Turbosprężarka twin-scroll (dwuwlotowa)

Turbosprężarka twin-scroll to udoskonalenie klasycznej, pojedynczej turbiny, które poprawia reakcję na gaz i doładowanie przy niskich obrotach dzięki inteligentniejszemu zarządzaniu spalinami. Zamiast kierować wszystkie spaliny silnika do jednego wspólnego kanału, dzieli strumień na dwa odrębne tory, czyli ślimaki, wewnątrz obudowy turbiny, z których każdy doprowadza swoje impulsy do koła turbiny w bardziej uporządkowany sposób. Efektem jest turbo rozpędzające się wcześniej i wyraźniej, bez kosztu i złożoności drugiej turbosprężarki.

Zasada ta rozwiązuje problem wpisany w naturę silników wielocylindrowych: interferencję impulsów spalin. Gdy każdy cylinder się zapala i otwiera się jego zawór wydechowy, wysyła do kolektora impuls ciśnienia. W klasycznym układzie single-scroll spaliny cylindra rozpoczynającego suw wydechu mogą zderzyć się z resztkowym ciśnieniem z innego cylindra, którego zawory wciąż zachodzą na siebie, częściowo niwecząc energię i zaburzając przepłukiwanie cylindra. Obudowa twin-scroll grupuje cylindry tak, by te o przesuniętych w fazie cyklach wydechu zasilały różne ślimaki — w typowym silniku czterocylindrowym cylindry pierwszy i czwarty do jednego kanału, a drugi i trzeci do drugiego — utrzymując rozdzielone impulsy i zachowując ich energię.

Dzięki utrzymaniu tych impulsów w czystej i rozdzielonej postaci większa część energii kinetycznej i ciśnieniowej spalin dociera do turbiny, rozpędzając ją, a cylindry oddychają swobodniej, bo nie walczą z przeciwciśnieniem sąsiadów. Praktycznym skutkiem dla kierowcy jest zmniejszona zwłoka turbo i zauważalnie mocniejsza reakcja w dolnym zakresie obrotów, przy czym doładowanie narasta wcześniej. Poprawia to również sprawność spalania przy niskim obciążeniu i pozwala na bardziej agresywny rozrząd, sprzyjając zarówno osiągom, jak i ekonomii.

Szczególną zaletą konstrukcji twin-scroll jest to, że zapewnia szerokie, łatwo dostępne doładowanie z jednej, stosunkowo prostej i wytrzymałej turbosprężarki. Osiąga znaczną część responsywności kojarzonej niegdyś z mniejszymi lub sekwencyjnymi układami turbo, zachowując zarazem nieskomplikowany układ mechaniczny, bez dodatkowych turbin, złożonego sterowania zaworami czy elektroniki. To czyni ją atrakcyjną dla producentów szukających dobrego połączenia reakcji, mocy maksymalnej i niezawodności przy umiarkowanym koszcie, przez co stała się powszechna w popularnych turbodoładowanych silnikach benzynowych.

Rozwiązanie to niesie jednak pewne ograniczenia. Wymaga specjalnie zaprojektowanej dzielonej obudowy turbiny oraz starannie ułożonego kolektora wydechowego, który utrzymuje oba strumienie w rozdzieleniu aż do samej turbiny, co komplikuje zabudowę i odlewanie. Jego przewaga jest największa w silnikach, których liczba cylindrów i kolejność zapłonów pozwalają na czysty podział na dwa tory, a na samym szczycie zakresu obrotów korzyść względem dobrego single-scroll maleje. W rodzinie rozwiązań doładowujących turbo twin-scroll stanowi pragmatyczny złoty środek między prostą pojedynczą turbosprężarką a bardziej rozbudowanymi układami twin-turbo, sekwencyjnymi i o zmiennej geometrii.