یک موتور چهار سیلندر توربوشارژر دوقلو چگونه کار می‌کند؟

توربوشارژر تک سیلندر توئین اسکرول ۴ سیلندر، یک سیستم توربوشارژر است که فناوری توئین اسکرول را با طراحی تک توربین ترکیب می‌کند تا ... 

پاسخگویی و راندمان موتور. در اینجا توضیح گام به گام و مفصلی از نحوه عملکرد آن آورده شده است: ۱. ساختار اولیه: اجزای توربوشارژر

• توربین: توسط اگزوز موتور به حرکت در می‌آید.

• کمپرسور: با چرخاندن توربین، هوای فشرده به سیلندر فرستاده می‌شود.

• توئین-اسکرول (دوقلو-اسکرول): ورودی توربین به دو اسکرول مستقل تقسیم می‌شود که به منیفولدهای اگزوز سیلندرهای مختلف متصل هستند.

۲. ویژگی‌های اگزوز موتورهای چهار سیلندر

• ترتیب احتراق: موتورهای چهار سیلندر معمولاً به ترتیب ۱-۳-۴-۲ احتراق می‌شوند و خروجی اگزوز سیلندرهای مجاور با فاصله ۱۸۰ درجه از یکدیگر قرار می‌گیرد.

• تداخل پالس اگزوز: اگر تمام گازهای خروجی سیلندر وارد یک لوله شوند، امواج فشار اگزوز سیلندرهای مجاور با یکدیگر تداخل خواهند کرد، 

که منجر به کاهش راندمان توربین می‌شود (که به آن تداخل پالس اگزوز می‌گویند).

۳. طراحی تقسیم جریان دو اسکرول

• اتصال سیلندر گروه بندی شده: دو اسکرول به ترتیب دو گروه از سیلندرها را به هم متصل می کنند (برای مثال: سیلندر ۱+۴ یک گروه است، سیلندر ۲+۳ گروه دیگری است).

• پالس‌های اگزوز ایزوله: گازهای خروجی هر گروه از سیلندرها وارد یک مارپیچ مستقل می‌شوند تا از خنثی شدن امواج فشار اگزوز توسط یکدیگر جلوگیری شود. 

اطمینان از اینکه انرژی اگزوز به طور موثر به توربین منتقل می‌شود.

۴. استفاده بهینه از انرژی اگزوز • اثر توربوشارژ پالسی:

◦ سیستم توئین-اسکرول، پالس‌های اگزوز را با فواصل زمانی زیاد از هم جدا می‌کند (مانند فاصله زمانی اگزوز یک موتور چهار سیلندر که ۱۸۰ درجه است)، 

به توربین اجازه می‌دهد تا به طور مداوم گاز خروجی با انرژی جنبشی بالا را دریافت کند.

◦ در مقایسه با یک اسکرول تکی، یک اسکرول دوقلو می‌تواند سرعت اگزوز بالاتری را در سرعت‌های پایین حفظ کند و تأخیر توربو را کاهش دهد.

۵. مزایای یک توربین تکی

• ساختار ساده: یک توربین تکی سبک‌تر و ارزان‌تر از سیستم دوتوربو است.

• پوشش سرعت گسترده: از طریق بهینه‌سازی دو اسکرول، یک توربین می‌تواند در سرعت‌های پایین به پاسخ سریع دست یابد و در عین حال، افزایش سرعت جریان زیادی را در سرعت‌های بالا حفظ کند.

۶. مثال گردش کار (به عنوان مثال یک موتور چهار سیلندر)

۱. مرحله اگزوز:

◦ سیلندر ۱ کار خود را تمام می‌کند و گاز خروجی با دمای بالا از طریق اولین حلزون به سمت توربین می‌دود.

◦ پس از چرخش ۱۸۰ درجه‌ای میل‌لنگ، سیلندر ۴ تخلیه شده و توربین را از طریق همان حلزون به حرکت در می‌آورد.

◦ دود خروجی سیلندرهای ۲ و ۳ به طور متناوب طرف دیگر توربین را از طریق حلزون دوم به حرکت در می‌آورد.

۲. نیروی محرکه توربین:

◦ دو مجموعه پالس اگزوز متناوب باعث افزایش سریع‌تر سرعت توربین، به خصوص در سرعت‌های پایین، می‌شود و به طور قابل توجهی هیسترزیس را کاهش می‌دهد.

۳. افزایش مصرف:

◦ توربین، کمپرسور را به حرکت در می‌آورد تا هوای فشرده را به داخل خنک‌کننده میانی بفرستد و سپس پس از خنک شدن، آن را وارد سیلندر کند و راندمان احتراق را بهبود بخشد.

۷. مزایای عملکرد

• بهبود گشتاور در سرعت‌های پایین: طراحی دو اسکرول به توربین اجازه می‌دهد تا در دور موتور ۱۵۰۰ تا ۳۰۰۰ دور در دقیقه به طور مؤثر کار کند و گشتاور پایین را بهبود بخشد.

• کاهش تأخیر توربو: جداسازی پالس‌های اگزوز باعث می‌شود سرعت پاسخ توربو به سرعت پاسخ سوپرشارژر نزدیک شود.

• مصرف سوخت بهینه: بهبود راندمان احتراق ضمن برآورده کردن مقررات مربوط به انتشار گازهای آلاینده (مانند کاهش احتراق غنی قبل از مداخله توربو).

۸. سناریوهای کاربردی معمول

• خودروهای عملکرد بالا خانگی: مانند موتور بی ام و N20، فولکس واگن EA888 نسل ۳ و غیره، بین قدرت و هزینه تعادل برقرار می‌کنند.

• ایجاد تعادل بین اقتصادی بودن و اسپرت بودن: مناسب برای مدل هایی که به خروجی قدرت خطی نیاز دارند و برای راندمان سوخت ارزش قائلند.

خلاصه توربوشارژر تکی چهار سیلندر توئین اسکرول در ساختار تک توربو به سرعت پاسخی نزدیک به توربوی توئین دست می‌یابد. 

با منحرف کردن پالس‌های اگزوز و بهینه‌سازی استفاده از انرژی گاز اگزوز، ضمن در نظر گرفتن سبکی و هزینه کم. 

این طراحی یک راه حل کلاسیک برای ایجاد تعادل بین عملکرد و کارایی در فناوری مدرن توربوشارژ است.