Turbocompresoare secvențiale

Supraalimentarea secvențială este o abordare a supraalimentării forțate concepută pentru a rezolva unul dintre cele mai vechi compromisuri ale turbocompresoarelor: tensiunea dintre reactivitatea la turații joase și puterea la turații înalte. Un singur turbocompresor dimensionat pentru o putere mare la regimuri ridicate tinde să fie leneș la turații joase, unde energia gazelor de evacuare este prea mică pentru a-l roti rapid, dând binecunoscuta senzație de întârziere a răspunsului. Sistemele secvențiale rezolvă această problemă folosind două turbocompresoare cu caracteristici diferite și punându-le în funcțiune unul după altul, nu împreună.

Într-o configurație tipică, un turbocompresor mic, cu inerție redusă, deservește partea inferioară a regimului de turație. Fiind ușor și ușor de pus în mișcare, el oferă un răspuns prompt la accelerație și o presiune de supraalimentare utilă aproape de la ralanti. Pe măsură ce turația și debitul de gaze cresc, un sistem de supape de control aduce treptat în acțiune un al doilea turbocompresor, mai mare. Unitatea mai mare poate vehicula mult mai mult aer și susține astfel o presiune ridicată la turații înalte, acolo unde turbina mică ar rămâne fără suflu și ar deveni o restricție. Predarea ștafetei este gestionată astfel încât presiunea de supraalimentare să rămână continuă, oferind motorului o curbă de cuplu largă și plată, care pare deopotrivă sprintenă la pornire și puternică la regimuri înalte.

Atracția pentru conducător este aproape eliminarea întârzierii turbinei, combinată cu puterea brută a unei turbine mari, o îmbinare pe care un singur turbocompresor fix o oferă cu greu. Acest lucru a făcut sistemele secvențiale atractive pentru motoarele de performanță, unde se cereau atât suplețe, cât și o putere specifică ridicată, printre exemplele mai cunoscute numărându-se rotativul Mazda RX-7 cu turbină dublă și câteva motoare diesel de performanță japoneze.

Abordarea nu trebuie confundată cu configurațiile simple cu două turbine în paralel, în care două turbocompresoare identice alimentează fiecare câte un grup de cilindri și lucrează simultan. Trăsătura definitorie a unui sistem secvențial este predarea în trepte, bazată pe roluri, între turbine de mărimi diferite, dirijată de o rețea adesea complicată de supape de control, de descărcare și de ocolire.

Această complexitate este și principalul neajuns al sistemului. Supapele și logica de control adaugă cost, greutate și posibile puncte de defectare, iar tranziția între turbine se poate simți ca o treaptă în livrarea puterii, dacă nu este calibrată cu grijă. Din aceste motive, supraalimentarea secvențială a fost în mare măsură înlocuită în motoarele moderne de turbocompresorul cu geometrie variabilă, care obține o gamă de funcționare la fel de largă cu o singură unitate ale cărei palete reglabile modifică din mers mărimea efectivă a turbinei. Configurațiile cu dublu canal (twin-scroll) oferă o altă cale către o presiune largă și reactivă. Supraalimentarea secvențială rămâne totuși un reper instructiv în evoluția supraalimentării forțate și se mai întâlnește pe unele configurații cu dublă turbină.