Home > Rubriky a sekce > Technika > Článek
Elektrické turbodmychadlo BMW: svatý grál downsizingu?
3.11.2011 | Miro Mihálik | Přidat příspěvek
Těžko pochopitelný tlak na zmenšování „uhlíkové stopy” osobních aut nutí konstruktéry ke stále neobvyklejším řešením. Nejdále to zatím dotáhlo BMW.
Až dosud bylo rozdělení způsobu přeplňování poměrně jednoduché. Znali jsme turbodmychadlo, což je zařízení využívající energii výfukových plynů k roztočení lopatek turbínového kola, které na společné hřídeli zároveň roztočilo i kolo kompresoru. A ten se pak postaral o dodávku čerstvého vzduchu do spalovacích prostorů o větším objemu, než by se do válců dostalo přirozeným sáním. Na druhou stranu mechanicky poháněný kompresor (Rootsovo, spirálové, křídlové nebo lopatkové dmychadlo) zajistil to samé, jen ke svému pohonu potřeboval odebrat část výkonu z klikové hřídele motoru - odborná literatura uvádí až 20 kW. BMW nám do toho ale brzy vnese zmatek. Nechalo si patentovat klasické turbodmychadlo spojené s lektromotorem/generátorem, a to znamená něco jako dva v jednom, jen bez přímého odebírání výkonu od motoru a ještě se schopností vyrábět elektrickou energii.
Abychom snáze pochopili, jak celá ta věc funguje, pomůžeme si nákresem zařízení, který vychází ze zaregistrovaného patentu.

1. systém „elektrického“ přeplňování jako celek
2. hřídel turbínového kola a turbínové kolo
3. hřídel kompresorového kola a kompresorové kolo
4. elektromotor/generátor elektrického proudu
5. hlavní hřídel turbodmychadla
6. spojka turbínového kola
7. spojka kompresorového kola
8. převod (mechanické spojení) elektromotoru s hlavní hřídelí turbodmychadla
a) volnoběh nebo jízda setrvačností
Protože motor nevyprodukuje při volnoběhu dostatečný objem výfukových plynů, můžou být obě spojky (6 a 7) rozpojeny, aby se mohlo turbínové (2) i kompresorové kolo (3) volně otáčet a jejich lopatky kladly výfuku i sání co nejmenší odpor.
Při úplném ubrání plynu ve vyšších a středních otáčkách elektronika zpravidla odpojí vstřikování paliva a motor pouze naprázdno pumpuje vzduch. Je otázkou, zdali tlak takto vytvořený dokáže roztáčet turbínové kolo (2), ale pokud ano, může být rozpojena spojka kompresorového kola (3) a výkon přenášen výlučně na elektromotor (4), který v té chvíli bude pracovat jako alternátor/generátor elektrického proudu.
b) změna volnoběhu nebo jízdy setrvačností na zatížení
Pokud řidič šlápne na plynový pedál, systém může okamžitě spojit spojku (7) a roztočit kompresorové kolo (3) elektromotorem (4). To eliminuje turboefekt vznikající dopravním zpožděním výfukových plynů a řidič proto nemusí čekat na reakci motoru. V momentě, kdy se k turbínovému kolu (2) dostane adekvátní objem spalin, elektronika aktivuje příslušnou spojku (6). Tím přebírá pohon celé soustavy turbína, která v závislosti na zatížení může odevzdávat výkon nejen kompresoru (3), ale i elektromotoru (4), čímž se opět mění na generátor.
c) režim částečného zatížení
Částečně jsme si jej popsali v závěru bodu b, ale fungování bude o něco složitější. Chování turbodmychadla bude v tomto režimu nejkomplikovanější a bude závislé především na potřebě výkonu pro řidiče. Elektronika zde bude řešit zejména dvě přechodové stupně. Výkon bude pokaždé zajišťovat turbínové kolo (2) a pomocí přepínání spojky č. 7 se bude rozhodovat o jeho variabilním přerozdělování mezi generátorem (4) a kompresorovým kolem (3) v nasávací větvě.
d) režim vysokého a maximálního zatížení
V tomto případě musí výroba elektrické energie stranou. A to znamená, že elektromotor (4) musí zůstat buď výkonově pasivní a přenechat starost o pohon kompresoru (3) výlučně na turbíně (2), anebo se při náběhu do otáček spolupodílet na roztáčení hlavní hřídele (5).
Výhody a nevýhody této technologie jsou zřejmé. Pozitivní je, že zařazení elektromotoru do systému výrazně zrychlí reakce přeplňování a elektrické turbodmychadlo se v tomto směru pravděpodobně vyrovná nebo dokonce předčí klasické mechanicky poháněné kompresory. Pokud bude všechno fungovat podle výše popsaného, také zcela odpadne potřeba mít ve voze tradiční alternátor. Ten rovněž odebírá část výkonu motoru, kdežto zde je k jeho pohonu využíváno odpadní teplo. Elektromotor a spojky by kromě toho mohly regulovat i otáčky hlavní hřídele turbodmychadla a kompresoru, takže z konstrukce by vypadl obtokový ventil (tzv. wastegate).
Hlavní nevýhodou elektrického turbodmychadla je také evidentní - jeho komplikovanost. A znáte Murphyho... Spojky, mechanický převod mezi hlavní hřídelí a elektromotorem a nakonec i samotný elektromotor se budou muset vypořádat nejen se šílenými otáčkami (moderní turba točí přes 200 tisíc), ale rovněž vysokými teplotami výfukových plynů. Jistě, existuje keramika, titan, materiály a slitiny, které možná ani neznáme anebo větší turbíny s menšími otáčkami. A především nevíme ani to podstatné, zdali se tato technika objeví již v nové generaci BMW M3 (F80) nebo jde o hudbu vzdálené budoucnosti.
Podle neověřených informací se v příští M3 má objevit šestiválec (snad řadový, i když BMW si nechalo patentovat také V6) s trojicí turbodmychadel, takže značná složitost je zajištěna i bez elektrické podpory.
Otázkou ale zůstává nejen spolehlivost a životnost takových systémů, ale hlavně jejich smysl. Přeplňování existuje především jako náhražka objemu motoru, takže i menší agregát může nabídnout vyšší výkon. Pokud by se argumentovalo snížením hmotnosti pohonných jednotek, bylo by to ještě pochopitelné. Srozumitelné by bylo i to, kdyby se automobilky hnaly za nižší spotřebou. Jenže skutečnost je taková, že se vše podřizuje lživé teorii o oteplování, zákonům omezujícím neškodný oxid uhličitý, pokutám za jeho nadprodukci a normovaným testům spotřeby vytrženým z reality. Jak dokazuje BMW, můžou díky tomu vzniknout pozoruhodná technická dílka, která možná budou i funkční, to ale problém vylhaných příčin jejich vzniku neřeší.
Diskuze Přidat příspěvek
Bleskovky
Řízení absurdně těžkého nového BMW M5 nezvládají ani profíci, jeden z nich těžce havaroval dokonce se safety carem
dnesHybridní Porsche 911 je znovu zdrojem zklamání, v klání s tuctovějším BMW neexcelovalo ani v tom, v čem mělo
včeraStarý dobrý osmiválec ve srovnání rozstřílel novou Teslu Model 3 Performance. Nechal ji v prachu úplně ve všem
30.3.2025
Nové na MotoForum.cz
- BMW R 12 G/S 2025: syrová zábava v terénu včera 13:42
- COTA 2025: Vítězem Bagnaia, lídrem A. Marquez 30.3.2025
- Jake Dixon suverénním vítězem v Austinu, Salač out 30.3.2025
- Prvním vítězem na COTA se stal Rueda 30.3.2025
- Toprakův portugalský hattrick 30.3.2025
Nejčtenější články
Iluze o dopravě v Evropě zajišťované elektrickými autobusy se rozplývá, v Nizozemsku je ve velkém nahrazují zpět dieselovými
1.3.2025Nová levná Lada kompletně odhalila svůj finální interiér a poprvé i kufr. Při jejích cenách to bude obrovský hit
1.3.2025Mercedes v problémech dál šetří, kde může, na svém klíčovém odbytišti se zbaví 15 procent zaměstnanců
1.3.2025Carlos Tavares dostal za přivedení Stellantisu do problémů nepochopitelně mnoho peněz, domů si po odchodu nese miliardy
1.3.2025V Evropě zaříznutá Honda Accord se jinde dál úspěšně prodává už v 11. generaci. A čeká ji další modernizace
1.3.2025
Živá témata na fóru
- Rychlodotazy 04.01. 17:57 - PepaSFI
- Právní oříšky v dopravě a jejich řešení 04.01. 17:05 - řidičBOB
- Výběrové RZ - kdo má lepší úlovek? 04.01. 13:15 - řidičBOB
- Genesis 04.01. 04:52 - lyly19
- Prodám Volkswagen Transporter 2.0 TDI 04.01. 04:42 - aups68
- Policejní kontroly a měření 03.31. 20:01 - stst2
- Lampárna (stěžovatelna) 03.31. 19:25 - petr_riha
- Policejni Passaty, Superby a neoznacena merici vozidla #2 03.31. 18:49 - řidičBOB