Doble turbo

En un motor de combustión interna , el biturbo es un diseño en el que se utilizan dos turbocompresores para comprimir la mezcla de combustible y aire de admisión (o aire de admisión, en el caso de un motor de inyección directa ). El diseño más común presenta dos turbocompresores idénticos o en espejo en paralelo, cada uno procesando la mitad de los gases de escape producidos por un motor en V a través de tuberías independientes. Los dos turbocompresores pueden ser iguales o de diferentes tamaños.

Hay tres tipos de configuraciones de turbinas que se utilizan para configuraciones de doble turbo:

• Paralelo
• Secuencial
• Serie

Estos se pueden aplicar a cualquiera de los cinco tipos de configuraciones de compresor (que teóricamente podrían tener 15 configuraciones diferentes):

• Compresores compuestos
• Compresores compuestos por etapas
• Compresores secuenciales por etapas
• Compresores secuenciales paralelos
• Compresores en paralelo ^[1]

En una configuración paralela, dos turbocompresores de igual tamaño reciben cada uno la mitad de los gases de escape . ^[2] Algunos diseños combinan la carga de admisión de cada turbocompresor en un solo colector de admisión , mientras que otros utilizan un colector de admisión separado para cada turbocompresor.

Las configuraciones en paralelo son adecuadas para los motores V6 y V8, ya que cada turbocompresor se puede asignar a una bancada de cilindros, lo que reduce la cantidad de tuberías de escape necesarias. En este caso, cada turbocompresor recibe gases de escape a través de un colector de escape independiente. En los motores de cuatro cilindros y de seis cilindros en línea , ambos turbocompresores se pueden montar en un único colector de escape.

El objetivo de utilizar turbocompresores dobles en paralelo 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 varias bancadas de cilindros (por ejemplo, motores en V y motores bóxer ), el uso de turbocompresores dobles en paralelo también puede simplificar el sistema de escape.

El Maserati Biturbo de 1981 a 1994 fue el primer automóvil de producción en utilizar turbocompresores gemelos. ^[3]

La turboalimentación secuencial es una configuración en la que el motor utiliza un turbocompresor para velocidades más bajas y un segundo turbocompresor o ambos para velocidades más altas. Este sistema tiene como objetivo superar la limitación de los turbocompresores grandes que proporcionan un impulso insuficiente a bajas RPM. Por otro lado, los turbocompresores 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 mayores RPM. Por lo tanto, los sistemas de turbocompresor secuencial proporcionan una forma de reducir el retraso del turbo sin comprometer la potencia de salida a altas RPM. ^[4]

El sistema está dispuesto de modo que un turbocompresor pequeño ("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, una pequeña cantidad de gases de escape se alimenta 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, de modo que pueda proporcionar el impulso que necesita el motor a altas RPM. ^[5]

El primer automóvil de producción en utilizar turbocompresor secuencial fue el Porsche 959 de 1986-1988 , que utilizaba dos turbos secuenciales en su motor de seis cilindros planos. ^{[6] [7]}

La turboalimentación 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 en serie también puede ser útil en un sistema en el que la presión de salida debe ser mayor que la que puede proporcionar un solo turbo, comúnmente llamado sistema biturbo compuesto. En este caso, se utilizan varios turbocompresores de tamaño similar en secuencia, pero que funcionan constantemente. El primer turbo proporciona 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 una presión de admisión adicional de tres veces, para un impulso total de nueve veces la presión atmosférica).

Una desventaja de la turboalimentación por etapas es que a menudo genera grandes cantidades de retraso del turbo ^[8], por lo que se utiliza principalmente en aviones con motor de pistón que normalmente no necesitan aumentar y reducir 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 refuerzo.

http://mkiv.supras.org.nz/articles/twinturbosetups.htm