Motorul BMW tri-turbo diesel

    În anul 2004 BMW a lansat în producție primul motor de automobil bi-turbo cu două turbocompresoare montate în serie, la care comprimarea aerului se face în două etaje. Noul motor BMW diesel N57S, de 3.0 litri, cu 6 cilindri în linie beneficiază de un sistem de turbo supraalimentare cu 3 turbocompresoare, numit și motorul tri-turbo. Acesta produce 740 Nm și 381 CP!

Motorul BMW diesel tri-turbo

Foto: Motorul BMW diesel tri-turbo
Sursa: BMW

    Motorul tri-turbo echipează automobilele BMW din gama Motorsport: M550d xDrive, M550d xDrive Touring, X5 M50d și X6 M50d. Sistemul de supraalimentare este produs de BorgWarner exclusiv pentru BMW. Acesta este compus din 3 turbocompresoare, două de presiune înaltă (BV45) și unul de presiune joasă (BV2).

Sistemul de turbo supraalimentare de pe motorul BMW tri-turbo

Foto: Sistemul de turbo supraalimentare de pe motorul BMW tri-turbo
Sursa: BMW

  1. turbocompresor de presiune joasă (LP – low pressure)
  2. radiator răcire intermediară presiune joasă (intercooler)
  3. turbocompresor de presiune înaltă (HP1 – high pressure 1)
  4. turbocompresor de presiune înaltă (HP2 – high pressure 2)
  5. radiator răcire intermediară presiune înaltă (intercooler)

    Turbocompresorul de presiune joasă (BV2) este cu geometrie fixă și waste-gate. Cele două turbocompresoare de presiune înaltă (BV45) sunt cu geometrie variabilă cu acționare electrică și răcite cu lichid.

Circuitul de turbo supraalimentare al motorului BMW diesel tri-turbo

Foto: Circuitul de turbo supraalimentare al motorului BMW diesel tri-turbo
Sursa: ATZ

  1. admisie aer proaspăt
  2. evacuare gaze arse
  3. supapă de bypass compresor de presiune joasă (LP)
  4. turbocompresor de presiune joasă (LP)
  5. waste-gate turbină (LP)
  6. radiator răcire intermediară presiune joasă (intercooler)
  7. supapă de recirculare aer compresor presiune înaltă (HP2)
  8. turbocompresor de presiune înaltă (HP2)
  9. turbocompresor de presiune înaltă (HP1)
  10. supapă compresor presiune înaltă (HP2)
  11. supapă control debit gaze arse turbină (HP2)
  12. radiator răcire intermediară presiune înaltă (intercooler)

    Turbocompresorul de presiune înaltă (HP1) este tot timpul în acțiune, începând cu turația de ralanti. La sarcini mici, dacă turația motorului depășește 1500 rot/min intră în acțiune și turbocompresorul de presiune joasă (LP). Peste turații de 2500 rot/min este acționat și al doilea turbocompresor de presiune înaltă (HP2).

Componentele sistemului de turbo supraalimentare motor BMW tri-turbo

Foto: Componentele sistemului de turbo supraalimentare motor BMW tri-turbo
Sursa: BMW

  1. turbină presiune joasă
  2. waste-gate turbină presiune joasă
  3. conductă alimentare ulei arbore turbocompresor presiune joasă
  4. compresor presiune joasă
  5. radiator răcire intermediară presiune joasă (intercooler)
  6. racord circuit apă răcire turbocompresor presiune joasă
  7. compresor presiune înaltă (HP1)
  8. turbină presiune înaltă (HP1)
  9. compresor presiune înaltă (HP2)
  10. turbină presiune înaltă (HP2)
  11. acționare pneumatică supapă de recirculare aer compresor presiune înaltă (HP2)
  12. acționare pneumatică supapă compresor presiune înaltă (HP2)
  13. acționare pneumatică supapă control debit gaze arse turbină (HP2)

    În funcție de punctul de funcționare al motorului sistemul de turbo supraalimentare poate fi:

  • mono-turbo: aerul este comprimat doar de turbocompresorul de presiune înaltă, acționat permanent HP1
  • bi-turbo: aerul este comprimat de turbocompresorul de presiune joasă LP și de cel de presiune înaltă HP1
  • tri-turbo: aerul este comprimat de turbocompresorul de presiune joasă LP apoi, în paralel, de cele două compresoare de presiune înaltă

    Comprimarea aerului se face într-un singur etaj sau două. Indiferent că este modul bi-turbo sau tri-turbo, aerul este comprimat în două etaje, diferența fiind dată de faptul că în modul tri-turbo comprimarea aerului se realizează de două turbocompresoare ce lucrează în paralel.

Circuitul aerului admis și al gazelor arse pentru motorul BMW tri-turbo

Foto: Circuitul aerului admis și al gazelor arse pentru motorul BMW tri-turbo
Sursa: BMW

    Sistemul de turbo supraalimentare are 5 moduri de funcționare adaptate regimului de funcționare al motorului. Pentru a putea realiza aceste moduri de funcționare, calculatorul de injecție acționează 7 actuatori electrici ai sistemului de turbo supraalimentare. Cele 5 moduri de funcționare sunt sintetizate în tabelul de mai jos.

Mod de funcționare Supapă bypass compresor (LP) Supapă recirculare compresor (HP2) Supapă compresor (HP2) Supapă debit gaze turbină (HP2) Waste-gate turbină (LP) Geometrie
turbină (HP1)
Geometrie
turbină (HP2)
1 O O X X X C X
2 X O X X X C X
3 X O X X C C X
4 X X O O X C C
5 X X O O C C C

X – închisă
O – deschisă
C – controlată

Modul 1 (mono-turbo)

    La turații și sarcini mici comprimarea aerului se face doar cu ajutorul turbocompresorului de presiune înaltă acționat permanent (HP1). Debitul gazelor arse ce trec prin turbină (HP1), deci implicit turația turbinei, sunt controlate cu ajutorul geometriei turbinei. Compresorul de joasă presiune (LP) este ocolit prin deschiderea supapei de bypass.

    De asemenea supapa de recirculare a aerului compresorului de înaltă presiune (HP2) este deschisă, supapa ce permite aerului ce iese din compresorul (HP2) este închisă și supapa de debit al gazelor de evacuare pentru turbina de înaltă presiune (HP2), de asemenea, închisă. În acest mod de funcționare aerul este comprimat doar turbocompresorul HP1, turbocompresorul de joasă presiune (LP) fiind ocolit iar cel de înaltă presiune (HP2) dezactivat.

Modul 1 de funcționare, mono-turbo, al motorului BMW N57S

Foto: Modul 1 de funcționare, mono-turbo, al motorului BMW N57S
Sursa: ATZ

Modul 2 (bi-turbo)

    În acest mod de funcționare se închide supapa de bypass a turbocompresorului de presiune joasă (LP). Astfel aerul este precomprimat și apoi comprimat în al doilea etaj de către turbocompresorul de presiune înaltă (HP1).

Modul 3 (bi-turbo cu limitare a presiunii de precomprimare)

    Pentru a limita presiunea aerului de precomprimat de turbocompresorul de joasă presiune (LP1) în acest mod se acționează waste-gate-ul turbinei (LP). Diferența față de modul 2 este controlul turației turbinei (LP).

Modurile 2 și 3 de funcționare, bi-turbo, ale motorului BMW N57S

Foto: Modurile 2 și 3 de funcționare, bi-turbo, ale motorului BMW N57S
Sursa: ATZ

Modul 4 (tri-turbo)

    În acest mod se activează si turbocompresorul de presiune înaltă (HP2). Supapa de recirculare a aerului comprimat este închisă iar supapa de debit a compresorului (HP2) este deschisă. În același timp se controlează și turația turbinei de presiune înaltă (HP2) prin controlul geometriei.

Modul 5 (tri-turbo cu limitare a presiunii de precomprimare)

    Pentru a prevenii creșterea peste limită a presiunii de precomprimare și a turației turbinei de joasă presiune (LP) în acest mod se controlează debitul gazelor prin deschiderea waste-gate-ului.

Modurile 4 și 5 de funcționare, tri-turbo, ale motorului BMW N57S

Foto: Modurile 4 și 5 de funcționare, tri-turbo, ale motorului BMW N57S
Sursa: ATZ

    Acest mod precis de control al sistemului de turbo supraalimentare a permis optimizarea presiunii aerului admis pe tot domeniul de funcționare al motorului. Astfel, la turații și sarcini joase, motorul poate funcționa ca un motor turbo supraalimentat simplu, la turații mici, medii și pe toată plaja de sarcini, ca motor turbo supraalimentare în două etaje, iar la turații medii, mari și pe toată plaja de sarcini ca motor turbo supraalimentat în două etaje, al doilea etaj fiind realizat de două turbocompresoare în paralel.

Modurile de funcționare ale sistemului de turbo supraalimentare, motor BMW tri-turbo

Foto: Modurile de funcționare ale sistemului de turbo supraalimentare, motor BMW tri-turbo
Sursa: BMW

    Datorită presiunea de supraalimentare absolută, care poate ajunge până la 3.5 bari, motorul BMW tri-turbo are parametrii specifici remarcabili. Cuplul specific este de 247 Nm/litru iar puterea specifică de 127 CP/litru. Aceste performanțe dinamice poziționează motorul BMW tri-turbo în fruntea clasamentului motoarelor diesel pentru automobile.

Curbele de cuplu și putere ale motorului BMW tri-turbo

Foto: Curbele de cuplu și putere ale motorului BMW tri-turbo
Sursa: BMW

    Cuplul motor maxim, de 740 Nm, este disponibil între 2000 și 3000 rot/min. Puterea maximă de 381 CP este constantă între 4000 și 4400 rot/min.

    Pe lângă sistemul de turbo supraalimentare performant acest motor este dotat și cu un sistem de injecție cu rampă comună și injectoare piezoelectrice de ultimă generație. Presiunea maximă de injecție poate ajunge la 2200 de bari, sistemul fiind capabil de 7 injecții divizate pe ciclu: 3 pre-injecții, o injecție principală și până la 4 post injecții.

    Radiatoarele de răcire a aerului comprimat sunt cu lichid și sunt alimentate de un sistem de răcire adițional cu pompă de apă electrică.

    Sistemul de tratare a gazelor de evacuare conține un filtru de particule, un catalizator de oxidare, un catalizator de stocare a oxizilor de azot (NOx), ceea ce permite îndeplinirea normelor de poluare Euro 6.

    Acest motor îmbină performanțele dinamice extraordinare cu consum scăzut de combustibil. Automobilul BMW X5 M50d echipat cu acest motor accelerează de la 0 la 100 km/h în doar 5.5 secunde, consumul de combustibil pe ciclul de omologare NEDC fiind de doar 7.5 litri / 100 km!

    BMW M550d xDrive cu motor tri-turbo, accelerează de la 0 la 100 km/h în 4.7 secunde, consumul de combustibil fiind de doar 6.3 litri/100 km iar emisiile de CO2 de 165 g/km!

Video – Motorul BMW tri-turbo

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Alexul
Joi, 31 Decembrie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
ccc7070
Duminică, 13 Decembrie 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5
mariusmarian
Duminică, 31 Mai 2015 Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5Votează 5 / 5

Login

Logo motorul anului