Kde je strop čtyřválců

Toto bude hodně matematické a teoretické, ale není zbytí. Ještě předem doplním, že úvahu omezím tím, že každý válec bude moci používat pouze jednu zapalovací svíčku, jinak bychom měli neomezený rozměr vrtání. A přeci jenom nějaké limity se nastavit musí. ;-) 

Napadla mne kacířská otázka: “Je možné nahradit W16 Veyronu s 1500 koni stejně výkonným R4?” Necháme se překvapit, ale vzhledem k tomu, že v osmdesátých letech motory BMW ve Formuli 1 prokazatelně dávaly 1350 koní při objemu 1,5 litru, s vysokou pravděpodobností to možné je.

Nejdříve si zanalyzuji R4 1,5 turbo od BMW. Maximální otáčky se nacházely v 11500 ot/min. Dejme tomu, že maximum výkonu tedy leželo v 11000 ot/min. Tím se dostáváme k hodnotě točivého momentu, která, předpokládám, že u sportovního motoru byla na maximu i v otáčkách maxima výkonu. Takže ta slibovaná matika: 1350:1,36 = cca 993 kW, 993*9549:11000 = 862 Nm. 862:1,5 = 575 Nm. Dostáváme hodnotu 575 Nm z litru objemu motoru! Naprosto šílená hodnota. Dnešní nejvíce napumpovaný turbo R4 od Mercedesu se krčí v koutě se svými téměř 239 Nm z litru objemu.

Navrhneme nějaký vhodný čtyřválec. Aby ještě svíčka dokázala zapálit ve válci celou směs, měla by být uprostřed a válec by neměl mít větší vrtání, než 104 mm. Dáme si rezervu a válci nadělíme 102 mm vrtání. A aby motor mohl dosahovat rozumných otáček a měl opticky pěkný objem, zvolíme zdvih 92 mm. Takže jsme navrhli podčvercový R4 s objemem 3007 cm3. Teď se podíváme na maximální střední pístové rychlosti, mezní hodnota pro motory využitelné k dlouhodobějšímu provozu se bere okolo 26 m/s. Dáme si opět rezervu, maximální otáčky nastavíme na 8000 (0,092*8000*2:60 = 24,53), kde dosáhneme střední pístové rychlosti 24,53 m/s, což je v pohodě. Maximum výkonu nastavíme do 7500 ot/min. 

A jde se na to! 575*3,007*7500:9549 = 1358 kW, tedy 1847 koní!! Když opět trochu ubereme, 1800 k je velmi reálná hodnota, kterou by dobře dimenzovaný motor měl snášet po delší čas. Jasně, kdyby byl např. použit pro výkonné čerpadlo a pracoval na maximum, životnost více než pár hodin bych stejně netipoval, ale pro osobní vůz úplně v pořádku, stejně by nikdo nevydržel déle než 5 vteřin s pedálem plynu v podlaze. :-D 

Otázka zodpovězena, maximální výkony čtyřválců s jednou svíčkou na válec mohou přesahovat 1800 koní, s dnešními technologiemi možná i 2000 koní. Ovšem proti takovému použití mě napadají minimálně 2 věci:

1. Obrovská turbodíra. Odhadem do nějakých 5500 ot/min by se nic nedělo, jelikož turbodmychadlo by bylo navrženo tzv. na plnou hltnost motoru. Toto by šlo řešit více stupňovým přeplňováním. Jen abychom pak neskončili jako motor BMW M50d, tedy se čtyřmi turby. To by zdaleka nebylo tak sexy řešení – R4 čtyřturbo jako W16 čtyřturbo.
2. Malá účinnost, na které by se vysokou měrou podílel nízký statický kompresní poměr, který je nutno použít u vysoce přeplňovaných zážehových motorů. Při silničním použití, kde by po většinu času turba téměř nepřeplňovala a tím by docházelo k malým spalovacím teplotám, by tedy byl motor většinu času provozován s nízkou účinností a s tím spojenou vysokou spotřebou paliva.

Výsledek je takový, že jízda s takovou pohonnou jednotkou by byla značně nepohodlná a zřejmě i neúsporná. Takový motor by se mohl uplatnit leda tak v závodech dragsterů, nic jiného nepřichází v úvahu. Ale ta možnost tady je a trochu mě děsí - aby časem nebyl třeba M-B S600 ve čtyřválci, když už jeden nabízí. To už radši ty elektromobily. Naštěstí se zatím dá koupit a provozovat rozumný povoz, třeba něco plnotučného zpoza oceánu, co o turbu doteď ani nezaslechlo.