Multipřeplňování turbodmychadlem: Zajímavé řešení, kterého se nejspíš nedočkáme... Proč?

Ačkoliv se stále objevují hlasy, že downsizing v praxi moc nefunguje, ve skutečnosti dnes automobilky už skoro nic jiného nenabízejí. Jasně, třeba taková Mazda se stále drží motorů s „rozumným“ zdvihovým objemem, řekněme dva litry, se čtyřmi válci a bez přeplňování. Ve světové produkci ale představuje trochu výjimku. Ostatní totiž obhajují přeplňování.

Aby výrobci motorů překlenuli některé nevýhody přeplňování, zejména diskutabilní reakci turbodmychadla v nízkých otáčkách, které si musí vystačit s kinetickou energií výfukových plynů odpovídající maloobjemovému motoru, musejí technologii přeplňování dále vyvíjet. Proto dnes máme turbodmychadla se zdvojeným kanálem turbíny twin-scroll, aktivní regulaci otáček za pomoci elektromotoru či variabilní geometrií využívající pohyblivých lopatek statoru turbíny. A dále kaskádovité přeplňování či dokonce použití mechanicky poháněného kompresoru. Vrcholem techniky přeplňování je elektricky poháněný kompresor.

Konstruktéři mají řešení

Vzhledem k tak masivnímu uplatnění turbodmychadel u současných motorů napadlo Jima Clarka, někdejšího motoráře u Fordu řešení, v rámci kterého by měl každý z válců své vlastní turbodmychadlo. Clark byl svého času zodpovědný u modrého oválu za modulární osmiválce či motor Duratec-VE V6, známý třeba z rychlého „policejního“ Mondea ST220. Jenže to není vše. Clark pracoval i pro některé další firmy, zabývající se motory pro těžká užitková vozidla.

Přeplňování: Pro a proti, teorie i praxe. Dýchám zhluboka, tedy jsem rychlý

Jim Clark svůj inovativní koncept přeplňování nazývá „spolupůsobící plnění a přeplňování“. Jak by to celé pracovalo? Motor by využíval dvě škrticí klapky na každý válec, vždy jednu pro jeden sací kanál (u čtyřventilového motoru se dvěma sacími ventily). U konvenčního motoru je škrticí klapka dále od ventilů, propojení zajišťuje sací potrubí, jehož objem by měl zhruba odpovídat zdvihovému objemu motoru. To ale také znamená, že při otevření škrticí klapky chvíli trvá, než se vzduch dostane do válců. V případě motoru podle návrhu Clarka by se tato prodleva výrazně zkrátila.

Dieselová Pro a Proti VI: Typické poruchy turbodmychadel

Základem by bylo výrazné zmenšení vzdálenosti mezi výfukovými ventily a turbínou turbodmychadla. Tím by odpadly energetické ztráty, vzniklé ve vedení spalin k turbíně u konvenčního motoru. Přirozeně by se tímto řešením výrazně zrychlil nástup turbodmychadla. Jak už jsme předeslali, to by bylo vždy jedno pro jeden válec a umístěné tak blízko, jak jen by to bylo možné.

Turbodmychadlo by tímto uspořádáním mohlo být výrazně menší. Clark uvádí o 20 procent v otázce rozměrů, o celých 50 procent, pokud se bavíme o průtoku plynů, a to na tříválcovém motoru, který, jak se zdá, je pro downsizingu vhodný. Malé turbodmychadlo znamená také malé setrvačné hmoty svého rotoru. Clark slibuje téměř okamžitou reakci motoru na přidání plynu bez prodlevy turbodmychadla.

Problém je…cena

Teorie je to slibná. Bohužel, žádný takový motor zatím nevznikl. Vše je tedy pouze v myšlenkách a případně výpočtech Jima Clarka. Pokud bychom mluvili o tříválci, znamenalo by to použít šesti škrticích klapek místo jedné a zároveň tří turbodmychadel místo jednoho. Problém je, že tři turbodmychadla jsou cenově zhruba o polovinu dražší než jedno velké. Navíc tak velký počet škrticích klapek by také něco stál, nemluvě o spolehlivosti celého řešení (elektromotorický pohon klapek aj). Prostě, i kdyby to fungovalo, pro sériovou výrobu je dané řešení až příliš složité. A to nemluvíme o tom, co by to jednou dělalo, až bude takto poháněné auto staré třeba 15 let a najeto bude mít stovky tisíc kilometrů.