Twin Turbo-system

Hvis en dieselmotor som standard er udstyret med en turbine, kan en benzinmotor let klare sig uden en turbolader. Ikke desto mindre betragtes en turbolader til en bil i den moderne bilindustri ikke længere som eksotisk (detaljeret om, hvilken slags mekanisme det er, og hvordan det fungerer, er det beskrevet i en anden artikel).

I beskrivelsen af ​​nogle nye bilmodeller nævnes et koncept som biturbo eller twin turbo. Lad os overveje, hvilken slags system det er, hvordan det fungerer, hvordan kompressorerne kan tilsluttes i det. I slutningen af ​​gennemgangen vil vi diskutere fordele og ulemper ved en dobbelt turbo.

Hvad er Twin Turbo?

Lad os starte med terminologien. Udtrykket biturbo vil altid betyde, at dette for det første er en turboladet motortype, og for det andet vil ordningen med tvungen luftindsprøjtning i cylindrene omfatte to turbiner. Forskellen på biturbo og twin-turbo er, at der i det første tilfælde bruges to forskellige turbiner, og i det andet er de ens. Hvorfor - vi finder ud af det lidt senere.

Ønsket om at opnå overlegenhed inden for racing har fået bilproducenter til at lede efter måder at forbedre ydelsen på en standard forbrændingsmotor uden drastiske indgreb i dens design. Og den mest effektive løsning var introduktionen af ​​en ekstra luftblæser, på grund af hvilken et større volumen kommer ind i cylindrene, og enhedens effektivitet øges.

De, der har kørt en bil med en turbinemotor mindst en gang i deres liv, bemærkede, at indtil motoren spinder op til en bestemt hastighed, er dynamikken i en sådan bil træg, for at sige det mildt. Men så snart turboen begynder at virke, øges motorens lydhørhed, som om lystgass er kommet ind i cylindrene.

Trægheden ved sådanne installationer fik ingeniører til at tænke over at skabe en ny modifikation af møllerne. Oprindeligt var formålet med disse mekanismer netop at eliminere denne negative effekt, som påvirkede effektiviteten af ​​indsugningssystemet (læs mere om det i en anden anmeldelse).

Over tid begyndte turboladning at blive brugt for at reducere brændstofforbruget, men samtidig øge ydelsen af ​​forbrændingsmotoren. Installationen giver dig mulighed for at udvide momentområdet. Den klassiske turbine øger hastigheden på luftstrømmen. På grund af dette kommer et større volumen ind i cylinderen end den, der opsuges, og mængden af ​​brændstof ændres ikke på samme tid.

På grund af denne proces øges kompressionen, hvilket er en af ​​de vigtigste parametre, der påvirker motoreffekten (for at måle den, læs her). Over tid var tuningentusiaster ikke længere tilfredse med fabriksudstyret, så moderniseringsfirmaer for sportsvogne begyndte at bruge forskellige mekanismer, der sprøjter luft ind i cylindrene. Takket være indførelsen af ​​et ekstra trykanlæg lykkedes det specialisterne at udvide motorernes potentiale.

Som en yderligere udvikling af turboen til motorer dukkede Twin Turbo-systemet op. Sammenlignet med en klassisk turbine giver denne installation dig mulighed for at fjerne endnu mere strøm fra forbrændingsmotoren, og for autoindstillingsentusiaster giver det yderligere potentiale til at opgradere deres køretøj.

Hvordan fungerer twin turbo?

En konventionel naturligt opsuget motor arbejder på princippet om at trække frisk luft ind ved hjælp af et vakuum skabt af stempler i indtagskanalen. Når strømmen bevæger sig langs stien, kommer der en lille mængde benzin ind i den (i tilfælde af en forbrændingsmotor med benzin), hvis det er en karburatorbil, eller der injiceres brændstof på grund af driften af ​​en injektor (læs mere om hvad typer tvungen brændstofforsyning).

Kompression i en sådan motor afhænger direkte af parametrene for forbindelsesstængerne, cylindervolumen osv. Hvad angår en konventionel turbine, der arbejder med strømmen af ​​udstødningsgasser, øger dens løber luften, der kommer ind i cylindrene. Dette øger motorens effektivitet, da der frigøres mere energi under forbrændingen af ​​luft-brændstofblandingen, og momentet øges.

Twin turbo fungerer på samme måde. Kun i dette system elimineres effekten af ​​motorens "betænksomhed", mens turbinehjulet drejer. Dette opnås ved at installere en ekstra mekanisme. En lille kompressor fremskynder accelerationen af ​​turbinen. Når føreren trykker på gaspedalen, accelererer en sådan bil hurtigere, da motoren næsten øjeblikkeligt reagerer på førerens handling.

Det er værd at nævne, at den anden mekanisme i dette system kan have et andet design og driftsprincip. I en mere avanceret version centrifugeres en mindre turbine med en lavere udstødningsgasstrøm, hvilket øger det indgående flow ved lavere hastigheder, og forbrændingsmotoren behøver ikke at blive spundet til det yderste.

Et sådant system fungerer i henhold til følgende skema. Når motoren startes, mens bilen står stille, fungerer enheden ved tomgangshastighed. I indtagskanalen dannes en naturlig bevægelse af frisk luft på grund af vakuumet i cylindrene. Denne proces lettes af en lille turbine, som begynder at rotere ved lave hastigheder. Dette element giver en lille stigning i trækkraft.

Når krumtapakslens omdrejningstal stiger, bliver udstødningen mere intens. På dette tidspunkt drejer den mindre kompressor mere, og den overskydende udstødningsgasstrøm begynder at påvirke hovedenheden. Med en stigning i pumpehjulets hastighed kommer et øget volumen luft ind i indtagskanalen på grund af det større tryk.

Dobbelt boost eliminerer det barske power shift, der findes i klassiske dieselmotorer. Ved middelhastighed af forbrændingsmotoren når den store turbine lige er begyndt at dreje, når den lille kompressor sin maksimale hastighed. Når der kommer mere luft ind i cylinderen, ophobes udstødningstrykket og kører hovedkompressoren. Denne tilstand eliminerer den mærkbare forskel mellem drejningsmomentet for den maksimale motorhastighed og inkluderingen af ​​turbinen.

Når forbrændingsmotoren når sin maksimale hastighed, når kompressoren også grænseniveauet. Designet med dobbelt boost er designet, så inkluderingen af ​​en stor kompressor forhindrer den mindre modstykke i at overbelaste i overbelastning.

Den dobbelte bilkompressor leverer tryk i indsugningssystemet, der ikke kan opnås med konventionel kompressor. I motorer med klassiske vindmøller er der altid en turboforsinkelse (en mærkbar forskel i kraften på kraftenheden mellem at nå sin maksimale hastighed og at tænde for turbinen). Tilslutning af en mindre kompressor eliminerer denne effekt og giver jævn motordynamik.

I dobbelt turboladning, drejningsmoment og kraft (læs om forskellen mellem disse begreber i en anden artikel) af kraftenheden udvikler sig i et bredere omdrejningstal end for en lignende motor med en kompressor.

Typer af kompressorordninger med to turboladere

Så teorien om turboladere har vist, at de er praktiske for sikkert at øge kraften i kraftenheden uden at ændre selve motorens design. Af denne grund har ingeniører fra forskellige virksomheder udviklet tre effektive typer twin turbo. Hver type system vil blive arrangeret på sin egen måde og vil have et lidt andet funktionsprincip.

I dag er følgende type dobbelt turboladningssystemer installeret i biler:

• Parallel;
• Konsekvent;
• Trappet.

Hver type adskiller sig i tilslutningsdiagrammet for blæserne, deres størrelser, det øjeblik, hvor hver af dem vil blive taget i brug, såvel som karakteristika ved trykprocessen. Lad os overveje hver type system separat.

Parallelt turbintilslutningsdiagram

I de fleste tilfælde anvendes en parallel type turboladning i motorer med et V-formet cylinderblokdesign. Enheden i et sådant system er som følger. Der kræves en turbine til hver cylindersektion. De har de samme dimensioner og løber også parallelt med hinanden.

Udstødningsgasserne fordeles jævnt i udstødningskanalen og går til hver turbolader i lige store mængder. Disse mekanismer fungerer på samme måde som i tilfældet med en in-line motor med en turbine. Den eneste forskel er, at denne type biturbo har to identiske kompressorer, men luften fra hver af dem fordeles ikke over sektionerne, men injiceres konstant i den fælles kanal i indtagssystemet.

Hvis vi sammenligner en sådan ordning med et enkelt turbinesystem i en in-line kraftenhed, så i dette tilfælde består det dobbelte turbodesign af to mindre vindmøller. Dette kræver mindre energi for at dreje deres løbere. Af denne grund er superchargers forbundet med en lavere hastighed end en stor turbine (mindre inerti).

Dette arrangement eliminerer dannelsen af ​​en sådan skarp turboforsinkelse, der forekommer på konventionelle forbrændingsmotorer med en kompressor.

Sekventiel inklusion

Serien Biturbo-typen giver også mulighed for installation af to identiske blæsere. Kun deres arbejde er anderledes. Den første mekanisme i et sådant system fungerer permanent. Den anden enhed er kun tilsluttet i en bestemt motorfunktion (når dens belastning stiger eller krumtapakselhastigheden stiger).

Styring i et sådant system tilvejebringes af elektronik eller ventiler, der reagerer på trykket fra den passerende strøm. ECU bestemmer i overensstemmelse med de programmerede algoritmer på hvilket tidspunkt den anden kompressor skal tilsluttes. Drevet leveres uden at tænde for den enkelte motor (mekanismen fungerer stadig udelukkende på trykket fra udstødningsgasstrømmen). Styreenheden aktiverer aktuatorerne i systemet, der styrer bevægelsen af ​​udstødningsgasser. Til dette anvendes elektriske ventiler (i enklere systemer, dette er almindelige ventiler, der reagerer på den fysiske kraft af den strømning), som åbner / lukker adgang til den anden blæser.

Til venstre vises princippet om drift ved lave og mellemstore motorhastigheder; Til højre - ordningen med hastigheder over gennemsnittet.

Når kontrolenheden åbner adgangen til det andet gear fuldt ud, fungerer begge enheder parallelt. Af denne grund kaldes denne ændring også seriel-parallel. Betjeningen af ​​de to blæsere gør det muligt at arrangere et større tryk på den indkommende luft, da deres forsyningsskovle er forbundet til en indløbsbane.

I dette tilfælde er der også installeret mindre kompressorer end i et konventionelt system. Dette reducerer også turboforsinkelseseffekten og gør det maksimale drejningsmoment tilgængeligt ved lavere motorhastigheder.

Denne form for biturbo er installeret på både diesel- og benzinaggregater. Systemets design giver dig mulighed for at installere ikke engang to, men tre kompressorer forbundet i serie med hinanden. Et eksempel på en sådan ændring er udviklingen af ​​BMW (Triple Turbo), som blev præsenteret i 2011.

Trinskema

Det iscenesatte dobbeltrullesystem betragtes som den mest avancerede type dobbelt-turboladning. På trods af at den har eksisteret siden 2004, har totrinsformen af ​​superladning bevist sin effektivitet mest teknisk. Denne Twin Turbo er installeret på nogle typer dieselmotorer udviklet af Opel. Borg Wagner Turbo Sistems 'trapper -kompressor -modstykke er monteret på nogle BMW- og Cummins -forbrændingsmotorer.

Turboladerskemaet består af to kompressorer i forskellig størrelse. De installeres sekventielt. Strømmen af ​​udstødningsgasser styres af elektroventiler, hvis drift styres elektronisk (der er også mekaniske ventiler, der drives af tryk). Derudover er systemet udstyret med ventiler, der ændrer retningen på afgangsstrømmen. Dette gør det muligt at aktivere den anden turbine og slukke for den første, så den ikke svigter.

Systemet har følgende funktionsprincip. En udløbsventil er installeret i udstødningsmanifolden, som afskærer strømmen fra slangen til hovedturbinen. Når motoren kører ved lave omdrejninger pr. Minut, er denne gren lukket. Som et resultat passerer udstødningen gennem en lille turbine. På grund af den minimale inerti giver denne mekanisme et ekstra volumen luft selv ved lave ICE-belastninger.

1. afkøling af den indkommende luft; 2. bypass (trykomløbsventil); 3. turbolader højtryksfase; 4. lavtryksfaseturbolader; 5. Omløbsventil på udstødningssystemet.

Derefter bevæger strømmen sig gennem hovedturbinehjulet. Da dens knive begynder at rotere ved højere tryk, indtil motoren når medium hastighed, forbliver den anden mekanisme ubevægelig.

Der er også en bypassventil i indtagskanalen. Ved lave hastigheder er den lukket, og luftstrømmen går praktisk talt uden injektion. Da føreren ramper op, drejer den lille turbine hårdere og øger trykket i indtagskanalen. Dette øger igen udstødningsgasens tryk. Efterhånden som trykket i udstødningsrøret bliver stærkere, åbnes wastegaten let, så den lille turbine fortsætter med at rotere, og noget af strømmen ledes til den store blæser.

Gradvist begynder den store blæser at rotere. Efterhånden som krumtapakslens hastighed stiger, intensiveres denne proces, hvilket får ventilen til at åbne mere, og kompressoren drejer i højere grad op.

Når forbrændingsmotoren når medium hastighed, kører den lille turbine allerede maksimalt, og hovedkompressoren er lige begyndt at dreje, men har ikke nået sit maksimale. Under driften af ​​det første trin går udstødningsgasserne gennem pumpehjulet til den lille mekanisme (mens dens vinger roterer i indsugningssystemet) og fjernes til katalysatoren gennem hovedkompressorens vinger. På dette tidspunkt suges luft ind gennem pumpehjulet til den store kompressor og ledes gennem det roterende mindre gear.

Ved afslutningen af ​​første etape åbnes wastegaten helt, og udstødningsgennemstrømningen er allerede fuldt rettet mod hovedløfterhjulet. Denne mekanisme snurrer stærkere op. Bypass-systemet justeres, så den lille blæser deaktiveres fuldstændigt på dette trin. Årsagen er, at når den store og maksimale hastighed for en stor turbine er nået, skaber den et så stærkt hoved, at det første trin simpelthen forhindrer det i at komme ind i cylindrene korrekt.

I det andet trin under tryk passerer udstødningsgasserne forbi det lille skovlhjul, og den indkommende strøm ledes rundt om den lille mekanisme - direkte ind i cylindrene. Takket være dette system har bilproducenter formået at eliminere den store forskel mellem højt drejningsmoment ved minimalt omdrejningstal og maksimal effekt, når de når den maksimale krumtapakselhastighed. Denne effekt har været en konstant ledsager af enhver konventionel kompressor dieselmotor.

Fordele og ulemper ved dobbelt turboladning

Biturbo installeres sjældent på motorer med lav effekt. Dybest set er dette det udstyr, der er afhængig af til kraftfulde maskiner. Kun i dette tilfælde er det muligt at tage den optimale momentindikator allerede ved lavere omdrejninger. Desuden er de små dimensioner af forbrændingsmotoren ikke en hindring for at øge kraften i kraftenheden. Takket være den dobbelte turboladning opnås anstændig brændstoføkonomi sammenlignet med dets naturligt indsugede modstykke, der udvikler identisk kraft.

På den ene side er der en fordel ved udstyr, der stabiliserer hovedprocesserne eller øger deres effektivitet. Men på den anden side er sådanne mekanismer ikke uden yderligere ulemper. Og dobbelt turboladning er ingen undtagelse. Et sådant system har ikke kun positive aspekter, men også nogle alvorlige ulemper, som nogle bilister nægter at købe sådanne biler på.

Overvej først fordelene ved systemet:

1. Den største fordel ved systemet er eliminering af turbolag, hvilket er typisk for alle forbrændingsmotorer udstyret med en konventionel turbine;
2. Motoren skifter lettere til strømtilstand;
3. Forskellen mellem maksimalt drejningsmoment og effekt reduceres betydeligt, da de fleste newtoner ved at øge lufttrykket i indsugningssystemet forbliver tilgængelige over et bredere motorhastighedsområde;
4.  Reducerer det krævede brændstofforbrug for at opnå maksimal effekt;
5. Da den ekstra dynamik i bilen er tilgængelig ved lavere motorhastigheder, behøver føreren ikke at spinde den så meget op;
6. Ved at reducere belastningen på forbrændingsmotoren reduceres slid på smøremidler, og kølesystemet fungerer ikke i øget tilstand;
7. Udstødningsgasser udledes ikke blot i atmosfæren, men energien i denne proces bruges med fordel.

Lad os nu være opmærksomme på de vigtigste ulemper ved twin turbo:

• Den største ulempe er kompleksiteten af ​​designet til indsugnings- og udstødningssystemerne. Dette gælder især for nye systemændringer;
• Den samme faktor påvirker systemets omkostninger og vedligeholdelse - jo mere kompleks mekanismen er, desto dyrere er reparation og justering;
• En anden ulempe er også forbundet med kompleksiteten af ​​systemdesignet. Da de består af et stort antal ekstra dele, er der også flere knudepunkter, hvor brud kan forekomme.

Separat skal nævnes klimaet i det område, hvor den turboladede maskine betjenes. Da kompressorhjulet undertiden snurrer op over 10 tusind omdr./min., Har det brug for smøring af høj kvalitet. Når bilen efterlades natten over, går fedtet ind i sumpen, så de fleste dele af enheden, inklusive turbinen, bliver tør.

Hvis du starter motoren om morgenen og betjener den med anstændige belastninger uden indledende opvarmning, kan du dræbe kompressoren. Årsagen er, at tør friktion fremskynder slid på gnidningsdelene. For at eliminere dette problem skal du vente lidt, mens olien pumpes gennem hele systemet og når de fjerneste knudepunkter, før du bringer motoren til høje omdrejninger.

Om sommeren behøver du ikke bruge meget tid på dette. I dette tilfælde har olien i sumpen tilstrækkelig fluiditet, så pumpen hurtigt kan pumpe den over. Men om vinteren, især i svær frost, kan denne faktor ikke ignoreres. Det er bedre at bruge et par minutter på at varme systemet op, end efter en kort periode at kaste et anstændigt beløb ud for at købe en ny turbine. Derudover skal det nævnes, at blæserhjulet på grund af konstant kontakt med udstødningsgasser kan varme op til tusind grader.

Hvis mekanismen ikke modtager korrekt smøring, som parallelt udfører funktionen til afkøling af enheden, gnides dens dele tørt mod hinanden. Fraværet af en oliefilm vil forårsage en kraftig stigning i temperaturen på delene, hvilket giver dem termisk ekspansion og som et resultat deres accelererede slid.

For at sikre pålidelig drift af dobbelt-turboladeren skal du følge de samme procedurer som for konventionelle turboladere. For det første er det nødvendigt at skifte olie til tiden, som ikke kun bruges til smøring, men også til køling af turbinerne (om proceduren til udskiftning af smøremidlet har vores hjemmeside separat artikel).

For det andet, da pumpehjulene til blæsere er i direkte kontakt med udstødningsgasserne, skal kvaliteten af ​​brændstoffet være høj. Takket være dette akkumuleres ikke kulstofaflejringer på knivene, hvilket forstyrrer den frie rotation af skovlhjulet.

Afslutningsvis tilbyder vi en kort video om forskellige vindmøllemodifikationer og deres forskelle:

Semyon vil fortælle dig! Twin TURBO eller stor ENKELT? 4 turbiner pr. Motor? Ny teknisk sæson!

Spørgsmål og svar:

Hvad er bedre bi turbo eller twin turbo? Disse er motorturboladesystemer. I motorer med biturbo udjævnes turboforsinkelsen, og accelerationsdynamikken udjævnes. I et twin-turbo-system ændres disse faktorer ikke, men forbrændingsmotorens ydeevne øges.

Hvad er forskellen mellem bi-turbo og twin-turbo? Biturbo er et seriekoblet turbinesystem. Takket være deres sekventielle inklusion elimineres turbohullet under acceleration. En twin turbo er kun to turbiner til at øge effekten.

Hvorfor har du brug for en twin turbo? To turbiner giver en større mængde luft ind i cylinderen. På grund af dette forstærkes rekylen under forbrændingen af ​​BTC - mere luft komprimeres i samme cylinder.