Cechy układu turbodoładowania TwinTurbo

Głównym problemem przy stosowaniu turbosprężarki jest bezwładność układu lub występowanie tzw. „turbo lag” (przedział czasu między wzrostem prędkości obrotowej silnika a faktycznym wzrostem mocy). Aby go wyeliminować, opracowano schemat wykorzystujący dwie turbosprężarki, który nazwano TwinTurbo. Ta technologia jest również znana jako BiTurbo przez niektórych producentów, ale różnica w konstrukcji dotyczy tylko nazwy handlowej.

Funkcje Twin Turbo

Dla silników wysokoprężnych i benzynowych dostępne są układy z podwójną sprężarką. To ostatnie wymaga jednak zastosowania paliwa wyższej jakości o wysokiej liczbie oktanowej, co zmniejsza prawdopodobieństwo detonacji (negatywne zjawisko występujące w cylindrach silnika, niszczące grupę cylinder-tłok).

Oprócz swojej podstawowej funkcji, polegającej na skróceniu czasu opóźnienia turbodoładowania, system Twin Turbo umożliwia pobranie większej mocy z silnika pojazdu, zmniejszenie zużycia paliwa i utrzymanie szczytowego momentu obrotowego w szerokim zakresie obrotów. Osiąga się to za pomocą różnych schematów połączeń sprężarek.

Rodzaje turbodoładowania z dwiema turbosprężarkami

W zależności od sposobu podłączenia pary turbosprężarek, istnieją trzy podstawowe układy systemu TwinTurbo:

• równolegle;
• sekwencyjny;
• stąpnął.

Równoległe łączenie turbin

Zapewnia połączenie dwóch identycznych turbosprężarek pracujących równolegle (jednocześnie). Istotą projektu jest to, że dwie mniejsze turbiny mają mniejszą bezwładność niż jedna duża.

Pompowane przez obie turbosprężarki powietrze przed wejściem do cylindrów trafia do kolektora dolotowego, gdzie miesza się z paliwem i rozprowadzane jest do komór spalania. Ten schemat jest najczęściej stosowany w silnikach wysokoprężnych.

Połączenie szeregowe

Obwód szeregowo-równoległy zapewnia instalację dwóch identycznych turbin. Jeden działa stale, a drugi wiąże się ze wzrostem prędkości obrotowej silnika, wzrostem obciążenia lub innymi specjalnymi trybami. Przełączanie z jednego trybu pracy na inny odbywa się za pomocą zaworu sterowanego przez ECU silnika pojazdu.

System ten ma na celu przede wszystkim wyeliminowanie turbodziury i osiągnięcie płynniejszej dynamiki przyspieszania samochodu. Podobnie działają systemy TripleTurbo.

Schemat krokowy

Doładowanie dwustopniowe składa się z dwóch turbosprężarek różnej wielkości, montowanych szeregowo i podłączonych do portów dolotowych i wydechowych. Te ostatnie są wyposażone w zawory obejściowe, które regulują przepływ powietrza i spalin. Obwód schodkowy ma trzy tryby działania:

• Zawory są zamknięte przy niskich obrotach. Spaliny przechodzą przez obie turbiny. Ponieważ ciśnienie gazu jest niskie, duże wirniki turbin ledwo się obracają. Powietrze przepływa przez oba stopnie sprężarki, powodując minimalne nadciśnienie.
• Wraz ze wzrostem obrotów zawór wydechowy zaczyna się otwierać, co napędza dużą turbinę. Większa sprężarka kompresuje powietrze, po czym jest przesyłane do mniejszego koła, gdzie stosuje się dodatkową kompresję.
• Gdy silnik pracuje na pełnych obrotach, oba zawory są w pełni otwarte, co kieruje przepływ spalin bezpośrednio do dużej turbiny, powietrze przepływa przez dużą sprężarkę i jest natychmiast przesyłane do cylindrów silnika.

Wersja schodkowa jest najczęściej stosowana w pojazdach z silnikiem Diesla.

Zalety i wady Twin Turbo

Obecnie TwinTurbo jest instalowany głównie w pojazdach o wysokich osiągach. Zastosowanie tego systemu daje takie korzyści, jak przeniesienie maksymalnego momentu obrotowego w szerokim zakresie prędkości obrotowych silnika. Dodatkowo dzięki podwójnej turbosprężarce, przy stosunkowo niewielkiej objętości roboczej jednostki napędowej, uzyskuje się wzrost mocy, co czyni ją tańszą od „ssącej”.

Głównymi wadami BiTurbo są wysokie koszty wynikające ze złożoności urządzenia. Podobnie jak w przypadku klasycznej turbiny, systemy z dwiema turbosprężarkami wymagają łagodniejszej obsługi, lepszego paliwa i terminowej wymiany oleju.