Como funciona um motor twin-scroll de 4 cilindros com turbocompressor simples?

O turbocompressor simples Twin-Scroll de 4 cilindros é um sistema de turbocompressão que combina a tecnologia twin-scroll com um design de turbina única para melhorar 

A capacidade de resposta e a eficiência do motor. Aqui está uma explicação detalhada passo a passo de como funciona: 1. Estrutura básica: Componentes do turbocompressor

• Turbina: Acionada pelo escapamento do motor.

• Compressor: Acionado pela turbina, o ar comprimido é enviado ao cilindro.

• Twin-Scroll: A entrada da turbina é dividida em duas espirais independentes, que são conectadas a diferentes coletores de escape do cilindro.

2. Características do escapamento de motores de quatro cilindros

• Ordem de ignição: Os motores de quatro cilindros geralmente são acionados na ordem 1-3-4-2, com os gases de escape dos cilindros adjacentes espaçados em 180°.

• Interferência de pulso de exaustão: se todos os gases de escape do cilindro entrarem no mesmo tubo, as ondas de pressão de exaustão dos cilindros adjacentes interferirão umas nas outras, 

resultando em eficiência reduzida da turbina (chamada "exinterferência de pulso de exaustão").

3. Projeto de divisão de fluxo de rolagem dupla

• Conexão de cilindros agrupados: duas volutas conectam dois grupos de cilindros respectivamente (por exemplo: cilindro 1+4 é um grupo, cilindro 2+3 é outro grupo).

• Isolar os pulsos de exaustão: o escape de cada grupo de cilindros entra em uma espiral independente para evitar que as ondas de pressão de exaustão se cancelem, 

garantindo que a energia dos gases de escape seja transferida de forma eficiente para a turbina.

4. Uso eficiente da energia de exaustão • Efeito de turbocompressão de pulso:

◦ O twin-scroll separa os pulsos de exaustão com grandes intervalos (como o intervalo de exaustão de um motor de quatro cilindros é de 180°), 

permitindo que a turbina receba continuamente gases de escape de alta energia cinética.

◦ Comparado com um scroll simples, um scroll duplo também pode manter uma velocidade de exaustão mais alta em baixas velocidades, reduzindo o atraso do turbo.

5. Vantagens de uma única turbina

• Estrutura simplificada: uma única turbina é mais leve e menos dispendiosa do que um sistema twin-turbo.

• Ampla cobertura de velocidade: por meio da otimização de rolagem dupla, uma única turbina pode atingir uma resposta rápida em baixas velocidades, mantendo ao mesmo tempo um grande aumento na vazão em altas velocidades.

6. Exemplo de fluxo de trabalho (tomando um motor de quatro cilindros como exemplo)

1. Estágio de exaustão:

◦ O cilindro 1 conclui o trabalho, e os gases de escape de alta temperatura correm para a turbina através do primeiro rolo.

◦ Após a rotação de 180° do virabrequim, o cilindro 4 exaure e aciona a turbina através do mesmo scroll.

◦ O escape dos cilindros 2 e 3 aciona alternadamente o outro lado da turbina através do segundo scroll.

2. Acionamento por turbina:

◦ Dois conjuntos de pulsos de exaustão alternados fazem com que a velocidade da turbina aumente mais rápido, especialmente em baixas velocidades, reduzindo significativamente a histerese.

3. Aumento da ingestão:

◦ A turbina aciona o compressor para enviar ar comprimido para o intercooler e, em seguida, o insere no cilindro após o resfriamento, melhorando a eficiência da combustão.

7. Vantagens de desempenho

• Melhoria do torque em baixa velocidade: O design de rolagem dupla permite que a turbina funcione eficientemente a 1500-3000 RPM do motor, aumentando o torque baixo.

• Redução do atraso do turbo: o isolamento do pulso de escape torna a velocidade de resposta do turbo próxima à de um supercharger.

• Economia de combustível: melhora a eficiência da combustão ao mesmo tempo em que atende aos regulamentos de emissões (como reduzir a combustão rica antes da intervenção do turbo).

8. Cenários típicos de aplicação

• Carros de alto desempenho domésticos: como motor BMW N20, Volkswagen EA888 Gen3, etc., equilibram potência e custo.

• Equilíbrio entre economia e esportividade: indicado para modelos que exigem potência linear e valorizam a eficiência de combustível.

Resumo O turbocompressor simples twin-scroll de quatro cilindros atinge uma velocidade de resposta próxima à de um turbo duplo em uma estrutura de turbo simples 

desviando os pulsos de exaustão e otimizando a utilização de energia dos gases de exaustão, levando em consideração o peso leve e o baixo custo. 

Este design é uma solução clássica para equilibrar desempenho e praticidade na moderna tecnologia de turbocompressão.