Bi turbo a Twin turbo. Kontrowersja w terminologii

Podwójne turbo to unikalny system doładowania, który pozwala silnikowi spalinowemu osiągnąć wyjątkową zwinność i wysoką wydajność. Jednak ta technologia jest rzadko używana przez kierowców preferujących umiarkowany styl jazdy, którzy stanowią większość w naszym kraju. Właśnie dlatego wokół niej powstało wiele mitów i nieporozumień.

Technologia ta może być zrealizowana na dwa główne sposoby: przy użyciu systemów twin turbo i bi turbo. Ale jaka jest różnica między tymi terminami? Niestety, nawet tak wiarygodne źródła jak Wikipedia i ChatGPT często nie podają jasnych i jednoznacznych definicji, co tylko zwiększa zamieszanie.

Podwójna turbosprężarka – dlaczego istnieją tyle mifów w okół tego rodzaju turbosprężarek?

Wielu mylnie uważa, że system twin turbo to sekwencyjne doładowanie, w którym wykorzystuje się dwie różnej wielkości turbiny. Zgodnie z rozpowszechnionym poglądem, każda turbina działa w swoim zakresie obrotów, aktywując się naprzemiennie i zapewniając sekwencyjną pracę systemu. Z drugiej strony twierdzą, że bi turbo to równoległy system doładowania, gdzie wykorzystuje się dwie identyczne turbiny, pracujące synchronicznie i równomiernie dostarczające powietrze do silnika.

Jednak takie wyobrażenia są błędne. Główną przyczyną zamieszania między bi turbo a twin turbo jest brak dokładnych informacji w ogólnodostępnych źródłach. Nieprawidłowe interpretacje w artykułach, reklamach wzmacniają dezinformację. Także dość podobnie brzmiąca terminologia w różnych językach może być interpretowana w różny sposób, co tworzy jeszcze więcej nieporozumień.

Aktualność tematu rośnie, ponieważ współczesne samochody stają się coraz bardziej skomplikowane, a terminologia – mniej zrozumiała. Firma Wiatreo jest gotowa podzielić się wiedzą, która pomoże zlikwidować mity i podjąć świadomą decyzję.

W rzeczywistości:

Bi turbo – to system, w którym wykorzystuje się dwie turbiny połączone szeregowo. Jedna z nich jest mniejsza i aktywuje się na niskich obrotach silnika, a druga, większa, zaczyna pracować na wysokich obrotach, zapewniając moc w górnym zakresie.

Twin turbo – to dwie identyczne turbiny, umieszczone równolegle i pracujące jednocześnie. Równomiernie rozprowadzają strumień powietrza między cylindrami silnika, co pozwala osiągnąć stabilną moc i szybką reakcję.

Jak działa system twin turbo?

Początkowo ta technologia została opracowana dla sportu motorowego. Udowodniwszy swoją skuteczność w praktyce, z czasem została zaadaptowana dla seryjnych samochodów użytkowych. Dość prosta mechanika zdołała rozwiązać główny problem doładowania – pojawienie się "turbodziury". Przy instalacji dużej turbiny na silniku głównie obserwuje się opóźnioną reakcję samochodu na przyspieszenie (na niskich obrotach), ponieważ duża turbina rozkręca się powoli, co zmniejsza dynamikę auta. Wariant silnika twin turbo pozwala uniknąć tej wady dzięki cechom swojej konstrukcji.

Jak skonfigurowany jest system twin turbo i jakie daje wyniki

U podstaw leży równoległa praca dwóch turbin, zainstalowanych naprzeciwko siebie, z których każda jest podłączona do osobnego rzędu cylindrów. Dlatego moc jednej turbosprężarki rozprzestrzenia się tylko na połowę liczby cylindrów, w wyniku czego uzyskana objętość spalin jest wystarczająca do wydajnej pracy silnika zarówno na małych, jak i na dużych obrotach. Na przykład, w silniku BMW B58 V6 o mocy 335 koni mechanicznych zainstalowane są dwie turbosprężarki, pracujące równolegle:

• pierwsza turbina wtłacza powietrze do jednego rzędu trzech cylindrów;
• druga – do drugiego rzędu.

W efekcie osiąga się równomierne wykorzystanie spalin, co prowadzi do wysokiej wydajności systemu silnika spalinowego zarówno na niskich, jak i na wysokich obrotach.

Więcej przykładów samochodów z systemem twin turbo

Najczęściej silnik twin turbo jest stosowany w silnikach spalinowych o konfiguracji V-kształtnej i znacznej mocy. W praktyce można je spotkać w takich modelach aut:

• Nissan GT-R (R35) z silnikiem VR38DETT: 3.8L V6;
• Toyota Supra Mk4 z silnikiem 2JZ-GTE: 3.0L V6;
• Mercedes-AMG C63, E63, GT, G63 z silnikami M177/M178: 4.0L V8;
• Audi RS6, RS7 z silnikiem 4.0L TFSI V8.

Ponadto, w Porsche 911 (997 Top) z silnikiem 3.6L, rozwijającym moc 480 KM, wykorzystywane są turbiny 53049980338 i 53049980337, które efektywnie realizują potencjał tej technologii.

Opatentowana technologia BMW

Turbosprężarka twin turbo stała się ważnym elementem komercyjnych opracowań BMW. W 2011 roku koncern samochodowy opatentował tę technologię, stosując ją na czterocylindrowym silniku o pojemności 2 litrów w modelu BMW X1 xDrive28i. To rozwiązanie pozwoliło stworzyć nowy znak towarowy – BMW TwinPower Turbo.

Problemy twin turbo i ich cechy

Jak każdy skomplikowany mechanizm, system twin turbo ma swoje słabe punkty. Głównym zadaniem podczas eksploatacji takiej technologii jest utrzymanie prawidłowej równowagi między dwiema turbosprężarkami i zapewnienie ich synchronicznej pracy. Jeśli konfiguracja okaże się niewystarczająco dokładna, może to prowadzić do obniżenia wydajności silnika i pojawienia się usterek.

Szczególnej uwagi wymagają następujące przypadki:

• System twin turbo przypomina pracę dwóch oddzielnych silników, które muszą funkcjonować synchronicznie. Jeśli jedna z turbin ulegnie awarii, powoduje to awarię w ogólnym systemie doładowania, a silnik zaczyna pracować z zakłóceniami. Taka nierównowaga bezpośrednio wpływa na dynamikę samochodu i może prowadzić do poważniejszych awarii.
• Trudności przy początkowym tuningu. Wymiana wirnika kompresji na turbinach podczas tuningu wymaga końcowej rekonfiguracji silnika. W przypadku twin turbo każda część jest podłączona do swojego systemu doprowadzania powietrza, gdzie wykorzystuje się wiele czujników do kontroli objętości napływającego powietrza. Przy nieprawidłowej kalibracji czujniki mogą wydawać błędy, a silnik pracować niestabilnie.

Jak działa silnik bi turbo?

Bi turbo to system doładowania, w którym wykorzystuje się dwie różne pod względem rozmiaru i konstrukcji turbiny. W przeciwieństwie do twin turbo, gdzie turbiny pracują równolegle, w tym przypadku ich praca jest zorganizowana szeregowo, co również nie dopuszcza do powstawania turbodziury.

Główną cechą bi turbo jest to, że turbosprężarki aktywują się na różnych etapach pracy silnika:

• Mniejsza turbina uruchamia się na niskich obrotach silnika. Dzięki małym rozmiarom i lekkiemu wirnikowi szybko się rozkręca i dostarcza powietrze do cylindrów, zapewniając natychmiastową reakcję silnika.
• Większa turbina włącza się, gdy mniejsza turbosprężarka osiąga swoje graniczne możliwości. Przejmuje ona dostarczanie większej objętości powietrza na wysokich obrotach, co pozwala utrzymać moc i prędkość na maksymalnym poziomie.

W rezultacie samochód od razu pokazuje reakcję na gaz, a system turbo biturbo zapewnia płynne i mocne przyspieszenie bez opóźnień.

Dlaczego konfiguracja turbo bi nie nadaje się do tuningu

W przeciwieństwie do twin turbo, gdzie dopuszczalna jest ingerencja w system w celu zwiększenia mocy, bi turbo to technologia opracowana wyłącznie dla fabrycznych konfiguracji. To znaczy, że instalować system biturbo mogą tylko producenci samochodów, którzy projektują go w taki sposób, aby każda turbina miała ściśle określone parametry – wymiary wału, wirnika kompresji, kolektorów i przepustowość.

Próby modyfikacji ograniczają się do wymiany wirników kompresora lub wałów, ale pełnej modernizacji osiągnąć nie można. Również przy zmianie parametrów pracy silnika wymagany jest głęboki tuning programowy (chip-tuning), co znacznie komplikuje proces.

Samochody z systemem bi turbo: przykłady

Bi turbo najczęściej jest wykorzystywane w mocnych i technologicznie zaawansowanych samochodach, w tym zarówno w samochodach osobowych, jak i w transporcie komercyjnym. Silnik takiego typu można spotkać:

• Land Rover 3.0 TURBO AJ20D6 (2017-) – mocny SUV, wykorzystujący dwustopniowy system doładowania do poprawy dynamiki;
• VW Transporter biturbo T5 2.0L CFCA (2009-) – system turbo bi pozwala zwiększyć efektywność pracy silnika Diesla, poprawiając zużycie paliwa i dynamikę;
• Renault Master dci135 2.3L M9T GEN6 (2019-) – model znany ze swojej niezawodności, wykorzystuje system 858864-0004 + 858866-0005, co czyni go wydajnym przy każdym obciążeniu;
• Alfa Romeo Stelvio 2.9 V6 BI-TURBO QUADRIFOGLIO Q4 (2017-) – wysoka moc i dynamika, dzięki czemu samochód zyskał sportowe charakterystyki.

System biturbo idealnie nadaje się do mocnych seryjnych samochodów, ponieważ pozwala efektywnie wykorzystać potencjał silnika na różnych obrotach. Jednak ze względu na skomplikowaną konstrukcję i fabryczne ustawienia nie jest przeznaczony do aktywnego tuningu. Producenci wciąż udoskonalają tę technologię, czyniąc ją jedną z najbardziej efektywnych dla mocnych samochodów.

Możliwe trudności z bi turbo

Współczesne przemysł motoryzacyjny dąży do maksymalnej modernizacji systemu bi turbo, czyniąc go bardziej niezawodnym i efektywnym. Jednak, mimo rozwoju technologii, wciąż ma swoje słabe punkty. Z powodu skomplikowanej konstrukcji i współdziałania wielu elementów niektóre problemy mogą pojawiać się częściej niż inne. Głównie są one związane ze zużyciem komponentów, szczególnie tych, które poddawane są częstemu oddziaływaniu mechanicznemu:

Zużycie metalu pod zaworem wastegate

Stały kontakt metal-metal prowadzi do stopniowego ścierania części w obszarze zaworu. Jeśli zużycie jest nieznaczne, silnik może wpadać w "turbodziurę" na niskich obrotach, gdy mała turbina nie otrzymuje wystarczającej ilości powietrza. W przypadku znacznego zużycia duża turbina może otrzymywać zbyt dużo powietrza, przez co silnik spalinowy będzie pracować niestabilnie, tracąc moc na dole lub wymagając więcej czasu do rozkręcenia.

Złożoność konstrukcji sterowników

System bi turbo wymaga zastosowania kilku sterownik, co komplikuje konstrukcję. Im więcej elementów, tym wyższe prawdopodobieństwo awarii. Jeśli siłownik ulegnie awarii, zawory przełączania między turbinami mogą albo się nie otwierać, albo robić to w niewłaściwym czasie. W rezultacie turbina pracuje nieprawidłowo, możliwe jest zarówno niedostateczne doładowanie, jak i nadmierne doładowanie, co również negatywnie wpływa na silnik.

O wiele rzadziej pojawiają się problemy z zaworem przełączania przepływu gazów. W systemie biturbo spaliny są dynamicznie redystrybuowane między małą a dużą turbiną. W tym celu przewidziany jest specjalny zawór, który może ulec awarii. Jeśli zawór zakleszczy się w niewłaściwej pozycji, jedna z turbin po prostu wypada z cyklu pracy, w rezultacie pojawia się niedostateczne doładowanie. W innym przypadku możliwy jest szok termiczny, wywołany nadmiernym ciśnieniem.

Roznica miedzy twin turbo a biturbo: dlaczego powstaje zamieszanie?

Twin turbo czy biturbo - zamieszanie powstaje z powodu podobieństwa nazw, chociaż zasady ich działania są różne. Twin turbo to równoległy system, gdzie dwie identyczne turbiny pracują jednocześnie, rozdzielając obciążenie między cylindrami silnika. W biturbo, przeciwnie, wykorzystuje się schemat sekwencyjny, gdzie mała turbina aktywuje się na niskich obrotach, a duża podłącza się na wysokich, zapewniając równomierne dostarczanie mocy. Błędy w terminologii często spotykane są nawet w oficjalnych źródłach, co tworzy niezrozumienie wśród miłośników motoryzacji.