Твин турбо — принцип работы

Твин турбо — принцип работы

Знакомство с системой «Битурбо»

Со сборочных конвейеров известных заводов-производителей часто выходят автомобили, оснащенные сразу двумя турбинами. В данных конструкциях применены системы турбонаддува под названием Biturbo. Турбины различных габаритов здесь расположены последовательно (секвентально) по отношению друг к другу. При включении двигателя сначала вступает в работу маленькая, затем постепенно раскручивается большая.

Спаренная система турбонаддува — зачем она нужна

При использовании технического устройства «Битурбо» можно получить следующие положительные результаты:

1. Снижение вероятности возникновения эффекта турбоямы (турбозадержки).
2. Помощь двигателю при переходе на повышенные режимы.
3. Повышение мощности мотора, удержание максимального крутящего момента в широком диапазоне оборотов ДВС.
4. Увеличение экономических параметров транспортного средства (снижение потребления горючего, смазочных материалов, охлаждающей жидкости).
5. Улучшение экологических показателей (эффективное использование выхлопных газов).

Twin Turbo — описание устройства

Схематически данная система устроена следующим образом: турбина меньших размеров плавно переходит в более крупную с усиленными техническими характеристиками.

Последовательность включения турбин системы Twin Turbo:

• при работе машины на пониженных оборотах коленчатого вала задействована первая ступень;
• как только вращение коленвала возрастает, в работу подключается следующая турбина.

Принцип работы битурбо (Biturbo)

Когда двигатель работает в режиме низких оборотов, выхлопные газы образуются в малых количествах. Турбина первой ступени, имеющая минимальную инерцию, функционирует постоянно, создавая тягу при небольших потоках выхлопа. Как только отработавшие газы начинают проникать в турбину крупных размеров, компрессор постепенно затягивает воздух, создавая необходимое давление во впускных/выпускных клапанах топливной системы.

Другими словами, чтобы создать необходимое давление наддува при малых оборотах, достаточно работы маленького компрессора в условиях ничтожного поступления выхлопа. По мере постепенного увеличения крутящего момента, оборотов двигателя, возрастают потоки отработавших газов, вовлекая в работу элементы большого турбокомпрессора.

Работая в условиях средних режимов мотора, турбокомпрессор первой ступени достигает предела своих возможностей, выдавая максимальную производительность. При этом заметно нарастает ускорение большой турбины, но ее потенциал пока полностью не раскрыт. На входе в первый компрессор постепенно нарастает избыточное давление, все больше сжимающее топливно-воздушную смесь.

Как только количество оборотов коленвала достигает максимальных значений, существенно увеличивается напор выхлопных газов, выхлоп через открытый перепускной клапан напрямую поступает на вторую турбину, загружая ее полностью. Работая при полной загрузке, турбина второй ступени предохраняет маленькую от повышенных механических нагрузок. Происходит согласованная работа двух частей.

При установке на транспортном средстве двойных турбокомпрессоров обеспечивается сверхвысокое давление наддува. В условиях работы компрессора одиночного типа создать подобную эффективность нереально. Теперь водитель имеет возможность плавно ускоряться без турбоямы и различных рывков машины.

Благодаря применению системы двухступенчатого турбонаддува оба турбокомпрессора эффективно функционируют в условиях всех режимов ДВС: от низких оборотов до максимальных соответственно.

Ремонт системы Bi Turbo от ТурбоРотор

Компания Turbo Ротор проводит капитальный ремонт систем турбонаддува Битурбо. О стоимости наших работ вы можете узнать на нашем сайте в разделе стоимость ремонта турбины или связаться с нами по телефону.

Как работает система турбонаддува TwinTurbo

Основной проблемой использования турбонаддува является инерционность системы или возникновение так называемой “турбоямы” (временная задержка между увеличением оборотов двигателя и фактическим увеличением мощности). Для ее устранения была разработана схема с использованием двух турбокомпрессоров, получившая наименование TwinTurbo. У некоторых производителей эта технология также известна как BiTurbo, но отличия конструкций заключается только в коммерческом названии.

1. Особенности работы Твин Турбо
2. Виды схем наддува с двумя турбокомпрессорами
3. Параллельная схема подключения турбин
4. Последовательное включение
5. Ступенчатая схема
6. Преимущества и недостатки двойного турбонаддува

Особенности работы Твин Турбо

Системы с двумя компрессорами применяются и на дизельных, и на бензиновых двигателях. Однако для последних требуется использование более качественного топлива с высоким октановым числом, что позволяет снизить вероятность детонации (негативное явление возникающее в цилиндрах двигателя, разрушающее цилиндро-поршневую группу).

Помимо основной функции уменьшения времени турбозадержки, схема Твин Турбо позволяет получить более высокую мощность двигателя автомобиля, снижает расход топлива и сохраняет максимальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов. Это достигается использованием различных схем подключения компрессоров.

Виды схем наддува с двумя турбокомпрессорами

В зависимости от способа подключения пары турбокомпрессоров различают три основных схемы системы TwinTurbo:

• параллельная;
• последовательная;
• ступенчатая.

Параллельная схема подключения турбин

Предусматривает подключение двух одинаковых турбокомпрессоров, работающих параллельно (одновременно). Сущность применения конструкции заключается в том, что две меньших по объему турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая.

Перед подачей в цилиндры воздух, нагнетаемый обоими турбокомпрессорами, поступает в один впускной коллектор, где смешивается с топливом и распределяется в камеры сгорания. Эта схема чаще используется на дизельных двигателях.

Последовательное включение

Последовательно-параллельная схема предполагает установку двух одинаковых турбин. Одна работает постоянно, а вторая подключается при повышении оборотов двигателя, увеличении нагрузки или других особых режимах. Переключение режимов работы осуществляется с помощью клапана, приводимого в действие ЭБУ двигателя автомобиля.

Эта система прежде всего ориентирована на устранение турбоямы и получение более плавной динамики разгона автомобиля. По аналогичной схеме работают системы с тройным турбонаддувом TripleTurbo.

Ступенчатая схема

Двухступенчатый турбонаддув представляет собой два турбокомпрессора разного размера, которые установлены последовательно и подключены к впускному и выпускному каналам. Последние оснащены перепускными клапанами, регулирующими потоки воздуха и отработавших газов. Ступенчатая схема имеет три режима работы:

• При малых оборотах двигателя клапаны находятся в закрытом положении. Отработавшие газы проходят через обе турбины. Поскольку давление газов низкое, крыльчатки большой турбины практически не вращаются. Воздух проходит через обе ступени компрессоров, получая минимальное избыточное давление.
• При увеличении оборотов двигателя клапан отработавших газов начинает открываться, что приводит в движение большую турбину. Больший компрессор сжимает воздух, после чего он направляется на малое колесо, где производится дополнительное сжатие.
• Когда двигатель работает на максимуме оборотов, оба клапана полностью открыты, что направляет поток отработавших газов напрямую на большую турбину, воздух проходит через больший компрессор и сразу отправляется к цилиндрам двигателя.

Ступенчатая схема наиболее часто применяется для автомобилей с дизельными двигателями.

Преимущества и недостатки двойного турбонаддува

В настоящее время TwinTurbo в основном устанавливается на мощных автомобилях. Применение этой системы позволяет добиться такого преимущества как обеспечение максимального крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя. Также благодаря двойному турбонаддуву достигается увеличение мощности при относительно небольших габаритах двигателя, что делает его более экономичным по сравнению с атмосферным двигателем.

К основным недостаткам БиТурбо можно отнести высокую стоимость, что обусловлено сложностью конструкции. Так же, как и с классической турбиной, системы с двумя турбокомпрессорами нуждаются в более бережном отношении, качественном топливе и своевременной замене масла.

Система двойного турбонаддува Twin Turbo

Система турбонаддува TwinTurbo — это любой двигатель с парой турбокомпрессоров. Автомобили, укомплектованные данным оборудованием, обладают большой мощностью, превосходным ускорением и огромным потенциалом для тюнинга. Хотя с течением времени как преимущества, так и недостатки системы становятся очевидны.

Как работает Твин-турбо?

Когда дроссель двигателя с турбонаддувом открывается, объем образующегося выхлопного газа увеличивается, и турбонагнетатель начинает ускоряться. Однако турбонагнетатель занимает приличное время для разгона до нужной скорости. Это приводит к неудовлетворительным скоростным характеристикам и вялой реакции на воздействие водителя.

Турбокомпрессор с меньшим размером, в качестве альтернативы, сконструирован из легких компрессора и турбины. Поэтому, производители часто предпочитают использовать именно эту систему. Они легче ускоряются выхлопными газами, что приводит к мгновенному отклику на действия водителя.

Какие бывают типы Твин-турбо?

В зависимости от вида подключения существует три ключевых схемы системы TwinTurbo:

1. Параллельный: два турбонагнетателя, которые работают непрерывно и работают вместе для подачи сжатого воздуха во впускной коллектор двигателя.
2. Параллельно-последовательный: один турбонагнетатель работает во всем диапазоне оборотов, но второй включается только при увеличении частоты вращения двигателя и выработке достаточного количества выхлопных газов для его правильной работы.
3. Ступенчатое соединение: позволяет значительно повысить давление поступающего воздуха, поскольку он проходит через ступени турбонагнетания, обеспечивая большую мощность.

Параллельные парные турбокомпрессоры

Параллельно установленные двойные турбокомпрессоры используются на самых разных высококлассных автомобилях. Эта конструкция, наиболее часто встречающаяся в двигателях V-типа, использует турбонаддув для каждого блока цилиндров, причем оба двигателя работают полный рабочий день.

Цель данной компоновки – уменьшить количество трубопроводов, необходимых для прокладки впускной и выпускной систем, что улучшает отклик и уменьшить турбо-запаздывание.

С этой целью параллельные сдвоенные турбокомпрессоры выпускаются меньших размеров. Для тех, кто ищет повышенную мощность, сильным недостатком параллельного сдвоенного турбокомпрессора станет размер его стоимости.

Двойной последовательный турбокомпрессор

Последовательная схема с двойным турбонаддувом обычно использует парную комбинацию малого турбонагнетателя и большего изделия для высокой скорости вращения.

Чтобы избежать проблем с запаздыванием, турбонагнетатель меньшего размера обеспечивает быструю реакцию на низких оборотах двигателя, а также помогает работе большего за счет увеличения потока выхлопных газов.

При более высоких оборотах рабочая нагрузка смещается в сторону большего вторичного турбонагнетателя, что обеспечивает высокий наддув без задержки, которая была бы очевидна при использовании одного устройства.

Хотя последовательные турбокомпрессоры помогают преодолеть разрыв между мощностью на верхнем конце и маневренностью на низких оборотах, они имеют тенденцию быть слишком сложными с точки зрения конструкции. Отдельно возникают проблемы с надежностью. К тому же оборудование отличается дороговизной.

Ступенчатая схема турбонаддува

​

Двухступенчатый вариант сконструирован из двух турбокомпрессоров различного размера. Они смонтированы последовательно и подключаются к впускному и выпускному отверстию. Здесь размещены перепускные клапаны, регулирующие скорость и давление воздуха, а также отработанных газов.

Система характеризуется тремя режимами работы:

1. Малые обороты мотора – клапаны не открываются. Использованный газ транспортируются сквозь две турбины. Минимальные показатели давления не позволяют крыльчатке крутиться. Прохождение воздушной массы сквозь ступени компрессоров, сопряжено с низким давлением.
2. Повышение оборотов провоцирует открытие клапана. Большая турбина начинает действовать. Основной компрессор направлен на сжатие воздуха, который затем транспортируется на малое колесо. Здесь происходит новое сжатие.
3. Если в моторе максимуме оборотов, то у клапана полноценное открытие. Поток отработанных газов двигается в направлении большой турбины. Воздушная масса идет сквозь компрессор и попадает к цилиндрам.

Плюсы и минусы двойного турбонаддува

Современный мощные авто предпочитают установку TwinTurbo.

Ключевое достоинство: повышение мощности авто напрямую позволяет экономить топливо, что положительно сказывается на финансовых расходах.

Ключевые недостатки: сложная конструкция и высокая цена устройства. Отдельно выделяется сложность в обслуживании из-за большого количества деталей и потенциальных точек отказа.

Решение об установке может принять только сам автовладелец, взвесив все «за» и «против».

Твин-турбо — Twin-turbo

Твин-турбо относится к двигателю , в котором два турбонагнетателя сжимают всасываемую топливно-воздушную смесь (или всасываемый воздух в случае двигателя с прямым впрыском).

В наиболее распространенной компоновке два идентичных турбокомпрессора работают параллельно; другие схемы с двойным турбонаддувом включают последовательный и ступенчатый турбонаддув.

Содержание

• 1 Параллельный
• 2 Последовательный
• 3 Ступенчатый
• 4 См. Также
• 5 Ссылки

Параллельный

Параллельная конфигурация относится к использованию двух турбонагнетателей одинакового размера, каждый из которых получает половину выхлопных газов. Некоторые конструкции объединяют всасываемый заряд от каждого турбокомпрессора в один впускной коллектор, в то время как другие используют отдельный впускной коллектор для каждого турбокомпрессора.

Параллельные конфигурации хорошо подходят для двигателей V6 и V8, поскольку каждый турбонагнетатель может быть назначен на один ряд цилиндров, что сокращает количество необходимых выхлопных труб. В этом случае выхлопные газы каждого турбонагнетателя подводятся через отдельный выпускной коллектор. Для четырехцилиндровых двигателей и рядных шестицилиндровых двигателей оба турбокомпрессора могут быть установлены на одном выпускном коллекторе.

Целью использования параллельных двухтурбинных двигателей является уменьшение турбонаддува за счет возможности использования турбонагнетателей меньшего размера, чем если бы для двигателя использовался один турбонагнетатель. На двигателях с несколькими рядами цилиндров (например, V-образные двигатели и плоские двигатели ) использование параллельных двухтурбинных двигателей также может упростить выхлопную систему.

1981–1994 гг. Maserati Biturbo был первым серийным автомобилем, в котором использовались сдвоенные турбокомпрессоры. В Biturbo использовался 90-градусный двигатель SOHC V6 с одним турбонагнетателем на ряд цилиндров.

Параллельные конфигурации также использовались на двигателях с более чем двумя турбокомпрессорами. Одним из примеров является Bugatti EB110 1991–1995 годов, в котором на его двигателе V12 установлены четыре турбокомпрессора. Bugatti Veyron 2005-2015 гг. Использует четыре турбокомпрессора — по одному на ряд цилиндров — на его двигателе W16 .

Последовательный

Последовательный турбонаддув относится к системе, в которой двигатель использует один турбокомпрессор для более низких оборотов двигателя и второй или оба турбокомпрессора для более высоких оборотов двигателя. Эта система предназначена для преодоления ограничений, связанных с большими турбокомпрессорами, обеспечивающими недостаточный наддув на низких оборотах. С другой стороны, турбины меньшего размера эффективны при низких оборотах (когда в выхлопных газах присутствует меньшая кинетическая энергия), но не могут обеспечить количество сжатых впускных газов, необходимое при более высоких оборотах. Следовательно, системы с последовательным турбонаддувом позволяют уменьшить турбонаддув без ущерба для выходной мощности при высоких оборотах.

Система устроена так, что небольшой («первичный») турбонагнетатель активен, пока двигатель работает на низких оборотах. , который снижает порог наддува (число оборотов в минуту, при которых обеспечивается эффективное наддув) и турбо-задержку. По мере увеличения числа оборотов небольшое количество выхлопных газов подается в более крупный («вторичный») турбокомпрессор, чтобы довести его до рабочей скорости. Затем на высоких оборотах все выхлопные газы направляются во вторичный турбонагнетатель, чтобы он мог обеспечить наддув, необходимый двигателю на высоких оборотах.