تویین اسکرول توربو (Twin Power Turbo) چیست؟

مقدمه

یکی از ایرادات اصلی وارده به موتور های کم حجم توربو، پدیده توربو لگ بوده که تعریف دقیق آن عبارت است از تاخیر اولیه در شتاب گیری هنگام گاز دادن با یک خودروی مجهز به توربو شارژر، دلیل به وجود آمدن توربو لگ را قبلا در مقاله “توربو شارژر” توضیح داده بودیم، اما به طور کلی باید گفت از آن جایی که توربو شارژر با گاز های خروجی اگزوز فعالیت می کند، در دور های پایین به علت اختلال گاز ها و کم بودن فشار آن ها هنگام ورود به توربین توربو، توربو لگ به وجود می آید.

مهندسان برای رفع مشکل توربو لگ در خودرو های توربو دست به اقدامات مختلفی زده اند؛ استفاده از توربو شارژر کوچک در خودرو های 4 سیلندر و یا استفاده از تویین توربو یا حتی در مراحل پیشرفته تر، استفاده از Bi-Turbo ها در خودرو های با موتور حجیم تر. اما با وجود اینکه تویین توربو و Bi-Turbo ها بخش اعظمی از مشکل توربو لگ در پیشرانه های حجیم را رفع کرده اند، نمی توان از آن ها روی موتور های کم حجم 3 و 4 سیلندر استفاده کرد زیرا نتیجه کار قطعا معکوس خواهد بود و توربو لگ افزایش پیدا می کند زیرا یک موتور 4 سیلندر شهری توانایی تولید گاز اگزوز مورد نیاز برای 2 توربو شارژر در دور پایین را ندارد!

اما در یک دهه اخیر نوع جدیدی از توربو شارژر در صنعت خودروسازی پر طرفدار شده که توانسته توربو لگ را در یک موتور 4 سیلندر نیز به حداقل مقدار ممکن برساند و شتاب اولیه و واکنش لحظه ای پدال گاز را به طور قابل توجهی بهبود دهد؛ تویین اسکرول توربو یا همانطور که ب ام و آن ها را می نامد، Twin Power Turbo.

در این مقاله به معرفی کامل توربو تویین اسکرول خواهیم پرداخت، نحوه عملکرد یک توربو شارژر تویین اسکرول را بیان می کنیم و در نهایت تفاوت تویین پاور توربو با تویین توربو را شرح می دهیم.
همچنین توصیه می شود اگر با نحوه عملکرد توربو آشنا نیستید، قبل از خواندن این مطلب ابتدا مقاله “توربو شارژر چیست” را بخوانید تا از ابهامات احتمالی جلوگیری شود.

توربو تویین اسکرول چیست؟

این مدل توربو شارژر ها که در ایران به علت فراگیر بودن روی محصولات شرکت BMW، با نام Twin Power Turbo نیز شناخته می شوند، یک توربو شارژر هستند که در بخش توربین، به جای استفاده از یک مجرای ورودی گاز اگزوز بزرگ، از دو ورودی مجزا برای گاز سیلندر های مختلف استفاده می کنند. این عمل موجب می شود تا گاز خروجی اگزوز در دور های پایین با نظم و فشار بیشتری وارد توربین توربوشارژر شود و در نتیجه توربو سریع تر شروع به تولید بوست می کند.

توربو تویین اسکرول چگونه کار می کند؟

همانطور که گفته شد، در یک توربو تویین اسکرول دو مجرای ورودی مجزا برای ورودی گاز اگزوز به بخش توربین توربو شارژر وجود دارد. در یک موتور 4 سیلندر، یکی از این مجرا ها گاز های سیلندر 1 و 4 و مجرای دیگر گاز های سیلندر 2 و 3 را دریافت می کند. دلیل این طراحی به نحوه احتراق و کارکرد یک موتور 4 سیلندر باز می گردد؛ در یک موتور 4 سیلندر احتراق داخلی، احتراق به ترتیب در سیلندر های 1، 3، 4 و 2 انجام می شود. در اینجا اگر یک توربو شارژر عادی داشته باشیم، گاز های سیلندر 1 و 3 تقریبا بلافاصله پس از یکدیگر وارد مجرای ورودی می شوند که نتیجه آن ایجاد اختلال میان گاز ها و پدیده توربولانس یا همان آشفتگی گاز ها است.

در یک تویین اسکرول توربو اما گاز های ورودی سیلندر 1 و 4 از یک مجرا وارد توربین شده و به قسمت درونی پره توربین برخورد می کنند. گاز های سیلندر 3 و 2 نیز بدون اختلال با سیلندر 1 و 4 از مجرای متفاوتی وارد توربین شده و به قسمت بیرونی پره توربین برخورد می کنند. از سوی دیگر، مطابق  قوانین فیزیک سرعت گاز ها در یک مجرای کوچک تر بیشتر خواهد بود. در نتیجه این دو عمل، در یک تویین پاور توربو گاز های اگزوز به طور منظم و با سرعت بیشتری وارد توربین می شوند و به خصوص در دور موتور های پایین که فشار و حجم این گاز ها زیاد نیست، توربو با سرعت بیشتری شروع به تولید بوست کرده و توربو لگ کاهش محسوسی پیدا می کند.

برای مثال، پیشرانه 4G63T استفاده شده روی میتسوبیشی اکلیپس نسل دوم یک پیشرانه 2 لیتری توربو است که از توربو شارژر عادی ساخت میتسوبیشی با کد TD04 بهره می برد. این پیشرانه با 7psi بوست توانایی تولید 289 نیوتن متر گشتاور را دارد که آن را از 2500 دور در دقیقه به طور کامل در اختیار راننده قرار می دهد.

در طرف مقابل، پیشرانه 2 لیتری N20B20 را داریم که روی ب ام و 320i اتاق F30 از آن استفاده شده. این پیشرانه نیز از همان توربوی TD04 ساخت میتسوبیشی بهره می برد اما با یک تفاوت اساسی، توربوی TD04 استفاده شده در پیشرانه ب ام و از نوع تویین اسکرول است. 320i با 8psi بوست توانایی تولید 270 نیوتن متر گشتاور را دارد اما در اینجا گشتاور تولید شده از 1250 دور در دقیقه به طور کامل در اختیار راننده قرار می گیرد و در نتیجه، توربو لگ و تاخیر هنگام شروع حرکت به حداقل میزان ممکن خود می رسد.

تفاوت تویین اسکرول توربو و تویین توربو

همانطور که در ابتدای مطلب گفته شد، خودروسازان در پیشرانه های حجیم 6 سیلندر به بالا به جای استفاده از یک توربو شارژر بزرگ، از سیستم تویین توربو استفاده می کنند تا ضمن حفظ قدرت و گشتاور در دور های بالا، توربو لگ شدید در دور های پایین را نیز خنثی کنند. در یک پیشرانه تویین توربو، به جای استفاده از یک توربو شارژر بزرگ، از دو توربوی هم سایز و کوچک استفاده می شود که وظیفه تغذیه هر کدام از آن ها را نیمی از سیلندر ها بر عهده دارند. (در یک موتور خورجینی هر ردیف از سیلندر ها به یک توربو شارژ متصل بوده و در یک موتور خطی سیلندر های جلویی و عقبی منیفولد های جداگانه داشته و هر کدام به یک توربو متصل اند.)
در پیشرانه های 4 سیلندر به علت کم بودن حجم گاز خروجی سیلندر ها استفاده از سیستم تویین توربو مرسوم نبوده و توجیه فنی ندارد. (هرچند که ممکن است در برخی خودرو های تیون شده بسیار قدرتمند، سیستم تویین توربو را روی پیشرانه 4 سیلندر نیز مشاهده کنیم!)
اما سیستم Twin Power Turbo بر خلاف Twin Turbo تنها یک توربو است که از مجرا های ورودی گاز جداگانه ای استفاده می کند.

همچنین قابل ذکر است که تویین توربو و تویین اسکرول توربو می توانند به طور همزمان در یک خودرو استفاده شوند، به این معنی که می توان برای به حداقل رساندن توربو لگ در یک موتور V8، از 2 توربو شارژر تویین اسکرول برای هر ردیف از سیلندر ها استفاده کرد.