Turbocompresseur simple à double volute

Le turbocompresseur simple à double volute est un système de suralimentation qui combine une conception d'échappement à double volute avec une structure de turbine unique, 

conçu pour optimiser l'utilisation de l'énergie des gaz d'échappement du moteur et améliorer la réponse en puissance et l'efficacité. 

Voici une analyse détaillée de son principe de fonctionnement et de ses caractéristiques :

I. Structure de base

1. Conception à double volute :

◦ Le collecteur d'échappement est divisé en deux canaux indépendants (parchemins) et les impulsions d'échappement des cylindres du moteur sont généralement 

groupés alternativement selon l'ordre d'allumage (comme un moteur à quatre cylindres est divisé en 1 à 3 cylindres et 2 à 4 cylindres).

◦ Chaque vortex guide les gaz d’échappement selon un angle ou un chemin différent pour éviter toute interférence mutuelle entre les impulsions d’échappement des différents cylindres.

2. Structure à turbine unique :

◦ Bien que l'échappement soit divisé en deux volutes, les gaz d'échappement entraînent finalement une seule turbine ensemble, et il n'y a qu'un seul rotor de turbine, 

qui est plus compact dans sa structure qu'un système biturbo.

II. Principaux avantages

1. Réduire les interférences d’échappement et améliorer l’utilisation de l’énergie des gaz d’échappement :

◦ Dans la conception traditionnelle à simple spirale, les impulsions d'échappement des différents cylindres peuvent s'annuler, ce qui entraîne un retard dans la réponse de la turbine (turbo lag).

◦ Le groupe à double volutes pulsées d'échappement permet aux gaz d'échappement d'impacter les pales de la turbine de manière plus continue et ordonnée, 

améliorant la vitesse de réponse de la turbine à bas régime.

2. Améliorer le couple à bas régime :

◦ À basse vitesse, un débit d'échappement plus faible peut toujours entraîner efficacement la turbine, améliorant ainsi les performances à faible couple du moteur 

(comme le cas typique du moteur BMW N20).

3. Équilibrer les performances et les coûts :

◦ Par rapport au système bi-turbo, la structure mono-turbo est plus simple, avec des coûts de fabrication et des taux de défaillance inférieurs, 

et la conception à double volute est proche des caractéristiques de réponse du bi-turbo.

III. Exemples de scénarios de travail

• Plage de vitesse basse : le double scroll garantit que les impulsions des gaz d'échappement entraînent en continu la turbine, réduisant ainsi l'hystérésis et augmentant rapidement la pression de suralimentation.

• Plage de vitesse élevée : le débit de gaz d'échappement est suffisant, la turbine fonctionne efficacement et la puissance de sortie élevée est maintenue.

4. Applications typiques

• Moteur BMW N20/N55 : grâce à la conception monoturbo à double volute, un couple élevé à bas régime est obtenu (par exemple 1 250 tr/min pour produire un couple maximal).

• Moteur Toyota 8AR-FTS : prise en compte de l'économie de carburant et de la réponse en puissance.

5. Inconvénients potentiels

1. Complexité de conception accrue : le moulage et la disposition du double volute doivent correspondre avec précision au calage de l'échappement du moteur.

2. Potentiel limité à grande vitesse : la limite physique d’une seule turbine peut être inférieure à celle d’une solution parallèle à deux turbocompresseurs.

Résumé Le turbocompresseur simple à double volute atteint une vitesse de réponse et une efficacité proches de celles d'un double turbo dans un turbo simple 

structure en optimisant le trajet d'écoulement des gaz d'échappement. Il s'agit d'une conception innovante qui équilibre performances, coût et fiabilité, 

et convient particulièrement aux modèles axés sur un faible couple et une expérience de conduite quotidienne.