Χαρακτηριστικά του συστήματος υπερσυμπίεσης TwinTurbo

Το κύριο πρόβλημα κατά τη χρήση στροβιλοσυμπιεστή είναι η αδράνεια του συστήματος ή η εμφάνιση της λεγόμενης «υστέρησης στροβίλου» (το χρονικό διάστημα μεταξύ της αύξησης των στροφών του κινητήρα και της πραγματικής αύξησης της ισχύος). Για την εξάλειψή του, αναπτύχθηκε ένα σχέδιο χρησιμοποιώντας δύο στροβιλοσυμπιεστές, το οποίο ονομάστηκε TwinTurbo. Αυτή η τεχνολογία είναι επίσης γνωστή ως BiTurbo από ορισμένους κατασκευαστές, αλλά η διαφορά σχεδιασμού έγκειται μόνο στην εμπορική ονομασία.

Δυνατότητες Twin Turbo

Διατίθενται συστήματα διπλού συμπιεστή για κινητήρες ντίζελ και βενζίνης. Ωστόσο, το τελευταίο απαιτεί τη χρήση καυσίμου υψηλότερης ποιότητας με υψηλό αριθμό οκτανίων, γεγονός που μειώνει την πιθανότητα έκρηξης (αρνητικό φαινόμενο που εμφανίζεται στους κυλίνδρους του κινητήρα, καταστρέφοντας την ομάδα κυλίνδρου-εμβόλου).

Εκτός από την κύρια λειτουργία του για τη μείωση του χρόνου υστέρησης turbo, το σύστημα Twin Turbo επιτρέπει την άντληση περισσότερης ισχύος από τον κινητήρα του οχήματος, μειώνει την κατανάλωση καυσίμου και διατηρεί τη μέγιστη ροπή σε μεγάλο εύρος στροφών. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση διαφόρων σχημάτων σύνδεσης συμπιεστή.

Τύποι υπερσυμπιεστών με δύο υπερσυμπιεστές

Ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης του ζεύγους στροβιλοσυμπιεστών, υπάρχουν τρεις βασικές διατάξεις του συστήματος TwinTurbo:

• παράλληλο;
• σταθερός;
• πάτησε.

Παράλληλη σύνδεση τουρμπινών

Παρέχει τη σύνδεση δύο πανομοιότυπων υπερσυμπιεστών που λειτουργούν παράλληλα (ταυτόχρονα). Η ουσία του σχεδιασμού είναι ότι δύο μικρότεροι στρόβιλοι έχουν μικρότερη αδράνεια από έναν μεγάλο.

Πριν εισέλθει στους κυλίνδρους, ο αέρας που αντλείται από τους δύο υπερσυμπιεστές εισέρχεται στην πολλαπλή εισαγωγής, όπου αναμιγνύεται με το καύσιμο και διανέμεται στους θαλάμους καύσης. Αυτό το σχήμα χρησιμοποιείται συχνότερα σε κινητήρες ντίζελ.

Σειριακή σύνδεση

Το σειριακό-παράλληλο κύκλωμα προβλέπει την εγκατάσταση δύο πανομοιότυπων στροβίλων. Το ένα λειτουργεί συνεχώς και το δεύτερο συνδέεται με αύξηση της ταχύτητας του κινητήρα, αύξηση φορτίου ή άλλους ειδικούς τρόπους λειτουργίας. Η εναλλαγή από τον έναν τρόπο λειτουργίας σε έναν άλλο γίνεται μέσω μιας βαλβίδας που ελέγχεται από την ECU του κινητήρα του οχήματος.

Αυτό το σύστημα στοχεύει κυρίως στην εξάλειψη της υστέρησης του turbo και στην επίτευξη ομαλότερης δυναμικής επιτάχυνσης του αυτοκινήτου. Τα συστήματα TripleTurbo λειτουργούν παρόμοια.

Σχέδιο βημάτων

Η υπερτροφοδότηση δύο σταδίων αποτελείται από δύο υπερσυμπιεστές διαφορετικών μεγεθών, εγκατεστημένους σε σειρά και συνδεδεμένους στις θύρες εισαγωγής και εξαγωγής. Τα τελευταία είναι εξοπλισμένα με βαλβίδες παράκαμψης που ρυθμίζουν τη ροή του αέρα και των καυσαερίων. Το κύκλωμα βήματος έχει τρεις τρόπους λειτουργίας:

• Οι βαλβίδες είναι κλειστές σε χαμηλές στροφές. Τα καυσαέρια διέρχονται και από τους δύο στρόβιλους. Επειδή η πίεση του αερίου είναι χαμηλή, οι μεγάλες πτερωτές του στροβίλου μετά βίας περιστρέφονται. Ο αέρας ρέει και στα δύο στάδια του συμπιεστή με αποτέλεσμα την ελάχιστη υπερπίεση.
• Καθώς οι στροφές αυξάνονται, η βαλβίδα εξαγωγής αρχίζει να ανοίγει, η οποία οδηγεί τη μεγάλη τουρμπίνα. Ο μεγαλύτερος συμπιεστής συμπιέζει τον αέρα, μετά τον οποίο στέλνεται στον μικρότερο τροχό, όπου εφαρμόζεται επιπλέον συμπίεση.
• Όταν ο κινητήρας λειτουργεί σε πλήρη ταχύτητα, και οι δύο βαλβίδες είναι πλήρως ανοιχτές, κάτι που κατευθύνει τη ροή των καυσαερίων απευθείας στον μεγάλο στρόβιλο, ο αέρας περνά μέσα από τον μεγάλο συμπιεστή και στέλνεται αμέσως στους κυλίνδρους του κινητήρα.

Η κλιμακωτή έκδοση χρησιμοποιείται πιο συχνά για πετρελαιοκίνητα οχήματα.

Twin Turbo πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Προς το παρόν, το TwinTurbo εγκαθίσταται κυρίως σε οχήματα υψηλών επιδόσεων. Η χρήση αυτού του συστήματος προσφέρει πλεονεκτήματα όπως η μετάδοση της μέγιστης ροπής σε ένα ευρύ φάσμα στροφών κινητήρα. Επιπλέον, χάρη στον διπλό στροβιλοσυμπιεστή, με σχετικά μικρό όγκο εργασίας της μονάδας ισχύος, επιτυγχάνεται αύξηση της ισχύος, γεγονός που την καθιστά φθηνότερη από την «αναρρόφηση».

Τα κύρια μειονεκτήματα του BiTurbo είναι το υψηλό κόστος, λόγω της πολυπλοκότητας της συσκευής. Όπως και με την κλασική τουρμπίνα, τα συστήματα διπλού υπερσυμπιεστή απαιτούν πιο ήπιο χειρισμό, καλύτερα καύσιμα και έγκαιρες αλλαγές λαδιών.