Twin-scroll enkele turbolader

De twin-scroll enkele turbocompressor is een superchargersysteem dat een twin-scroll uitlaatontwerp combineert met een enkele turbinestructuur, 

Ontworpen om het energieverbruik van de uitlaatgassen van de motor te optimaliseren en de vermogensrespons en efficiëntie te verbeteren. 

Hieronder volgt een gedetailleerde analyse van het werkingsprincipe en de kenmerken ervan:

I. Basisstructuur

1. Twin-Scroll-ontwerp:

◦ Het uitlaatspruitstuk is verdeeld in twee onafhankelijke kanalen (rollen), en de uitlaatpulsen van de motorcilinders worden meestal 

afwisselend gegroepeerd volgens de volgorde van de ontsteking (een viercilindermotor is bijvoorbeeld verdeeld in 1-3 cilinders en 2-4 cilinders).

◦ Elke werveling geleidt het uitlaatgas onder een andere hoek of pad om wederzijdse interferentie tussen de uitlaatpulsen van verschillende cilinders te voorkomen.

2. Enkele turbinestructuur:

◦ Hoewel de uitlaat is verdeeld in twee rollen, drijft het uitlaatgas uiteindelijk één enkele turbine aan, en is er slechts één turbinerotor, 

die compacter van structuur is dan een twin-turbosysteem.

II. Belangrijkste voordelen

1. Verminder de uitlaatinterferentie en verbeter het energiegebruik van de uitlaatgassen:

◦ Bij het traditionele single-scroll-ontwerp kunnen de uitlaatpulsen van verschillende cilinders elkaar opheffen, wat resulteert in een vertraagde turbinerespons (turbovertraging).

◦ De twin-scroll groepeert de uitlaatpulsen, waardoor de uitlaatgassen de turbinebladen continu en ordelijker kunnen raken, 

Verbetering van de reactiesnelheid van de turbine bij lage snelheden.

2. Verbeter het koppel bij lage snelheid:

◦ Bij lage snelheden kan een kleinere uitlaatgasstroom de turbine nog steeds effectief aandrijven, waardoor de prestaties van de motor bij een laag koppel worden verbeterd 

(zoals het typische geval van de BMW N20-motor).

3. Balans tussen prestaties en kosten:

◦ Vergeleken met het twin-turbosysteem is de single-turbostructuur eenvoudiger, met lagere productiekosten en faalpercentages, 

en het twin-scroll-ontwerp komt dicht in de buurt van de responskarakteristieken van de twin-turbo.

III. Voorbeelden van werkende scenario's

• Laag toerentalbereik: De twin-scroll zorgt ervoor dat de uitlaatgaspulsen de turbine continu aandrijven, waardoor hysterese wordt verminderd en de boostdruk snel wordt opgebouwd.

• Hoog toerentalbereik: De uitlaatgasstroom is voldoende, de turbine werkt efficiënt en het hoge vermogen blijft behouden.

4. Typische toepassingen

• BMW N20/N55-motor: Dankzij het twin-scroll single-turbo-ontwerp wordt bij lage snelheden een hoog koppel bereikt (bijvoorbeeld 1250 tpm voor maximaal koppel).

• Toyota 8AR-FTS-motor: rekening houdend met brandstofverbruik en vermogensrespons.

5. Mogelijke nadelen

1. Grotere complexiteit van het ontwerp: de gietvorm en de lay-out van de twin-scroll moeten nauwkeurig aansluiten op de uitlaattiming van de motor.

2. Beperkt potentieel voor hoge snelheden: de fysieke limiet van een enkele turbine kan lager liggen dan die van een parallelle oplossing met twee turbo's.

Samenvatting De twin-scroll enkele turbolader bereikt een reactiesnelheid en efficiëntie die dicht bij die van een twin-turbo in een enkele turbo ligt 

structuur door het optimaliseren van het uitlaatgasstroompad. Het is een innovatief ontwerp dat prestaties, kosten en betrouwbaarheid in evenwicht brengt, 

en is vooral geschikt voor modellen waarbij de nadruk ligt op een laag koppel en dagelijkse rijervaring.