Lekce turbologie: BMW bude přeplňovat třemi turby

Automobilka BMW chystá svůj další motorářský zázrak. Motory se dvěma turby má podle neoficiálních zpráv doplnit i nová verze se třemi turbodmychadly. Zvláštností má být fakt, že třetí turbodmychadlo bude poháněné elektricky.

Dmychadlo stlačuje vzduch vstupující do motoru a výrazně tak zvyšuje jeho objemovou účinnost oproti klasickému nepřeplňovanému motoru. | foto: Ford

Automobilka BMW, donedávna specialista na nepřeplňované řadové šestiválce, v poslední době kouzlí právě s turbodmychadly. Její turbodiesely s dvojicí turbodmychadel disponují vysokým výkonem a přitom dosahují nebývalé úspornosti. Ještě zajímavější je situace u přeplňovaných zážehových šestiválců, kde BMW zkouší různé přístupy. 

Základní typy přeplňování

Kompresor
Mechanické dmychadlo. Je většinou poháněno řemenem od klikové hřídele. Dodává tak motoru vzduch pod tlakem už od nízkých otáček, se stoupajícími otáčkami je ale pohon dmychadla energeticky náročnější.

Twincharger
Kompresor v kombinaci s turbodmychadlem. Kompresor se stará o přísun vzduchu v nízkých otáčkách, jak otáčky motoru stoupají, přebírá plnící funkci turbodmychadlo a kompresor je odpojován, aby se minimalizovaly mechanické ztráty.

Turbo
Jedno turbodmychadlo. Stále jde o nejběžnější způsob přeplňování, kdy se o plnění vzduchu pod tlakem stará jedno spíše menší turbodmychadlo, které je schopné relativně rychle reagovat na pokyny od plynového pedálu. Stále častěji se využívají turbodmychadla s proměnnou geometrií lopatek, která mají ještě rychlejší reakci – rychleji se roztáčí. Stále oblíbenější jsou TwinScroll turbodmychadla s dvojitými svody výfukových spalin. Turbína je tak poháněna dvěma nezávislými proudy výfukových plynů, které spolu neinterferují a je tak lépe udržována v požadovaném pracovním režimu.

TwinTurbo
Přeplňování dvěma turbodmychadly. Dvojité přeplňování existuje v zásadě ve dvou variantách. Sekvenční varianta je použitelná i pro řadové motory a turba jsou tu za sebou. Mohou být stejně velká, pak druhé turbo ještě dále zvyšuje plnící tlak turba prvního. Častěji se ale používají dvě nestejně velká turba. V nižších otáčkách dodává plnící tlak díky pohotovější reakci menší turbo, ve vyšších otáčkách motoru pak přichází ke slovu větší turbo s pomalejší reakci ale vyšším plnícím tlakem. Turba mohou být v tomto případě nezávisle na sobě odpojována. Paralelní přeplňování je určeno především pro vidlicové motory – každé turbodmychadlo dodává vzduch pro jednu řadu válců.

Ke dvěma již v nedávné minulosti aplikovaným má nyní přibýt ještě třetí možnost. Stávající řadový šestiválec 3.0 litru má totiž pro použití v novém BMW X3 M dostat tři turbodmychadla. Bude to již třetí způsob přeplňování, který BMW u tohoto agregátu vyzkouší.

Třílitrový šestiválec se nejprve objevil v provedení se dvěma turbodmychadly a tedy sekvenčním přeplňováním. V poslední době je ale tento motor nahrazován stejně výkonným evolučním typem s jedním turbodmychadlem typu twin-scroll. V modelu 1 M Coupé ale zůstává výkonnější verze třílitrového šestiválce s dvojitým přeplňováním.

Právě tento motor by se měl stát základem pro pohonnou jednotku nového ostrého SUV X3 M. Ta by ale podle zákulisních informací měla dostat třetí turbodmychadlo, které přinese malou revoluci.

Bude totiž poháněno elektricky. Objem motoru by se zároveň měl zvýšit na 3,2 litru a celkový výkon se má vyšplhat na ohromujících 450 koní.

Elektrická turba

S elektricky poháněnými turbodmychadly výrobci v posledních letech zatím jenom experimentovali. Elektrická turba jsou ale považována za jedno z možných řešení v cestě za snižováním emisí.

Mohou být totiž poháněna z nezávislého zdroje, který může získávat energii třeba rekuperací při brzdění, přitom na rozdíl od běžných turbodmychadel mohou fungovat už od nízkých otáček motoru.

Elektromotor jednoduše roztočí dmychadlo na požadované otáčky (a tedy požadovaný plnicí tlak) už prakticky od volnoběžných otáček motoru. Teprve, jak stoupají otáčky motoru, přestává turbo pohánět elektromotor a svou funkci přebírají, jako u klasických turbodmychadel, výfukové plyny.

Tento systém znamená, že motor bude mít vysoký výkon už od nízkých otáček. Elektricky asistované turbo, jak se také tento systém nazývá, má být přitom výhodnější než použití mechanického kompresoru, který je poháněn přímo z klikové hřídele a tím odebírá motoru část jeho síly.

Vývojáři ale museli u elektricky poháněných turbodmychadel vyřešit řadu překážek. Především jak elektromotorem efektivně turbo roztočit do vysokých otáček a jak v takových vysokých rychlostech spolehlivě elektrický pohon připojovat a opět odpojovat.

Výše zmíněné úvahy o tříturbodmychadlovém motoru BMW jsou prozatím nepotvrzené. Elektricky poháněného turba se ale dříve nebo později dočkáme a není důvod, proč by tomu tak nemohlo být u automobilky, která patří ve vývoji motorů na absolutní světovou špičku.

Turbo přidá motoru sílu

Točí až 300 000 otáček za minutu - vice o turbodmychadlech čtěte zde