Autokaleidoskop

Vznětový motor se ukázal jako slibný způsob pohonu, dokonce s nižšími emisemi. Všechny automobilky světa začaly soupeřit ve vývoji výkonných vznětových motorů. Když Subaru zahájilo vývoj nového motoru boxer diesel, brzy si uvědomilo, že píše novou kapitolu v oblasti vývoje vznětových motorů a čelí technologickému problému, který nelze podrobit žádnému srovnávacímu testu.
Oproti zážehovému motoru pracujeme s jinými parametry vrtání a zdvihu. Rozdíl plyne z odlišného mechanizmu spalování paliva: spalovací komora u dieselu je zpravidla menší, aby se usnadnilo vznícení kompresí po vstříknutí paliva přímo do spalovací komory.
Průměr pístu u zážehového motoru je větší, aby se zvýšil zdvihový objem válců. U vznětového motoru větší průměr vrtání znamená zvětšení spalovací komory, což znesnadňuje účinné spalování paliva. Požadujeme-li tedy nárůst zdvihového objemu u běžného dieselu s řadovým uspořádáním válců, je vhodnější použít menší průměr vrtání a delší zdvih. V případě uspořádání boxer diesel s protiběžnými písty by delší zdvih způsobil širší konstrukční šířku motoru, kvůli které by se nemusel vejít pod kapotu.
V prvních fázích Subaru diskutovalo o vývoji boxeru diesel se spřízněnými automobilkami a výzkumnými instituty, které se specializují na vznětové motory. Závěr byl takový, že konstrukce boxer není pro vznětové motory vhodná. Subaru dokonce zvažovalo možnost vyvinout nový vznětový motor s řadovým uspořádáním válců, případně koupit vznětový motor od jiného výrobce. V této souvislosti pak konstruktéři zvažovali význam jedinečné identity značky Subaru. Od konkurence se Subaru odlišuje právě používáním motorů boxer v kombinaci s technologií pohonu všech kol AWD.
K tomu poznamenává Satoshi Maeda, generální ředitel konstrukce motorů: „Nemělo žádný smysl vytvořit pouze nový dvoulitrový vznětový motor a pominout identitu značky Subaru. Vznětové motory byly považovány za hospodárnější a trvanlivější než zážehové, a proto tlaky na vývoj vznětového motoru byly značné. Věřili, že pokrokový diesel zachovávající identitu značky vyvolá značnou poptávku, a že Subaru Boxer Diesel se odliší od ostatních vznětových motorů např. Mercedes nebo Audi. Byli jsme přesvědčeni o tom, že náš motor musí zachovat konstrukci boxer.“
V tomto kontextu se hovořilo o výhodách konstrukce boxer. Vznětové motory obecně dosahují vyššího točivého momentu, ale také způsobují větší hluk a vibrace než zážehové, protože spalovací tlak je u vznětového motoru oproti zážehovému zhruba dvojnásobný. Prakticky všechny vznětové motory s řadovým uspořádáním válců používají vyvažovací hřídele ke snížení hluku a vibrací. Kromě toho jsou vznětové motory obecně větší a těžší než zážehové, protože musí vydržet značný spalovací tlak.
Instalací těžšího motoru se mění rozložení hmotnosti automobilu za jízdy, což může mít nepříznivé dopady na agilitu vozu. Motor boxer však setrvačné síly způsobující vibrace a hluk dokáže vyrušit použitím protiběžných pístů. Prostorově nenáročný boxer s jednoduchou konstrukcí žádné vyvažovací hřídele nepotřebuje a zároveň vykazuje vysokou konstrukční tuhost. Na rozdíl od řadových vznětových motorů se chlubí nízkou hladinou vibrací, nízko položeným těžištěm a vysokou mírou tuhosti.
První prototyp boxer diesel byl dokončen v roce 2004. V listopadu téhož roku byl na zkušební stolici usazen první zkušební model a poté nastartován. Konstruktéři zaznamenali vyrovnaný běh, nízkou úroveň vibrací a mocný zátah.

Kompaktní diesel s prodlouženým zdvihem

Prvním úkolem v rámci vývoje bylo zmenšit průměr vrtání při současném prodloužení zdvihu. U zážehových motorů s protiběžnými písty se při zvyšování zdvihového objemu válců zkracuje zdvih a současně zvětšuje průměr vrtání. V případě boxeru diesel je však třeba zachovat kompaktní spalovací komoru kvůli optimálnímu spalování. Chceme-li zvětšit zdvihový objem válců, vnitřní průměr válců musí zůstat malý a zdvih se musí prodloužit, ale delší zdvih pak vede ke zvětšení konstrukční šířky motoru a s tím spojenými problémy se zástavbou do motorového prostoru.
První zkušební model boxer diesel představoval motor o zdvihovém objemu 1,3 l, který se po řadě úprav zvětšil na 1,7 l. Jedním ze zlepšení bylo umístění vstřikovacího ventilu do hlavy válců pod úhlem. Úkolem bylo vyvinout model o zdvihovém objemu 2,0 litru, protože Subaru si dalo za úkol vstoupit na evropský trh, kde se diesely 2.0 těší velké oblibě. Plných 80 % vznětových motorů prodaných má objem dva litry.
K průlomu došlo po pečlivém posouzení výrobního postupu zážehových motorů konstrukce boxer. Běžný postup je takový, že se píst vkládá skrz servisní otvor do bloku válců a poté se připojí uvnitř bloku. Při montáží motoru se však píst a ojnice vkládají do motoru společně a následně se uzavřou krytem. Servisní otvor při tomto způsobu montáže zcela odpadá. Konstrukce s kratší ojnicí vkládanou pod určitým úhlem je použita i u šestiválcového agregátu 3,6 l EZ modelu Tribeca, což umožňuje optimální zdvih i při omezené šířce motoru.
Kvůli zachování šířky motoru v omezeném prostoru byla hlava válců navržena o 17 mm tenčí než u zážehového, avšak při zachování tuhosti spalovací komory. Sací i výfukové kanály mají téměř vodorovné uspořádání, nicméně jejich tvar umožňuje účinné víření ve válci. Vstřikovací ventil umístěný téměř kolmo k válci je přibližně o 40 až 50 mm kratší než ventil běžného vznětového motoru 2.0, aby se bez problémů vešel do hlavy válců. Díky optimalizaci tvaru spalovací komory a tuhosti pístů bylo možné použít vrtání i zdvih o shodném rozměru 86 mm.
Nový diesel je revoluční v tom, že boří mýtus o těžkém a velkém dieselovém motoru. Konstruktéři se vypořádali s dostatečným vyztužením, které odolává vysokým spalovacím tlakům a eliminuje vyvažovací hřídele sloužící ke snížení vibrací. Maeda uvedl: „Již od počátku bylo naším cílem využít výhod uspořádání boxer a vyrobit kompaktní a zároveň lehký boxer diesel. Když do automobilu dáte těžký motor, vůz je pak vpředu těžký, což má negativní dopady na jízdní vlastnosti. Při vývoji jsme řešili otázku, jak vyrobit ještě menší boxer diesel než zážehový motor této konstrukce.“
Boxer diesel je prakticky stejně široký jako srovnatelný zážehový boxer, a to i přes prodloužený zdvih, který je o plných 19 mm delší než v případě zážehového motoru. Motor je přitom o 61,3 mm kratší. Takto malé rozměry jsou skutečně revoluční. Toho si ostatně lze všimnout při náhledu do motorového prostoru u modelu Legacy.

Pokračování zítra

JL, 30.10.2008