宝马 TwinScroll废气涡轮增压器工作原理解析？

宝马TwinScroll废气涡轮增压器采用双涡管设计，有效利用排气脉冲增强效应。通过恒压增压和脉冲增压两种工作原理驱动涡轮，实现快速响应特性。不同气缸数的发动机采用不同增压方式，配合涡管设计和特殊形状排气歧管，引导废气至涡轮并最大限度提高效率。涡轮前的压力波作用在涡轮上，形成压力叠加效应，减小脉冲增压力。双涡管废气涡轮增压器通过分成两通道，保持气缸压力平衡，实现优化涡轮增压效果。

宝马TwinScroll排气涡轮增压器结构Twinsroll代表带有双涡管涡轮机壳体的废气涡轮增压器。这样，两个气缸的废气可以分别被引导至涡轮。N20发动机和其他4缸发动机一样，采用1缸和4缸、2缸和3缸合二为一的设计。以这种方式，可以更有效地利用脉冲增强效应。N20发动机配备了采用TwinScroll技术的废气涡轮增压器。废气涡轮增压器在涡轮入口处有两个独立的通道，分别将两个气缸的废气引向涡轮叶片。如下结构图所示。N20发动机排气涡轮增压器A-气缸2和3的废气通道；-1缸和4缸的排气通道；C-排气至催化转化器；D-进气消声器的输入端；e环通道；F-排气至增压空气冷却器；1-废气旁通阀的真空罐；2-供油管道；3-废气旁通阀；4-涡轮；5-冷却通道；6-油道；7-冷却液回流管；8-循环空气减压阀涡轮增压器采用传统的电动循环空气减压阀和真空控制废气旁通阀结构。宝马TwinScroll废气涡轮增压器的工作原理废气涡轮增压器实现发动机增压有两种工作原理，即恒压增压和脉冲增压。恒压增压是指涡轮前的压力几乎不变，用来驱动废气涡轮增压器的能量是通过涡轮前后的压力差获得的。采用脉冲增压时，涡轮前压力变化迅速而明显。燃烧室排出的废气形成一个脉冲，当压力增加时，就会产生一个压力波作用在涡轮上。此时，废气动能用于通过压力波以脉冲模式驱动废气涡轮增压器。脉冲增压可以实现涡轮增压器的快速响应特性，尤其是在低转速时，因为此时脉动最强，而恒压增压模式下涡轮前后压差仍然较小。实际上，PKW发动机的废气涡轮增压器通常采用两种增压方式。根据尺寸参数、排气道导向和气缸数，确定脉冲增压方式的使用比例。在单缸发动机中，曲轴每转两圈完成一次排气循环。因此，理论上每720曲轴转角中有180用于排气。下图以非常简化的方式显示了单缸发动机排气涡轮增压器前的压力。单缸发动机排气涡轮增压器前排气道压力曲线A-下止点，排气阀打开；b上止点，排气门关闭，进气门开启；C-下止点，进气门关闭；上止点如上图所示，曲轴每旋转720，曲柄角就会产生一个压力波作用在涡轮上。脉冲可以加速涡轮。下图显示了4缸发动机涡轮前的压力。四缸发动机废气涡轮增压器前排气道压力曲线1-气缸1的排气阀打开；2-气缸2的排气阀打开；3-气缸3的排气阀打开；4-气缸4的排气阀打开。因为曲轴旋转两圈后所有气缸都完成了各自的排气循环，所以在720曲轴转角内产生了四个压力波。点火平均分布在每180曲轴转角。在这个过程中，压力波相互叠加。当一个气缸的压力下降时，下一个气缸的压力增加了。因此在涡轮前形成叠加压力，如下图所示。四缸发动机排气涡轮增压器前排气道压力曲线(叠加)叠加效应会明显减小最小压力和最大压力之差。因此，作用在涡轮上的压力波的脉冲也减小，这导致废气涡轮增压器中的脉冲增压减小。在4缸发动机上，这可以通过双涡管废气涡轮增压器来防止。方法是将四个气缸分成两个通道，实现一个2缸发动机在每个通道的压力，如下图所示。四缸发动机废气涡轮增压器前排气道压力曲线(单独和叠加)1-气缸1的排气阀打开；4-排气一体式1缸和4缸、2缸和3缸采用了特殊形状的排气歧管。在废气涡轮增压器中，两个通道分别通向涡轮。与传统的废气涡轮增压器不同，TwinScroll废气涡轮增压器在涡轮周围的环形通道中有一个中心凸台。

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