Audi RS5 TDI Concept – E-Kompresor

Společnost Audi naznačila vývoj vznětových motorů, do hry vstupuje elektrický kompresor... 

Vznětové motory prošly za poslední čtvrtstoletí rychlým vývojem. Dominuje nasazení systémů přímého vstřikování s vysokotlakým zásobníkem common rail a přeplňování turbo-dmychadly s proměnnou geometrií rozváděcích lopatek. Objevily se vznětové motory s jedním, dvěma nebo dokonce třemi turbodmychadly. První vznětový s přímým vstřikem paliva, určený pro osobní automobily, uvedl do série Fiat Croma 2.0 TD i.d. v roce 1986 s výkonem 69 kW (94 k) ze zdvihového objemu 1929 cm³. Znamenalo to měrný výkon 35,8 kW/l. Posun v čase o téměř tři desetiletí později přivádí k vývojovému prototypu vidlicového šestiválce 3.0 TDI BiTurbo, zabudovaného do studie Audi RS5 TDI Concept. Tento motor objemu 2967 cm disponuje výkonem 283 kW (385 k)/4250 min, tedy měrným 95,4 kW/l!

Automobilka Audi v koncepčním motoru použila zajímavé technické řešení v podobě elektricky poháněného kompresoru, integrovaného do sacího traktu, a ukázala světu dvojici 3.0 TDI s jedním (A6 TDI Concept) a dvěma výfukovými turbo-dmychadly (RS5 TDI Concept). U prvního dosáhla výkonu 240 kW (326 k) a točivého momentu 650 N.m v rozpětí 1500 až 3500 min, u druhého již avizovaných 283 kW (385 k) a točivého momentu 750 N.m/1250 až 2000 min. Posun v čase o téměř tři desetiletí později přivádí k vývojovému prototypu vidlicového šestiválce 3.0 TDI BiTurbo, zabudovaného do studie Audi RS5 TDI Concept. Tento motor objemu 2967 cm³ disponuje výkonem 283 kW (385 k)/4250 min^‑1, tedy měrným 95,4 kW/l! Automobilka Audi v koncepčním motoru použila zajímavé technické řešení v podobě elektricky poháněného kompresoru, integrovaného do sacího traktu, a ukázala světu dvojici 3.0 TDI s jedním (A6 TDI Concept) a dvěma výfukovými turbo-dmychadly (RS5 TDI Concept). U prvního dosáhla výkonu 240 kW (326 k) a točivého momentu 650 N.m v rozpětí 1500 až 3500 min^‑1, u druhého již avizovaných 283 kW (385 k) a točivého momentu 750 N.m/1250 až 2000 min^‑1.

Systémy přeplňování jsou obvykle kompromisem mezi velkým plnicím tlakem ve vysokých otáčkách pro zajištění potřebného výkonu a rychlými reakcemi v dolním spektru otáček. Pro první případ je ideálem velké turbodmychadlo, pro druhý buď menší turbo-dmychadlo, jež se rychleji roztočí, anebo kompresor (zážehové motory), mechanicky poháněný přímo motorem. Konflikt protichůdných požadavků řeší systémy vícestupňového přeplňování. Patří k nim v roce 2006 představený čtyřválec Volkswagen 1.4 TSI TwinCharger s výkonem 125 kW (170 k), přeplňovaný jak turbodmychadlem, tak kompresorem. Dalším příkladem je v roce 2007 na trh uvedený vznětový řadový šestiválec BMW o výkonu 210 kW (286 k), přeplňovaný kombinací malého (pro nízké otáčky) a velkého turbodmychadla (pro vysoké otáčky). VW Group/Audi u koncepčních motorů pro zajištění rychlých reakcí a nástupu výkonu především v nízkých otáčkách použil elektrický kompresor, umístěný za chladičem stlačovaného vzduchu.

Ve výkonnější verzi pracuje systém tak, že v nízkých otáčkách běží malé turbodmychadlo a elektrický kompresor, což zajišťuje velmi rychlé reakce systému. Modul škrticí klapky je v tomto případě obcházen právě kompresorem, který reguluje množství vzduchu do spalovacích prostorů. Ve vysokých otáčkách je vzduch veden konvenční cestou mimo elektrický kompresor a stlačován pouze větším z turbodmychadel, umístěných v zadní části motoru mezi řadami válců. V tomto případě dosahuje plnicí tlak 2,4 baru. Audi RS5 TDI Concept s pohonem všech kol a osmistupňovou samočinnou převodovkou Tiptronic zrychluje na sto zhruba za čtyři sekundy, 0 – 200 km/h zvládne za 16 sekund, největší rychlost činí 280 km/h. Výrobce uvádí kombinovanou spotřebu EU jen 5,3 l/100 km, což představuje emise CO₂ méně než 140 g/km. Elektrický kompresor je poháněn elektromotorem o výkonu 7 kW, který dosahuje maximálních otáček 72 000 min^‑1 za pouhých 250 milisekund, a to zcela nezávisle na spalovacím motoru, přičemž vyžaduje použití elektrické sítě s napětím 48 V. U Audi proto vyvinuli systém 48 V s kompaktním akumulátorem Li-Ion, jenž dodává elektrickou energii v okamžicích, kdy je motor vypnutý.

Právě akumulátor Li-Ion umožnil využití výkonnějšího alternátoru až 10 kW (standardní dává nejvýše 3 kW), čímž se zvětšuje účinnost rekuperace kinetické energie (snižuje spotřebu cca o 0,4 l/100 km). Ze sítě 48 V se měničem stejnosměrného napětí DC/DC přivádí elektrická energie do standardní palubní sítě 12 V. Elektrický systém 48 V přenáší více energie, a tak jej lze v budoucnu použít pro elektrické topení, elektromechanické zadní brzdy, k pohonu olejového či vodního čerpadla apod. Vzhledem k tomu, že větší napětí znamená menší proudy, je možné používat kabely s menším průměrem, a tím snížit hmotnost elektrické soustavy. Automobily s elektrickou sítí 48 V jsou rovněž lépe připraveny na různé příští aplikace elektrifikace hnacího ústrojí. Elektrický kompresor je navržen jako samostatný modul, jenž lze využít i pro jiné vznětové a zážehové motory. S jeho prvním nasazením v sériovém voze můžeme podle Audi počítat již brzy.

Převzato z časopisu

Fotogalerie