Последователно пълнене с турбокомпресори

Последователното турбопълнене е подход към принудителното пълнене, създаден да реши един от най-старите компромиси при турбонагнетяването: баланса между отзивчивостта при ниски обороти и мощността при високи. Единичен турбокомпресор, оразмерен за силна мощност в горната част на диапазона, обикновено е муден при ниски обороти, където енергията на отработените газове е твърде малка, за да го завърти бързо, и това поражда познатото усещане за закъснение. Последователните системи решават това, като използват два турбокомпресора с различни характеристики и ги привеждат в действие един след друг, а не едновременно.

При типична конфигурация малък турбокомпресор с ниска инерция отговаря за долната част на оборотния диапазон. Тъй като е лек и лесно се завърта, той осигурява отчетлива реакция на газта и полезно наддуване почти от празен ход. С нарастването на оборотите и потока отработени газове система от управляващи клапани постепенно включва втори, по-голям турбокомпресор. По-голямата единица може да прекара много повече въздух и затова поддържа високо наддуване при високи обороти, където малкият турбокомпресор иначе би се задъхал и би се превърнал в ограничение. Предаването се управлява така, че наддуването да остане непрекъснато, давайки на двигателя широка, плоска крива на въртящия момент, която се усеща както жива при потегляне, така и силна в горната част.

Примамливото за водача е почти пълното премахване на турбозакъснението, съчетано с чистата мощност на голям турбокомпресор — комбинация, която единичен фиксиран турбокомпресор трудно постига. Това направи последователните системи привлекателни за високопроизводителни двигатели, при които се изискваха едновременно гъвкавост и висока специфична мощност, като двутурбинният роторен Mazda RX-7 и няколко японски високопроизводителни дизела са сред по-известните примери.

Подходът не бива да се бърка с обикновените паралелни двутурбинни схеми, при които два еднакви турбокомпресора захранват по една редица цилиндри и работят едновременно. Определящата черта на последователната система е поетапното, ролево предаване между турбокомпресори с различни размери, управлявано от често сложна мрежа от управляващи, изпускателни и обходни клапани.

Тази сложност е и основният недостатък на системата. Клапаните и управляващата логика добавят цена, тегло и потенциални точки на отказ, а преходът между турбокомпресорите може да се усети като стъпало в подаването, ако не е грижливо настроен. По тези причини последователното турбопълнене беше до голяма степен изместено в съвременните двигатели от турбокомпресора с променлива геометрия, който постига сходно широк работен диапазон с една единица, чиито подвижни лопатки променят ефективния размер на турбината в движение. Конструкциите с двоен охлюв предлагат друг път към широко и отзивчиво наддуване. Въпреки това последователното турбопълнене остава поучителен етап в развитието на принудителното пълнене и все още се среща при някои двутурбинни конфигурации.