existovať. V tomto článku sa venujeme presne takýmto príkladom.
Technológiám, ktoré mali podľa trendov a marketingu dávno zmiznúť, no v skutočnosti sa ich stále držíme. Nie zo zvyku, ale preto, že sú praktické, spoľahlivé a v mnohých situáciách jednoducho fungujú lepšie než modernejšie alternatívy.
Povedať, kto presne vynašiel benzínový motor, však nie je také jednoduché. Jeho história neviedla od jediného vynálezcu priamo k motoru pod kapotou dnešného auta. Bola to séria objavov, patentov a technických vylepšení, ktorá trvala desaťročia.
Jedným z kľúčových priekopníkov bol francúzsko-belgický vynálezca Étienne Lenoir. V roku 1860 si nechal patentovať motor, v ktorom sa zmes svietiplynu a vzduchu spaľovala priamo vo valci a zapaľovala elektrickou iskrou.
Čítate správne.
Úplne prvý spaľovací motor pracoval na plyn. 👍
Lenoir pritom ešte nevytvoril benzínový motor v dnešnom ponímaní. Jeho konštrukcia spaľovala plyn, mala nízku účinnosť a vysokú spotrebu. Bola však jedným z dôležitých krokov pri prechode od parného stroja k praktickému spaľovaciemu motoru.
Ďalší zásadný krok prišiel už v roku 1862. Francúzsky inžinier Alphonse Beau de Rochas opísal princíp štvortaktného spaľovacieho motora. Základom bol cyklus, ktorý poznáme dodnes, a to nasatie zmesi, jej stlačenie, expanzia po zapálení a následné vytlačenie spalín.
Prakticky úspešný štvortaktný motor pracujúci so stlačenou zmesou však skonštruoval až nemecký konštruktér Nikolaus August Otto v roku 1876. Jeho motor bol natoľko významný, že základný termodynamický cyklus zážihového piestového motora dodnes poznáme ako Ottov cyklus.
Prvé motory boli predovšetkým stacionárne zariadenia. Aby mohli zmeniť dopravu, museli byť menšie, ľahšie a schopné pracovať pri vyšších otáčkach. Tu vstúpili do diania Gottlieb Daimler a Wilhelm Maybach. V 80. rokoch 19. storočia pracovali na kompaktnom rýchlobežnom spaľovacom motore, ktorý bolo možné použiť v dopravných prostriedkoch.
Ich jednovalcový motor prezývaný Standuhr pochádzal z roku 1885 a dosahoval približne 1,5 konskej sily. V tom istom roku ho použili v dvojkolesovom vozidle známom ako Reitwagen. Približne v rovnakom čase pracoval v Mannheime Carl Benz.
Ten už na prelome rokov 1879 a 1880 úspešne rozbehol vlastný stacionárny benzínový dvojtaktný motor. Jeho ambíciou však bolo vytvoriť celý dopravný prostriedok navrhnutý okolo spaľovacieho motora, nie iba vložiť motor do existujúceho koča. Výsledkom bol Benz Patent-Motorwagen.
Dňa 29. januára 1886 podal Carl Benz patentovú prihlášku na svoje vozidlo s plynovým motorom. Patent DRP 37435 sa dnes považuje za rodný list automobilu. Trojkolesové vozidlo používalo vzadu umiestnený jednovalcový štvortaktný motor s objemom približne jeden liter a výkonom iba 0,55 kW, teda približne 0,75 konskej sily.
Podstata je však stále podobná. Vo valci sa pohybuje piest, motor nasaje vzduch a palivo, zmes stlačí, zapáli ju elektrická iskra a vzniknutý tlak zatlačí piest nadol. Pohyb piestov sa prostredníctvom kľukového mechanizmu mení na rotačný pohyb.
Jedným z veľkých problémov bolo dávkovanie paliva. Po veľkú časť automobilovej histórie túto úlohu riešil karburátor. Jeho úlohou bolo pripraviť zmes vzduchu a benzínu, ktorú motor následne nasával do valcov. Mechanické riešenie bolo relatívne jednoduché a desaťročia fungovalo dostatočne dobre.
Postupne ho však začalo vytláčať vstrekovanie paliva. Bosch uvádza, že v roku 1951 predstavil prvý systém vstrekovania benzínu určený pre automobilové motory. V roku 1954 sa priame vstrekovanie benzínu objavilo v legendárnom Mercedese-Benz 300 SL. Jeho trojlitrový radový šesťvalec dosahoval 215 koní.
Ďalšia revolúcia prišla s elektronikou. V roku 1967 sa objavil Bosch D-Jetronic, prvý úspešný sériovo vyrábaný elektronický systém vstrekovania benzínu. V roku 1979 nasledoval Motronic, ktorý spojil elektronické riadenie vstrekovania a zapaľovania do jedného systému. Motor sa postupne začal meniť z prevažne mechanického zariadenia na stroj riadený elektronikou a neskôr čoraz väčším množstvom softvéru.
Postupne pribúdali ďalšie snímače. Jedným z najdôležitejších bola lambda sonda. Bosch ju uviedol do sériovej výroby v roku 1976. Meraním obsahu kyslíka vo výfukových plynoch umožnila elektronike presnejšie regulovať pomer vzduchu a paliva a vytvorila podmienky na efektívne fungovanie trojcestného katalyzátora. Aj vďaka tomu sa mohol benzínový motor výrazne zmeniť z hľadiska emisií.
Honda napríklad v roku 1989 uviedla sériový motor s technológiou DOHC VTEC, ktorá dokázala meniť časovanie a zdvih ventilov podľa prevádzkových podmienok. Toyota v 90. rokoch začala používať systém VVT-i s plynulou zmenou časovania ventilov. Cieľ bol podobný, a to dostať z motora výkon vtedy, keď ho vodič potrebuje, ale zároveň zlepšiť jeho správanie a efektivitu pri pokojnejšej jazde.
Vývoj pokračoval vstrekovaním paliva priamo do spaľovacieho priestoru (priamovstrekové motory), presnejším elektronickým ovládaním škrtiacej klapky, pokročilejšími katalyzátormi, turbodúchadlami a ďalšími systémami.
Výkon, na ktorý boli kedysi potrebné veľké atmosférické štvorvalce alebo šesťvalce, dnes dokážu poskytovať podstatne menšie prepĺňané motory. Výrobcovia mohli znižovať objem a počet valcov, pričom pomocou turbodúchadla, priameho vstrekovania a presného elektronického riadenia zachovali vysoký výkon.
Benzínový motor sa stal súčasťou hybridných pohonov. Elektromotor mu môže pomáhať pri rozjazde a akcelerácii, umožňuje získavať časť energie späť pri spomaľovaní a v niektorých hybridoch dokáže vozidlo určitý čas poháňať aj úplne samostatne.
Paradoxne tak elektrifikácia nemusí automaticky znamenať koniec benzínového motora. V hybridnom automobile sa obe technológie dopĺňajú. A potom sú tu elektromobily, ktoré predstavujú alternatívu, ktorá dokáže benzínový motor z pohonného reťazca osobného auta úplne odstrániť. Elektromotor nepotrebuje spaľovanie paliva, piesty, zapaľovacie sviečky, vstrekovače ani výfukový systém. Napriek tomu benzínový motor ani približne 150 rokov po vzniku Ottovho štvortaktného motora nezmizol.
Jeho veľkou výhodou je celé technologické a infraštruktúrne zázemie, ktoré okolo neho vznikalo viac než storočie. Výroba motorov je zvládnutá v obrovských objemoch, čerpacie stanice existujú prakticky po celom svete a natankovanie trvá niekoľko minút.
To však neznamená, že benzínový motor nemá zásadné nevýhody. Spaľovanie fosílneho benzínu vytvára oxid uhličitý a spaľovací proces produkuje aj ďalšie škodliviny, ktorých množstvo musia moderné automobily obmedzovať systémami úpravy výfukových plynov. Samotný spaľovací motor navyše premieňa významnú časť energie paliva na odpadové teplo.
V Európskej únii v súčasnosti platí legislatíva, podľa ktorej má od roku 2035 pre nové osobné autá a dodávky platiť cieľ 100 % zníženia emisií CO2 z výfuku oproti referenčnej hodnote z roku 2021. Existujúcich benzínových automobilov sa toto pravidlo netýka.
Situácia sa však ešte môže zmeniť. Európska komisia v decembri 2025 navrhla revíziu pravidiel, ktorá by cieľ od roku 2035 upravila na 90 % zníženie emisií z výfuku na úrovni flotily a zostávajúce emisie by výrobcovia museli kompenzovať stanovenými spôsobmi.
Jeho podiel v osobných autách môže s ďalším rozširovaním elektromobilov klesať a legislatíva naň vytvára čoraz väčší tlak. Zároveň však zostáva súčasťou obrovského množstva existujúcich automobilov a významnú úlohu má aj v hybridných pohonoch.
Benzínový motor teda neprežil takmer 150 rokov preto, že by zostal rovnaký. Prežil práve preto, že sa neustále menil.
Len máloktorá technológia si dokázala zachovať svoj základný princíp tak dlho a pritom sa tak zásadne zmeniť.
Zdroj: Techbox