Принцип работы твин турбо

Типы турбокомпрессоров: turbo, twin turbo, twin-scroll, вы их всех знаете?

Одиночный турбокомпрессор (самый простой тип турбокомпрессора)

Этот простой турбокомпрессор использовался в то время, когда нагнетание было, так сказать, в его подгузниках. Однако простой турбокомпрессор имеет определенные ограничения в плане настройки двигателя. Как я уже говорил, турбокомпрессор работает от выхлопных газов. Небольшой турбонагнетатель имеет низкую инерцию, поэтому для запуска турбины требуется лишь небольшое количество энергии отработавших газов.

Двигатель с таким турбонагнетателем обеспечивает высокий крутящий момент на очень низких оборотах, поэтому он превосходен на низких оборотах. Тем не менее, он не имеет мощности на высоких скоростях, потому что турбина хотела бы вращаться быстрее, но достигает максимальной проектной скорости. Таким образом, маленький турбонагнетатель достигает максимальной скорости на более низкой частоте вращения двигателя, чем турбонагнетатель большего размера.

И наоборот, большой турбокомпрессор работает на высоких оборотах двигателя. Это означает, что чем выше частота вращения двигателя, тем выше его мощность. Таким образом, двигатель с этим типом турбонагнетателя работает с определенной скоростью, как незаряженный двигатель. Однако, когда он превышает определенный диапазон скоростей, он проявляет очень быстрое и энергичное начало и движение.

преимущества:

— Компромисс между мощностью двигателя и гибкостью

Перепускной клапан

Вначале wastegate срабатывал сразу после падения давления. Впоследствии задача для предпускового клапана была усложнена. Wastegate стал слушаться как давления, так и электронике, следящей за температурой и детонацией. Но управлялся переливной клапан пневматикой. Он открывался, когда надо сбросить избыточное давление.

Требуемые характеристики достигаются настройкой клапана. Из-за этого даже на малых оборотах турбина может функционировать очень эффективно. Основная «беда» такой технологии — сложность и ненадежность, выражающаяся в сильной вибрации и больших температур.

Состав системы [ править | править код ]

Кроме турбокомпрессора и интеркулера в систему входят: регулировочный клапан (wastegate) (для поддержания заданного давления в системе и сброса давления в приёмную трубу), перепускной клапан (bypass valve — для отвода наддувочного воздуха обратно во впускные патрубки до турбины в случае закрытия дроссельной заслонки) и/или «стравливающий» клапан (blow-off valve — для сброса наддувочного воздуха в атмосферу с характерным звуком, в случае закрытия дроссельной заслонки, при условии отсутствия датчика массового расхода воздуха), выпускной коллектор, совместимый с турбокомпрессором, или кастомный даунпайп, а также герметичные патрубки: воздушные для подачи воздуха во впуск, масляные для охлаждения и смазки турбокомпрессора.

Straight-6 TwinPower Turbo: N55

Когда технология TwinPower Turbo устанавливается на 6-цилиндровый двигатель, его преимущества становятся очевидными. Мотор с двумя турбинами N55 заменил более дорогой агрегат N54 в 2009 году. Но обе модификации очень похожи друг на друга. Сопоставимый выход на собственный 4-литровый V8 BMW, с более легким блоком и более низким крутящим моментом, еще больше загар, который можно найти в E92 M3 с мощным S65 V8.

Читать еще: Как удалить клей от тонировки со стекла

Мощность N55 составляет 302 л.с., крутящий момент — 300 Нм (400 Нм). Он устанавливается в моделях 335i, 135i и всех модификациях SUV. Существует еще более мощная версия под индексом N55HP, мощностью 315 л.с., крутящим моментом 450 Нм. Этой версией комплектуются топовые модели, такие как 640i, 740i, и даже спортивный сверхтяжелый хэтчбек M140i.

Дебют двигателя состоялся в 2009 году, его начали устанавливать на пятую серию GT. Оборудованный продвинутой версией 6-цилиндрового двигателя, BMW 535i Gran Turismo способен разгоняться до 100 км/ч всего за 6,3 секунды. Максимальная скорость этого зверя ограничена 250 км/ч. Что касается расхода топлива, то BMW 535i GT потребляет 8,9 литра на 100 километров. Показатель выброса CO2 – 209 г/км.

Parallel [ edit ]

A parallel configuration refers to using two equally-sized turbochargers which each receive half of the exhaust gases. [2] Some designs combine the intake charge from each turbocharger into a single intake manifold, while others use a separate intake manifold for each turbocharger.

Parallel configurations are well suited to V6 and V8 engines since each turbocharger can be assigned to one cylinder bank, reducing the amount of exhaust piping needed. In this case, each turbocharger is fed exhaust gases by a separate exhaust manifold. For four-cylinder engines and straight-six engines, both turbochargers can be mounted to a single exhaust manifold.

The aim of using parallel twin-turbos is to reduce turbo lag by being able to use smaller turbochargers than if a single turbocharger was used for the engine. On engines with multiple cylinder banks (e.g. V engines and flat engines) use of parallel twin-turbos can also simplify the exhaust system.

The 1981-1994 Maserati Biturbo was the first production car to use twin-turbochargers. [3] The Biturbo used a 90-degree SOHC V6 engine with one turbocharger per cylinder bank.

Parallel configurations have also been used on engines with more than two turbochargers. One example is the 1991-1995 Bugatti EB110, which uses four turbochargers on its V12 engine. The 2005-2015 Bugatti Veyron uses four turbochargers on its W16 engine.

Читать еще: Как правильно наклеить виниловую пленку

In diesel powered applications, notable examples are Volkswagen’s V10 TDI which uses two BorgWarner turbochargers in a parallel layout and BMW’s inline 6 B57 engine (B57D30O0, B57D30T0, B57D30S0), which is available in configurations of up to 4 turbochargers that operate in a double-series layout.

Недостатки Biturbo

Дороговизна конструкции, сложность;
Снижение надежности;
Высокая стоимость обслуживания и ремонта.

Из минусов битурбированных двигателей можно выделить сложность и дороговизну конструкции. Нелегко соединить в параллельную работу две турбины разного размера, синхронизировать их.

Кроме этого в подобных конструкциях применяются дополнительные клапаны управления – это заслонки, сервоприводы. Все это повышает стоимость битурбо двигателей.

Наличие дополнительных систем управления, оборудования, увеличивает цену обслуживания и ремонта. Снижается надежность, так как перепускные клапана, например, могут заклинивать и т.д.

Twin-турбо этих проблем частично лишено, если оно применяется в классической компоновке – параллельно. В таком случае нет дополнительного оборудования, просто две одинаковые турбины работают совместно. Да, есть определенные сложности, но их меньше, чем в битурбо.

Отличия компоновки

По словам производителей, между этими системами ощущается большая разница. На самом деле значительных отличий в технологии не наблюдается. Это успешный маркетинговый ход, который положительно влияет на продажи изделий. Biturbo и twin-turbo способны использовать разные технологические вариации в виде разного размера турбин, поэтому являются универсальными системами.

Например, турбонаддув во многих автомобилях носит название Twin-turbo (Mitsubishi 3000 VR-4). При этом в машине установлен двигатель V6, обладающий двумя турбинами для трёх цилиндров, использующих поток выхлопных газов. В немецком производстве также есть подобные системы, но они имеют название Biturbo.

Как показывает практика, японцы в большей степени используют twin-turbo, когда в Европе более популярным является biturbo. В нашей стране можно приобрести обе вариации с различными технологическими особенностями.

Классический вариант

Технология двойного турбонаддува значит, что используются два компрессора. Возникает достаточно большая сложность с установкой двух выхлопных труб на одну магистраль, так как между ними должно находиться пространство. Частой проблемой является неодинаковое распределение энергии между двумя компрессорами. Этот недостаток был решён оригинальной формой турбины twin-turbo в виде крыльчатки, что синхронизировало работу всего устройства.

Особенностями компоновки системы twin-turbo являются некоторые недостатки:

присутствие так называемой «турбоямы», при которой турбины не работают;
ближняя турбина получает ускоренный износ;
подача газа происходит с замедлением;
сложная установка для моторов V-типа.

Читать еще: Сцепление включается в самом начале

Компания Toyota предложила своё решение этих проблем — она сделала собственный вариант для турбокомпрессоров biturbo. При малых оборотах клапаны изделия закрыты, поэтому выхлопные газы выходят через первую турбину. Она, в свою очередь, быстро раскручивается и позволяет обойти «турбояму» на раннем этапе. Когда движение достигает 3500 оборотов в минуту, двигатель открывает специальные клапаны для излишков газа, отчего весь горячий воздух перенаправляется к турбокомпрессору, существенно увеличивая мощность мотора.

Современный взгляд

Система biturbo стала применяться меньше, ведь V-моторы получили большое распространение. Она оказалась неудобной из-за своих конструктивных особенностей. В 80-х годах была внедрена система с креплением турбины за цилиндрами. Это позволило установить турбокомпрессоры ближе до коллекторов, чтобы снизить аэродинамические потери и повысить общую скорость. Это также улучшило общую устойчивость системы.

Виды Твин Турбо и их отличия

Есть три разновидности схемы системы Twin Turbo: последовательная, параллельная, и ступенчатая. Эти три схемы отличаются друг от друга расположением, характеристиками и последовательностью работы турбокомпрессоров. Электронная система управления очень точно настраивает работу турбокомпрессоров. Система включает входные датчики, приводы клапанов управления потоком воздуха и переработанным горючем.

Торговый лейбл системы турбонаддува это Twin Turbo, но и есть другое название этой системы — «Biturbo». Не совсем правильно в разных информационных источниках Biturbo воспринимают, как систему с параллельной схемой работы турбокомпрессора.

Видео: как работает турбина:

Турбина + компрессор

Это тоже можно назвать «БИ-ТУРБО» или «ТВИН-ТУРБО» — как хотите. По сути, и компрессор и турбо вариант, делают одну работу, только один (механический) намного эффективнее в низах, другой (от отработанных газов) — в верхах! Про различия наддувов читаем здесь.

Как правило, компрессор устанавливается на ременную передачу от коленчатого вала двигателя, поэтому максимально быстро раскручивается с ним. Тем самым позволяя избегать «ЯМЫ», а вот на высоких оборотах он бесполезен – тут уже вступает турбо вариант.

Этот симбиоз применяется на некоторых немецких машинах, большой плюс компрессора, что у него намного выше ресурс, чем у оппонента!

Сейчас небольшое видео, смотрим