BMW M50d (280 kW, 740 Nm): Jak pracují tři turba?

BMW vyrábí dieselové motory od roku 1983, kdy byl do prodeje uveden model 524td. Od té doby si bavorská automobilka během tří dekád vybudovala postavení leadera v oblasti vývoje dieselových motorů.

Důkazem toho je řada ocenění v anketě International Engine of the Year a především bezpočet inovací a konstrukčních prvenství. Například třílitrový šestiválec M57 byl v roce 2004 díky modelu 535d prvním sériově vyráběným dieselem, který přeplňují dvě nestejně velká turbodmychadla.

V roce 2012 přichází další krok – trojice turbodmychadel osazených na řadovém šestiválci. Parametry motoru, který dostal označení 50d, dosahují úrovně nejlepších dieselových osmiválců.

Technika přeplňování vychází z koncepce TwinPower Turbo, což dosud u dieselových šestiválců znamenalo dvě nestejně velká turbodmychadla. První motor osazený trojicí turb jde dál, kombinuje dvě menší vysokotlaká a jedno větší nízkotlaké.

Celá soustava je kompaktní a je navržená tak, aby dodávala plynulý plnící tlak. Umístění turbodmychadel na motoru muselo také samozřejmě zohlednit budoucí požadavky na ochranu chodců při čelní srážce.

První motor se třemi turbodmychadly

První malé turbo se roztáčí ihned nad volnoběhem. Díky kompaktním rozměrům a variabilní geometrii lopatek má malou setrvačnost a tomu odpovídá rychlá odezva. Velké turbo se připojuje v 1500 min^-1. Součinnost jednoho malého a jednoho velkého turbodmychadla se stará o dosažení maxima točivého momentu 740 Nm od 2000 min^-1

Třetí turbo se dostane do akce jen výjimečně. Nachází se v samostatném kanálu výfukových svodů, který se otevírá podtlakově ovládanou klapkou. Tento kanál obchází první (malé) a míří přímo na druhé (velké) turbo. Třetí turbodmychadlo je opět malé a vybavené variabilní geometrií lopatek.

Klapka se otevírá při výrazném stisknutí plynového pedálu v otáčkách nad 2700 min^-1. Kompaktní konstrukce a stavitelné lopatky opět přispívají k nízké setrvačnosti a tedy rychlému a hladkému připojení turba.

Celý systém funguje v těchto chvílích paralelně – nestejně velká dvojice pokračuje v dodávce stlačeného vzduchu do sání, avšak s rostoucími otáčkami už nedokáže využít všechnu energii výfukových plynů, protože první turbo dosáhlo maximálního přetlaku. Proto malému turbu pomáhá třetí turbo, které dodává další porce stlačeného vzduchu.

Nežádoucím jevem jsou u přeplňovaného spalovacího motoru zpětné tlaky ve výfukovém potrubí, právě tomu ale pomáhá třetí turbo předcházet. V záloze je také obvyklý obtokový ventil.

Výsledkem je výkon 280 kW při 4000 až 4400 min^-1, víc než dosahuje motor Audi 4,2 V8 TDI (258 kW). Maximum otáček je u nového trojitě přeplňovaného šestiválce omezeno na 5400 min^-1 (dvojitě přeplňovaný třílitr BMW točí nejvýš 5600 min^-1).

O lepší řidičský zážitek se u modelu M550d stará Driving Experience Control. Toto zařízení v režimech Sport a Sport+ pomocí audiosystému vylepšuje zvuk řadového šestiválce, podobně jako je tomu u osmiválcové benzinové M5.

Vysoký specifický výkon díky konstrukčním změnám

Nový šestiválec M Performance TwinPower Turbo se pyšní vysokým specifickým výkonem 93,6 kW/l. To ale není jen zásluhou revolučního třístupňového přeplňování, stojí za tím i výrazné změny samotného motoru.

Tlak ve spalovacích prostorech vzrostl ze 185 bar (dosud nejvíc mezi motory BMW) na 200 bar. Motor dostal zesílená ložiska klikového hřídele, blok i hlava motoru jsou vyrobeny technologií HIPen, která spočívá ve vysokotlakém odlévání. Klikový hřídel a ojnice mají upravený tvar a jsou vyrobeny z vysokopevnostních materiálů.

Vysoké tlaky vyžadují také změnu vstřikování. Systém common rail nově pracuje s 2200 bar. Palivo se do válců vstřikuje až na osmkrát – tři pilotní vstřiky, jeden hlavní a čtyři následné.

Motor je standardně vybaven filtrem pevných částic, oxidačním katalyzátorem a paketem BMW BluePerformance, který obsahuje katalyzátor na odbourávání oxidů dusíku (NO_x). Díky tomu už nyní motor M50d vyhoví emisní normě Euro 6, která bude platit od roku 2014.

Motor M50d bude nabízen od léta ve čtyřech modelech: řada 5 sedan, řada 5 kombi, X5 a X6. Standardem bude vždy osmistupňová automatická převodovka a pohon všech kol xDrive.