Ofenzíva japonské automobilové techniky

Wankelův motor, alternativní pohony osobních vozů a nové typy převodovek patří k specialitám japonských automobilek

Ofenzíva japonské automobilové techniky

Japonský automobilový průmysl se tradičně prezentuje mimořádně spolehlivými výrobky, které svého času vtrhly na evropský trh v takovém množství, že bylo třeba pro státy ES stanovovat každý rok dovozní limity.
Situace se již stabilizovala i tím, že řada japonských značek zahájila výrobu svých automobilů v Evropě, čímž elegantně obešla omezující počty a navíc při dovozu do dalších evropských zemí dosáhla výhodnějších celních sazeb. Známe tedy už docela obstojně japonské vozy určené pro evropský trh, ale jenom málo vidíme do domácí kuchyně, na čem japonští inženýři prioritně pracují a jak jsou s vývojem novinek daleko. Pro nás jsou tyto informace o to zajímavější, že technika spojená s japonskými automobily bývá vysoce progresívní. Jak se Japoncům v této oblasti daří, o tom hodně napověděl tokijský autosalón, kde domácí výrobci dostali značný prostor se výsledky svojí práce náležitě pochlubit.

Wankel s perspektivou?

Snad vůbec největším překvapením bylo, že motor s krouživým pístem (wankel) nejen stále přežívá, ale dokonce se počítá s možností jeho další renesance. Samozřejmě se jedná o firmu Mazda, která licenci na tento druh spalovacího motoru, odstraňujícího komplikace s posuvným pohybem pístu a ventilovým rozvodem, získala v roce 1961. Tehdejšímu šéfovi vývoje motor wankel tak učaroval, že když u ostatních automobilek začali tušit problémy s jeho žíznivostí a zplodinami ve výfuku a dávali od něho ruce pryč, u Mazdy si dovolili vyrábět kolem deseti procent osobních vozů poháněných motorem wankel. Nebylo vůbec jednoduché odstranit spousty těžkostí, které se v provozu u wankelova motoru ukázaly. Dnes je Mazda jedinou automobilkou, která vůz používající tento pohon vyrábí sériově. Je to přesně pro podmínky wankelu postavený sportovní RX-7, modernizovaný naposledy v loňském roce, kdy došlo k dílčím úpravám i na turbodmychadlem přeplňovaném motoru. Poté, co se s motorem wankel ostatní automobilky rozloučily (dnes se vyrábí prakticky jenom jako diesel pro pohon ultralehkých letadel nebo ve formě stacionární jednotky), odborná veřejnost chápala další jeho vývoj u Mazdy spíš pro budoucnost s předpokládaným spalováním vodíku. Pro hoření benzínu ne právě ideální srpovitý tvar spalovacího prostoru se štěrbinovými kouty dobře vyhovuje spalování vodíku. Jeho směs se vzduchem je zápalná v daleko širším rozsahu koncentrace nežli u benzínu, a to může vést u klasického zdvihového motoru k nekontrolovanému samovznícení. Tento problém u wankelova motoru, udržujícímu si z mnoha důvodů nižší teplotu, nehrozí. Ale u Mazdy přišli s dalším vývojovým stupněm experimentálního wankelu označeného Renesis, u kterého se řadu jeho dosavadních nectností podařilo odstranit nebo alespoň zmírnit. Tak například oproti současné sériové verzi turbodmychadlem přeplňovaného motoru 13B - REW (výkon 206 kW) byla zlepšena jeho účinnost natolik, že spotřeba klesla o 40 procent a také o 30 procent snížený výmět škodlivin by neměl přesáhnout nejpřísnější vyžadované standardy. Hlavní změnou oproti sériovému motoru s bočním sáním a obvodovým výfukem je umístění obou vstupních a výstupních kanálů provedeno z boku včetně úpravy jejich profilů pro optimální plnění a vyprazdňování prostoru pro spalování. Od této zásadní úpravy a dalších menších modifikací se odvíjí vyšší tepelná účinnost i nižší emise škodlivin dále redukovaných vylepšeným systémem jejich katalytické přeměny. Atmosféricky plněný dvoukomorový motor Renesis s objemem 2 x 654 cm3 (odpovídá objemu zdvihového motoru 2,6 l), použitý ve studii čtyřdveřového sportovního vozu EX-Evolv, který dává nejvyšší výkon 206 kW při 9000 min-1 a maximální točivý moment 226 N.m/8000 min-1, by měl být zralý pro sérii do dvou let.

Přímý vstřik je již samozřejmostí

Japonští motoráři mají ulehčenou práci tím, že jejich palivo obsahuje vůbec nejméně síry na světě. Tento prvek dovede dělat značnou neplechu při spalování chudých směsí výhodně aplikovaných u přímého vstřiku, kdy se vytváří velké množství oxidů dusíku. Ty je třeba odstranit ve speciálním katalyzátoru, který ovšem síra obsažená v palivu ničí. Výhoda japonského paliva se projevuje existencí již značného počtu motorů s přímým vstřikem benzínu, u nichž klesá spotřeba o 15 až 20 dvacet procent oproti motorům s nepřímým vstřikováním. Tak například u Nissanu už program zážehových motorů s přímým vstřikem zahrnuje pohony s objemy od 1,8 l do 4,5 l. I když v Japonsku naftu jako palivo spalovacích motorů moc rádi nemají, rychle dohánějí to, co v jejich vývoji zameškali. Znamená to, že ani využití vysokotlakového vstřiku přímo do spalovacího prostoru buďto pomocí vysokotlakového čerpadla nebo i společného tlakového potrubí common-rail jim už není cizí. I takový zapřísáhlý odpůrce naftových motorů, jakým je značka Honda, už ve vývoji jejich moderních provedení dosáhl zajímavé výsledky.

Hybridní pohon v sérii

Zatímco ostatní svět s automobily disponujícími hybridním pohonem stále pouze experimentuje, v Japonsku už jezdí v běžném provozu. Toyota svých hybridních modelů Prius už vyrobila přes třicet tisíc a další vývojový stupeň hybridního pohonu čeká, až dostane pro výrobu zelenou. Ten kombinuje výkonný benzínový motor o objemu 2,4 l s párem elektromotorů a s převodovkou plynule měnící převod. V běžném provozu jsou přední kola poháněná spalovacím motorem spolu s jedním z elektromotorů. Začnou-li však prokluzovat, zapojí řídící jednotka druhý elektromotor, který se postará o pohon kol zadní nápravy. Regulace různých jízdních alternativ celého systému, kde nechybí ani zařízení pro využívání fáze brzdění k dobíjení akumulátorů, je značně komplikovaná a svěřena je samozřejmě elektronice. Hybridní pohon tohoto uspořádání má oproti pouze klasickému spalovacímu motoru daleko lepší účinnost a také silně redukované škodlivé emise. Kromě Toyoty, která už začala s vývozem svého hybridního vozu jak do USA, tak do Evropy, na takovém voze pracují všechny japonské automobilky.

Palivové články nezůstávají stranou

Ani palivové články neunikly pozornosti Japonců, přestože se o nich tolik nemluví jako v Evropě. Nicméně i japonské studie vybavené touto technologií již jezdí. Jedná se vlastně o malou elektrárnu, kterou si automobil vozí s sebou. Výroba elektrického proudu pomocí palivového článku je "studenou" variantou známého explozívního hoření vodíku s kyslíkem. Obě média však v palivovém článku spolu nepřijdou do přímého styku, jsou oddělena speciální membránou dovolující průchod pouze kladně nabitým vodíkovým iontům. Přebytek atomových částic na straně jedné a jejich nedostatek na straně druhé vytváří elektrický potenciál využitelný pro pohon elektromotoru. Tento proces neemituje do atmosféry žádné škodliviny, pouze vodní páru a je navíc nehlučný. Problém s tankováním kapalného vodíku i s jeho přepravou se dá obejít náhradním metanolem, ze kterého se vodík nechá vyrobit přímo ve voze. Při této reformační reakci už ale vzniká menší množství škodlivin ve formě CO. Studie Honda FCX jezdí s oběma způsoby výroby elektrického proudu, pozadu nezůstává ani Toyota, která v této oblasti úzce spolupracuje s koncernem General Motors.

Převodovky s plynule měnitelným převodem

Novinky se však objevují i v oblasti převodovek. Japonské značky už dlouho favorizují převodovky typu CVT (Continuously Variable Transmission) s plynulou změnou převodového poměru variátorového typu, využívající lépe výkon hnacího motoru. Jedná se o přenos výkonu mezi dvěma dělenými řemenicemi ocelovým pásem, přičemž jedna jejich polovina je axiálně posuvná. Změna převodu se dosahuje změnou vzdálenosti obou polovin řemenice. Japonci začali u přenosu malých výkonů, ale jako první zamířili k silnějším motorům, kde je situace vlivem hrozícího prokluzu pásu složitější. První se na výkon odpovídající dvoulitrovému motoru dostal Nissan převodovkou nazvanou Hypertronic například u svého modernizovaného modelu Primera.
Na tokijském autosalónu ale byla k vidění další varianta samočinné převodovky s plynulou změnou převodu, která se zdá být vhodnou pro odstranění nedostatků již klasického provedení variátoru se dvěma řemenicemi. Přenos výkonu se děje mezi dvěma vhodně tvarovanými disky, u nichž zprostředkovává vazbu rotující člen. Podle toho, jak se tento člen naklápí, mění stykové poloměry na jednom a druhém disku, a tím i převodový poměr. Hlavní předností tohoto principu je, že si poradí s výkony zážehových motorů s objemem až 3 litry a přitom není třeba pro zdárný přenos výkonu vyvozovat žádnou další přítlačnou sílu na disky. Geometrickým uspořádáním jednotlivých komponentů se silové poměry mezi nimi dají upravit tak, aby rotující člen byl automaticky mezi oba disky vtlačován. K dalším výhodám tohoto druhu převodovky patří tišší chod a citlivější regulace. Ta se provádí naklápěním rotujícího členu, které obstarává hydraulický systém podle pokynů řídící elektroniky reagující na aktuální podmínky jízdy. Tento princip používají značky Mazda a Nissan, i když každá z nich řeší další uspořádání převodovky jako celku jinak. Mazda k diskovému převodu přiřazuje planetový převod a dvě lamelové spojky, u Nissanu ponechávají ještě prostor pro funkci měniče momentu.

Pavel Biskup