Technika: Přeplňování

Přeplňování motorů má dlouhou tradici a velkou budoucnost, neboť díky downsizingu současných motorů je turbo čím dál důležitější.

Turbo – velká a ostrá jako hlídací pes, tak se vyjímala tato písmena v sedmdesátých letech na vozech jako BMW 2002 nebo Renault 5. Všechno bylo tehdy ještě neotesané, prodleva turba, takzvaná turbodíra, velká jako Grand Canyon, nástup zrychlení nenadálý a spotřeba obrovská. Od té doby se však hlučný společník změnil na svého druhu spasitele. Přinejmenším od okamžiku, kdy se všude začalo skloňovat kouzelné slovo downsizing, to už bez přeplňování skoro ani nejde.

A kdo to celé vymyslel? Ano, byl to Švýcar. V roce 1905 přihlásil Alfred Büchi patent na přeplňování. Přesto trvalo více než osmdesát let, než se objevilo první TDI a odstartovalo tak boom přeplňování. Benzinovým sourozencům trvalo vítězné tažení ještě o dvacet let déle, teprve díky přímému vstřikování a proměnnému časování ventilů byl nalezen onen příslovečný kámen mudrců, motor s vlastnostmi velmi podobnými TDI: silným zátahem z nízkých otáček, nízkou spotřebou a s menším zdvihovým objemem – všechno dohromady pak dalo vzniknout zmiňovanému konceptu jménem downsizing.



Princip přeplňování je jednoduchý. Motor potřebuje pro spalování kyslík. Více vzduchu znamená více výkonu, ale jsou zde určité fyzikální hranice. Nad jejich běžný rámec musí více vzduchu do válce dopravit kompresor nebo turbodmychadlo. Díky většímu množství kyslíku může být vstříknuto více paliva, tlak a s ním točivý moment stoupají.

Umění přeplňování spočívá ve schopnosti docílit zvýšeného tlaku v co možná největším rozpětí otáček a vyhnout se oné turbodíře, což se jednoduchému přeplňování povede jen za určitých podmínek. Řidiči malých čtyřválcových dieselů znají to netrpělivé čekání v nejnižších otáčkách, než se okolo 2000/min dostaví toužebně očekávaný „kopanec“. Tento nedostatek eliminuje přeplňování turbodmychadlem s proměnnou geometrií lopatek, jíž je možno docílit změny průřezu turbíny a motor tak už v nízkých otáčkách dostane dostatečný plnicí tlak a tím pádem disponuje v nižších otáčkách větší silou. Nevýhodou tohoto řešení je, že je náročnější na řízení, má vyšší cenu a lopatky musí odolávat vyšším teplotám, u dieselu do 800 stupňů a u zážehového motoru dokonce přes 1000 stupňů.

Ne tak dobré, ale zato o mnoho levnější je turbodmychadlo Twin-scroll pro benzinové motory. Takové turbo má dva přívody spalin, z nichž každý slouží dvojici válců (u čtyřválce). Tlak spalin je zde nižší a plnění motoru optimálnější.



Cílem vývojářů je co možná nejvyšší a nejrovnoměrnější točivý moment již od volnoběhu a takového stavu snáze dosáhnou použitím dvojitého turba. U biturba nebo též twin-turba nahrazují dvě menší dmychadla jedno velké. Čím menší dmychadlo je, tím rychleji dokáže reagovat. Ještě lepším řešením je tzv. sekvenční biturbo, které se skládá ze dvou dmychadel různých velikostí. Menší nastupuje při nižších otáčkách, kdy se využije jeho rychlá reakce, a větší z dvojice je připojeno později. Například Peugeot využil zmíněné řešení u svých dieselů 2,2 l s turbem Garrett, zatímco firmy BMW, Opel, VW a Mercedes vsadily na podobné turbo R2S od firmy Borg-Warner.

Nejdražší řešení dodává Borg Warner pro šestiválec BMW 740d. Kombinuje dvoustupňové plnění s malou turbínou s proměnnou geometrií lopatek, která produkuje tlak už těsně nad hladinou volnoběžných otáček. Naopak Jaguar ve svém dieselu 3.0 V6 celý princip obrací, využívá velké turbo pro otáčky do 2800/min a teprve poté připojuje druhé, menší. Argumenty jsou nižší tlak spalin a menší ztráty.

Jinou cestou se vydává Volkswagen u svého dvojitě přeplňovaného motoru 1.4 TSI se 118 kW. Rootsův kompresor se stará o plynulý nástup od volnoběžných otáček, tedy v oblasti, kde by samotné turbo ani s nastavitelnými lopatkami nebylo tak účinné. To se přidá až při rostoucích otáčkách a od 3500/min přebírá celou práci samo.

Motory bez přeplňování se budou pravděpodobně již brzy řadit mezi rarity, přeplňované diesely jsou dnes standardem, u zážehových motorů patří budoucnost přímému vstřikování s turbem a proměnným časováním ventilů, kompresory jsou víceméně na ústupu. Taková řešení mají největší potenciál pro downsizing, snižování spotřeby a růst výkonu. I bez přeplňování to ale jde, jak dokazuje například konstrukčně unikátní zážehový motor Mazdy Skyactiv-G, který z objemu 2,0 l i díky vysoké kompresi 14,0:1 poskytuje 121 kW.

Vydáno: 05. 03. 2012

Autor: Jo Deleker a Ivan Pindur (Motor-Presse Bohemia)

Zdroj: autopruvodce.cz

Aktuální nabídka: BMW Řada 7 bazar