Twin-turbo se refiere a un motor en el que dos turbocompresores trabajan en conjunto para comprimir la mezcla de aire y combustible de admisión (o el aire de admisión, en el caso de un motor de inyección directa ). El diseño más común presenta dos turbocompresores idénticos o reflejados en paralelo, cada uno de los cuales procesa la mitad del escape producido por un motor en V a través de tuberías independientes. Los dos turbocompresores pueden ser de tamaños iguales o diferentes.
Hay tres tipos de configuraciones de turbinas utilizadas para configuraciones de doble turbo:
Estos se pueden aplicar a cualquiera de los cinco tipos de configuraciones de compresores (que teóricamente podrían tener 15 configuraciones diferentes):
Una configuración en paralelo se refiere al uso de dos turbocompresores del mismo tamaño que reciben cada uno la mitad de los gases de escape . [2] Algunos diseños combinan la carga de admisión de cada turbocompresor en un único colector de admisión , mientras que otros utilizan un colector de admisión separado para cada turbocompresor.
Las configuraciones paralelas son muy adecuadas para los motores V6 y V8, ya que cada turbocompresor se puede asignar a un banco de cilindros, lo que reduce la cantidad de tubos de escape necesarios. En este caso, cada turbocompresor recibe gases de escape a través de un colector de escape independiente. Para motores de cuatro cilindros y motores de seis cilindros en línea , ambos turbocompresores se pueden montar en un único colector de escape.
El objetivo de utilizar motores biturbo paralelos es reducir el retraso del turbo al poder utilizar turbocompresores más pequeños que si se utilizara un solo turbocompresor para el motor. En motores con múltiples bancos de cilindros (por ejemplo, motores en V y motores planos ), el uso de motores biturbo paralelos también puede simplificar el sistema de escape.
El Maserati Biturbo de 1981-1994 fue el primer automóvil de producción en utilizar turbocompresores dobles. [3]
El turbocompresor secuencial se refiere a una configuración en la que el motor utiliza un turbocompresor para velocidades más bajas y un segundo o ambos turbocompresores para velocidades más altas. Este sistema está destinado a superar la limitación de los turbocompresores grandes que proporcionan un impulso insuficiente a bajas RPM. Por otro lado, los turbos más pequeños son efectivos a bajas RPM (cuando hay menos energía cinética presente en los gases de escape) pero no pueden proporcionar la cantidad de gases de admisión comprimidos necesarios a altas RPM. Por lo tanto, los sistemas de turbocompresor secuencial proporcionan una manera de disminuir el retraso del turbo sin comprometer la potencia de salida a altas RPM. [4]
El sistema está dispuesto de manera que un pequeño turbocompresor ("primario") esté activo mientras el motor funciona a bajas RPM, lo que reduce el umbral de impulso (RPM a las que se proporciona un impulso efectivo) y el retraso del turbo. A medida que aumentan las RPM, se alimenta una pequeña cantidad de gas de escape al turbocompresor más grande ("secundario") para llevarlo a la velocidad de funcionamiento. Luego, a altas RPM, todos los gases de escape se dirigen al turbocompresor secundario, para que pueda proporcionar el impulso requerido por el motor a altas RPM. [5]
El primer automóvil de producción que utilizó turbocompresor secuencial fue el Porsche 959 de 1986-1988 , que utilizaba turbocompresores secuenciales en su motor de seis cilindros bóxer. [6] [7]
El turbocompresor en serie es donde los turbocompresores están conectados en serie y la salida del primer turbocompresor luego es comprimida aún más por el segundo turbocompresor y, en algunos casos, alimenta la turbina más grande.
Un turbo secuencial también puede ser útil para un sistema donde la presión de salida debe ser mayor que la que puede proporcionar un solo turbo, comúnmente llamado sistema compuesto de doble turbo. En este caso, se utilizan en secuencia varios turbocompresores de tamaño similar, pero en funcionamiento constante. Los primeros impulsos del turbo proporcionan la compresión inicial (por ejemplo, hasta tres veces la presión de admisión). Los turbos posteriores toman la carga de la etapa anterior y la comprimen aún más (por ejemplo, hasta tres veces la presión de admisión adicional, para un aumento total de nueve veces la presión atmosférica).
Una desventaja de la turbocompresión por etapas es que a menudo produce grandes cantidades de retraso del turbo, [8] por lo tanto se usa principalmente en aviones con motor de pistón que generalmente no necesitan aumentar y disminuir rápidamente la velocidad del motor. (y por lo tanto, donde el retraso del turbo no es una consideración de diseño principal) y donde la presión de admisión es bastante baja debido a la baja presión atmosférica en altitud, lo que requiere una relación de presión muy alta. Los motores diésel de alto rendimiento también utilizan a veces esta configuración, [9] ya que los motores diésel no sufren problemas de preignición y, por lo tanto, pueden utilizar altas presiones de sobrealimentación.
http://mkiv.supras.org.nz/articles/twinturbosetups.htm