Hur fungerar en 4-cylindrig twin-scroll enkelturboaggregat?

Den 4-cylindriga Twin-Scroll Single Turbocharger är ett turboladdningssystem som kombinerar twin-scroll-teknik med en enkelturbindesign för att förbättra 

motorns respons och effektivitet. Här är en detaljerad steg-för-steg-förklaring av hur det fungerar: 1. Grundstruktur: Turboaggregatets komponenter

• Turbin: Driven av motorns avgaser.

• Kompressor: Tryckluft drivs av turbinen och skickas till cylindern.

• Twin-Scroll: Turbininloppet är uppdelat i två oberoende spiraler, som är anslutna till olika cylindrars avgasgrenrör.

2. Avgasegenskaper hos fyrcylindriga motorer

• Tändordning: Fyrcylindriga motorer tänds vanligtvis i ordningen 1-3-4-2, med avgaserna från intilliggande cylindrar placerade 180° från varandra.

• Störningar från avgaspulser: Om alla cylindrarnas avgaser kommer in i samma rör, kommer avgastryckvågorna från intilliggande cylindrar att störa varandra, 

vilket resulterar i minskad turbineffektivitet (kallad " avgaspulsinterferens").

3. Flödesdelningsdesign av twin-scroll

• Grupperad cylinderanslutning: två spiraler ansluter två grupper av cylindrar (till exempel: cylinder 1+4 är en grupp, cylinder 2+3 är en annan grupp).

• Isolera avgaspulser: avgaserna från varje cylindrargrupp går in i en oberoende spiral för att undvika att avgastryckvågor tar ut varandra, 

säkerställa att avgasenergin överförs effektivt till turbinen.

4. Effektiv användning av avgasenergi • Pulsturboladdningseffekt:

◦ Twin-scroll-funktionen separerar avgaspulserna med stora intervall (till exempel avgasintervallet för en fyrcylindrig motor är 180°), 

vilket gör att turbinen kontinuerligt kan ta emot avgaser med hög kinetisk energi.

◦ Jämfört med en single scroll kan en twin scroll också bibehålla en högre avgashastighet vid låga hastigheter, vilket minskar turbogatt.

5. Fördelar med en enda turbin

• Förenklad struktur: en enkelturbin är lättare och billigare än ett system med två turboer.

• Brett varvtalsskydd: genom twin-scroll-optimering kan en enda turbin uppnå snabb respons vid låga hastigheter samtidigt som den bibehåller en stor flödesökning vid höga hastigheter.

6. Exempel på arbetsflöde (med en fyrcylindrig motor som exempel)

1. Avgassteg:

◦ Cylinder 1 slutför arbetet och avgaserna med hög temperatur rusar till turbinen genom det första spiralhjulet.

◦ Efter 180° vevaxelrotation töms cylinder 4 på luft och driver turbinen genom samma spiral.

◦ Avgaserna från cylinder 2 och 3 driver växelvis den andra sidan av turbinen genom det andra spiralhjulet.

2. Turbindrift:

◦ Två uppsättningar alternerande avgaspulser gör att turbinhastigheten ökar snabbare, särskilt vid låga hastigheter, vilket minskar hysteresen avsevärt.

3. Insugningsförstärkning:

◦ Turbinen driver kompressorn som skickar tryckluft in i interkylaren och matar sedan in den i cylindern efter kylning, vilket förbättrar förbränningseffektiviteten.

7. Prestandafördelar

• Förbättrat vridmoment vid låga varvtal: Dual-scroll-designen gör att turbinen kan arbeta effektivt vid motorns varvtal 1500–3000 varv/min, vilket förbättrar låga vridmoment.

• Minskad turbofördröjning: Avgaspulsisolering gör att turbons responshastighet ligger nära den hos en kompressor.

• Bränsleekonomi: förbättra förbränningseffektiviteten samtidigt som utsläppsreglerna uppfylls (t.ex. minskad förbränning före turboingrepp).

8. Typiska tillämpningsscenarier

• Prestandabilar för hushållet: såsom BMW N20-motor, Volkswagen EA888 Gen3, etc., balanserar effekt och kostnad.

• Balans mellan ekonomi och sportighet: lämplig för modeller som kräver linjär effekt och värdefull bränsleeffektivitet.

Sammanfattning Den fyrcylindriga twin-scroll-singelturboaggregatet uppnår en responshastighet nära den hos en twin-turbo i en enkelturbostruktur. 

genom att avleda avgaspulser och optimera avgasernas energiutnyttjande, samtidigt som hänsyn tas till låg vikt och låg kostnad. 

Denna design är en klassisk lösning för att balansera prestanda och praktisk användning inom modern turboladdningsteknik.