Hvordan fungerer en 4-cylindret twin-scroll single turbolader?

Den 4-cylindrede Twin-Scroll Single Turbolader er et turboladningssystem, der kombinerer twin-scroll-teknologi med et enkeltturbinedesign for at forbedre 

motorens respons og effektivitet. Her er en detaljeret trin-for-trin forklaring af, hvordan det fungerer: 1. Grundlæggende struktur: Turboladerkomponenter

• Turbine: Drevet af motorens udstødning.

• Kompressor: Trykluft, der drives af turbinen, sendes til cylinderen.

• Twin-Scroll: Turbineindløbet er opdelt i to uafhængige scrolls, som er forbundet til forskellige cylindrede udstødningsmanifolde.

2. Udstødningsegenskaber for firecylindrede motorer

• Tændingsrækkefølge: Firecylindrede motorer tændes normalt i rækkefølgen 1-3-4-2, hvor udstødningen fra tilstødende cylindre er placeret 180° fra hinanden.

• Interferens fra udstødningspulser: Hvis al udstødning fra cylindrene kommer ind i det samme rør, vil udstødningstrykbølgerne fra tilstødende cylindre interferere med hinanden. 

hvilket resulterer i reduceret turbineeffektivitet (kaldet "udstødningspulsinterferens").

3. Flowopdelingsdesign af twin-scroll

• Grupperet cylinderforbindelse: to spiraler forbinder henholdsvis to grupper af cylindre (for eksempel: cylinder 1+4 er én gruppe, cylinder 2+3 er en anden gruppe).

• Isoler udstødningspulser: Udstødningen fra hver gruppe af cylindre går ind i en uafhængig spiral for at undgå, at udstødningstrykbølger ophæver hinanden, 

at sikre, at udstødningsenergien overføres effektivt til turbinen.

4. Effektiv udnyttelse af udstødningsenergi • Pulsturboladningseffekt:

◦ Twin-scroll-funktionen adskiller udstødningspulserne med store intervaller (f.eks. er udstødningsintervallet for en firecylindret motor 180°), 

hvilket gør det muligt for turbinen kontinuerligt at modtage udstødningsgas med høj kinetisk energi.

◦ Sammenlignet med en single scroll kan en twin scroll også opretholde en højere udstødningshastighed ved lave hastigheder, hvilket reducerer turboforsinkelse.

5. Fordele ved en enkelt turbine

• Forenklet struktur: en enkelt turbine er lettere og billigere end et dobbeltturbosystem.

• Bred hastighedsdækning: Gennem twin-scroll-optimering kan en enkelt turbine opnå hurtig respons ved lave hastigheder, samtidig med at den opretholder en stor flowhastighedsforøgelse ved høje hastigheder.

6. Eksempel på arbejdsgang (med en firecylindret motor som eksempel)

1. Udstødningstrin:

◦ Cylinder 1 afslutter arbejdet, og den højtemperaturerede udstødningsgassen strømmer til turbinen gennem den første spiral.

◦ Efter 180° krumtapakslens rotation udstødes cylinder 4 og driver turbinen gennem den samme spiral.

◦ Udstødningen fra cylinder 2 og 3 driver skiftevis den anden side af turbinen gennem den anden spiral.

2. Turbinedrev:

◦ To sæt skiftende udstødningspulser får turbinehastigheden til at øge hurtigere, især ved lave hastigheder, hvilket reducerer hysteresen betydeligt.

3. Indsugningsboost:

◦ Turbinen driver kompressoren, der sender trykluft ind i intercooleren og derefter indfører den i cylinderen efter afkøling, hvilket forbedrer forbrændingseffektiviteten.

7. Ydelsesfordele

• Forbedring af drejningsmoment ved lav hastighed: Dual-scroll-designet gør det muligt for turbinen at arbejde effektivt ved motorens 1500-3000 o/min, hvilket forbedrer lavt drejningsmoment.

• Reduceret turboforsinkelse: Udstødningspulsisolering gør turboens responshastighed tæt på en kompressor.

• Brændstoføkonomi: Forbedr forbrændingseffektiviteten, samtidig med at emissionskravene overholdes (f.eks. reduktion af fed forbrænding før turboindgreb).

8. Typiske anvendelsesscenarier

• Højtydende biler i hjemmet: såsom BMW N20-motor, Volkswagen EA888 Gen3 osv., balancerer kraft og pris.

• Balance mellem økonomi og sportslighed: velegnet til modeller, der kræver lineær effekt og økonomisk brændstofeffektivitet.

Resumé Den firecylindrede twin-scroll single-turbolader opnår en responshastighed tæt på en twin-turbo i en single-turbo-struktur. 

ved at omdirigere udstødningspulser og optimere udnyttelsen af ​​udstødningsgassens energi, samtidig med at der tages hensyn til letvægt og lave omkostninger. 

Dette design er en klassisk løsning til at balancere ydeevne og praktisk anvendelighed i moderne turboladningsteknologi.