Turbo gêmeo - Twin-turbo
Twin-turbo (não devem ser confundidas com biturbo , que é semelhante com algumas pequenas diferenças distintas, ou twincharger configuração, que é uma combinação de um compressor e um turbocompressor) refere-se a um motor no qual dois turbocompressores comprimir o combustível ingestão / ar mistura (ou ar de admissão, no caso de motor de injeção direta ). O layout mais comum apresenta dois turbocompressores idênticos em paralelo. Os dois turbocompressores podem ser de tamanhos iguais ou diferentes (ou seja, um grande e um pequeno).
Tipos e combinações
Existem três tipos de configurações de turbina usadas para configurações de turbo duplo:
- Paralelo
- Sequencial
- Series
Isso pode ser aplicado a qualquer um dos cinco tipos de configurações de compressor (que teoricamente poderiam ter 15 configurações diferentes):
- Compressores compostos
- Compressores Compostos Estagiados
- Compressores Seqüenciais Estagiados
- Compressores Seqüenciais Paralelos
- Compressores paralelos
Paralelo
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Uma configuração paralela se refere ao uso de dois turboalimentadores de tamanho igual, cada um recebendo metade dos gases de exaustão . Alguns projetos combinam a carga de admissão de cada turbocompressor em um único coletor de admissão , enquanto outros usam um coletor de admissão separado para cada turbocompressor.
As configurações paralelas são adequadas para motores V6 e V8, uma vez que cada turbocompressor pode ser atribuído a um banco de cilindros, reduzindo a quantidade de tubulação de exaustão necessária. Nesse caso, cada turbocompressor é alimentado com gases de escapamento por um coletor de escapamento separado. Para motores de quatro cilindros e motores de seis cilindros em linha , os dois turboalimentadores podem ser montados em um único coletor de escapamento.
O objetivo de usar turbos gêmeos paralelos é reduzir o turbo lag , sendo capaz de usar turboalimentadores menores do que se um único turbo fosse usado para o motor. Em motores com bancos de múltiplos cilindros (por exemplo, motores em V e motores planos ), o uso de turbos gêmeos paralelos também pode simplificar o sistema de escapamento.
O Maserati Biturbo 1981-1994 foi o primeiro carro de produção a usar turboalimentadores. O Biturbo usava um motor SOHC V6 de 90 graus com um turbocompressor por banco de cilindros.
Configurações paralelas também foram usadas em motores com mais de dois turboalimentadores. Um exemplo é o Bugatti EB110 1991-1995 , que usa quatro turboalimentadores em seu motor V12 . O Bugatti Veyron 2005-2015 usa quatro turbocompressores em seu motor W16 .
Em aplicações movidas a diesel, exemplos notáveis são o V10 TDI da Volkswagen , que usa dois turboalimentadores BorgWarner em um layout paralelo e o motor BMW 6 B57 em linha (B57D30O0, B57D30T0, B57D30S0), que está disponível em configurações de até 4 turboalimentadores que operam em um layout de série dupla.
Sequencial
Turbocompressor sequencial refere-se a uma configuração em que o motor usa um turboalimentador para rotações mais baixas do motor e um segundo ou ambos os turboalimentadores para rotações mais altas do motor. Este sistema se destina a superar a limitação de grandes turbocompressores que fornecem impulso insuficiente em baixas RPM. Por outro lado, turbos menores são eficazes em baixas RPM (quando há menos energia cinética presente nos gases de exaustão), mas são incapazes de fornecer a quantidade de gases de admissão comprimidos necessária em RPMs mais altas. Portanto, os sistemas de turbocompressor sequencial fornecem uma maneira de diminuir o turbo lag sem comprometer a saída de potência em altas RPM.
O sistema é organizado de forma que um pequeno ("primário") turboalimentador esteja ativo enquanto o motor está operando em baixa RPM, o que reduz o limite de boost (RPM em que o boost efetivo é fornecido) e o turbo lag. À medida que a RPM aumenta, uma pequena quantidade de gás de escape é alimentada para o turboalimentador maior ("secundário"), para trazê-lo à velocidade de operação. Em seguida, em altas RPM, todos os gases de escapamento são direcionados para o turboalimentador secundário, para que ele possa fornecer o boost necessário para o motor em altas RPM.
O primeiro carro de produção a usar turboalimentação sequencial foi o Porsche 959 1986-1988 , que usava turbo duplo sequencial em seu motor flat-seis. O turboalimentador sequencial também pode ser usado com mais de dois turboalimentadores, como no motor a diesel de seis cilindros em linha 2012-2017 BMW N57S , que usa três turboalimentadores sequenciais.
Series
Turbocompressor em série é quando os turboalimentadores são conectados em série com a saída do primeiro turboalimentador, sendo então ainda mais compactados pelo segundo turboalimentador e, em alguns casos, alimentando a turbina maior.
Um turbo sequencial também pode ser útil para um sistema em que a pressão de saída deve ser maior do que a fornecida por um único turbo, comumente chamado de sistema composto de turbo duplo. Nesse caso, vários turbocompressores de tamanho semelhante são usados em sequência, mas em operação constante. Os primeiros turbo impulsionadores fornecem a compressão inicial (por exemplo, para três vezes a pressão de admissão). Os turbos subsequentes pegam a carga do estágio anterior e a comprimem ainda mais (por exemplo, para mais três vezes a pressão de admissão, para um aumento total de nove vezes a pressão atmosférica).
Uma desvantagem do turboalimentação em estágios é que geralmente leva a grandes quantidades de turbo lag, portanto, é usado principalmente em aeronaves com motor a pistão, que geralmente não precisam aumentar ou diminuir rapidamente a velocidade do motor. (e, portanto, onde turbo lag não é uma consideração primária de projeto), e onde a pressão de admissão é bastante baixa devido à baixa pressão atmosférica em altitude, exigindo uma razão de pressão muito alta. Os motores a diesel de alto desempenho às vezes também usam essa configuração, uma vez que os motores a diesel não sofrem de problemas de pré-ignição e podem, portanto, usar altas pressões de turbo.
Quad-turbo
Quad-turbo é um método extremo de aplicar 4 turboalimentadores nas posições mencionadas anteriormente. Essas configurações são usadas para supercarros exóticos, principalmente Bugatti, com o Veyron e o Chiron fazendo uso de quad turbo. Esses métodos geralmente adicionam enormes quantidades de cavalos de força e torque, e muito raramente são usados em automóveis de produção, mesmo com os hipercarros mais ultrajantes aderindo a turbos duplos ou supercompressores.