Twin Turbo sistēma
saturs
Ja pēc noklusējuma dīzeļdzinējs ir aprīkots ar turbīnu, tad benzīna dzinējs var viegli iztikt bez turbokompresora. Neskatoties uz to, mūsdienu automobiļu nozarē automašīnas turbokompresors vairs netiek uzskatīts par eksotisku (detalizēti aprakstīts, kāds tas ir mehānisms un kā tas darbojas, tas ir aprakstīts citā rakstā).
Dažu jaunu automašīnu modeļu aprakstā ir pieminēts tāds jēdziens kā biturbo vai twin turbo. Apsvērsim, kāda veida sistēma tā ir, kā tā darbojas, kā tajā var savienot kompresorus. Pārskata beigās mēs apspriedīsim dvīņu turbo plusus un mīnusus.
Kas ir Twin Turbo?
Sāksim ar terminoloģiju. Frāze biturbo vienmēr nozīmēs, ka, pirmkārt, šis ir turbokompresora tipa dzinējs, un, otrkārt, piespiedu gaisa iesmidzināšanas cilindros shēma ietvers divas turbīnas. Atšķirība starp biturbo un twin-turbo ir tāda, ka pirmajā gadījumā tiek izmantotas divas dažādas turbīnas, bet otrajā tās ir vienādas. Kāpēc - mēs to sapratīsim nedaudz vēlāk.
Vēlme panākt pārākumu sacīkstēs ir lika autoražotājiem meklēt veidus, kā uzlabot standarta iekšdedzes dzinēja veiktspēju, bez krasām iejaukšanās tā konstrukcijā. Un visefektīvākais risinājums bija papildu gaisa pūtēja ieviešana, kā dēļ cilindros nonāk lielāks tilpums, un iekārtas efektivitāte palielinās.
Tie, kas vismaz reizi mūžā ir vadījuši automašīnu ar turbīnas motoru, pamanīja, ka, kamēr dzinējs apgriežas līdz noteiktam ātrumam, šādas automašīnas dinamika ir, maigi izsakoties, gausa. Bet tiklīdz turbo sāk darboties, motora atsaucība palielinās, it kā cilindros būtu iekļuvis slāpekļa oksīds.
Šādu instalāciju inerce pamudināja inženierus domāt par citas turbīnu modifikācijas izveidi. Sākotnēji šo mehānismu mērķis bija tieši novērst šo negatīvo efektu, kas ietekmēja ieplūdes sistēmas efektivitāti (lasiet vairāk par to citā recenzijā).
Laika gaitā turbokompresoru sāka izmantot, lai samazinātu degvielas patēriņu, bet tajā pašā laikā palielinātu iekšdedzes dzinēja darbību. Instalācija ļauj paplašināt griezes momenta diapazonu. Klasiskā turbīna palielina gaisa plūsmas ātrumu. Tādēļ cilindrā ieplūst lielāks tilpums nekā nosūktajam, un tajā pašā laikā degvielas daudzums nemainās.
Šī procesa dēļ palielinās saspiešana, kas ir viens no galvenajiem parametriem, kas ietekmē motora jaudu (kā to izmērīt, lasiet šeit). Laika gaitā automašīnu tūninga entuziasti vairs nebija apmierināti ar rūpnīcas aprīkojumu, tāpēc sporta automašīnu modernizācijas uzņēmumi sāka izmantot dažādus mehānismus, kas iesmidzina gaisu cilindros. Pateicoties papildu spiediena sistēmas ieviešanai, speciālistiem izdevās paplašināt motoru potenciālu.
Turpmāk attīstot motoru turbo, parādījās Twin Turbo sistēma. Salīdzinot ar klasisko turbīnu, šī iekārta ļauj noņemt vēl lielāku jaudu no iekšdedzes dzinēja, un tas nodrošina papildu iespējas automātiskās regulēšanas entuziastiem, lai modernizētu savu transportlīdzekli.
Kā darbojas Twin Turbo?
Parastais dabiski iesūknējamais motors darbojas pēc principa, kā ievilkt svaigu gaisu, izmantojot vakuumu, ko izveido virzuļi ieplūdes traktā. Kad plūsma virzās pa ceļu, tajā nonāk neliels daudzums benzīna (benzīna dzinēja gadījumā), ja tā ir karburatora automašīna vai degvielas iesmidzināšana inžektora darbības dēļ (lasiet vairāk par to, kas piespiedu degvielas padeves veidi).
Kompresija šādā motorā ir tieši atkarīga no stieņu parametriem, cilindra tilpuma utt. Attiecībā uz parasto turbīnu, strādājot pie izplūdes gāzu plūsmas, tās darbrats palielina gaisu, kas nonāk cilindros. Tas palielina motora efektivitāti, jo, degot gaisa un degvielas maisījumam, izdalās vairāk enerģijas un palielinās griezes moments.
Dvīņu turbo darbojas līdzīgi. Tikai šajā sistēmā tiek novērsta motora "pārdomātības" ietekme, kamēr turbīnas rotors griežas. Tas tiek panākts, uzstādot papildu mehānismu. Neliels kompresors paātrina turbīnas paātrinājumu. Kad vadītājs nospiež gāzes pedāli, šāda automašīna paātrinās ātrāk, jo motors gandrīz uzreiz reaģē uz vadītāja rīcību.
Ir vērts pieminēt, ka otrajam šīs sistēmas mehānismam var būt atšķirīgs dizains un darbības princips. Uzlabotajā versijā mazāka turbīna tiek vērpta ar mazāku izplūdes gāzu plūsmu, tādējādi palielinot ienākošo plūsmu ar mazāku ātrumu, un iekšdedzes dzinējs nav jāpagriež līdz robežai.
Šāda sistēma darbosies saskaņā ar šādu shēmu. Kad dzinējs tiek iedarbināts, automašīnai stāvot, iekārta darbojas tukšgaitā. Ieplūdes traktā balonu vakuuma dēļ veidojas dabiska svaiga gaisa kustība. Šo procesu veicina neliela turbīna, kas sāk griezties ar mazu ātrumu. Šis elements nodrošina nelielu vilces pieaugumu.
Palielinoties kloķvārpstas apgriezieniem minūtē, izplūdes gāzes kļūst intensīvākas. Šajā laikā mazākais kompresors griežas vairāk, un izplūdes gāzu pārpalikums sāk ietekmēt galveno ierīci. Palielinoties lāpstiņritera ātrumam, lielāka vilces dēļ ieplūdes traktā nonāk palielināts gaisa tilpums.
Divkāršs pastiprinājums novērš skarbo jaudas maiņu, kas ir sastopama klasiskajos dīzeļos. Pie vidēja iekšdedzes dzinēja apgriezieniem, kad lielā turbīna tikai sāk griezties, mazais kompresors sasniedz maksimālo ātrumu. Kad cilindrā ieplūst vairāk gaisa, palielinās izplūdes spiediens, vadot galveno kompresoru. Šis režīms novērš ievērojamo atšķirību starp maksimālā motora apgriezienu skaita griezes momentu un turbīnas iekļaušanu.
Kad iekšdedzes dzinējs sasniedz maksimālo ātrumu, kompresors sasniedz arī robežlielumu. Divkāršā pastiprinājuma dizains ir veidots tā, ka liela kompresora iekļaušana neļauj mazākajam kolēģim pārslogoties no pārslodzes.
Divkāršais automobiļu kompresors nodrošina spiedienu ieplūdes sistēmā, ko nevar sasniegt ar parasto kompresoru. Motoros ar klasiskām turbīnām vienmēr ir turbo nobīde (ievērojama spēka agregāta jaudas atšķirība starp maksimālā ātruma sasniegšanu un turbīnas ieslēgšanu). Pieslēdzot mazāku kompresoru, šis efekts tiek novērsts, nodrošinot vienmērīgu motora dinamiku.
Dvīņu turbokompresorā griezes moments un jauda (lasiet par atšķirību starp šiem jēdzieniem citā rakstā) jaudas bloks attīstās plašākā apgriezienu diapazonā nekā līdzīgs motors ar vienu kompresoru.
Kompresoru shēmu veidi ar diviem turbokompresoriem
Tātad, turbokompresoru darbības teorija ir pierādījusi to praktiskumu, lai droši palielinātu spēka agregāta jaudu, nemainot paša motora konstrukciju. Šī iemesla dēļ dažādu uzņēmumu inženieri ir izstrādājuši trīs efektīvus twin turbo veidus. Katrs sistēmas veids tiks sakārtots savā veidā, un tam būs nedaudz atšķirīgs darbības princips.
Šodien automašīnās tiek uzstādīti šāda veida dubultās turbokompresoru sistēmas:
- Paralēli;
- Konsekventa;
- Pakāpies.
Katrs tips atšķiras ar pūtēju pieslēguma shēmu, to izmēriem, brīdi, kad katrs no tiem tiks nodots ekspluatācijā, kā arī spiediena noteikšanas procesa raksturojums. Apskatīsim katru sistēmas veidu atsevišķi.
Paralēlās turbīnas savienojuma shēma
Vairumā gadījumu paralēla tipa turbokompresors tiek izmantots motoros ar V formas cilindru bloka konstrukciju. Šādas sistēmas ierīce ir šāda. Katrai cilindra sekcijai nepieciešama viena turbīna. Viņiem ir vienādi izmēri, kā arī tie darbojas paralēli viens otram.
Izplūdes gāzes vienmērīgi sadalās izplūdes traktā un vienādos daudzumos nonāk pie katra turbokompresora. Šie mehānismi darbojas tāpat kā rindas motora gadījumā ar vienu turbīnu. Vienīgā atšķirība ir tāda, ka šāda veida biturbo ir divi identiski kompresori, taču gaiss no katra no tiem netiek sadalīts pa sekcijām, bet tiek pastāvīgi ievadīts ieplūdes sistēmas kopējā traktā.
Ja mēs salīdzinām šādu shēmu ar vienu turbīnu sistēmu līnijas enerģijas blokā, tad šajā gadījumā dubultā turbokonstrukcija sastāv no divām mazākām turbīnām. Tas prasa mazāk enerģijas, lai pagrieztu to lāpstiņriteņus. Šī iemesla dēļ kompresori ir savienoti ar mazāku ātrumu nekā viena liela turbīna (mazāka inerce).
Šis izkārtojums novērš tik asas turbo aiztures veidošanos, kas rodas parastajiem iekšdedzes motoriem ar vienu kompresoru.
Secīga iekļaušana
Biturbo sērijas sērija paredz arī divu identisku pūtēju uzstādīšanu. Tikai viņu darbs ir atšķirīgs. Pirmais mehānisms šādā sistēmā darbosies pastāvīgi. Otrā ierīce ir savienota tikai noteiktā motora darbības režīmā (kad palielinās tā slodze vai palielinās kloķvārpstas ātrums).
Vadību šādā sistēmā nodrošina elektronika vai vārsti, kas reaģē uz caurplūdes spiedienu. ECU saskaņā ar ieprogrammētajiem algoritmiem nosaka, kurā brīdī pieslēgt otro kompresoru. Tās piedziņa tiek nodrošināta, neieslēdzot atsevišķu motoru (mehānisms joprojām darbojas tikai uz izplūdes gāzu plūsmas spiedienu). Vadības bloks aktivizē sistēmas izpildmehānismus, kas kontrolē izplūdes gāzu kustību. Šim nolūkam tiek izmantoti vārsti ar elektrisko piedziņu (vienkāršākās sistēmās tie ir parastie vārsti, kas reaģē uz plūstošās plūsmas fizisko spēku), kas paver / aizver piekļuvi otrajam pūtējam.
Kad vadības bloks pilnībā atver piekļuvi otrā pārnesuma lāpstiņritei, abas ierīces darbojas paralēli. Šī iemesla dēļ šo modifikāciju sauc arī par sērijveida paralēli. Divu pūtēju darbība ļauj sakārtot lielāku ienākošā gaisa spiedienu, jo to padeves lāpstiņas ir savienotas ar vienu ieplūdes traktu.
Šajā gadījumā tiek uzstādīti arī mazāki kompresori nekā parastajā sistēmā. Tas arī samazina turbo lag efektu un padara pieejamu maksimālo griezes momentu pie zemākiem motora apgriezieniem.
Šāda veida biturbo ir uzstādīts gan dīzeļdegvielas, gan benzīna spēka agregātos. Sistēmas konstrukcija ļauj uzstādīt pat divus, bet trīs virknē savienotus kompresorus. Šādas modifikācijas piemērs ir BMW (Triple Turbo) izstrāde, kas tika prezentēta 2011. gadā.
Soli shēma
Pakāpeniska divu ritināšanas sistēma tiek uzskatīta par vismodernāko divu turbokompresoru veidu. Neskatoties uz to, ka tas pastāv kopš 2004. gada, divpakāpju kompresora veids ir tehniski pierādījis savu efektivitāti. Šis Twin Turbo ir uzstādīts dažiem Opel izstrādāto dīzeļdzinēju veidiem. Borga Vāgnera Turbo Sistems pakāpju kompresora ekvivalents ir uzstādīts dažiem BMW un Cummins iekšdedzes dzinējiem.
Turbokompresora shēma sastāv no diviem dažāda lieluma kompresoriem. Tie tiek uzstādīti secīgi. Izplūdes gāzu plūsmu kontrolē elektrovārsti, kuru darbību kontrolē elektroniski (ir arī mehāniski vārsti, kurus darbina spiediens). Turklāt sistēma ir aprīkota ar vārstiem, kas maina izplūdes plūsmas virzienu. Tas ļaus aktivizēt otro turbīnu un izslēgt pirmo, lai tā neizdotos.
Sistēmai ir šāds darbības princips. Izplūdes kolektorā ir uzstādīts apvada vārsts, kas pārtrauc plūsmu no šļūtenes, kas iet uz galveno turbīnu. Kad motors darbojas ar mazu apgriezienu skaitu, šī atzare ir aizvērta. Tā rezultātā izplūdes gāzes iet caur mazu turbīnu. Minimālās inerces dēļ šis mehānisms nodrošina papildu gaisa daudzumu pat pie zemām ICE slodzēm.
Tad plūsma virzās caur galveno turbīnas lāpstiņu. Tā kā tā asmeņi sāk griezties ar lielāku spiedienu, līdz motors sasniedz vidēju ātrumu, otrais mehānisms paliek nekustīgs.
Ieplūdes traktā ir arī apvedceļa vārsts. Mazā ātrumā tas ir aizvērts, un gaisa plūsma praktiski notiek bez iesmidzināšanas. Kad vadītājs palielina motora apgriezienu skaitu, mazā turbīna vairāk griežas, palielinot spiedienu ieplūdes traktā. Tas savukārt palielina izplūdes gāzu spiedienu. Kad spiediens izplūdes cauruļvadā kļūst stiprāks, drenāžas vārsts tiek nedaudz atvērts, tā ka mazā turbīna turpina griezties, un daļa plūsmas tiek virzīta uz lielo pūtēju.
Pamazām lielais pūtējs sāk griezties. Palielinoties kloķvārpstas ātrumam, šis process pastiprinās, kas vārstu vairāk padara atvērtu un kompresors griežas lielākā mērā.
Kad iekšdedzes dzinējs sasniedz vidēju ātrumu, mazā turbīna jau darbojas maksimāli, un galvenais kompresors ir tikko sācis griezties, taču nav sasniedzis maksimumu. Pirmā posma darbības laikā izplūdes gāzes iet caur mazā mehānisma lāpstiņu (kamēr tā asmeņi griežas ieplūdes sistēmā), un caur galvenā kompresora asmeņiem tiek izvadīti uz katalizatoru. Šajā posmā gaiss tiek iesūkts caur lielā kompresora lāpstiņu un tiek izlaists caur rotējošu mazāku pārnesumu.
Pirmā posma beigās izplūdes gāze ir pilnībā atvērta, un izplūdes gāzu plūsma jau ir pilnībā novirzīta uz galveno pastiprinātāju. Šis mehānisms griežas spēcīgāk. Apvedceļa sistēma ir noregulēta tā, lai šajā posmā mazais pūtējs būtu pilnībā deaktivizēts. Iemesls ir tāds, ka, sasniedzot vidēju un maksimālu lielas turbīnas ātrumu, tas rada tik spēcīgu galvu, ka pirmais posms vienkārši neļauj tai pareizi iekļūt cilindros.
Spiediena otrajā posmā izplūdes gāzes iet gar mazo lāpstiņu, un ienākošā plūsma tiek virzīta ap mazo mehānismu - tieši cilindros. Pateicoties šai sistēmai, autoražotāji, sasniedzot maksimālo kloķvārpstas ātrumu, ir spējuši novērst lielo atšķirību starp lielu griezes momentu pie minimālajiem apgriezieniem minūtē un maksimālo jaudu. Šis efekts ir bijis pastāvīgs jebkura tradicionālā kompresora dīzeļdzinēja pavadonis.
Divkāršās turbopūtes plusi un mīnusi
Biturbo reti uzstāda mazjaudas motoros. Būtībā tā ir iekārta, uz kuru paļaujas jaudīgām mašīnām. Tikai šajā gadījumā ir iespējams uzņemt optimālo griezes momenta indikatoru jau pie zemākiem apgriezieniem. Arī mazie iekšdedzes dzinēja izmēri nav šķērslis spēka agregāta jaudas palielināšanai. Pateicoties dubultai turbokompresoram, tiek panākta pienācīga degvielas ekonomija, salīdzinot ar tā dabisko nosūkšanas sistēmu, kas attīsta identisku jaudu.
No vienas puses, ir ieguvums no aprīkojuma, kas stabilizē galvenos procesus vai palielina to efektivitāti. Bet, no otras puses, šādi mehānismi nav bez papildu trūkumiem. Un divu turbokompresoru izņēmums nav. Šādai sistēmai ir ne tikai pozitīvi aspekti, bet arī daži nopietni trūkumi, kuru dēļ daži autobraucēji atsakās iegādāties šādas automašīnas.
Pirmkārt, apsveriet sistēmas priekšrocības:
- Galvenā sistēmas priekšrocība ir turbo aiztures novēršana, kas raksturīga visiem iekšdedzes motoriem, kas aprīkoti ar parasto turbīnu;
- Motors vieglāk pārslēdzas uz enerģijas režīmu;
- Starpība starp maksimālo griezes momentu un jaudu ir ievērojami samazināta, jo, palielinot gaisa spiedienu ieplūdes sistēmā, lielākā daļa ņūtonu paliek pieejami plašākā motora apgriezienu diapazonā;
- Samazina degvielas patēriņu, kas nepieciešams maksimālās jaudas sasniegšanai;
- Tā kā automašīnas papildu dinamika ir pieejama pie zemākiem motora apgriezieniem, vadītājam tā nav tik daudz jāpagriež;
- Samazinot iekšdedzes dzinēja slodzi, tiek samazināts smērvielu nodilums, un dzesēšanas sistēma nedarbojas paaugstinātā režīmā;
- Izplūdes gāzes netiek vienkārši novadītas atmosfērā, bet šī procesa enerģija tiek izmantota ar labumu.
Tagad pievērsīsim uzmanību galvenajiem twin turbo trūkumiem:
- Galvenais trūkums ir ieplūdes un izplūdes sistēmu konstrukcijas sarežģītība. Tas jo īpaši attiecas uz jaunām sistēmas modifikācijām;
- Tas pats faktors ietekmē sistēmas izmaksas un uzturēšanu - jo sarežģītāks ir mehānisms, jo dārgāks ir tā remonts un pielāgošana;
- Vēl viens trūkums ir saistīts arī ar sistēmas dizaina sarežģītību. Tā kā tie sastāv no liela skaita papildu daļu, ir arī vairāk mezglu, kuros var notikt lūzums.
Atsevišķi jāpiemin teritorijas klimats, kurā darbojas mašīna ar turbokompresoru. Tā kā kompresora lāpstiņš dažreiz pagriežas virs 10 tūkstošiem apgr./min., Tam nepieciešama augstas kvalitātes eļļošana. Kad automašīnu atstāj uz nakti, smērviela nonāk tvertnē, tāpēc lielākā daļa agregāta daļu, ieskaitot turbīnu, kļūst sausa.
Ja jūs iedarbināt motoru no rīta un darbināt ar pienācīgām slodzēm bez iepriekšējas iesildīšanās, jūs varat nogalināt kompresoru. Iemesls ir tāds, ka sausa berze paātrina berzes daļu nodilumu. Lai novērstu šo problēmu, pirms motora pacelšanas līdz lieliem apgriezieniem jums nedaudz jāgaida, kamēr eļļa tiek sūknēta caur visu sistēmu un sasniedz visattālākos mezglus.
Vasarā tam nav jāpavada daudz laika. Šajā gadījumā eļļas tvertnē ir pietiekami plūstoša, lai sūknis varētu to ātri pārsūknēt. Bet ziemā, it īpaši stipra sals, šo faktoru nevar ignorēt. Labāk ir pavadīt pāris minūtes, lai uzsildītu sistēmu, nekā pēc neilga laika izmest pienācīgu summu, lai nopirktu jaunu turbīnu. Turklāt jāpiemin, ka pastāvīga kontakta dēļ ar izplūdes gāzēm pūtēju lāpstiņrite var sasilt līdz tūkstoš grādiem.
Ja mehānisms nesaņem pienācīgu eļļošanu, kas paralēli veic ierīces dzesēšanas funkciju, tā daļas sausa viena pret otru berzes. Eļļas plēves neesamība izraisīs strauju detaļu temperatūras paaugstināšanos, nodrošinot tām termisko izplešanos, kā rezultātā to paātrinātu nodilumu.
Lai nodrošinātu uzticamu dubultā turbokompresora darbību, rīkojieties tāpat kā parastajiem turbokompresoriem. Pirmkārt, ir savlaicīgi jāmaina eļļa, ko izmanto ne tikai eļļošanai, bet arī turbīnu dzesēšanai (mūsu vietnē ir atsevišķs raksts).
Otrkārt, tā kā pūtēju lāpstiņi tieši saskaras ar izplūdes gāzēm, degvielas kvalitātei jābūt augstai. Pateicoties tam, uz asmeņiem neuzkrāsies oglekļa nogulsnes, kas traucē lāpstiņriteņa brīvu griešanos.
Noslēgumā piedāvājam īsu video par dažādām turbīnu modifikācijām un to atšķirībām:
Jautājumi un atbildes:
Kas ir labāks bi turbo vai twin turbo? Tās ir dzinēju turbokompresoru sistēmas. Motoros ar biturbo turbo lag ir izlīdzināts un paātrinājuma dinamika ir izlīdzināta. Twin-turbo sistēmā šie faktori nemainās, bet pieaug iekšdedzes dzinēja veiktspēja.
Kāda ir atšķirība starp bi-turbo un twin-turbo? Biturbo ir sērijveidā savienota turbīnu sistēma. Pateicoties to secīgajai iekļaušanai, paātrinājuma laikā turbo atvere tiek novērsta. Twin turbo ir tikai divas turbīnas jaudas palielināšanai.
Kāpēc jums ir nepieciešams twin turbo? Divas turbīnas nodrošina lielāku gaisa daudzumu cilindrā. Pateicoties tam, BTC sadegšanas laikā tiek pastiprināta atsitiena - tajā pašā cilindrā tiek saspiests vairāk gaisa.
