Razvoj motora sa unutraÅ”njim sagorevanjem zapoÄeo je u 19. veku, sa ciljem pretvaranja toplotne energije goriva u mehaniÄki rad.
- 1860. Žan Žozef Etjen Lenoar (Jean Joseph Ćtienne Lenoir) konstruiÅ”e prvi komercijalni klipni motor sa unutraÅ”njim sagorevanjem.
- 1876. Nikolaus Oto (Nikolaus August Otto) usavrÅ”ava Äetvorotaktni ciklus (Oto ciklus), koji postaje temelj savremene auto-industrije. Ovi rani motori su obiÄno imali jedan ili dva cilindra.
- Rani 20. vek: Sa rastuÄim zahtevima za snagom i uglaÄenoÅ”Äu, inženjeri postepeno poveÄavaju broj cilindara. Pojavljuju se ÄetvorocilindriÄni motori kao standard za putniÄka vozila, a luksuzni i trkaÄki automobili dobijaju Å”est, osam, pa Äak i 12 cilindara.
- Kraj 20. veka i poÄetak 21. veka: EkoloÅ”ki propisi i potreba za Å”to manjom potroÅ”njom dovode do downsizing trenda, gde se veÄi motori zamenjuju manjim, efikasnijim agregatima, Äesto sa tri ili Äetiri cilindra, opremljenih turbopunjaÄima i direktnim ubrizgavanjem goriva.
Prednosti i mane SUS motora po broju cilindara
Broj cilindara direktno utiÄe na karakteristike motora, kao Å”to su balans (uglaÄenost rada), snaga, obrtni moment i potroÅ”nja. Generalno pravilo je da veÄi broj cilindara omoguÄava mirniji rad zbog manjih intervala izmeÄu ciklusa sagorevanja, dok manji broj cilindara troÅ”i manje goriva.
Jedan i dva cilindra
- Prednosti: Izuzetno kompaktni, lagani, jednostavne konstrukcije i visoke mehaniÄke efikasnosti (manje pokretnih delova i trenja). Idealni za motocikle, male generatore i mikro-automobile.
- Mane: Izražene vibracije, buÄan rad, niska specifiÄna snaga (snaga po litru radne zapremine), neuravnotežen rad.
Tri cilindra
- Prednosti: OdliÄna ekonomiÄnost, kompaktan dizajn i manja masa u odnosu na ÄetvorocilindriÄne motore. Savrmene tehnologije (balans vratila, turbo, direktno ubrizgavanjeā¦) znaÄajno smanjuju vibracije. TrocilindraÅ”i postaju sve popularniji u manjim i automobilima srednje veliÄine.
- Mane: āUroÄeneā vibracije i grublji rad u odnosu na motore sa viÅ”e cilindara, posebno pri niskim obrtajima.
Äetiri cilindra
- Prednosti: NajÄeÅ”Äi izbor za putniÄke automobile. Bar donedavno. Predstavljaju dobar balans snage, efikasnosti i uglaÄenosti rada. Relativno jednostavni i jeftini za proizvodnju.
- Mane: Mogu da budu buÄni pri visokim obrtajima i manje uglaÄeni od Å”estocilindriÄnih motora. Zahtevaju balansiranje za optimalan rad.
Å est cilindara (redni ili V raspored)
- Prednosti: Izuzetna uglaÄenost rada (posebno redni Å”estocilindraÅ”i, koji su savrÅ”eno balansirani), odliÄan obrtni moment i snaga. Äesto se koriste u luksuznim automobilima i sportskim vozilima.
- Mane: VeÄi su, masivniji i skuplji za proizvodnju i održavanje od ÄetvorocilindriÄnih motora. VeÄa potroÅ”nja goriva.
Osam, 10 i 12 cilindara
- Prednosti: Maksimalna snaga, obrtni moment i uglaÄenost. Simbol luksuza, performansi i prestiža (V8, V10, V12). Koriste se u superautomobilima, luksuznim limuzinama i teÅ”kim terenskim vozilima.
- Mane: Veoma velika potroŔnja goriva, visoki troŔkovi proizvodnje i održavanja, kompleksni za ugradnju I servisiranje.
Uticaj zapremine motora na performanse i trend smanjenja (Downsizing)
Zapremina motora (kubikaža) je kljuÄni faktor performansi: veÄa zapremina po cilindru obiÄno znaÄi viÅ”e vazduha i goriva po ciklusu, Å”to rezultuje veÄom snagom i obrtnim momentom. Tradicionalno, snaga je bila direktno proporcionalna zapremini.
MeÄutim, savremeni SUS motori imaju sve manju zapreminu i sve manji broj cilindara zbog ekoloÅ”kih propisa i potrebe za smanjenjem emisije CO2. Trend downsizinga omoguÄava:
- PoboljŔanu efikasnost: Manji motori imaju manje unutraŔnje trenje i lakŔe se zagrevaju do radne temperature, Ŕto smanjuje potroŔnju goriva.
- Smanjenu emisiju: Manje sagorevanje goriva direktno znaÄi manje Å”tetnih gasova.
- Zadržavanje performansi: Gubitak zapremine nadoknaÄuje se tehnologijama kao Å”to su turbopunjaÄi i direktno ubrizgavanje goriva, koji efikasnije sabijaju viÅ”e vazduha u cilindre i preciznije kontroliÅ”u proces sagorevanja, Äime se znaÄajno poveÄava snaga bez poveÄanja zapremine.
Mali motori u velikim automobilima
Ugradnja malih, Äesto trocilindarskih ili Äetvorocilindarskih turbo motora u velike, masivne automobile (SUV-ove, velike limuzine) je posledica navedenog downsizing trenda.
Razlozi ukljuÄuju:
- Regulatorni pritisak: ProizvoÄaÄi automobila moraju da ispune stroge administrativne propise o proseÄnoj potroÅ”nji goriva i emisiji izduvnih gasova cele flote. Mali motori sa turbom te zahteve efikasnije postižu na testovima potroÅ”nje.
- Efikasnost u realnim uslovima (pri malim optereÄenjima): VeÄi deo vožnje u svakodnevnom saobraÄaju odvija se pri delimiÄnom optereÄenju motora. U tim uslovima, manji motor radi efikasnije.
- TehnoloÅ”ki napredak: Savremeni materijali i inženjering obezbeÄuju da manji motori budu pouzdani i sposobni da isporuÄe dovoljno snage i obrtnog momenta za masivnije automobile kada je to potrebno, koristeÄi turbopunjaÄe.
Iako postoji zabrinutost oko dugotrajnosti i performansi pod stalnim velikim optereÄenjem, ovaj pristup je trenutno dominantan u auto-industriji.
Studija trocilindriÄnih motora sa unutraÅ”njim sagorevanjem (SUS) otkriva efikasnu, kompaktnu i ekoloÅ”ki prihvatljivu pogonsku jedinicu koja je postala temelj savremene auto-industrije. Iako se suoÄavaju sa pitanjima dugoveÄnosti u poreÄenju sa veÄim, starijim prethodnicima, napredak u materijalima i inženjeringu, u kombinaciji sa fokusom na ekoloÅ”ku podobnost, Äini ih kljuÄnim igraÄima u tranziciji ka Äistijem transportu.
Uvod u razvoj trocilindriÄnih motora i hronologija inženjerskih reÅ”enja
TrocilindriÄni motori nisu novost, ali su njihova popularnost i primena znaÄajno porasle u poslednjoj deceniji.
- Rana primena: Prvi eksperimenti sa trocilindriÄnim motorima datiraju joÅ” od poÄetka 20. veka, ali su se retko koristili u putniÄkim automobilima zbog problema sa vibracijama i balansom. NajÄeÅ”Äes u se koristili u industrijskim maÅ”inama i pojedinim motociklima.
- Å irenje u auto-industriju (kraj 20. veka): ProizvoÄaÄi poput, na prvom mestu japanski, poÄeli su da koriste trocilindraÅ”e u malim gradskim automobilima, fokusirajuÄi se na ekonomiÄnost.
- Savremena renesansa (posle 2010. godine): Strogi ekoloÅ”ki propisi su primorali inženjere da se okrenu downsizingu. UvoÄenje naprednih tehnologija kao Å”to su turbopunjaÄi, direktno ubrizgavanje goriva, balans vratila i prefinjene (elektronske) kontrole motora, uÄinilo je trocilindriÄne motore sposobnim da isporuÄe snagu i uglaÄenost rada koja je ranije bila rezervisana za veÄe motore.
Prednosti i mane SUS motora sa tri cilindra
TrocilindriÄni motori nude specifiÄan set prednosti i mana u odnosu na motore sa viÅ”e cilindara.
Prednosti
- PotroÅ”nja goriva: Manja zapremina i manji broj cilindara znaÄe manje unutraÅ”nje trenje, Å”to rezultuje znaÄajnom uÅ”tedom goriva.
- Kompaktnost i masa: FiziÄki su manji i lakÅ”i, Å”to olakÅ”ava ugradnju u male automobile i poboljÅ”ava raspodelu mase vozila.
- Smanjenje emisije: Direktan rezultat manje potroŔnje goriva je i niža emisija ugljen-dioksida.
- Cena proizvodnje: Jeftiniji su za proizvodnju zbog manjeg broja delova.
Mane
- Vibracije i buka: āTrojkeā su neuravnotežene. Iako se koriste balans vratila za ublažavanje vibracija, Äesto su grublji u radu i buÄniji od ÄetvorocilindriÄnih motora, posebno pri praznom hodu (na āleruā).
- Manji obrtni moment pri niskim obrtajima (bez turba): AtipiÄan zvuk i oseÄaj u vožnji u poreÄenju sa tradicionalnim motorima. Savremeni turbopunjaÄi reÅ”avaju ovaj problem.
- Percepcija dugoveÄnosti: Postoji zabrinutost da manji, optereÄeniji motori neÄe da traju koliko i stariji, veÄi motori (detaljnije u sledeÄem odeljku).
DugoveÄnost: TrocilindriÄni motori naspram starijih generacija
Pitanje dugoveÄnosti je centralno za debatu o trocilindriÄnim motorima. PoreÄenje sa starijim, robusnim motorima veÄe zapremine (poput atmosferskih V6 ili rednih ÄetvorocilindriÄnih agregata sa livenim blokom) zahteva detaljan pristup sagledavanja problema.
Stariji, veÄi motori
Starije generacije motora su Äesto bile “predimenzionirane”, radile su pod manjim optereÄenjem i imale su robusnije, masivnije komponente. Njihova dugoveÄnost je proisticala iz rezerve snage i konzervativnog inženjeringa, gde su milioni kilometara bili uobiÄajena pojava uz redovno održavanje.
Savremeni trocilindriÄni motori
DugoveÄnost trocilindriÄnih motora zavisi od nekoliko faktora:
- VeÄe optereÄenje: Ovi motori proizvode znatno viÅ”e snage po litru zapremine (specifiÄna snaga), Å”to znaÄi da su komponente izložene veÄem stresu i temperaturi.
- Inženjerska reÅ”enja: ProizvoÄaÄi su uveli niz inovacija da bi kompenzovali stres:
- PoboljÅ”ano hlaÄenje i podmazivanje: Precizno usmeravanje ulja i teÄnosti za hlaÄenje na kritiÄne taÄke.
- Napredniji materijali: KoriÅ”Äenje lakÅ”ih, ali ÄvrÅ”Äih legura i premaza.
- Optimalno održavanje: Ovi motori su osetljiviji na kvalitet ulja, redovnu zamenu filtera i pravilno zagrevanje.
ZakljuÄak o dugoveÄnosti: Iako trocilindraÅ”i možda nemaju istu “prirodnu” marginu sigurnosti kao stariji motori, uz pravilno održavanje i koriÅ”Äenje naprednih materijala, mogu da dostignu zadovoljavajuÄe nivoe pouzdanosti. Njihov vek trajanja je Äesto projektovan da traje proseÄan životni vek savremenog automobila (oko 250.000 km), Å”to je manje od nekih “besmrtnih” starih motora, ali u skladu sa aktuelnim standardima.
EkoloÅ”ka podobnost i buduÄnost
EkoloÅ”ka podobnost je primarni razlog postojanja trocilindriÄnih motora.
- Niža emisija CO2: Direktno doprinosi smanjenju globalnog zagrevanja kroz manju potroŔnju goriva.
- Smanjene lokalne emisije: Napredni sistemi za obradu izduvnih gasova, filteri Äestica (DPF) i katalizatori osiguravaju da ispunjavaju najstrože Euro standarde (na primer, Euro 6d).
- Hibridizacija: TrocilindriÄni motori su idealni partneri za hibridne sisteme (kako blage, tako i plug-in hibride) zbog kompaktnosti i ekonomiÄnosti. ElektriÄni motori nadoknaÄuju nedostatke trocilindraÅ”a pri niskim obrtajima i smanjuju optereÄenje, dodatno poboljÅ”avajuÄi efikasnost i ekoloÅ”ki otisak.
Pitanje svih pitanja jeste kako Äe I da li Äe kupci navikli na robusne agregate da se pomire sa Äinjenicom da živimo u nekom novom dobu, gde veliÄina automobila nije u direktnoj vezi sa zapreminom motora i brojem cilindara.
Ali, ma koliko se to nekima dopadalo a nekima ne, setimo se Äinjenice da su automobili sa sredine 20. veka imali velike motore zapremine dva, tri, pet i viÅ”e litara, sa āogromnimā brojem cilindara. Njihova snaga je, po savremenim standardima, bila smeÅ”na. Koliko su ti motori mogli da preÄu bez generalne? Dosta, ali osim Äasnih izuzetaka, ne preterano viÅ”e od āmaliÅ”anaā.
Ipak, potroÅ”nja goriva u to doba bila je enormna, pa su se vozila sa deklarisanih 10 l/100 km smatrali ekonomiÄnim. Da li je ovo samo āutehaā i āžal za mladosā, viÅ”e nije ni važno. āPet meteri limaā i 1,2 l sa tri cilindra (uz dodatak elektro motora) je surova realnost.
AutoMotoShow Team
Fotografije: Unsplash, Renault, Ford, Mercedes, BMW
