Với bộ turbo có kích thước nhỏ, độ trễ (Turbo lag) sẽ được giảm đáng kể và có thời gian đáp ứng tốt hơn, nhưng khi tốc độ quay động cơ cao, tiết diện nhỏ gây cản trở dòng khí xả tạo nên hiện tượng áp suất ngược (back-pressure), động cơ phải tiêu tốn công để đẩy lượng khí thải này ra. Điều ngược lại thì dễ dàng thấy được trên bộ turbo có kích thước lớn.
Để khắc phục hiện tượng này thì các hãng xe đã cải tiến bằng cách thiết kế ống xả kép. Bên cạnh đó, áp dụng cách thiết kế này còn mang lại nhiều ưu điểm về cả công suất, momen và tính kinh tế nhiên liệu.
Như chúng ta đã biết trục khuỷu động cơ phải quay 720 để hoàn thành một chu trình làm việc. Đối với động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng, các xi-lanh thực hiện với góc lệch công tác là 180. Giả sử động cơ có thứ tự nổ là 1-3-4-2.
Khi ta xét xi-lanh thứ 3 đang ở cuối kỳ nổ, piston đang ở điểm chết dưới, lúc này xu- pap xả sẽ mở sớm. Đối với động cơ không sử dụng ống xả kép, phần lớn năng lượng khí thải được sử dụng để quay bánh turbin của bộ Turbo tăng áp, một phần bị tổn thất trên đường ống xả. Cùng lúc đó ở xi-lanh thứ 1 đang ở cuối kỳ xả, chuẩn bị vào kỳ nạp, piston đang ở điểm chết trên, xu-pap nạp và xả sẽ cùng mở do góc trùng điệp. Do có áp suất lớn, một phần khí xả của xi-lanh thứ 3 sẽ đi ngược lại vào xi-lanh thứ 1, ảnh hưởng đến kỳ nạp cũng như là chất lượng hoà khí của xi-lanh thứ 1 dẫn đến giảm hiệu quả quá trình nổ tiếp theo và giảm công suất. Điều này sẽ càng nghiêm trọng hơn với các động cơ sử dụng càng nhiều xi-lanh, khi mà góc lệch công tác giữa các xi-lanh càng nhỏ.
Dưới đây là kết quả thử nghiệm về công suất và momen xoắn của động cơ 1.5L DCi K9K 4 xi-lanh thẳng hàng khi sử dụng bộ turbo tăng áp kết hợp ống xả kép và khi sử dụng bộ turbo tăng áp ống xả đơn.
26
Hình 2. 24: Biểu đồ so sánh công suất.
Hình 2. 25: Biểu đồ so sánh momen xoắn.
Qua hai biểu đồ, ta thấy được rằng việc ứng dụng ống xả kép giúp tăng gần 8.5% về cả công suất và momen xoắn ở số vòng quay động cơ đạt trên 1000 v/ph.
27 Năm 2006, BMW lần đầu tiên giới thiệu TwinPower Turbo trên mẫu sedan BMW 335i. Đây là dấu mốc đầu tiên của TwinPower Turbo trước khi công nghệ này được ứng dụng trên mọi chiếc xe BMW ngày nay.
Hình 2. 26: Turbo sử dụng ống xả kép.
Ở dải tua máy thấp, bộ turbo không được cấp khí xả dẫn đến hiện tượng hụt hơi. TwinPower Turbo ra đời không chỉ cải thiện sự hiệu quả và sức mạnh, công nghệ này còn nhằm hạn chế tối đa nhược điểm đó.
Đúng như tên gọi, TwinPower Turbo được cấu thành từ hai phần. TwinPower bao gồm các công nghệ độc quyền của BMW gồm: Valvetronic, VANOS và bộ phun nhiên liệu có độ chính xác cao HDPi. Turbo là bộ tăng áp đơn (single-turbo) hoặc tăng áp kép (twinpower-turbo). BMW đã lựa chọn giải pháp tăng áp cuộn đôi twin-scroll với hai cửa nạp khí cho động cơ TwinPower Turbo.
28
Hình 2. 27: Cơ cấu đường nạp kép twin-scroll trên động cơ turbo của BMW.
Trong đó, một đường nạp khí có kích thước nhỏ hơn có nhiệm vụ cải thiện khả năng đáp ứng của động cơ ở dải tua máy thấp. Đường nạp khí còn lại có kích thước lớn hơn, có vai trò tối ưu hoá sức mạnh ở dải vòng tua cao. Công thức này đã giúp TwinPower Turbo gần như triệt tiêu được hiện tượng turbo lag. TwinPower Turbo là công nghệ áp dụng cho cả động cơ tăng áp đơn và tăng áp kép.
Hiện tại, TwinPower Turbo xuất hiện trên mọi dòng sản phẩm của BMW, từ dòng entry-level như 1 series, 2 series cho đến dòng xe cỡ lớn như 5 series và 7 series. TwinPower Turbo góp phần tạo nên trải nghiệm hoàn toàn khác biệt trên những mẫu xe của BMW, đặc biệt là khả năng vận hành.