Miten nelisylinterinen kaksoisviemärimoottori, jossa on yksi turboahdin, toimii?

4-sylinterinen kaksoiskierukkaturboahdin on turboahdinjärjestelmä, joka yhdistää kaksoiskierukkateknologian ja yhden turbiinin rakenteen parantaakseen 

moottorin reagointikyky ja tehokkuus. Tässä on yksityiskohtainen vaiheittainen selitys siitä, miten se toimii: 1. Perusrakenne: Turboahtimen komponentit

• Turbiini: Käyttää moottorin pakokaasuja.

• Kompressori: Turbiinin käyttämä paineilma johdetaan sylinteriin.

• Kaksoiskierto: Turbiinin imuaukko on jaettu kahteen itsenäiseen kierukkaan, jotka on yhdistetty eri sylinterien pakosarjoihin.

2. Nelisylinteristen moottoreiden pakokaasujen ominaisuudet

• Sytytysjärjestys: Nelisylinteriset moottorit sytytetään yleensä järjestyksessä 1-3-4-2, vierekkäisten sylinterien pakokaasujen ollessa 180°:n päässä toisistaan.

• Pakokaasupulssin interferenssi: Jos kaikkien sylinterien pakokaasut tulevat samaan putkeen, vierekkäisten sylinterien pakokaasupaineaallot häiritsevät toisiaan, 

mikä johtaa turbiinin hyötysuhteen heikkenemiseen (kutsutaan "hpakokaasupulssin interferenssiksi ").

3. Kaksoisvierityksen virtauksenjakoinen suunnittelu

• Ryhmitelty sylinteriyhteys: kaksi kierukkaa yhdistää kaksi sylinteriryhmää (esimerkiksi: sylinteri 1+4 on yksi ryhmä, sylinteri 2+3 on toinen ryhmä).

• Eristävät pakokaasupulssit: kunkin sylinteriryhmän pakokaasu menee itsenäiseen kierukkaputkeen, jotta pakokaasun paineaallot eivät kumoa toisiaan, 

varmistaen, että pakokaasuenergia siirtyy tehokkaasti turbiiniin.

4. Pakokaasuenergian tehokas käyttö • Pulssiturboahdinvaikutus:

◦ Kaksoisvieritys erottaa pakokaasupulssit pitkillä väleillä (kuten nelisylinterisen moottorin pakokaasuväli on 180°), 

jolloin turbiini voi jatkuvasti vastaanottaa suuren kineettisen energian pakokaasua.

◦ Yhteen kierukkamoottoriin verrattuna kaksoiskierukkamoottori voi myös ylläpitää korkeampaa pakokaasun nopeutta alhaisilla nopeuksilla, mikä vähentää turboviivettä.

5. Yhden turbiinin edut

• Yksinkertaistettu rakenne: yksi turbiini on kevyempi ja halvempi kuin kaksoisturbojärjestelmä.

• Laaja nopeusalue: kaksoisvieritysoptimoinnin ansiosta yksi turbiini voi saavuttaa nopean vasteen alhaisilla nopeuksilla ja samalla ylläpitää suuren virtausnopeuden lisäyksen suurilla nopeuksilla.

6. Työnkulkuesimerkki (esimerkkinä nelisylinterinen moottori)

1. Pakokaasuvaihe:

◦ Sylinteri 1 suorittaa työnsä loppuun, ja korkean lämpötilan pakokaasu syöksyy turbiiniin ensimmäisen kierukan kautta.

◦ Kampiakselin 180° pyörähdyksen jälkeen sylinteri 4 purkaa kaasua ja pyörittää turbiinia saman kierukan läpi.

◦ Sylinterien 2 ja 3 pakokaasut pyörittävät vuorotellen turbiinin toista puolta toisen kierukan läpi.

2. Turbiinikäyttö:

◦ Kaksi vuorottelevaa pakokaasupulssia nopeuttavat turbiinin nopeutta, erityisesti pienillä nopeuksilla, mikä vähentää merkittävästi hystereesiä.

3. Imutehostus:

◦ Turbiini käyttää kompressoria, joka lähettää paineilmaa välijäähdyttimeen ja syöttää sen sitten jäähdyttyään sylinteriin parantaen palamistehokkuutta.

7. Suorituskyvyn edut

• Vääntömomentin parannus alhaisella nopeudella: Kaksoiskiertorakenteen ansiosta turbiini toimii tehokkaasti moottorin nopeudella 1500–3000 rpm, mikä parantaa alhaista vääntömomenttia.

• Lyhennetty turboviive: Pakokaasun pulssin eristäminen tekee turbon vasteajasta lähes ahtimen nopeuden kaltaisen.

• Polttoainetalous: paranna palamistehokkuutta samalla, kun päästömääräykset täyttyvät (kuten rikkaan palamisen vähentäminen ennen turboahtimen käyttöä).

8. Tyypillisiä sovellustilanteita

• Kotitalouksien suorituskykyiset autot: kuten BMW N20 -moottorilla varustetut, Volkswagen EA888 Gen3:n kaltaiset autot, tasapainottavat tehoa ja kustannuksia.

• Tasapainota taloudellisuus ja urheilullisuus: sopii malleille, jotka vaativat lineaarista tehoa ja arvostavat polttoainetaloudellisuutta.

Yhteenveto Nelisylinterinen kaksoisvieritysmoottori yhdellä turboahtimella saavuttaa lähes kaksoisturboahdetun moottorin vasteajan yhdellä turboahtimella varustetussa rakenteessa. 

ohjaamalla pakokaasupulsseja ja optimoimalla pakokaasujen energian hyödyntämistä ottaen samalla huomioon keveyden ja alhaiset kustannukset. 

Tämä muotoilu on klassinen ratkaisu suorituskyvyn ja käytännöllisyyden tasapainottamiseen modernissa turboahdintekniikassa.