Stále sílící tlak na snižování emisí CO2 nutí výrobce spalovacích motorů hledat nové cesty, jak se do zpřísňujících se limitů vejít. A velkou nadějí jsou pro ně turbodmychadla, která dokážou efektivitu spalovacích motorů významně zvýšit. Největší světový výrobce turbodmychadel Garrett nyní poodhalil, jaké rezervy ještě jsou a co se dá ze spalovacích motorů ještě vymáčknout.
Více výkonu, méně emisí
Dříve se „turbo“ využívalo především ke zvyšování výkonů motorů, dnes se ale upíná větší pozornost na celkovou efektivitu a součinnou schopnost snížit emise škodlivin. Právě „turbo“ se významně zasluhuje o to, že spalovací motory mohou splnit emisní limity a i při nižším objemu válců. Při nižší spotřebě benzínu či nafty a tím i snížené emisi škodlivin dokáže z motoru vytáhnout více výkonu.
Podívejte se v galerii výše na vývoj turbodmychadel v Brně
Turbodmychadlo dokáže významně zvýšit efektivitu motoru tím, že energii výfukových plynů využije ke zvýšení tlaku vzduchu, který jde do sání motoru. V základním principu je turbodmychadlo čistě mechanická záležitost. Na výfukovém potrubí je instalovaná turbína, kterou odcházející plyny roztáčí a na stejné hřídeli je kompresor, který vzduch žene pod tlakem do motoru.
Už v základu je to technologicky obdivuhodné zařízení, protože se jedná o vysokootáčkové zařízení, které přitom dosahuje velmi vysokých teplot. Nároky na materiály a zpracování jsou obrovské. A spočítat a nasimulovat, co v takových podmínkách zažívá například jedna lopatka turbíny, to je záležitost velmi náročných výpočtů.
Co to obnáší v číslech si můžete prohlédnout v infografice:
Červeně jsou uvedeny špičkové parametry turbodmychadel, která v Garrettu reálně vyrábějí, zeleně pak zajímavá hodnota pro srovnání
Jenže to je stále jen základní koncepce. V Garrettu teď ale vyvinuli tzv. elektrické turbo, které vychází z principu klasického turbodmychadla, ale k turbíně a kompresoru je vřazen ještě elektrický motor, respektive generátor. Když se k tomu přidá chytré elektronické řízení, je výsledkem ještě daleko účinnější řešení.
Elektrické turbo jde ještě dál
Vřazený elektrický pohon zajistí daleko rychlejší náběh na optimální otáčky, a to už během doby, kdy se při akceleraci spalovací motor teprve rozjíždí z volnoběžných otáček. Díky tomu je odpadne znatelné prodlení mezi tím, kdy řidič automobilu zmáčkne pedál plynu a okamžikem, kdy motor zareaguje maximálním tahem při dosažení pracovních otáček turba.
Elektrický pohon napomůže i následné regulaci a zvýšení efektivity běhu motoru. A dokáže fungovat i naopak - pokud zrovna není potřeba energie pro zásobení kompresoru, naběhne do režimu generátoru a dokáže tak energii z výfukových plynů přeměnit na elektrickou a tou dobíjet akumulátor ve vozidle. Je to tedy ideální řešení pro plug-in hybridy.
Co to konkrétně přinese v praxi ukázal Garrett na prezentaci v Brně, kde poprvé v Evropě předvedl upravené Audi Q7 s dvoulitrovým benzínovým motorem 2.0 TFSI. Tento motor má standardně výkon 185 kW, točivý moment 380 Nm a plní emisní normu Euro 6. Když namísto standardního turba nasadili prototyp elektrického turba, výkon stoupl na 215 kW, točivý moment na 420 Nm a motor rázem plní o třídu vyšší emisní normu Euro 7.
V této Audině vyměnili běžné turbo za elektrické. Motor rázem plní o třídu přísnější emisní normu a je přitom výkonnější
Je to názorná ukázka, že spalovací motory mají ještě skrytý potenciál. A ačkoli se z dlouhodobého hlediska jeví, že budoucnost patří čistě elektrickým automobilům, je zřejmé, že to bude přechod pozvolný a bude probíhat ještě několik desetiletí. Během té doby se bude rozvíjet nejenom elektromobilita, ale také stávající spalovací motory. A příklad s elektrickým turbodmychadlem ukazuje, že možnosti stále ještě jsou.
Elektrická turbodmychadla se bezpochyby dostanou i do běžné automobilové produkce. Garrett spolupracuje téměř se všemi nejvýznamnějšími automobilkami na světě a spolupracuje s nimi na vývoji. Týká se to přitom jak osobních automobilů, tak nákladních.
Turbo i pro auta na vodík
Firma ale okrajově zmínila i své angažmá v elektromobilech, konkrétně ve vozech s vodíkovými palivovými články. Do těchto aut se „tankuje“ vodík, který následně v palivovém článku reaguje s kyslíkem a výsledkem je elektrická energie využitelná pro elektromotor. Z výfuku přitom odchází jen čistá voda. Garrett vyvinul vzduchový kompresor pro palivové články, který dodá vzduch do článku pod optimálním tlakem a tím zvýší jeho účinnost. Pokud se někdy vodíková auta prosadí, je tedy dost možné, že budou mít také své „turbo“.
Na závěr ještě překvapující informace o samotné firmě. Pro fandy motoristického sportu je Garrett jméno známé, vyvíjí totiž turba i pro Formule 1 nebo monoposty závodů Le Mans, nehledě na sportovně laděná turbodmychadla pro produkční motory. Do automobilek dodávají 50 tisíc turbodmychadel denně. Firma působí globálně a po světě má 5 vývojových center. To největší z nich je v Brně v průmyslové zóně na Černovické terase.
Jak to v brněnském vývojovém centru vypadá, na to se můžete podívat v komentované galerii výše.
