Doble turbo - Twin-turbo

Twin-turbo (que no debe confundirse con biturbo , que es similar con algunas diferencias menores distintas, o configuración de twincharger , que es una combinación de un sobrealimentador y un turbocompresor) se refiere a un motor en el que dos turbocompresores comprimen el combustible / aire de admisión mezcla (o aire de admisión, en el caso de un motor de inyección directa ). El diseño más común presenta dos turbocompresores idénticos en paralelo. Los dos turbocompresores pueden ser de tamaños idénticos o diferentes (es decir, uno grande y otro pequeño).

Tipos y combinaciones

Hay tres tipos de configuraciones de turbinas que se utilizan para configuraciones de doble turbo:

  • Paralelo
  • Secuencial
  • Serie

Estos se pueden aplicar a cualquiera de los cinco tipos de configuraciones de compresor (que teóricamente podrían tener 15 configuraciones diferentes):

  • Compresores compuestos
  • Compresores compuestos por etapas
  • Compresores secuenciales por etapas
  • Compresores secuenciales paralelos
  • Compresores paralelos

Paralelo

Motor Chevrolet V8 de bloque grande con turbos gemelos paralelos
Porsche 935 motor de seis cilindros con dos turbos paralelos

Una configuración en paralelo se refiere al uso de dos turbocompresores del mismo tamaño, cada uno de los cuales recibe la mitad de los gases de escape . Algunos diseños combinan la carga de admisión de cada turbocompresor en un solo colector de admisión , mientras que otros usan un colector de admisión separado para cada turbocompresor.

Las configuraciones en paralelo se adaptan bien a los motores V6 y V8, ya que cada turbocompresor puede asignarse a un banco de cilindros, lo que reduce la cantidad de tubería de escape necesaria. En este caso, cada turbocompresor recibe gases de escape mediante un colector de escape independiente. Para motores de cuatro cilindros y motores de seis cilindros en línea , ambos turbocompresores se pueden montar en un solo colector de escape.

El objetivo de usar turbos gemelos paralelos es reducir el retraso del turbo al poder usar turbocompresores más pequeños que si se usara un solo turbocompresor para el motor. En motores con múltiples bancadas de cilindros (por ejemplo, motores en V y motores planos ), el uso de turbos dobles paralelos también puede simplificar el sistema de escape.

El Maserati Biturbo de 1981-1994 fue el primer automóvil de producción en utilizar turbocompresores gemelos. El Biturbo usó un motor SOHC V6 de 90 grados con un turbocompresor por banco de cilindros.

También se han utilizado configuraciones paralelas en motores con más de dos turbocompresores. Un ejemplo es el Bugatti EB110 de 1991-1995 , que utiliza cuatro turbocompresores en su motor V12 . El Bugatti Veyron 2005-2015 utiliza cuatro turbocompresores en su motor W16 .

En aplicaciones con motor diésel, ejemplos notables son el V10 TDI de Volkswagen que utiliza dos turbocompresores BorgWarner en un diseño paralelo y el motor BMW 6 B57 en línea (B57D30O0, B57D30T0, B57D30S0), que está disponible en configuraciones de hasta 4 turbocompresores que funcionan en un diseño de doble serie.

Secuencial

La turboalimentación secuencial se refiere a una configuración en la que el motor usa un turbocompresor para velocidades más bajas del motor y un segundo o ambos turbocompresores a velocidades más altas del motor. Este sistema está destinado a superar la limitación de los grandes turbocompresores que proporcionan un impulso insuficiente a bajas RPM. Por otro lado, los turbos más pequeños son efectivos a bajas RPM (cuando hay menos energía cinética presente en los gases de escape) pero no pueden proporcionar la cantidad de gases de admisión comprimidos requeridos a mayores RPM. Por lo tanto, los sistemas de turbocompresores secuenciales brindan una forma de disminuir el retraso del turbo sin comprometer la salida de potencia a altas RPM.

El sistema está dispuesto de modo que un pequeño turbocompresor ("primario") esté activo mientras el motor está funcionando a bajas RPM, lo que reduce el umbral de impulso (RPM a las que se proporciona un impulso efectivo) y el retraso del turbo. A medida que aumentan las RPM, se alimenta una pequeña cantidad de gas de escape al turbocompresor más grande ("secundario") para que alcance la velocidad de funcionamiento. Luego, a altas RPM, todos los gases de escape se dirigen al turbocompresor secundario, para que pueda proporcionar el impulso requerido por el motor a altas RPM.

El primer automóvil de producción que usó turbocompresor secuencial fue el Porsche 959 de 1986-1988 , que usó dos turbos secuenciales en su motor de seis cilindros. La turboalimentación secuencial también se puede utilizar con más de dos turbocompresores, como en el motor diésel de seis cilindros en línea BMW N57S 2012-2017 , que utiliza tres turbos secuenciales.

Operación de turbo secuencial: turbo primario a bajas RPM (izquierda), turbo secundario de pre-bobinado (centro), operación de turbo secundario (derecha)

Serie

El turbocompresor en serie es donde los turbocompresores están conectados en serie con la salida del primer turbocompresor y luego se comprime aún más por el segundo turbocompresor y, en algunos casos, alimenta la turbina más grande.

Un turbo secuencial también puede ser útil para un sistema en el que la presión de salida debe ser mayor que la que puede proporcionar un solo turbo, comúnmente llamado sistema compuesto de doble turbo. En este caso, se utilizan varios turbocompresores de tamaño similar en secuencia, pero en funcionamiento constante. Los primeros turbo propulsores proporcionan la compresión inicial (por ejemplo, tres veces la presión de admisión). Los turbos posteriores toman la carga de la etapa anterior y la comprimen aún más (por ejemplo, a tres veces la presión de admisión adicional, para un aumento total de nueve veces la presión atmosférica).

Una desventaja de la turboalimentación por etapas es que a menudo conduce a grandes cantidades de retraso del turbo, por lo tanto, se usa principalmente en aviones con motor de pistón que generalmente no necesitan aumentar y disminuir rápidamente la velocidad del motor. (y, por lo tanto, donde el retraso del turbo no es una consideración de diseño principal), y donde la presión de admisión es bastante baja debido a la baja presión atmosférica en la altitud, lo que requiere una relación de presión muy alta. Los motores diésel de alto rendimiento también utilizan a veces esta configuración, ya que los motores diésel no sufren problemas de preencendido y, por lo tanto, pueden utilizar altas presiones de refuerzo.

Diagrama de turbo doble compuesto de serie
Diagrama de turbo doble compuesto por etapas de la serie

Cuatro turbo

La carga cuádruple es un método extremo de aplicar 4 turbocompresores en las posiciones mencionadas anteriormente. Estas configuraciones se utilizan para superdeportivos exóticos, principalmente Bugatti, y tanto el Veyron como el Chiron utilizan cuatro turbocompresores. Estos métodos generalmente agregan cantidades enormes de caballos de fuerza y ​​torque, y rara vez se usan en automóviles de producción, incluso los hipercoches más extravagantes se adhieren a turbocompresores gemelos o sobrealimentadores.

Ver también

Referencias

enlaces externos

http://mkiv.supras.org.nz/articles/twinturbosetups.htm