- Twin-Turbo și BiTurbo sunt abordări diferite pentru supraalimentare.
- Sistemul include turbina, arbore de antrenare, compresor și intercooler.
- Scopul este reducerea turbo-lag-ului și creșterea puterii pe intervale mari de turații.
- Turbo lag a fost problema majoră, motivând evoluția sistemelor de supraalimentare.
În lumea automobilelor moderne, supraalimentarea cu turbocompresoare a devenit standard, iar evoluția tehnologică ne-a adus sisteme din ce în ce mai complexe. Două dintre cele mai populare configurații sunt Twin-Turbo și BiTurbo, termeni care sunt adesea confundați, deși reprezintă abordări tehnice diferite pentru optimizarea performanței motorului.
Aceste sisteme au fost dezvoltate pentru a combate problemele tradiționale ale turbo-lag-ului și pentru a oferi o putere mai mare pe o plajă mai largă de turaţii. Să analizăm în detaliu cum funcționează fiecare sistem și care sunt diferențele fundamentale între ele.
DailyDriven îți pune la dispoziție servicii de reparație, verificare și recondiționare turbine.
Dacă nu vrei să citești tot articolul, poți intra direct cu noi în contact folosind una din cele două iconițe din josul ecranului, sau telefonic 0790449291.
Evoluția sistemelor de supraalimentare
Ideea de a supraalimenta un motor utilizând un turbocompresor datează încă de la punerea în funcțiune a primului motor cu ardere internă. Din anul 1896, Rudolph Diesel (cel care a inventat motorul diesel) căuta metode de creștere a puterii și de scădere a consumului unui motor cu ardere internă folosindu-se de comprimarea aerului admis de motor.
Primul motor supraalimentat a apărut după 29 ani de la apariția primului motor cu ardere internă, mai exact în anul 1925, și producea cu 40% mai multă putere decât unul aspirat natural. Din păcate, tehnologia la momentul acela nu era destul de avansată și s-a renunțat la motorul supraalimentat deoarece fiabilitatea era mult mai scăzută.
După marea criză a petrolului din anul 1973, ideea de motor supraalimentat a început să sune din ce în ce mai bine, poate și datorită faptului că se deținea mai multă tehnologie, dar și din cauza constrângerilor generate de criză.
Provocările inițiale
Turbo-supraalimentarea a devenit din ce în ce mai folosită, mai ales la vehiculele comerciale cu motoare diesel, deoarece conducea la o reducere destul de mare de combustibil și oferea performanțe mult mai mari.
Mari probleme economice au survenit din cauza efectului “turbo-lag”, deoarece clienții obișnuiți până atunci doar cu motoare mari, aspirate natural care răspundeau instant la accelerație, acum nu prea acceptau acest lag până când turbina făcea presiune iar motorul dezvolta puterea sa maximă.
Cum funcționează un turbocompresor
În principal, un sistem de supraalimentare cu turbocompresor este alcătuit din:
- Turbina (partea caldă, numită astfel deoarece ea este antrenată de gazele de evacuare)
- Arbore de antrenare
- Compresor (partea rece, numită astfel deoarece ea comprimă aerul preluat din atmosferă)
- Anexe (intercooler dacă este cazul, tubulatura, senzori dacă este cazul etc.)
Principiul de funcționare
Turbocompresorul funcționează în următorul fel: gazele de evacuare rezultate au o viteză și o energie cinetică foarte mare, deci ele sunt colectate și redirecționate spre turbină care în contact cu gazele de evacuare antrenează palele turbinei.
Odată ce palele din partea caldă a turbinei sunt antrenate (au o mișcare de rotație), prin intermediul arborelui de antrenare sunt puse în mișcare și palele compresorului, care la rândul său aspiră aerul din atmosferă și îl comprimă în galeria de admisie.
La majoritatea mașinilor, aerul odată comprimat mai trece printr-un radiator special gândit pentru a răci aerul (aerul rece este mult mai dens decât cel cald).
Problema turbo-lag-ului și soluțiile dezvoltate
“Turbo-lagul” este practic întârzierea de la apăsarea accelerației la podea până la momentul în care turbina formează presiunea maxim (pentru acea turaţie) și motorul să înceapă să dezvolte puterea maximă.
Această întârziere este influențată de foarte multe factori:
- Mărimea intercooler-ului (dacă există)
- Dimensiunea turbinei
- Forma traseului de admisie și evacuare
- Inerția componentelor în rotație
Dacă un motor este dotat cu o turbină mai mare, atunci acesta va dezvolta o putere maximă mai mare, dar va avea de asemenea și un lag foarte mare la accelerațiile bruste.
Turbinele cu geometrie variabilă
Pentru această problemă, inginerii au găsit mai multe soluții, de exemplu turbinele cu geometrie variabilă, care diminuau din acest efect mulțumită unor pale din interiorul turbinei care își ajustau unghiul în funcție de volumul gazelor de evacuare și turatia motorului.
Chiar și sub 2000 rpm, turbina reușea să facă presiune și să diminueze lag-ul. Acele mici pale își schimbă poziția, astfel accelerează sau încetinesc curgerea gazelor din interiorul turbinei, deci implicit și viteza de rotație a palelor.
Sistemul Twin-Turbo: supraalimentare secvențială
Cu timpul, tehnologia a avansat iar motoarele au început să dezvolte din ce în ce mai multă putere chiar dacă au capacitate cilindrică mică. Pentru a obține o putere mai mare logic, s-a montat o turbină mai mare, dar lag-ul era foarte mare, mult prea mare, iar geometria variabilă nu mai făcea față.
Așa că inginerii s-au gândit să monteze o turbină mai mare și una mai mică pentru a reduce lag-ul, dar în același timp să poată produce o putere maximă mai mare. Acest sistem poartă numele de Twin-Turbo.
Caracteristicile sistemului Twin-Turbo
Sistemul Twin-Turbo este un sistem de supraalimentare secvențial, care are în dotare două turbocompresoare de dimensiuni diferite:
- Turbina mică: lucrează la turaţii mai mici (1500-3000 rpm)
- Turbina mare: lucrează la turaţii mai mari (peste 3000 rpm)
- Circuitul dintre cele două turbocompresoare este separat de o valvă
Avantajele Twin-Turbo
- Lag mult mai mic la turaţii joase
- Putere maximă mai mare
- Răspuns mai elastic pe toată plaja de turaţii
- Dezvoltarea puterii mai liniară
- Eficiență îmbunătățită la diferite regimuri de funcționare
Sistemul BiTurbo: supraalimentare paralelă
Sistemul paralel de supraalimentare folosește două turbocompresoare de aceeași dimensiune, identice din toate punctele de vedere. La acest sistem, fiecare turbină are partea ei de cilindri.
Exemple de configurație BiTurbo
La un motor V8, fiecare turbină va fi antrenată de gazele de evacuare a 4 cilindri. Acest sistem se numește BiTurbo când turbinele sunt identice.
Caracteristicile sistemului BiTurbo
- Două turbine de dimensiuni identice
- Fiecare turbină deservește o parte din cilindri
- Funcționare paralelă, nu secvențială
- Dezvoltă puterea simultan pe ambele turbine
Avantajele BiTurbo
- Putere maximă foarte mare
- Redundanță (dacă o turbină se defectează, motorul poate funcționa)
- Răspuns consistent odată ce turbinele ating presiunea de funcționare
- Posibilitate de calibrare independentă pentru fiecare bancă de cilindri
Diferențele cheie între Twin-Turbo și BiTurbo
| Aspect | Twin-Turbo | BiTurbo |
|---|---|---|
| Numărul de turbine | 2 turbine diferite | 2 turbine identice |
| Principiu de funcționare | Secvențial | Paralel |
| Dimensiuni turbine | O mică + o mare | Ambele de aceeași mărime |
| Răspuns la turaţii joase | Foarte bun | Moderat |
| Putere maximă | Mare | Foarte mare |
| Complexitate | Medie-ridicată | Medie |
| Costuri de întreținere | Medii-ridicate | Ridicate |
Atenție la denumiri: cazul BMW TwinPower Turbo
Mare atenție deoarece marea companie bavareză BMW folosește denumirea TwinPower Turbo și mulți o confundă cu Twin-Turbo.
Termenul de TwinPower Turbo al nemților a fost aplicat și pe motoarele cu un singur turbocompresor ce au în componență două ieșiri de eșapament către turbină. Acestea se numesc twin-scroll și ajută turbocompresorul să se miște mult mai ușor, chiar dacă intervalele de turaţii sunt diferite.
Twin-scroll vs sisteme cu două turbine
Sistemul twin-scroll este diferit de sistemele cu două turbine fizice:
- Twin-scroll: O singură turbină cu două canale de alimentare
- Twin-Turbo/BiTurbo: Două turbine fizice separate
Avantaje și dezavantaje comparative
Twin-Turbo - Avantaje
- Elasticitate superioară
- Dezvoltă puterea mai liniar
- Plaja largă de turaţii cu putere disponibilă
- Lag minim la accelerații
- Eficiență bună la turaţii joase și medii
Twin-Turbo - Dezavantaje
- Complexitate mai mare a sistemului
- Costuri de întreținere mai ridicate
- Necesită calibrare precisă a valvelor de comutare
- Mai multe puncte de defectare posibilă
BiTurbo - Avantaje
- Putere maximă foarte mare
- Sistem relativ simplu (două turbine identice)
- Redundanță în caz de defectare
- Răspuns puternic la turaţii mari
- Posibilitate de optimizare pentru fiecare bancă de cilindri
BiTurbo - Dezavantaje
- Puterea este disponibilă abia după 2500 rpm
- Sub această turaţie motorul va fi mai leneș
- Consumul de ulei mai mare
- Costuri de întreținere ridicate (două turbine de întreținut)
- Lag mai pronunțat la turaţii joase
Întreținerea sistemelor cu două turbine
Intretinerea la mașinile dotate cu aceste sisteme este puțin mai mare deoarece intră mai mult ulei în toată instalația, dar nu este o diferență atât de mare. Totuși, sunt câteva aspecte de care trebuie să ținem cont:
Recomandări de întreținere
- Schimbul de ulei: La intervale mai scurte decât la motoarele aspirate
- Calitatea uleiului: Folosirea unor uleiuri de calitate superioară
- Sistemul de răcire: Verificarea regulată a intercooler-ului și circuitului de răcire
- Filtrul de aer: Înlocuirea mai frecventă pentru a asigura debitul optim
- Verificări periodice: Controlul presiunii de supraalimentare și al etanșeității
Concluzii
În concluzie, diferența principală între sistemele Twin-Turbo și BiTurbo constă în filozofia de funcționare: primul folosește două turbine de dimensiuni diferite care funcționează secvențial, în timp ce al doilea folosește două turbine identice care funcționează paralel.
Alegerea între cele două sisteme depinde de prioritățile producătorului și ale utilizatorului final: elasticitate și răspuns liniar (Twin-Turbo) versus putere maximă foarte mare (BiTurbo). Ambele sisteme reprezintă soluții avansate pentru optimizarea performanțelor motorului, fiecare cu propriile avantaje și provocări tehnice.
Sursa foto: pistonheads.com, enginelabs.com, auto-types.com
