Turbocompressore singolo Twin-Scroll

Il turbocompressore singolo twin-scroll è un sistema di sovralimentazione che combina un design di scarico twin-scroll con una struttura a turbina singola, 

progettato per ottimizzare l'utilizzo dell'energia dei gas di scarico del motore e migliorare la risposta della potenza e l'efficienza. 

Di seguito un'analisi dettagliata del suo principio di funzionamento e delle sue caratteristiche:

I. Struttura di base

1. Design Twin-Scroll:

◦ Il collettore di scarico è diviso in due canali indipendenti (spirali) e gli impulsi di scarico dei cilindri del motore sono solitamente 

raggruppati alternativamente in base all'ordine di accensione (ad esempio un motore a quattro cilindri è suddiviso in 1-3 cilindri e 2-4 cilindri).

◦ Ogni vortice guida i gas di scarico secondo un'angolazione o un percorso diverso per evitare interferenze reciproche tra gli impulsi di scarico dei diversi cilindri.

2. Struttura a turbina singola:

◦ Sebbene lo scarico sia diviso in due spirali gemelle, il gas di scarico alla fine aziona una singola turbina insieme, e c'è solo un rotore della turbina, 

che ha una struttura più compatta rispetto a un sistema biturbo.

II. Vantaggi principali

1. Ridurre l'interferenza dei gas di scarico e migliorare l'utilizzo dell'energia dei gas di scarico:

◦ Nel tradizionale design a spirale singola, gli impulsi di scarico dei diversi cilindri possono annullarsi a vicenda, con conseguente ritardo nella risposta della turbina (turbo lag).

◦ Il gruppo twin-scroll trasmette gli impulsi di scarico, consentendo ai gas di scarico di colpire le pale della turbina in modo più continuo e ordinato, 

migliorando la velocità di risposta della turbina a basse velocità.

2. Migliorare la coppia a bassa velocità:

◦ A basse velocità, un flusso di scarico più piccolo può comunque azionare efficacemente la turbina, migliorando le prestazioni a bassa coppia del motore 

(come nel caso tipico del motore BMW N20).

3. Bilanciare prestazioni e costi:

◦ Rispetto al sistema biturbo, la struttura monoturbo è più semplice, con costi di produzione e tassi di guasto inferiori, 

e il design twin-scroll è vicino alle caratteristiche di risposta del biturbo.

III. Esempi di scenari di lavoro

• Bassa velocità: il twin-scroll assicura che gli impulsi dei gas di scarico azionano continuamente la turbina, riducendo l'isteresi e aumentando rapidamente la pressione di sovralimentazione.

• Gamma di velocità elevata: il flusso dei gas di scarico è sufficiente, la turbina funziona in modo efficiente e viene mantenuta un'elevata potenza in uscita.

4. Applicazioni tipiche

• Motore BMW N20/N55: grazie al design monoturbo twin-scroll, si ottiene una coppia elevata a bassa velocità (ad esempio 1250 giri/min per erogare la coppia massima).

• Motore Toyota 8AR-FTS: tenendo conto del risparmio di carburante e della risposta della potenza.

5. Potenziali svantaggi

1. Maggiore complessità di progettazione: la fusione e la disposizione del twin-scroll devono corrispondere con precisione alla fasatura di scarico del motore.

2. Potenziale ad alta velocità limitato: il limite fisico di una singola turbina potrebbe essere inferiore a quello di una soluzione parallela a doppio turbo.

Riepilogo Il turbocompressore singolo twin-scroll raggiunge una velocità di risposta e un'efficienza vicine a quelle di un twin-turbo in un singolo turbo 

struttura ottimizzando il percorso del flusso dei gas di scarico. Si tratta di un design innovativo che bilancia prestazioni, costi e affidabilità, 

ed è particolarmente adatto ai modelli che puntano su coppia bassa ed esperienza di guida quotidiana.