Twin Turbo sistem

Ako je dizelski motor standardno opremljen turbinom, tada benzinski motor lako može bez turbopunjača. Ipak, u modernoj automobilskoj industriji turbopunjač za automobil više se ne smatra egzotikom (detaljno je opisano o kakvom se mehanizmu radi i kako radi, u drugom članku).

U opisu nekih novih modela automobila spominje se takva stvar kao što su biturbo ili twin turbo. Razmotrimo kakav je to sistem, kako on funkcionira, kako kompresori mogu biti povezani u njega. Na kraju pregleda razmotrit ćemo prednosti i nedostatke twin turbo motora.

Šta je Twin Turbo?

Počnimo s terminologijom. Izraz biturbo uvijek će značiti da je, prvo, ovo tip motora s turbo punjenjem, a drugo, shema prisilnog ubrizgavanja zraka u cilindre će uključivati ​​dvije turbine. Razlika između biturbo i twin-turbo je u tome što se u prvom slučaju koriste dvije različite turbine, au drugom su iste. Zašto - shvatićemo malo kasnije.

Želja za postizanjem superiornosti u trkama navela je proizvođače automobila da traže načine da poboljšaju performanse standardnog motora sa unutrašnjim sagorijevanjem bez drastičnih intervencija u njegovom dizajnu. A najefikasnije rješenje bilo je uvođenje dodatne puhalice za zrak, zbog čega veća zapremina ulazi u cilindre, a efikasnost jedinice se povećava.

Oni koji su bar jednom u životu vozili automobil s turbinskim motorom, primijetili su da, dok se motor ne zavrti do određene brzine, dinamika takvog automobila je, blago rečeno, spora. Ali čim turbo počne raditi, odziv motora se povećava, kao da je dušikov oksid ušao u cilindre.

Inercija takvih instalacija ponukala je inženjere da razmisle o stvaranju nove modifikacije turbina. U početku je svrha ovih mehanizama bila upravo uklanjanje ovog negativnog efekta koji je utjecao na efikasnost usisnog sistema (pročitajte više o tome u drugoj recenziji).

Vremenom se turbopunjač počeo koristiti kako bi se smanjila potrošnja goriva, ali istovremeno povećale performanse motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Instalacija vam omogućava da proširite raspon obrtnog momenta. Klasična turbina povećava brzinu protoka vazduha. Zbog toga u cilindar ulazi veća zapremina od usisnog, a količina goriva se ne mijenja.

Zbog ovog procesa povećava se kompresija, što je jedan od ključnih parametara koji utječe na snagu motora (kako to izmjeriti, pročitajte ovdje). S vremenom zaljubljenici u tuning automobila više nisu bili zadovoljni tvorničkom opremom, pa su kompanije za modernizaciju sportskih automobila počele koristiti različite mehanizme koji ubrizgavaju zrak u cilindre. Zahvaljujući uvođenju dodatnog sistema pod pritiskom, stručnjaci su uspjeli proširiti potencijal motora.

Kao dalji razvoj turbo motora, pojavio se sistem Twin Turbo. U usporedbi s klasičnom turbinom, ova instalacija omogućuje vam uklanjanje još veće snage s motorom s unutrašnjim sagorijevanjem, a za ljubitelje automatskog podešavanja pruža dodatni potencijal za nadogradnju svog vozila.

Kako Twin Turbo radi?

Konvencionalni prirodno usisani motor radi na principu usisavanja svježeg zraka pomoću vakuuma stvorenog klipovima u usisnom kanalu. Kako se protok kreće putem, u njega ulazi mala količina benzina (u slučaju benzinskog motora), ako se radi o karburatoru ili se gorivo ubrizgava zbog rada mlaznice (pročitajte više o tome šta su vrste prisilnog opskrbe gorivom).

Kompresija u takvom motoru izravno ovisi o parametrima klipnjača, zapremini cilindra itd. Što se tiče konvencionalne turbine, koja radi na protoku izduvnih plinova, njeno radno kolo povećava zrak koji ulazi u cilindre. To povećava efikasnost motora, jer se tokom sagorevanja smeše vazduh-gorivo oslobađa više energije i povećava se obrtni momenat.

Twin turbo radi na sličan način. Samo u ovom sistemu eliminira se efekt "zamišljenosti" motora dok se radno kolo turbine vrti. To se postiže instaliranjem dodatnog mehanizma. Mali kompresor ubrzava ubrzanje turbine. Kad vozač pritisne papučicu gasa, takav automobil brže ubrzava, jer motor gotovo trenutno reagira na vozačevu akciju.

Vrijedno je spomenuti da drugi mehanizam u ovom sistemu može imati drugačiji dizajn i princip rada. U naprednijoj verziji, manja turbina se zavrti s manje jakim protokom ispušnih plinova, što povećava dolazni protok pri nižim brzinama, a motor s unutrašnjim sagorijevanjem ne treba vrtjeti do krajnjih granica.

Takav sistem će raditi prema sljedećoj shemi. Kada se motor pokrene, dok automobil miruje, jedinica radi u praznom hodu. U usisnom traktu nastaje prirodno kretanje svježeg zraka uslijed vakuuma u cilindrima. Ovaj proces olakšava mala turbina koja počinje rotirati pri malim okretajima. Ovaj element pruža blago povećanje vuče.

Kako se okretaji radilice povećavaju, ispuh postaje sve intenzivniji. U to se vrijeme manji kompresor više okreće i višak protoka ispušnih plinova počinje utjecati na glavnu jedinicu. Povećanjem brzine radnog kola povećana količina zraka ulazi u usisni kanal zbog većeg potiska.

Dvostruko pojačavanje eliminira oštar pomak snage koji je prisutan kod klasičnih dizelaša. Pri srednjoj brzini motora sa unutrašnjim sagorevanjem, kada se velika turbina tek počinje vrtjeti, mali punjač postiže maksimalnu brzinu. Kad više zraka uđe u cilindar, raste pritisak ispušnih plinova, pokrećući glavni kompresor. Ovaj režim eliminiše primetnu razliku između trenutka maksimalne brzine motora i uključivanja turbine.

Kada motor s unutrašnjim sagorijevanjem postigne maksimalnu brzinu, kompresor također doseže granični nivo. Dizajn dvostrukog pojačivanja dizajniran je tako da uključivanje velikog punjenja sprečava preopterećenje manjeg kolega od preopterećenja.

Dvostruki automobilski kompresor isporučuje pritisak u usisnom sistemu koji se ne može postići konvencionalnim punjenjem. U motorima s klasičnim turbinama uvijek postoji turbo zaostajanje (primjetna razlika u snazi ​​pogonskog agregata između postizanja maksimalne brzine i uključivanja turbine). Povezivanjem manjeg kompresora uklanja se ovaj efekat, pružajući glatku dinamiku motora.

Kod dvostrukog turbopunjača, obrtnog momenta i snage (pročitajte o razlici između ovih koncepata u drugom članku) pogonske jedinice razvija se u širem rasponu okretaja od onog sličnog motora sa jednim kompresorom.

Vrste šema punjenja sa dva turbopunjača

Dakle, teorija rada turbopunjača dokazala je svoju praktičnost za sigurno povećanje snage pogonske jedinice bez promjene dizajna samog motora. Iz tog razloga, inženjeri iz različitih kompanija razvili su tri efikasne vrste dvostrukih turbo motora. Svaka vrsta sistema bit će uređena na svoj način i imat će malo drugačiji princip rada.

Danas su u automobile ugrađeni sljedeći tipovi sistema dvostrukog turbopunjača:

• Paralelno;
• Dosljedan;
• Stupan.

Svaka vrsta razlikuje se u dijagramu povezivanja puhala, njihovim veličinama, trenutku kada će svaki od njih biti pušten u rad, kao i karakteristikama procesa pod pritiskom. Razmotrimo svaku vrstu sistema zasebno.

Dijagram paralelnog povezivanja turbine

U većini slučajeva paralelni tip turbopunjača koristi se u motorima sa V-obliku cilindričnog bloka. Uređaj takvog sistema je sljedeći. Za svaki odjeljak cilindra potrebna je jedna turbina. Imaju iste dimenzije i također idu paralelno jedna s drugom.

Ispušni plinovi su ravnomjerno raspoređeni u ispušnom kanalu i idu u svaki turbopunjač u istim količinama. Ovi mehanizmi rade na isti način kao u slučaju linijskog motora s jednom turbinom. Jedina razlika je u tome što ova vrsta biturba ima dva identična puhala, ali zrak iz svakog od njih ne raspoređuje se po odjeljcima, već se neprestano ubrizgava u zajednički kanal usisnog sistema.

Ako takvu shemu usporedimo s jednim turbinskim sustavom u linijskoj pogonskoj jedinici, tada se u ovom slučaju dvostruka turbo izvedba sastoji od dvije manje turbine. To zahtijeva manje energije za okretanje njihovih radnih kola. Iz tog razloga, punjači su povezani manjom brzinom od jedne velike turbine (manja inercija).

Ovaj aranžman eliminiše stvaranje tako oštrog turbo zaostajanja, koje se javlja kod konvencionalnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem sa jednim kompresorom.

Sekvencijalno uključivanje

Serija Biturbo tip takođe omogućava ugradnju dva identična puhala. Samo se njihov rad razlikuje. Prvi mehanizam u takvom sistemu će raditi trajno. Drugi je uređaj povezan samo u određenom načinu rada motora (kada se njegovo opterećenje povećava ili raste brzina radilice).

Upravljanje u takvom sistemu pruža elektronika ili ventili koji reagiraju na pritisak prolazeće struje. ECU, u skladu s programiranim algoritmima, određuje u kojem trenutku treba spojiti drugi kompresor. Njegov pogon je osiguran bez uključivanja pojedinačnog motora (mehanizam i dalje djeluje isključivo na pritisak struje ispušnih plinova). Upravljačka jedinica aktivira aktuatore sistema koji kontrolira kretanje izduvnih plinova. Za to se koriste električni ventili (u jednostavnijim sistemima to su obični ventili koji reagiraju na fizičku silu protočnog protoka), koji otvaraju / zatvaraju pristup drugom puhalu.

Na lijevoj strani je prikazan princip rada pri malim i srednjim brzinama motora; Desno - shema pri brzinama iznad prosjeka.

Kada upravljačka jedinica u potpunosti otvori pristup radnom kolu drugog stupnja prijenosa, oba uređaja rade paralelno. Iz tog razloga, ova se modifikacija naziva i serijsko-paralelna. Rad dva puhala omogućava uređenje većeg pritiska dolaznog zraka, jer su njihova radna kola povezana na jedan ulazni kanal.

U ovom su slučaju instalirani i manji kompresori nego u konvencionalnom sistemu. Ovo takođe smanjuje efekat turbo kašnjenja i omogućava maksimalni obrtni momenat pri manjim brzinama motora.

Ova vrsta biturba ugrađuje se i na dizelske i na benzinske agregate. Dizajn sustava omogućuje vam instaliranje čak dva, već tri kompresora međusobno povezana. Primjer takve modifikacije je razvoj BMW -a (Triple Turbo), koji je predstavljen 2011.

Koračna šema

Postepeni sistem dvostrukog pomicanja smatra se najnaprednijim tipom dvostrukog turbopunjenja. Uprkos činjenici da postoji od 2004. godine, dvostepeni tip dopunskog punjenja tehnički je dokazao svoju efikasnost. Ovaj Twin Turbo je instaliran na nekim tipovima dizel motora koje je razvila Opel. Stepenasti kompresor Borg Wagner Turbo Sistems ugrađen je u neke BMW i Cummins motore sa unutrašnjim sagorijevanjem.

Shema turbopunjača sastoji se od dva kompresora različite veličine. Instaliraju se sekvencijalno. Protok ispušnih plinova kontrolira se elektroventilima, čiji se rad elektronski kontrolira (postoje i mehanički ventili koji se pokreću pritiskom). Pored toga, sistem je opremljen ventilima koji mijenjaju smjer protoka ispuštanja. To će omogućiti aktiviranje druge turbine i isključivanje prve, tako da ona ne otkaže.

Sistem ima sljedeći princip rada. U ispušnom kolektoru ugrađen je premosni ventil koji prekida protok iz crijeva koji ide u glavnu turbinu. Kada motor radi na malim okretajima, ova grana je zatvorena. Kao rezultat, ispuh prolazi kroz malu turbinu. Zbog minimalne inercije, ovaj mehanizam pruža dodatnu količinu zraka čak i pri malim opterećenjima ICE.

1. hlađenje dolaznog zraka; 2.Bypass (premosni ventil za pritisak); 3. faza visokog pritiska turbopunjača; 4. turbopunjač faze niskog pritiska; 5. Premosni ventil ispušnog sistema.

Tada se protok kreće kroz radno kolo glavnog turbine. Budući da se njegove lopatice počinju okretati pod većim pritiskom sve dok motor ne postigne srednju brzinu, drugi mehanizam ostaje nepomičan.

U usisnom kanalu postoji i obilazni ventil. Pri malim brzinama je zatvoren, a protok zraka ide praktički bez ubrizgavanja. Dok vozač pojačava motor, mala turbina se sve jače okreće, povećavajući pritisak u usisnom kanalu. To zauzvrat povećava pritisak izduvnih gasova. Kako pritisak u ispušnom vodu postaje jači, otvor za odvod se malo otvara, tako da se mala turbina nastavlja okretati, a dio protoka usmjerava na veliku puhalicu.

Postepeno se velika puhala počinje okretati. Kako se brzina radilice povećava, taj se postupak intenzivira, što dovodi do toga da se ventil više otvara i kompresor okreće u većoj mjeri.

Kada motor s unutrašnjim sagorijevanjem postigne srednju brzinu, mala turbina već radi na maksimumu, a glavni se punjač tek počeo vrtjeti, ali nije dosegao svoj maksimum. Tijekom rada prve faze, ispušni plinovi prolaze kroz radno kolo malog mehanizma (dok se njegove lopatice rotiraju u usisnom sustavu) i uklanjaju se do katalizatora kroz lopatice glavnog kompresora. U ovoj fazi, zrak se usisava kroz radno kolo velikog kompresora i prolazi kroz rotirajući manji zupčanik.

Na kraju prve faze, otvor za otpad je potpuno otvoren i protok ispušnih plinova već je u potpunosti usmjeren na glavno rotor pojačala. Ovaj mehanizam se snažnije okreće. Sustav premosnice podešen je tako da se mala puhala u ovoj fazi potpuno deaktivira. Razlog je taj što kada se postigne srednja i maksimalna brzina velike turbine, ona stvara tako snažnu glavu da joj prva faza jednostavno onemogućava pravilan ulazak u cilindre.

U drugoj fazi pojačavanja, ispušni plinovi prolaze pored malog rotora, a dolazni tok usmjerava se oko malog mehanizma - direktno u cilindre. Zahvaljujući ovom sistemu, proizvođači automobila uspeli su da eliminišu veliku razliku između velikog obrtnog momenta pri minimalnom broju okretaja i maksimalne snage pri postizanju maksimalne brzine radilice. Ovaj efekt bio je stalni pratilac bilo kog konvencionalnog dizelskog motora s punjenjem.

Prednosti i nedostaci dvostrukog turbopunjača

Biturbo se rijetko instalira na motore male snage. U osnovi, ovo je oprema na koju se oslanjaju moćne mašine. Samo u ovom slučaju moguće je uzeti pokazatelj optimalnog momenta već pri nižim okretajima. Takođe, male dimenzije motora sa unutrašnjim sagorijevanjem nisu prepreka povećanju snage pogonske jedinice. Zahvaljujući dvostrukom turbopunjaču postiže se pristojna ekonomičnost goriva u poređenju sa prirodno usisavanim kolegom koji razvija identičnu snagu.

S jedne strane, korist je od opreme koja stabilizira glavne procese ili povećava njihovu efikasnost. Ali s druge strane, takvi mehanizmi nisu bez dodatnih nedostataka. I dvostruko turbo punjenje nije izuzetak. Takav sistem ne samo da ima pozitivne aspekte, već ima i ozbiljne nedostatke, zbog kojih neki automobilisti odbijaju kupovinu takvih automobila.

Prvo razmotrite prednosti sistema:

1. Glavna prednost sistema je uklanjanje turbo zaostajanja, što je tipično za sve motore sa unutrašnjim sagorevanjem opremljene konvencionalnom turbinom;
2. Motor se lakše prebacuje u režim napajanja;
3. Razlika između maksimalnog obrtnog momenta i snage je značajno smanjena, jer povećanjem pritiska vazduha u usisnom sistemu, većina njutna ostaje dostupna u širem rasponu broja obrtaja motora;
4.  Smanjuje potrošnju goriva potrebnu za postizanje maksimalne snage;
5. Budući da je dodatna dinamika automobila dostupna pri nižim brzinama motora, vozač je ne mora toliko okretati;
6. Smanjivanjem opterećenja motora sa unutrašnjim sagorijevanjem smanjuje se trošenje maziva, a sistem hlađenja ne radi u povećanom režimu;
7. Ispušni plinovi se ne ispuštaju jednostavno u atmosferu, već se energija ovog procesa koristi s koristi.

Sada obratimo pažnju na ključne nedostatke twin turbo:

• Glavni nedostatak je složenost dizajna usisnog i ispušnog sistema. To se posebno odnosi na nove modifikacije sistema;
• Isti faktor utječe na cijenu i održavanje sustava - što je mehanizam složeniji, to je njegova popravka i podešavanje skuplja;
• Još jedan nedostatak je povezan sa složenošću dizajna sistema. Budući da se sastoje od velikog broja dodatnih dijelova, postoji i više čvorova u kojima može doći do loma.

Odvojeno, treba spomenuti klimu područja u kojem radi turbopunjač. Budući da se radno kolo punjenja ponekad vrti i iznad 10 hiljada okretaja u minuti, potrebno mu je visokokvalitetno podmazivanje. Kad automobil ostane preko noći, mast odlazi u korito, tako da većina dijelova jedinice, uključujući turbinu, postaje suha.

Ako motor pokrenete ujutro i radite s pristojnim opterećenjem bez prethodnog zagrijavanja, možete ubiti punjač. Razlog je taj što suho trenje ubrzava trošenje dijelova koji se trljaju. Da biste uklonili ovaj problem, prije nego što motor dovedete do visokih okretaja, trebate pričekati malo dok se ulje pumpa kroz cijeli sustav i doseže najudaljenije čvorove.

Ljeti na to ne morate trošiti puno vremena. U ovom slučaju, ulje u koritu ima dovoljnu fluidnost da ga pumpa može brzo ispumpati. Ali zimi, posebno po jakim mrazevima, ovaj se faktor ne može zanemariti. Bolje je potrošiti nekoliko minuta na zagrijavanje sistema, nego nakon kratkog vremena izbaciti pristojan iznos za kupovinu nove turbine. Uz to treba spomenuti da se zbog stalnog kontakta s ispušnim plinovima rotor puhala može zagrijati i do tisuću stupnjeva.

Ako mehanizam ne dobije odgovarajuće podmazivanje, koje paralelno obavlja funkciju hlađenja uređaja, njegovi dijelovi će se suho trljati jedan o drugi. Odsutnost uljnog filma prouzročit će naglo povišenje temperature dijelova, pružajući im toplinsko širenje, a kao rezultat i ubrzano trošenje.

Da bi se osigurao pouzdan rad dvostrukog turbopunjača, treba slijediti iste postupke kao i za servisiranje konvencionalnih turbopunjača. Prvo je potrebno na vrijeme zamijeniti ulje koje se koristi ne samo za podmazivanje, već i za hlađenje turbina (o postupku zamjene maziva naša web stranica ima zaseban članak).

Drugo, budući da su rotora puhala u direktnom kontaktu s ispušnim plinovima, kvaliteta goriva mora biti visoka. Zahvaljujući tome, naslage ugljika se neće akumulirati na lopaticama, što ometa slobodno okretanje radnog kola.

Za kraj, nudimo kratki video o različitim modifikacijama turbina i njihovim razlikama:

Semyon će ti reći! Dvostruki TURBO ili veliki JEDNOKRATNI? 4 turbine po motoru? Nova tehnička sezona!

Pitanja i odgovori:

Šta je bolje bi-turbo ili twin-turbo? Ovo su sistemi za turbo punjenje motora. Kod motora sa biturbom, turbo zaostajanje je izglađeno i dinamika ubrzanja je ujednačena. U twin-turbo sistemu ovi faktori se ne mijenjaju, ali se performanse motora s unutrašnjim sagorijevanjem povećavaju.

Koja je razlika između bi-turbo i twin-turbo? Biturbo je serijski povezan turbinski sistem. Zahvaljujući njihovom sekvencijalnom uključivanju, turbo rupa se eliminiše tokom ubrzanja. Twin turbo su samo dvije turbine za povećanje snage.

Zašto vam treba twin turbo? Dve turbine obezbeđuju veću zapreminu vazduha u cilindar. Zbog toga se povećava trzaj tokom sagorevanja BTC-a - više vazduha se kompresuje u istom cilindru.