Hoe werkt een 4-cilinder twin-scroll enkele turbolader?

De 4-cilinder Twin-Scroll Single Turbocharger is een turboladersysteem dat twin-scroll-technologie combineert met een enkelvoudig turbineontwerp om de prestaties te verbeteren. 

De responsiviteit en efficiëntie van de motor. Hier is een gedetailleerde stapsgewijze uitleg van hoe het werkt: 1. Basisstructuur: Turbocompressorcomponenten

• Turbine: Aangedreven door de uitlaatgassen van de motor.

• Compressor: Aangedreven door de turbine wordt samengeperste lucht naar de cilinder gestuurd.

• Twin-Scroll: De inlaat van de turbine is verdeeld in twee onafhankelijke scrolls, die verbonden zijn met verschillende uitlaatspruitstukken van de cilinders.

2. Uitlaatkarakteristieken van viercilindermotoren

• Ontstekingsvolgorde: Viercilindermotoren worden gewoonlijk in een 1-3-4-2-ontstekingsvolgorde ontstoken, waarbij de uitlaatgassen van aangrenzende cilinders 180° uit elkaar staan.

• Interferentie van de uitlaatpuls: Als alle uitlaatgassen van de cilinders dezelfde pijp binnenkomen, zullen de uitlaatdrukgolven van aangrenzende cilinders elkaar beïnvloeden, 

wat resulteert in een verminderde turbine-efficiëntie (ook wel "uitlaatpulsinterferentie genoemd).

3. Stroomsplitsingsontwerp van twin-scroll

• Gegroepeerde cilinderverbinding: twee krullen verbinden respectievelijk twee groepen cilinders (bijvoorbeeld: cilinder 1+4 is één groep, cilinder 2+3 is een andere groep).

• Isoleer uitlaatpulsen: de uitlaatgassen van elke groep cilinders komen in een onafhankelijke scroll terecht om te voorkomen dat de uitlaatdrukgolven elkaar opheffen, 

ervoor zorgen dat de uitlaatenergie efficiënt naar de turbine wordt overgebracht.

4. Efficiënt gebruik van uitlaatenergie • Pulse Turbocharging-effect:

◦ De twin-scroll scheidt de uitlaatpulsen met grote intervallen (zoals het uitlaatinterval van een viercilindermotor is 180°), 

waardoor de turbine continu uitlaatgassen met een hoge kinetische energie ontvangt.

◦ Vergeleken met een enkele scroll kan een dubbele scroll ook een hogere uitlaatsnelheid behouden bij lage snelheden, waardoor turbovertraging wordt verminderd.

5. Voordelen van een enkele turbine

• Vereenvoudigde structuur: een enkele turbine is lichter en goedkoper dan een systeem met twee turbo's.

• Breed snelheidsbereik: dankzij twin-scroll-optimalisatie kan een enkele turbine een snelle respons bereiken bij lage snelheden, terwijl een grote stroomsnelheidsboost bij hoge snelheden behouden blijft.

6. Voorbeeld van een workflow (met een viercilindermotor als voorbeeld)

1. Uitlaatfase:

◦ Cilinder 1 voltooit het werk en het hete uitlaatgas stroomt via de eerste scroll naar de turbine.

◦ Na een krukasrotatie van 180° blaast cilinder 4 de turbine leeg en drijft deze via dezelfde krul aan.

◦ De uitlaatgassen van cilinders 2 en 3 drijven afwisselend de andere kant van de turbine door de tweede krul.

2. Turbine-aandrijving:

◦ Twee sets afwisselende uitlaatpulsen zorgen ervoor dat het toerental van de turbine sneller toeneemt, vooral bij lage snelheden, waardoor de hysterese aanzienlijk wordt verminderd.

3. Innameverhoging:

◦ De turbine drijft de compressor aan om samengeperste lucht naar de intercooler te sturen en deze na koeling in de cilinder te brengen, waardoor de verbrandingsefficiëntie wordt verbeterd.

7. Prestatievoordelen

• Verbeterd koppel bij lage snelheden: dankzij het dual-scroll-ontwerp kan de turbine efficiënt werken bij 1500-3000 toeren per minuut van de motor, waardoor het koppel bij lage snelheden wordt verbeterd.

• Minder turbovertraging: dankzij isolatie van de uitlaatpulsen is de reactiesnelheid van de turbo bijna gelijk aan die van een supercharger.

• Brandstofbesparing: verbeter de verbrandingsefficiëntie en voldoe tegelijkertijd aan de emissievoorschriften (bijvoorbeeld door de rijke verbranding te verminderen vóór turbo-ingrijpen).

8. Typische toepassingsscenario's

• Huishoudelijke prestatie-auto's: zoals de BMW N20-motor, Volkswagen EA888 Gen3, enz., bieden een evenwicht tussen vermogen en kosten.

• Evenwicht tussen zuinigheid en sportiviteit: geschikt voor modellen die een lineaire vermogensafgifte vereisen en waarde hechten aan brandstofefficiëntie.

Samenvatting De viercilinder twin-scroll enkele turbolader bereikt een reactiesnelheid die dicht bij die van een dubbele turbo in een enkele turbostructuur ligt 

door uitlaatgassenpulsen af ​​te leiden en het energieverbruik uit de uitlaatgassen te optimaliseren, waarbij rekening wordt gehouden met een laag gewicht en lage kosten. 

Dit ontwerp is een klassieke oplossing voor het in evenwicht brengen van prestaties en bruikbaarheid in moderne turbo-aandrijftechnologie.