Cum funcționează un turbocompresor simplu cu 4 cilindri și două spirale?

Turbocompresorul simplu Twin-Scroll cu 4 cilindri este un sistem de turbocompresor care combină tehnologia twin-scroll cu un design cu o singură turbină pentru a îmbunătăți 

reactivitatea și eficiența motorului. Iată o explicație detaliată pas cu pas a modului în care funcționează: 1. Structura de bază: Componentele turbocompresorului

• Turbină: Acționată de gazele de eșapament ale motorului.

• Compresor: Acționat de turbină, aerul comprimat este trimis către cilindru.

• Twin-Scroll: Intrarea turbinei este împărțită în două spirale independente, care sunt conectate la diferite colectoare de evacuare a cilindrilor.

2. Caracteristicile evacuării motoarelor cu patru cilindri

• Ordinea de aprindere: Motoarele cu patru cilindri sunt de obicei aprinse în ordinea 1-3-4-2, cu evacuarea cilindrilor adiacenți distanțată la 180° unul de celălalt.

• Interferența impulsurilor de evacuare: Dacă toate evacuarile cilindrilor intră în aceeași conductă, undele de presiune ale evacuarii cilindrilor adiacenți vor interfera între ele, 

rezultând o eficiență redusă a turbinei (numită interferență a impulsurilor de evacuare).

3. Design de divizare a fluxului cu dublă derulare

• Conexiune cilindru grupat: două spirale conectează respectiv două grupuri de cilindri (de exemplu: cilindrul 1+4 este un grup, cilindrul 2+3 este un alt grup).

• Izolarea impulsurilor de evacuare: evacuarea fiecărui grup de cilindri intră într-o spirală independentă pentru a evita anularea reciprocă a undelor de presiune ale evacuarii, 

asigurându-se că energia de evacuare este transferată eficient către turbină.

4. Utilizarea eficientă a energiei gazelor de eșapament • Efect de supraalimentare cu impulsuri:

◦ Sistemul cu două suluri separă impulsurile de evacuare la intervale mari (cum ar fi intervalul de evacuare al unui motor cu patru cilindri este de 180°), 

permițând turbinei să primească continuu gaze de eșapament cu energie cinetică ridicată.

◦ Comparativ cu un sistem cu o singură spirală, un sistem cu două spirale poate menține o viteză de evacuare mai mare la viteze mici, reducând întârzierea turbo.

5. Avantajele unei singure turbine

• Structură simplificată: o singură turbină este mai ușoară și mai puțin costisitoare decât un sistem twin-turbo.

• Acoperire largă a vitezei: prin optimizarea twin-scroll, o singură turbină poate obține un răspuns rapid la viteze mici, menținând în același timp o creștere mare a debitului la viteze mari.

6. Exemplu de flux de lucru (luând ca exemplu un motor cu patru cilindri)

1. Treapta de evacuare:

Cilindrul 1 își termină lucrul, iar gazele de eșapament la temperatură înaltă se năpustesc asupra turbinei prin prima spirală.

◦ După o rotație a arborelui cotit la 180°, cilindrul 4 evacuează și acționează turbina prin aceeași spirală.

◦ Eșapamentul cilindrilor 2 și 3 acționează alternativ cealaltă parte a turbinei prin a doua spirală.

2. Acționarea turbinei:

◦ Două seturi de impulsuri alternative de evacuare fac ca viteza turbinei să crească mai rapid, în special la viteze mici, reducând semnificativ histerezisul.

3. Creșterea admisiei:

◦ Turbina acționează compresorul pentru a trimite aer comprimat în intercooler, apoi îl introduce în cilindru după răcire, îmbunătățind eficiența arderii.

7. Avantaje de performanță

• Îmbunătățirea cuplului la turații reduse: Designul dual-scroll permite turbinei să funcționeze eficient la 1500-3000 RPM ale motorului, sporind cuplul redus.

• Lag redus al turbo-ului: Izolarea impulsurilor de evacuare face ca viteza de răspuns a turbo-ului să fie apropiată de cea a unui supraalimentator.

• Economie de combustibil: îmbunătățiți eficiența combustiei, respectând în același timp reglementările privind emisiile (cum ar fi reducerea combustiei bogate înainte de intervenția turbo).

8. Scenarii tipice de aplicare

• Mașini performante de uz casnic: cum ar fi motorul BMW N20, Volkswagen EA888 Gen3 etc., echilibrează puterea și costul.

• Echilibru între economie și sportivitate: potrivit pentru modelele care necesită o putere liniară și o eficiență redusă a consumului de combustibil.

Rezumat Turbocompresorul simplu twin-scroll cu patru cilindri atinge o viteză de răspuns apropiată de cea a unui twin-turbo într-o structură cu un singur turbo 

prin devierea impulsurilor de evacuare și optimizarea utilizării energiei gazelor de eșapament, ținând cont în același timp de greutatea redusă și costul redus. 

Acest design este o soluție clasică pentru echilibrarea performanței și a caracterului practic în tehnologia modernă de turbocompresie.