Twin Turbo rendszer
Tartalom
Ha a dízelmotor alapértelmezés szerint turbinával van felszerelve, akkor a benzinmotor könnyedén megteheti turbófeltöltőt. Mindazonáltal a modern autóiparban az autó turbófeltöltőjét már nem tekintik egzotikusnak (részletesen leírják, hogy milyen mechanizmusról és hogyan működik, leírják). egy másik cikkben).
Néhány új autómodell leírásában említik a biturbót vagy az ikerturbót. Gondoljuk át, milyen rendszerről van szó, hogyan működik, hogyan lehet a kompresszorokat csatlakoztatni benne. A felülvizsgálat végén megvitatjuk az ikerturbó előnyeit és hátrányait.
Mi az a Twin Turbo?
Kezdjük a terminológiával. A biturbo kifejezés mindig azt jelenti, hogy egyrészt ez egy turbófeltöltős motor, másrészt a hengerekbe kényszerített levegő befecskendezésének rendszere két turbinát fog tartalmazni. A biturbó és az ikerturbó közötti különbség az, hogy az első esetben két különböző turbinát használnak, a másodikban pedig ugyanazt. Miért – majd kitaláljuk egy kicsit később.
A versenyben való fölény elérésének vágya arra késztette az autógyártókat, hogy olyan megoldásokat keressenek, amelyek javíthatják a szokásos belső égésű motor teljesítményét anélkül, hogy annak tervezésében drasztikus beavatkozások történnének. És a leghatékonyabb megoldás egy további légfúvó bevezetése volt, amelynek köszönhetően nagyobb térfogat lép be a hengerekbe, és az egység hatékonysága növekszik.
Azok, akik életükben legalább egyszer hajtottak turbinás motorral rendelkező autót, észrevették, hogy amíg a motor meg nem forog bizonyos sebességig, egy ilyen autó dinamikája enyhén szólva is lassú. De amint a turbó működni kezd, a motor reakciókészsége növekszik, mintha dinitrogén-oxid kerülne a hengerekbe.
Az ilyen berendezések tehetetlensége arra késztette a mérnököket, hogy gondolkodjanak el a turbinák újabb módosításának létrehozásán. E mechanizmusok célja kezdetben éppen ennek a negatív hatásnak a kiküszöbölése volt, amely befolyásolta a szívórendszer hatékonyságát (erről bővebben egy másik áttekintésben).
Az idő múlásával a turbófeltöltést kezdték használni az üzemanyag-fogyasztás csökkentése érdekében, miközben növelte a belső égésű motor teljesítményét. A telepítés lehetővé teszi a nyomatéktartomány bővítését. A klasszikus turbina növeli a légáramlás sebességét. Emiatt nagyobb térfogat jut be a hengerbe, mint az elszívotté, és az üzemanyag mennyisége nem változik.
Ennek a folyamatnak köszönhető, hogy a tömörítés növekszik, ami az egyik legfontosabb paraméter, amely befolyásolja a motor teljesítményét (a mérés módjáról olvassa el itt). Idővel az autóhangolás rajongói már nem voltak elégedettek a gyári felszereléssel, ezért a sportautó-korszerűsítő cégek különböző mechanizmusokat kezdtek alkalmazni, amelyek levegőt juttatnak a hengerekbe. Egy további nyomásrendszer bevezetésének köszönhetően a szakembereknek sikerült kibővíteniük a motorokban rejlő lehetőségeket.
A motorok turbójának további fejlesztéseként megjelent a Twin Turbo rendszer. A klasszikus turbinához képest ez a telepítés lehetővé teszi, hogy még több energiát vegyen ki a belső égésű motorból, és az automatikus hangolás kedvelői számára további lehetőségeket kínál járműve fejlesztésére.
Hogyan működik az ikerturbó?
A hagyományos szívó motor a szívócsatornában lévő dugattyúk által létrehozott vákuum segítségével friss levegőbe szívódik. Ahogy az áramlás az út mentén halad, kis mennyiségű benzin jut be (benzinmotor esetén), ha karburátoros autóról van szó, vagy üzemanyagot fecskendeznek be az injektor működése miatt (további információ arról, hogy mi kényszerüzemanyag-ellátás típusai).
Az ilyen motorban lévő tömörítés közvetlenül függ a hajtórudak paramétereitől, a henger térfogatától stb. Ami a hagyományos turbinát illeti, a kipufogógázok áramlásán dolgozik, annak járókeréke növeli a hengerekbe jutó levegőt. Ez növeli a motor hatékonyságát, mivel a levegő-üzemanyag keverék égése során több energia szabadul fel, és megnő a nyomaték.
Az ikerturbó hasonló módon működik. Csak ebben a rendszerben szűnik meg a motor "figyelmességének" hatása, miközben a turbina járókerék forog. Ez egy további mechanizmus telepítésével érhető el. Egy kis kompresszor felgyorsítja a turbina gyorsulását. Amikor a vezető lenyomja a gázpedált, egy ilyen autó gyorsabban gyorsul, mivel a motor szinte azonnal reagál a vezető intézkedésére.
Érdemes megemlíteni, hogy a rendszer második mechanizmusa eltérő kialakítású és működési elvű lehet. Fejlettebb változatban egy kisebb turbinát pörgetnek fel alacsonyabb kipufogógáz-áramlással, ezáltal alacsonyabb fordulatszámon növeli a bejövő áramlást, és a belső égésű motort nem kell a végére forgatni.
Egy ilyen rendszer a következő séma szerint fog működni. A motor beindításakor, miközben az autó áll, az egység alapjáraton működik. A szívócsatornában a friss levegő természetes mozgása képződik a hengerekben lévő vákuum miatt. Ezt a folyamatot egy kis turbina segíti, amely alacsony fordulatszámon kezd forogni. Ez az elem a tapadás enyhe növekedését biztosítja.
A főtengely fordulatszámának növekedésével a kipufogógáz intenzívebbé válik. Ekkor a kisebb kompresszor többet forog, és a felesleges kipufogógáz-áramlás hatással van a fő egységre. A járókerék sebességének növekedésével a nagyobb tolóerő miatt megnövekedett levegőmennyiség jut a szívócsatornába.
A kettős lendítés kiküszöböli a kemény erőátvitelt, amely a klasszikus dízeleknél jelen van. A belső égésű motor közepes fordulatszámánál, amikor a nagy turbina éppen forogni kezd, a kis kompresszor eléri maximális sebességét. Amikor több levegő jut be a hengerbe, a kipufogógáz nyomása megnő, és ez hajtja a fő kompresszort. Ez az üzemmód kiküszöböli az észrevehető különbséget a motor maximális fordulatszámának nyomatéka és a turbina beépítése között.
Amikor a belső égésű motor eléri maximális fordulatszámát, a kompresszor is eléri a határértéket. A kettős lendületet úgy tervezték, hogy egy nagy kompresszor beépítése megakadályozza a kisebbik partner túlterhelését a túlterhelésben.
A kettős autóipari kompresszor olyan nyomást biztosít a szívórendszerben, amelyet a hagyományos feltöltéssel nem lehet elérni. A klasszikus turbinás motorokban mindig van turbó késés (érezhető különbség az erőegység teljesítményében a maximális fordulatszám elérése és a turbina bekapcsolása között). Kisebb kompresszor csatlakoztatása kiküszöböli ezt a hatást, sima motordinamikát biztosít.
A kettős turbófeltöltésnél a nyomaték és a teljesítmény (olvassa el a fogalmak közötti különbséget egy másik cikkben) az erőforrás szélesebb fordulatszám-tartományban fejlődik, mint az egy kompresszorral rendelkező hasonló motoré.
Kétféle turbófeltöltővel ellátott feltöltési rendszerek típusai
Tehát a turbófeltöltők működésének elmélete bebizonyította gyakorlatiasságát az erőforrás teljesítményének biztonságos növelése érdekében, anélkül, hogy megváltoztatta volna a motor kivitelét. Emiatt a különböző cégek mérnökei három hatékony ikerturbó típust fejlesztettek ki. Minden rendszertípus a maga módján lesz elrendezve, és kissé eltérő működési elve lesz.
Ma a következő típusú kettős turbófeltöltő rendszereket telepítik az autókba:
- Párhuzamos;
- Következetes;
- Lépett.
Mindegyik típus különbözik a fúvók csatlakozási diagramjától, méretétől, az egyes üzembe helyezés pillanatától, valamint a nyomás alatti folyamat jellemzőitől. Vizsgáljuk meg az egyes rendszertípusokat külön-külön.
Párhuzamos turbina csatlakozási ábra
A legtöbb esetben párhuzamos típusú turbófeltöltést alkalmaznak a V alakú hengerblokk kialakítású motorokban. Egy ilyen rendszer eszköze a következő. Minden hengerszakaszhoz egy turbina szükséges. Ugyanolyan méretűek, és egymással párhuzamosan is futnak.
A kipufogógázok egyenletesen oszlanak el a kipufogógázban, és mindegyik turbófeltöltőhöz egyenlő mennyiségben jutnak. Ezek a mechanizmusok ugyanúgy működnek, mint egy turbinás soros motor esetében. Az egyetlen különbség az, hogy ez a típusú biturbo két azonos fúvóval rendelkezik, de mindegyikből származó levegő nem oszlik el a szakaszokon, hanem folyamatosan beszívja a szívórendszer közös traktusába.
Ha összehasonlítjuk egy ilyen sémát egyetlen turbinarendszerrel egy in-line erőegységben, akkor ebben az esetben a kettős turbó kialakítás két kisebb turbinából áll. Ehhez kevesebb energiára van szükség a járókerekek forgatásához. Emiatt a kompresszorok alacsonyabb sebességgel vannak csatlakoztatva, mint egy nagy turbina (kevesebb tehetetlenség).
Ez az elrendezés kiküszöböli egy ilyen éles turbó késés kialakulását, amely a hagyományos belső égésű motoroknál, egy kompresszorral történik.
Szekvenciális befogadás
A Biturbo sorozat két azonos fúvó felszereléséről is rendelkezik. Csak a munkájuk más. Az ilyen rendszer első mechanizmusa állandó jelleggel működik. A második eszköz csak a motor bizonyos üzemmódjában van csatlakoztatva (amikor megnő a terhelése vagy nő a főtengely fordulatszáma).
Az irányítást egy ilyen rendszerben elektronika vagy szelepek biztosítják, amelyek reagálnak a tompított áram nyomására. Az ECU a programozott algoritmusokkal összhangban meghatározza, hogy melyik pillanatban csatlakoztassa a második kompresszort. Meghajtása az egyes motorok bekapcsolása nélkül biztosított (a mechanizmus továbbra is kizárólag a kipufogógáz-áram nyomására működik). A vezérlőegység aktiválja a kipufogógázok mozgását vezérlő rendszer működtetőit. Ehhez elektromos szelepeket használnak (egyszerűbb rendszerekben ezek a közönséges szelepek, amelyek reagálnak az áramló áramlás fizikai erejére), amelyek megnyitják / bezárják a hozzáférést a második fúvóhoz.
Amikor a vezérlőegység teljesen megnyitja a hozzáférést a második sebességfokozat járókerékéhez, mindkét eszköz párhuzamosan működik. Emiatt ezt a módosítást soros-párhuzamosnak is nevezik. A két fúvó működtetése lehetővé teszi a beáramló levegő nagyobb nyomásának elrendezését, mivel járó járókerékeik egy beömlőnyíláshoz vannak csatlakoztatva.
Ebben az esetben kisebb kompresszorokat is telepítenek, mint egy hagyományos rendszerben. Ez egyúttal csökkenti a turbó lag hatását és elérhetővé teszi a maximális nyomatékot alacsonyabb motorfordulatszám mellett.
Ez a fajta biturbó dízel- és benzinmotorokra egyaránt felszerelhető. A rendszer kialakítása lehetővé teszi, hogy ne kettőt, hanem három sorba kapcsolt kompresszort telepítsen. Ilyen módosítás például a BMW (Triple Turbo) fejlesztése, amelyet 2011 -ben mutattak be.
Lépéses séma
A szakaszos iker-scroll rendszert az iker-turbófeltöltés legfejlettebb típusának tekintik. Annak ellenére, hogy 2004 óta létezik, a kétlépcsős feltöltés a legtechnikailag bizonyította hatékonyságát. Ez a Twin Turbo az Opel által kifejlesztett egyes dízelmotorokra van felszerelve. A Borg Wagner Turbo Sistems lépcsőzetes kompresszoros társa egyes BMW és Cummins belső égésű motorokhoz van felszerelve.
A turbófeltöltő rendszer két különböző méretű kompresszorból áll. Telepítésük egymás után történik. A kipufogógázok áramlását elektro-szelepek szabályozzák, amelyek működését elektronikusan vezérlik (vannak olyan mechanikus szelepek is, amelyeket nyomás hajt meg). Ezenkívül a rendszer szelepekkel van felszerelve, amelyek megváltoztatják a kifolyó áramlás irányát. Ez lehetővé teszi a második turbina aktiválását és az első kikapcsolását, hogy az ne hibásodjon meg.
A rendszer működése a következő. A kipufogócsatornába egy bypass szelep van felszerelve, amely elzárja az áramlást a fő turbina felé vezető tömlőből. Amikor a motor alacsony fordulatszámon jár, ez az ág le van zárva. Ennek eredményeként a kipufogógáz egy kis turbinán halad át. A minimális tehetetlenség miatt ez a mechanizmus további levegőmennyiséget biztosít alacsony ICE terhelések esetén is.
Ezután az áramlás a fő turbina járókerékén mozog. Mivel lapátjai nagyobb nyomáson kezdenek forogni, amíg a motor el nem éri a közepes sebességet, a második mechanizmus mozdulatlan marad.
Van egy bypass szelep is a szívócsatornában. Kis sebességnél zárva van, és a levegő áramlása gyakorlatilag befecskendezés nélkül megy. Amint a vezető felpörgeti a motort, a kis turbina erősebben forog, növelve a szívócsatorna nyomását. Ez viszont növeli a kipufogógázok nyomását. Amint a nyomás a kipufogó vezetékben erősebbé válik, a szennyvízcsatornát kissé kinyitják, így a kis turbina tovább forog, és az áramlás egy része a nagy fúvóhoz irányul.
Fokozatosan a nagy fúvó forogni kezd. A főtengely fordulatszámának növekedésével ez a folyamat fokozódik, ami a szelepet jobban kinyitja, és a kompresszor nagyobb mértékben forog.
Amikor a belső égésű motor eléri a közepes fordulatszámot, a kis turbina már maximálisan működik, és a fő kompresszor éppen elkezdett forogni, de még nem érte el a maximumot. Az első szakasz működése során a kipufogógázok átmennek a kis mechanizmus járókerékén (miközben lapátjai a szívórendszerben forognak), és a fő kompresszor lapátjain keresztül a katalizátorhoz kerülnek. Ebben a szakaszban a levegőt a nagy kompresszor járókerékén keresztül szívják be, és a forgó kisebb sebességfokozaton vezetik át.
Az első szakasz végén a szennyvízelvezető nyílás teljesen kinyílik, és a kipufogógáz áramlása már teljesen a fő lendkerékhez irányul. Ez a mechanizmus erősebben forog fel. A bypass rendszert úgy állítják be, hogy a kis fúvó ebben a szakaszban teljesen kikapcsoljon. Ennek az az oka, hogy amikor eléri a nagy turbina közepes és maximális sebességét, olyan erős fejet hoz létre, hogy az első szakasz egyszerűen megakadályozza, hogy megfelelően bejusson a hengerekbe.
A nyomás második szakaszában a kipufogógázok áthaladnak a kis járókerék mellett, és a beáramló áramlás a kis mechanizmus köré irányul - közvetlenül a hengerekbe. Ennek a rendszernek köszönhetően az autógyártóknak sikerült kiküszöbölni a nagy forgatónyomaték minimális fordulatszámon és a maximális teljesítmény közötti nagy különbséget, amikor a főtengely maximális fordulatszámát elérték. Ez a hatás állandó kísérője minden hagyományos kompresszoros dízelmotornak.
A kettős turbófeltöltés előnyei és hátrányai
A Biturbo-t ritkán telepítik alacsony fogyasztású motorokra. Alapvetően ez az a berendezés, amelyre támaszkodnak az erőteljes gépeknél. Csak ebben az esetben lehetséges az optimális nyomatékjelző felvétele már alacsonyabb fordulatszámon. A belső égésű motor kis méretei sem jelentenek akadályt az erőforrás teljesítményének növelésében. A kettős turbófeltöltésnek köszönhetően tisztességes üzemanyag-takarékosság érhető el a természetes szívású párjával szemben, amely azonos teljesítményt fejleszt.
Egyrészt előnye van azoknak a berendezéseknek, amelyek stabilizálják a fő folyamatokat, vagy növelik azok hatékonyságát. De másrészt az ilyen mechanizmusok nincsenek további hátrányokkal. És ez alól a kettős turbófeltöltés sem kivétel. Egy ilyen rendszernek nemcsak pozitív vonatkozásai vannak, hanem komoly hátrányai is vannak, amelyek miatt egyes autósok nem hajlandók ilyen autókat vásárolni.
Először is vegye fontolóra a rendszer előnyeit:
- A rendszer fő előnye a turbóeltérés kiküszöbölése, amely minden hagyományos turbinával felszerelt belső égésű motorra jellemző;
- A motor könnyebben kapcsol üzemmódba;
- A maximális nyomaték és a teljesítmény közötti különbség jelentősen csökken, mivel a szívó rendszer légnyomásának növelésével a newtonok nagy része szélesebb motorfordulatszám-tartományban marad elérhető;
- Csökkenti a maximális teljesítmény eléréséhez szükséges üzemanyag-fogyasztást;
- Mivel az autó további dinamikája alacsonyabb motorfordulatszám mellett érhető el, a vezetőnek nem kell annyira felpörgetnie;
- A belső égésű motor terhelésének csökkentésével csökken a kenőanyagok kopása, és a hűtőrendszer nem működik megnövelt üzemmódban;
- A kipufogógázokat nem egyszerűen engedik a légkörbe, de ennek a folyamatnak az energiáját előnyösen használják fel.
Most figyeljünk az ikerturbó legfontosabb hátrányaira:
- A fő hátrány a szívó- és kipufogórendszerek tervezésének összetettsége. Ez különösen igaz az új rendszer-módosításokra;
- Ugyanez a tényező befolyásolja a rendszer költségeit és karbantartását - minél összetettebb a mechanizmus, annál drágább a javítása és beállítása;
- Egy másik hátrány a rendszer tervezésének bonyolultságával is összefügg. Mivel nagyszámú további részből állnak, több csomópont is van, amelyekben törés történhet.
Külön meg kell említeni annak a területnek az éghajlatát, ahol a turbófeltöltős gép működik. Mivel a kompresszor járókeréke néha 10 ezer fordulat / perc fölött forog, ezért jó minőségű kenést igényel. Ha az autót éjszakán át hagyják, a zsír a tartályba kerül, így az egység nagy része, beleértve a turbinát is, kiszárad.
Ha reggel beindítja a motort, és megfelelő terheléssel működteti előzetes bemelegítés nélkül, megölheti a kompresszort. Ennek oka, hogy a száraz súrlódás felgyorsítja a dörzsölő részek kopását. A probléma kiküszöbölése érdekében, mielőtt a motor magas fordulatszámra kerülne, várnia kell egy kicsit, amíg az olajat az egész rendszeren keresztül pumpálják, és eljut a legtávolabbi csomópontokig.
Nyáron nem kell sok időt tölteni ezzel. Ebben az esetben az olajteknő olajának folyékonysága elegendő ahhoz, hogy a szivattyú gyorsan át tudja pumpálni. De télen, különösen súlyos fagyokban, ezt a tényezőt nem lehet figyelmen kívül hagyni. Jobb néhány percet eltölteni a rendszer bemelegítésével, mint rövid idő elteltével tisztességes összeget kidobni egy új turbina vásárlásához. Ezenkívül meg kell említeni, hogy a kipufogógázokkal való állandó érintkezés miatt a fúvókák járókeréke akár ezer fokra is felmelegedhet.
Ha a mechanizmus nem kap megfelelő kenést, amely párhuzamosan végzi a készülék hűtésének funkcióját, alkatrészei szárazon dörzsölődnek. Olajfólia hiánya az alkatrészek hőmérsékletének hirtelen megemelkedését okozza, hőtágulást biztosítva számukra, és ennek eredményeként gyorsabb kopásukat.
A kettős turbófeltöltő megbízható működésének biztosításához kövesse ugyanazokat az eljárásokat, mint a hagyományos turbófeltöltők esetében. Először is időben kell cserélni az olajat, amelyet nemcsak kenésre, hanem a turbinák hűtésére is használnak (weboldalunk külön cikk).
Másodszor, mivel a ventilátorok járókerékei közvetlenül érintkeznek a kipufogógázokkal, az üzemanyag minőségének magasnak kell lennie. Ennek köszönhetően a lapátokon nem halmozódnak fel szén-lerakódások, amelyek akadályozzák a járókerék szabad forgását.
Összegzésként rövid videót kínálunk a turbina különböző módosításairól és azok különbségeiről:
Kérdések és válaszok:
Mi a jobb bi-turbó vagy ikerturbó? Ezek motorturbófeltöltő rendszerek. A biturbós motoroknál a turbó késés kiegyenlődik, a gyorsulási dinamika pedig egyenletes. Ikerturbós rendszerben ezek a tényezők nem változnak, de a belső égésű motor teljesítménye nő.
Mi a különbség a bi-turbo és a twin-turbo között? A Biturbo egy sorba kapcsolt turbinarendszer. A szekvenciális beépítésüknek köszönhetően a turbólyuk a gyorsítás során megszűnik. Az ikerturbó csak két turbina a teljesítmény növelésére.
Miért van szükség ikerturbóra? Két turbina nagyobb mennyiségű levegőt juttat a hengerbe. Ennek köszönhetően a BTC égése során fokozódik a visszarúgás - több levegő sűrítődik ugyanabban a hengerben.
