Avto505.ru

Авто 505
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы твин турбо

Турбонаддув – принцип работы

Устройство турбины автомобиля не сложное, она состоит из:

  • Улитки компрессора, которая всасывает воздух, а затем нагнетает его в коллектор впуска;
  • Улитки, расположенной в горячей части – здесь выхлопные газы заставляют вращать турбину, после чего выбрасываются в систему отработанных газов на выход;
  • Крыльчатки компрессора, а также ее аналога в горячей части;
  • Шарикоподшипникового картриджа;
  • Корпуса, соединяющего улитки, имеющего систему охлаждения и системы подшипников.

Основы

Если дословно перевести twin turbo английского языка, то выйдет или «двойное турбо» или «удвоение турбо». В принципе, правильными являются оба варианта. То есть, из названия можно понять, что имеют место быть не одна, а две турбины. Существует несколько разновидностей способов применения двух нагнетателей одновременно:

  • Ступенчатая.
  • Параллельное.
  • Последовательное.

Любая из систем, так или иначе, управляется электронным блоком управления, без него создать эффективную работу твин турбо будет невозможно. ЭБУ управляет входными датчиками турбокомпрессоров, электрическими системами приводов клапанов управления воздуха, за счет чего происходит очень тонка настройка работы твин турбо.

Параллельный принцип работы

Параллельное твин турбо представляет собой одновременную работу двух турбокомпрессоров, который работают параллельно друг другу. Одинаковая работа двух турбин получается за счет того, что каждая турбина выхватывает одинаковую порцию выхлопных газов. Из каждого компрессора выходит также равное количество воздуха и под равным давлением. Сжатый воздух поступает в общий для них впускной коллектор, где потом уже происходит распределение по цилиндрам. Параллельное twin turbo характерно для V-образных двигателей, особенно для дизельных, где очень важна степень инерционности. Две небольших турбины обеспечивают более меньшую инерционность, нежели одна большая.

Последовательная работа

Смысл работы последовательного twin turbo заключается в том, что турбокомпрессоры работают не одновременно, а последовательно сменяют друг друга. То есть запустив двигатель работает один компрессор, а по степени увеличения количества оборотов коленчатого вала включается второй. Такое решение позволяет экономить топливо и не использовать постоянно одну из турбин. К слову, такая система твин турбо включает два одинаковых по характеристикам компрессора. Переход между турбинами также обеспечивает электронный блок управления. В такой системе основной его задачей является регулирование и распределение потока сгоревших газов между турбинами. Регулирование потока газов ко второму компрессору осуществляется за счет специального электромагнитного клапана. Также нередко в ЭБУ заносят такие характеристики для турбин, чтобы минимизировать побочный эффект турбозадержки. Применение twin turbo было замечено как на бензиновом, так и на дизельном двигателе.

Двойная турбина

Ступенчатая работа турбин

Рассматривая ступенчатую систему твин турбо важно отметить, что именно она является самой технически грамотной и совершенной, обуславливает самый большой подъем КПД. В такой системе присутствует электронное управление как сгоревшими газами, так и выходящим потоком сжатого воздуха. Здесь, в отличие от предыдущих вариантов, есть возможность применять два разных по размеру турбонаддува. Когда обороты двигателя низкие перепускной клапан сгоревших газов закрыт. Газы следуют по системе твин турбо сначала посещая малый компрессор, где получают максимальную отдачу на давление при минимальной инерции. Далее, они попадают в большую турбину. Когда обороты увеличиваются начинается совместная работа турбин. Перепускной клапан постепенно открывается, то начинает постепенно раскручивать вторую турбину, пуская газы прямо через нее. Когда обороты растут до максимальных, то клапан открывается полностью, и большая турбина начинает работать на полную свою мощность и воздух поступает из нее в двигатель.

BMW TwinPower Turbo Engines Explained

Перепускной клапан наддува закрыт на впуске и воздух поступает последовательно через большой и малый компрессоры. Общая работа турбокомпрессоров начинает осуществляться при росте оборотов.

И постепенно начинает открываться перепускной клапан сгоревших газов. Большая турбина начинает все больше и интенсивно раскручиваться, так как часть отработавших газов идёт прямо через неё. Большой компрессор на впуске с определённым давлением начинает сжимать воздух, но twin turbo bmw не слишком большое и сжатый воздух дальше поступает в малый компрессор, где продолжает повышается давление.

При этом перепускной клапан остаётся закрыт. Перепускной клапан сгоревших газов открывается полностью при полной нагрузки. Останавливается малая турбина, twin turbo bmw большая начинает раскручиваться до максимальной частоты, так twin turbo bmw через неё практически полностью проходят сгоревшие газы. Давление наддува достигает своего максимального значения на впуске большого компрессора при этом малый компрессор создаёт помеху для воздуха.

И в определённый момент перепускной клапан наддува открывается и сжатый воздух непосредственно напрямую поступает к двигателю. Благодаря системе двухступенчатых турбокомпрессоров системы Twin Turbo мгновенно достигается номинальный крутящий момент и поддерживается в широком диапазоне оборотов двигателя.

TwinPower Turbo на моторах BMW, чем они отличаются и в чем их преимущества

Auto Guide From the base 1 Series to the supercar-fast M5 sports sedan, BMW always seems to defy the twin turbo bmw of the automotive logic, with cars that are faster at least on paper than people would expect is possible with a particular output. TwinPower plays an important role when it comes to efficient and dynamic BMW gasoline and diesel twin turbo bmw.

Читать еще:  Как уменьшить свободный ход рулевого колеса

But what is TwinPower Turbo in reality and what does it have to offer to the automotive world? When it comes to gasoline engines, TwinPower Turbo has three twin turbo bmw that apply to anything from three- to twelve-cylinder engines: Meanwhile, turbodiesels use common rail injection. Valvetronic, which stands for variable valve and electronic, is a BMW developed technology that allows to optimize consumption by adjusting the valve lift.

The automaker says this technology will singlehandedly reduce fuel consumption by 10 percent while also offering twin turbo bmw response. This mainstream name that people associate with BMWs actually hides behind it a potent technology.

Bmw twin turbo technology

Высокоточная система впрыска обеспечивает точную дозировку топлива, благодаря чему достигается беспрецедентная эффективность и экологичность его сгорания. Благодаря пьезоинжекторам топливо впрыскивается всего за 0,27 миллисекунды, что позволяет производить впрыск несколько раз за один рабочий такт.

Высокоэффективная гибкая электронная система управления корректирует фазу и twin turbo bmw впрыскиваемого twin turbo bmw в соответствии с требуемой мощностью, рабочей температурой и давлением в цилиндре. Это позволяет полностью контролировать процесс сгорания, повысить его эффективность и уменьшить токсичность практически во всех режимах. Кроме того, улучшенное внутреннее охлаждение камеры сгорания в процессе прямого впрыска топлива позволяет применять сверхвысокую степень сжатия, благодаря чему дополнительно увеличивается экономичность двигателей.

Зачем это все нужно: Каким парадоксальным это ни покажется, но и поджечь топливно-воздушную смесь в цилиндре отнюдь не. По этой причине в зоне свечи зажигания стараются уменьшить турбулентность смеси.

Возможно и обратное — смесь самостоятельно детонирует, хлестнув по стенкам камеры сгорания, клапанам и поршню волной давления с разрушающей силой.

На скорость сгорания влияет целый ряд параметров: Конструкторы всегда мечтали приспособить двигатель twin turbo bmw работе на обедненной смеси.

TwinPower Turbo на моторах BMW, чем они отличаются и в чем их преимущества

Правильно такую систему называть последовательно — параллельная, потому bmw твин турбо при полном открытии клапана управления подачей сгоревших газов оба турбокомпрессора работают параллельно. Сжатый воздух подаётся в общий впускной коллектор от двух турбокомпрессоров и распределяется по цилиндрам.

Чтобы достичь максимально высокого выхода мощности, система последовательности Twin Turbo минимизирует последствия турбозадержки. Применяются, как на дизельные двигатели, так и на бензиновые. В году была представлена система с тремя последовательными турбокомпрессорами компанией BMW и называется она Triple Turbo. Двухступенчатый Twin Turbo В техническом плане система двухступенчатого турбонаддува является самой совершенной. Компания BorgWarner Turbo Systems ставит эту систему на дизельные двигатели Cummins и BMW, а с года начали применять bmw твин турбо двухступенчатого турбонаддува на некоторых bmw твин турбо двигателях от Opel.

Схема двухступенчатого турбонаддува Принцип работы системы регулируемого двухступенчатого турбонаддува В системе двухступенчатого турбонаддува используется клапанное регулирование потока сгоревших газов и нагнетаемого воздуха.

Супертурбо: все продвинутые системы наддува

Я предельно упростил формулировки, чтобы текст был доступен для понимания широкому кругу читателей. Но для лучшего понимания вопроса рекомендую прочитать мои прошлые публикации о видах наддува и надежности турбомоторов .

Прогресс не стоит на месте, и каждое новое поколение автомобилей должно быть быстрее, экономичнее и мощнее. Часто для повышения мощности используются комбинированные системы наддува, да и «обычные» турбины вовсе не так просты, как кажется на первый взгляд. Каким же образом инженеры научили турбомоторы быть одновременно мощными, эластичными и экономичными? Какие технологии позволяют создавать массовые двигатели с удельной мощностью в 150 л.с. на литр и отличной тягой на низах, и тысячесильных монстров?

«Обычная» турбина

Как я уже писал, турбокомпрессор прост на первый взгляд, но является высокотехнологичным устройством, которое работает в очень жестких условиях. И любое его усложнение сильно сказывается на надежности. Для примера я постараюсь подробнее описать устройство типичного турбокомпрессора без особых усложнений.

Основной частью турбокомпрессора является средний корпус, в нем расположены подшипники скольжения, упорный подшипник и седло уплотнения с кольцами. В самом корпусе есть каналы для прохождения через него масла и охлаждающей жидкости. На совсем старых конструкциях обходились только маслом и для смазки и для охлаждения, но такие турбины не применяются на серийных машинах уже давно. Для предохранения среднего корпуса от воздействия горячих выхлопных газов служит жароотражатель.

В средний корпус устанавливается турбинный вал. Эта деталь не просто вал, конструктивно он соединен с турбинным колесом неразъемным соединением, чаще всего сваркой трением или выполнен из цельного куска металла. Иногда для создания крыльчатки используется керамика-прочности и коррозийной устойчивости лучших конструкционных сталей может не хватать. Сам вал имеет сложную форму, на нем есть утолщение для уплотнения и упорный выступ, а форма цилиндрической части рассчитана с учетом теплового расширения во время работы.

Читать еще:  Brembo или ate тормозные диски

На турбинный вал надевается компрессорное колесо. Оно изготовлено обычно их алюминия и фиксируется на валу гайкой.

Конструкция из среднего корпуса, установленного в него турбинного вала и компрессорного колеса называется картриджем. После сборки этот узел тщательно балансируется, ведь работает он при очень высоких оборотах и малейший дисбаланс быстро выведет его из строя.

Еще турбине нужны две «улитки» — турбинная и компрессорная. Часто они индивидуальны для каждого производителя машин, тогда как центральная часть — картридж и размеры турбинного и компрессорного колеса являются признаками конкретной модели турбины и ее модификации.

Для предохранения от слишком высокого давления наддува используется клапан сброса давления газов, он же вастегейт. Обычно он является частью турбинной улитки и управляется вакуумом. Он закрыт при обычном режиме работы турбины и открывается в случае слишком высокого давления наддува или других проблем в работе мотора, сбрасывая скорость вращения турбины.

А теперь о том, как используют турбины и какие технологии применяют, чтобы достичь самых высоких показателей моторов.

Twin-turbo и Bi-turbo

Чем больше и мощнее мотор, тем больше воздуха нужно подавать в цилиндры. Для этого нужно сделать турбину больше или быстрее. А чем больше размер турбины, тем тяжелее ее крыльчатки и тем инерционнее она получается. При нажатии на педаль газа открывается дроссельная заслонка и больше горючей смеси попадает в цилиндры. Образуется больше выхлопных газов и они раскручивают турбину до более высокой частоты вращения, что, в свою очередь, увеличивает количество подаваемой горючей смеси в цилиндры. Чтобы сократить время раскрутки турбин и сопутствующую им «турбояму», изначально испробовали способы, которые называются твин-турбо и би-турбо.

Это две разные технологии, но маркетологи компаний-производителей внесли немало путаницы. Например, на Maserati Biturbo и Mercedes AMG Biturbo на самом деле используют технологию твин-турбо. Так в чем же разница? Изначально Twin Turbo («турбины-близнецы») называлась технология, при которой выхлопные газы разделялись на два равных потока и распределялись на две одинаковые турбины малого размера. Это позволяло получить лучшее время отклика, а иногда и упростить конструкцию мотора, используя недорогие турбокомпрессоры, что очень актуально для V образных двигателей с выхлопными коллекторами «вниз».

Фото:twin turbo Nissan

Обозначение Biturbo («двойная турбина») же относят к конструкциям, в которых применяются последовательно подключенные ко впуску две турбины-маленькую и большую. Маленькая хорошо работает на малой нагрузке, быстро раскручивается и обеспечивает тягу «на низах», а потом в действие вступает большая турбина, более эффективная на большой нагрузке. Маленькая турбина в этот момент отключается системой дроссельных заслонок.

Преимуществом такой схемы является большая эффективность одной большой турбины на большой нагрузке: она обеспечивает лучшее давление и меньший нагрев воздуха при большом ресурсе. А еще вместо маленького турбокомпрессора можно использовать механический или электронагнетатель. Они нагревают воздух меньше, чем турбокомпрессор, и не инерционны.

Но как же потери мощности, которые нужны для их раскрутки? Потери на их привод при малой нагрузке не так существенны. Но расплатой за улучшение характеристик турбин является усложнение впускной системы, приходится использовать много труб и дроссельные заслонки, переключающие потоки воздуха.

Обе технологии используются до сих пор всеми производителями, но все они значительно удорожают мотор, ведь дорогих турбокомпрессоров становится в два раза больше, а система управления ими — сложнее. Для сильно форсированных моторов альтернативы этим технологиям нет или почти нет. Но иногда можно просто улучшить конструкцию стандартной турбины.

Тонкое управление вастегейтом

Wastegate – это, дословно, «ворота для сброса», то есть перепускной клапан. На первых турбинах вастегейт работает очень просто: когда давление на впуске преодолевало натяжение пружины, он открывался, стравливал газы и давление падало. Позже систему усложнили: теперь его открытием руководила не только разница давлений, но и электроника, учитывающая множество параметров — обогащение смеси, режим движения, температуру, детонацию и умеющую избегать нежелательных режимов работы самой турбины. Но управлялся он точно так же — пневматикой. Когда нужно было сбросить давление, клапан просто открывался.

Получить качественный скачок характеристик позволяла плавная регулировка степени открытия перепускного клапана. В этом случае турбина может чаще работать с максимальной отдачей, даже при малых оборотах, а на средних нагрузках уже вступает в действие регулирование и в опасные режимы турбина не переходит.

К сожалению, такой способ сложнее. Для его реализации потребовалось разместить электропривод регулировки рядом с турбиной, что понизило ее надежность: электронике приходится работать в очень жестких условиях, при высокой температуре и высокой вибрации. Но улучшение характеристик стоит того и почти все современные турбины высокофорсированных небольших моторов имеют такую конструкцию.

Читать еще:  Реле поворотов распиновка контактов

Более эффективное турбинное колесо. Twinscroll

В поисках повышения эффективности одиночной турбины конструкторская мысль придумала способ, который позволял увеличить эффективность работы турбины и на малых и на больших нагрузках. Турбинное колесо, на которое воздействуют выхлопные газы, разделили на две части, отсюда и название технологии – twin scroll (“двойная улитка”), одна часть турбины более эффективна на большой нагрузке, а другая — на малой, но раскручивают они одно и то же компрессорное колесо на общем валу. Турбина получается не намного сложнее, но несколько эффективнее.

Недостатки Biturbo

  1. Дороговизна конструкции, сложность;
  2. Снижение надежности;
  3. 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.

Biturbo и Twin-Turbo — в чем разница?

Принципиальной разницы между этими системами нет, разве что название. Конструктивно это одна и та же технология и отличие всего лишь в маркетинге разных производителей. Одним нравится название Biturbo, другим — Twin-Turbo. Обе системы успешно устанавливаются как на бензиновые, так и на дизельные авто. Система Битурбо на бензиновых моторах обычно довольно требовательна к качеству и октановому числу. Использование плохого бензина приводило к появлению детонации, а также нестабильной работе силового агрегата.

Кроме основной задачи — недопущение возникновения такого явления как «турбояма», система, состоящая из двух турбин, позволяет получить существенную прибавку мощности. Также благодаря технологии Biturbo можно добиться существенного снижения расхода топлива, улучшения показателей максимального крутящего момента в более широком диапазоне.

НЕВЕРОЯТНО МОЩНЫЙ. НЕВЕРОЯТНО ЭФФЕКТИВНЫЙ.

Благодаря пьезоинжекторам топливо впрыскивается всего за 0,27 миллисекунды, что позволяет производить впрыск несколько раз за один рабочий такт.

Высокоэффективная гибкая электронная система управления корректирует фазу и дозировку впрыскиваемого топлива в соответствии с требуемой мощностью, рабочей температурой и давлением в цилиндре. Это позволяет полностью контролировать процесс сгорания, повысить его эффективность и уменьшить токсичность практически во всех режимах.

Кроме того, улучшенное внутреннее охлаждение камеры сгорания в процессе прямого впрыска топлива позволяет применять сверхвысокую степень сжатия, благодаря чему дополнительно увеличивается экономичность двигателей.

Когда стоит устанавливать турбокомпрессор?

Установка оборудования

Как правило, намерение установить газотурбинный нагнетатель на автомобиль вызвано желанием улучшить его мощностные характеристики. Машины, которые комплектуются силовыми агрегатами с большим количеством лошадиных сил (как правило, от 100 л.с. и выше), не нуждаются в оснащении турбокомпрессором. Они и без него характеризуются хорошей динамикой и прекрасно проявляют себя как в условиях города, так и на трассе.

Наиболее часто такое оборудование устанавливается на модели отечественного автопрома, поскольку они не отличаются большой мощностью. Целесообразно внедрять турбокомпрессор в малолитражки. Прирост лошадиных сил будет хоть и не слишком существенным, но, тем не менее, даже пара единиц к мощности автомобиля позволят немного улучшить его разгон.

Разгон улучшится

Турбокомпрессоры являются весьма популярным приобретением для тех, кто занимается автомобильным тюнингом. Пожалуй, под капотом любой профессионально тюнингованной машины можно увидеть газотурбинный нагнетатель и не один, потому что это одно из эффективных средств, позволяющих значительно увеличить мощность автомобиля.

Итак, узнав о том, как работает турбокомпрессор, вы можете принять решение о его установке на свою машину. Если вы далеки от автомобильного тюнинга, и у вас нет желания усовершенствовать технические возможности своего личного транспорта, который полностью устраивает вас и в стоковом варианте, то его, безусловно, следует оставить в первозданном виде.

Если же вы не можете обойтись без экспериментов над улучшением характеристик своего автомобиля и ищите способы увеличения его динамики, то установка дополнительного турбокомпрессора частично поможет вам в этом. Это эффективное и сравнительно недорогое средство, позволяющее добавить несколько единиц к мощности своей машины, чтобы чувствовать себя более уверенно при совершении обгона других транспортных средств, что довольно часто требуется на скоростных трассах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector