Τούρμπο twin-scroll

Το τούρμπο twin-scroll είναι εξέλιξη του συμβατικού μονού τούρμπο που βελτιώνει την απόκριση στο γκάζι και την υπερπλήρωση στις χαμηλές στροφές, διαχειριζόμενο τα καυσαέρια με πιο έξυπνο τρόπο. Αντί να οδηγεί όλα τα καυσαέρια του κινητήρα σε έναν κοινό αγωγό, χωρίζει τη ροή σε δύο ξεχωριστά κανάλια, ή «σπείρες» (scrolls), μέσα στο κέλυφος του στροβίλου, καθένα από τα οποία παραδίδει τους παλμούς του στην πτερωτή με πιο τακτική σειρά. Το όφελος είναι ένα τούρμπο που «ξυπνά» νωρίτερα και πιο άμεσα, χωρίς το κόστος και την πολυπλοκότητα ενός δεύτερου υπερσυμπιεστή.

Η αρχή λειτουργίας αντιμετωπίζει ένα εγγενές πρόβλημα των πολυκύλινδρων κινητήρων: την αλληλεπίδραση των παλμών της εξαγωγής. Κάθε φορά που ένας κύλινδρος ολοκληρώνει την καύση και ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής του, στέλνει έναν παλμό πίεσης στην πολλαπλή. Σε μια συμβατική διάταξη ενός καναλιού, τα καυσαέρια ενός κυλίνδρου που ξεκινά τον χρόνο εξαγωγής μπορεί να συγκρουστούν με την πίεση που απομένει από άλλον κύλινδρο του οποίου οι βαλβίδες βρίσκονται ακόμη σε επικάλυψη, με αποτέλεσμα μέρος της ενέργειας να ακυρώνεται και η απόπλυση των κυλίνδρων να διαταράσσεται. Το κέλυφος twin-scroll ομαδοποιεί τους κυλίνδρους έτσι ώστε όσοι έχουν εκτός φάσης γεγονότα εξαγωγής να τροφοδοτούν διαφορετικά κανάλια — σε έναν τυπικό τετρακύλινδρο, οι κύλινδροι ένα και τέσσερα στο ένα κανάλι και οι δύο και τρία στο άλλο — κρατώντας τους παλμούς χωριστά και διατηρώντας την ενέργειά τους.

Με τους παλμούς καθαρούς και διακριτούς, μεγαλύτερο μέρος της κινητικής ενέργειας και της ενέργειας πίεσης των καυσαερίων φτάνει στον στρόβιλο και τον επιταχύνει, ενώ οι κύλινδροι «αναπνέουν» πιο ελεύθερα, αφού δεν παλεύουν με την αντίθλιψη των γειτονικών τους. Το πρακτικό αποτέλεσμα για τον οδηγό είναι μειωμένο turbo lag και αισθητά πιο γεμάτη απόκριση χαμηλά, με την υπερπλήρωση να χτίζεται νωρίτερα στο φάσμα στροφών. Βελτιώνεται επίσης η απόδοση της καύσης σε χαμηλά φορτία και υποστηρίζεται πιο επιθετικός χρονισμός βαλβίδων, με όφελος τόσο στις επιδόσεις όσο και στην οικονομία.

Ιδιαίτερο ατού της σχεδίασης twin-scroll είναι ότι προσφέρει πλατιά, εύκολα διαθέσιμη υπερπλήρωση από ένα μόνο, σχετικά απλό και στιβαρό τούρμπο. Επιτυγχάνει μεγάλο μέρος της αμεσότητας που κάποτε συνδεόταν με μικρότερα ή διαδοχικά τούρμπο, διατηρώντας απλή μηχανική διάταξη, χωρίς επιπλέον στροβίλους, σύνθετες βαλβίδες ή πρόσθετα ηλεκτρονικά ελέγχου. Έτσι γίνεται ελκυστική για κατασκευαστές που επιδιώκουν καλό συνδυασμό απόκρισης, μέγιστης ισχύος και αξιοπιστίας με συγκρατημένο κόστος, και έχει διαδοθεί ευρύτατα στους υπερτροφοδοτούμενους βενζινοκινητήρες μαζικής παραγωγής.

Η προσέγγιση έχει, βέβαια, και περιορισμούς. Απαιτεί ειδικά σχεδιασμένο διαιρεμένο κέλυφος στροβίλου και προσεκτικά διαμορφωμένη πολλαπλή εξαγωγής που κρατά τις δύο ροές χωριστές μέχρι τον στρόβιλο, κάτι που δυσκολεύει τη χωροταξία και τη χύτευση. Το πλεονέκτημά της είναι μεγαλύτερο σε κινητήρες των οποίων ο αριθμός κυλίνδρων και η σειρά ανάφλεξης επιτρέπουν καθαρό διαχωρισμό σε δύο ομάδες, ενώ στο ανώτατο άκρο του στροφομέτρου το όφελος έναντι ενός καλού μονού καναλιού στενεύει. Στην οικογένεια των λύσεων υπερπλήρωσης, το twin-scroll αποτελεί πρακτική μέση οδό ανάμεσα στο βασικό μονό τούρμπο και στα πιο σύνθετα συστήματα twin-turbo, διαδοχικής λειτουργίας ή μεταβλητής γεωμετρίας.