Twin Turbo turbo-aanjaerstelsel

As 'n dieselenjin standaard met 'n turbine toegerus is, kan 'n petrolenjin maklik sonder 'n turboaanjaer klaarkom. Nietemin, in die moderne motorbedryf word 'n turboaanjaer vir 'n motor nie meer as eksoties beskou nie (in besonderhede oor watter soort meganisme dit is en hoe dit werk, word dit beskryf in 'n ander artikel).

In die beskrywing van sommige nuwe motormodelle word iets soos biturbo of twin turbo genoem. Kom ons kyk na watter soort stelsel dit is, hoe dit werk, hoe die kompressors daarin gekoppel kan word. Aan die einde van die oorsig bespreek ons ​​die voor- en nadele van 'n dubbele turbo.

Wat is Twin Turbo?

Kom ons begin met die terminologie. Die frase biturbo sal altyd beteken dat dit eerstens 'n turbo-aangejaagde enjin is, en tweedens sal die skema van gedwonge luginspuiting in die silinders twee turbines insluit. Die verskil tussen biturbo en tweelingturbo is dat in die eerste geval twee verskillende turbines gebruik word, en in die tweede geval is dit dieselfde. Hoekom - ons sal dit 'n bietjie later uitvind.

Die begeerte om meerderwaardigheid in wedrenne te behaal, het daartoe gelei dat motorvervaardigers maniere soek om die werkverrigting van 'n standaard verbrandingsmotor te verbeter sonder om ingrypende ingrypings in die ontwerp daarvan te maak. En die doeltreffendste oplossing was die bekendstelling van 'n bykomende lugblaas, waardeur 'n groter volume in die silinders kom, en die doeltreffendheid van die eenheid verhoog.

Diegene wat minstens een keer in hul lewe 'n motor met 'n turbine-enjin bestuur het, het opgemerk dat totdat die enjin tot 'n sekere spoed draai, die dinamika van so 'n motor traag is, om dit sag te stel. Sodra die turbo begin werk, neem die reaksie van die enjin toe, asof stikstofoksied die silinders binnegedring het.

Die traagheid van sulke installasies het ingenieurs aangespoor om nog 'n aanpassing van die turbines te skep. Aanvanklik was die doel van hierdie meganismes juis om hierdie negatiewe effek, wat die doeltreffendheid van die innamestelsel beïnvloed het, uit te skakel (lees meer daaroor in 'n ander resensie).

Met verloop van tyd het turbo-aanjaer begin gebruik om die brandstofverbruik te verminder, maar terselfdertyd die werkverrigting van die binnebrandenjin te verhoog. Met die installasie kan u die wringkragbereik vergroot. Die klassieke turbine verhoog die spoed van die lugvloei. As gevolg hiervan kom 'n groter volume in die silinder as die van die aspirasie, en die hoeveelheid brandstof verander nie.

As gevolg van hierdie proses neem die kompressie toe, wat een van die belangrikste parameters is wat die motorvermoë beïnvloed (lees hoe u dit meet. hier). Met verloop van tyd was entoesiaste vir motors nie meer tevrede met die toerusting van die fabriek nie, en die modernisering van sportmotors het verskillende meganismes begin gebruik om lug in die silinders in te spuit. Danksy die bekendstelling van 'n bykomende drukstelsel het die spesialiste daarin geslaag om die potensiaal van die motors uit te brei.

As 'n verdere evolusie van die turbo vir motors, verskyn die Twin Turbo-stelsel. In vergelyking met 'n klassieke turbine, stel hierdie installasie jou in staat om nog meer krag uit die verbrandingsmotor te verwyder, en vir entoesiaste vir outomatiese instellings bied dit 'n ekstra potensiaal om hul voertuig op te gradeer.

Hoe werk tweeling-turbo?

'N Konvensionele enjin met 'n natuurlike aspirasie werk volgens die beginsel om vars lug in te trek deur middel van 'n vakuum wat deur suiers in die inlaatkanaal ontstaan. Terwyl die vloei langs die baan beweeg, kom daar 'n klein hoeveelheid petrol daarin (in die geval van 'n petrol verbrandingsmotor) as dit 'n vergasser is of brandstof ingespuit word as gevolg van die werking van 'n inspuiter (lees meer oor wat tipes gedwonge brandstofvoorsiening).

Kompressie in so 'n motor hang direk af van die parameters van die verbindingsstawe, silindervolume, ens. Wat 'n konvensionele turbine betref, wat op die vloei van uitlaatgasse werk, verhoog die waaier die lug wat in die silinders binnedring. Dit verhoog die doeltreffendheid van die enjin, aangesien meer energie vrygestel word tydens die verbranding van die lug-brandstofmengsel en die wringkrag verhoog word.

Twin turbo werk op 'n soortgelyke manier. Slegs in hierdie stelsel word die effek van die "bedagsaamheid" van die motor uitgeskakel terwyl die turbine-waaier draai. Dit word bereik deur 'n addisionele meganisme te installeer. 'N Klein kompressor versnel die versnelling van die turbine. As die bestuurder die petrolpedaal indruk, versnel so 'n motor vinniger, aangesien die enjin byna onmiddellik reageer op die bestuurder se optrede.

Dit is opmerklik dat die tweede meganisme in hierdie stelsel 'n ander ontwerp- en werkbeginsel kan hê. In 'n meer gevorderde weergawe word 'n kleiner turbine opgespin met 'n minder sterk uitlaatgasvloei, wat die inkomende vloei teen laer snelhede verhoog, en die binnebrandenjin hoef nie tot die uiterste te draai nie.

So 'n stelsel werk volgens die volgende skema. Wanneer die enjin aanskakel, terwyl die motor stilstaan, werk die eenheid op stilstand. In die inlaatkanaal word 'n natuurlike beweging van vars lug gevorm as gevolg van die vakuum in die silinders. Hierdie proses word vergemaklik deur 'n klein turbine wat teen lae rpm begin draai. Hierdie element bied 'n effense toename in trekkrag.

Namate die krukas-toeren styg, word die uitlaat meer intens. Op hierdie oomblik draai die kleiner aanjaer harder en die oortollige uitlaatgasvloei begin die hoofeenheid beïnvloed. Met 'n toename in die snelheid van die waaier, kom 'n groter volume lug in die inlaatkanaal as gevolg van die groter druk.

Dubbele hupstoot elimineer die harde kragverskuiwing wat in klassieke diesels voorkom. Met 'n gemiddelde snelheid van die binnebrandenjin, wanneer die groot turbine net begin draai, bereik die klein aanjaer sy maksimum spoed. As daar meer lug in die silinder kom, neem die uitlaatgasdruk op, wat die hoofaanjaer aandryf. Hierdie modus elimineer die merkbare verskil tussen die wringkrag van die maksimum enjinsnelheid en die insluiting van die turbine.

Wanneer die binnebrandenjin sy maksimum spoed bereik, bereik die kompressor ook die limietvlak. Die dubbele boost-ontwerp is so ontwerp dat die insluiting van 'n groot aanjaer voorkom dat die kleiner eweknie oorlaai.

Die dubbele motorkompressor lewer druk in die inlaatstelsel wat nie met konvensionele aanjaer bereik kan word nie. In enjins met klassieke turbines is daar altyd 'n turbotraagheid ('n merkbare verskil in die krag van die krageenheid tussen die maksimum spoed en die aanskakel van die turbine). Die koppeling van 'n kleiner kompressor skakel hierdie effek uit en bied 'n gladde motordinamika.

In dubbele turbo-aanjaer, wringkrag en krag (lees die verskil tussen hierdie konsepte in 'n ander artikel) van die krageenheid ontwikkel in 'n wyer toerentalbereik as dié van 'n soortgelyke motor met een aanjaer.

Tipes oplaaiprogramme met twee turboaanjaers

Die teorie van die werking van turboaanjaers het dus bewys dat dit die bruikbaarheid is om die krag van die krageenheid veilig te verhoog, sonder om die ontwerp van die enjin self te verander. Om hierdie rede het ingenieurs van verskillende maatskappye drie effektiewe tipes tweeling-turbo ontwikkel. Elke tipe stelsel sal op sy eie manier gerangskik word en sal 'n effens ander funksie hê.

Vandag word die volgende tipe dubbele turbo-aanjaerstelsels in motors geïnstalleer:

• Parallel;
• Konsekwent;
• Getrap.

Elke tipe verskil in die verbindingsdiagram van die blasers, hul groottes, die oomblik wanneer elkeen van hulle in gebruik geneem word, sowel as die eienskappe van die drukproses. Kom ons kyk na elke tipe stelsel afsonderlik.

Parallelle verbindingsdiagram vir turbine

In die meeste gevalle word 'n parallelle tipe turbo-aanjaer gebruik in enjins met 'n V-vormige silinderblokontwerp. Die toestel van so 'n stelsel is soos volg. Vir elke silindergedeelte is een turbine nodig. Hulle het dieselfde afmetings en loop ook parallel met mekaar.

Die uitlaatgasse word eweredig in die uitlaatkanaal versprei en gaan in dieselfde hoeveelhede na elke turboaanjaer. Hierdie meganismes werk op dieselfde manier as in die geval van 'n inlyn-enjin met een turbine. Die enigste verskil is dat hierdie tipe biturbo twee identiese blasers het, maar die lug van elkeen van hulle word nie oor die gedeeltes versprei nie, maar word voortdurend in die gemeenskaplike kanaal van die inlaatstelsel ingespuit.

As ons so 'n skema vergelyk met 'n enkele turbinesisteem in 'n in-lyn krageenheid, dan bestaan ​​die dubbele turbo-ontwerp in hierdie geval uit twee kleiner turbines. Dit verg minder energie om hul waaiers te laat draai. Om hierdie rede is die aanjaers teen 'n laer snelheid as een groot turbine (minder traagheid) verbind.

Hierdie reëling elimineer die vorming van so 'n skerp turbotraagheid, wat op konvensionele binnebrandenjins met een aanjaer voorkom.

Opeenvolgende insluiting

Die Biturbo-reeks maak ook voorsiening vir die installering van twee identiese blasers. Net hul werk is anders. Die eerste meganisme in so 'n stelsel sal op 'n permanente basis werk. Die tweede toestel is slegs in 'n sekere modus van enjin aangeskakel (wanneer die las toeneem of die krukas se spoed styg).

Beheer in so 'n stelsel word voorsien deur elektronika of kleppe wat reageer op die druk van die lopende stroom. Die ECU bepaal volgens die geprogrammeerde algoritmes op watter oomblik die tweede kompressor gekoppel moet word. Die aandrywing word voorsien sonder om die individuele enjin aan te skakel (die meganisme werk steeds uitsluitlik op die druk van die uitlaatgasstroom). Die regeleenheid aktiveer die aandrywers van die stelsel wat die beweging van uitlaatgasse beheer. Hiervoor word elektriese kleppe gebruik (in eenvoudiger stelsels, dit is gewone kleppe wat reageer op die fisiese krag van die vloeiende stroom), wat toegang tot die tweede blaser open / sluit.

Aan die linkerkant word die beginsel van werking by lae en medium enjinsnelhede getoon; Aan die regterkant - die skema teen spoed bo die gemiddelde.

Wanneer die beheereenheid die toegang tot die waaier van die tweede rat ten volle oopmaak, werk albei toestelle parallel. Om hierdie rede word hierdie wysiging ook reeks-parallel genoem. Die werking van die twee blasers maak dit moontlik om 'n groter druk van die inkomende lug te rangskik, aangesien hul toevoerwaaiers aan een inlaatkanaal gekoppel is.

In hierdie geval word kleiner kompressors ook geïnstalleer as in 'n gewone stelsel. Dit verminder ook die turbo-lag-effek en maak die maksimum wringkrag beskikbaar teen laer enjinsnelhede.

Hierdie soort biturbo word op beide diesel- en petrolenhede geïnstalleer. Met die ontwerp van die stelsel kan u nie eers twee nie, maar drie kompressors installeer wat in serie met mekaar verbind is. 'N Voorbeeld van so 'n verandering is die ontwikkeling van BMW (Triple Turbo), wat in 2011 aangebied is.

Stapskema

Die gefaseerde dubbelrolstelsel word beskou as die mees gevorderde tipe tweeling-turbo. Ten spyte van die feit dat dit sedert 2004 bestaan, het die tweetrap-tipe aanvulling die doeltreffendste tegnies bewys. Hierdie Twin Turbo is geïnstalleer op sommige tipes dieselenjins wat deur Opel ontwikkel is. Borg Wagner Turbo Sistems se trappe -aanjaer -eweknie is op sommige BMW- en Cummins -verbrandingsmotors aangebring.

Die turboaanjaerskema bestaan ​​uit twee aanjaers met verskillende groottes. Hulle word agtereenvolgens geïnstalleer. Die vloei van uitlaatgasse word beheer deur elektrokleppe, waarvan die werking elektronies beheer word (daar is ook meganiese kleppe wat deur druk aangedryf word). Die stelsel is ook toegerus met kleppe wat die rigting van die afvoerstroom verander. Dit sal dit moontlik maak om die tweede turbine te aktiveer en die eerste af te skakel sodat dit nie misluk nie.

Die stelsel het die volgende werkingsbeginsel. In die uitlaatspruitstuk is 'n bypassklep geïnstalleer, wat die stroom van die slang na die hoofturbine afsny. As die enjin teen lae toere draai, is hierdie tak gesluit. As gevolg hiervan gaan die uitlaat deur 'n klein turbine. As gevolg van die minimum traagheid, bied hierdie meganisme 'n ekstra volume lug selfs by lae ysbelasting.

1. koel die inkomende lug af; 2. Omseil (druk omseilklep); 3. Turboaanjaer hoë druk fase; 4. Lae druk fase turboaanjaer; 5. Omleidingklep van die uitlaatstelsel.

Dan beweeg die vloei deur die hoof turbine-waaier. Aangesien die lemme by hoër druk begin draai totdat die motor medium spoed bereik, bly die tweede meganisme roerloos.

Daar is ook 'n bypassklep in die inlaatkanaal. Teen lae snelhede is dit toegemaak en die lugvloei gaan feitlik sonder inspuiting. Terwyl die bestuurder die enjin opjaag, draai die klein turbine harder, wat die druk in die inlaatkanaal verhoog. Dit verhoog weer die druk van die uitlaatgasse. Namate die druk in die uitlaatleiding sterker word, word die wasteg effens oopgemaak, sodat die klein turbine bly draai, en 'n deel van die vloei word na die groot blaser gelei.

Geleidelik begin die groot blaser draai. Namate die krukasnelheid styg, word hierdie proses versterk, wat die klep meer laat oopgaan en die kompressor in 'n groter mate draai.

Wanneer die binnebrandenjin medium spoed bereik, werk die klein turbine reeds op maksimum, en die hoofaanjaer het pas begin draai, maar bereik nie sy maksimum nie. Tydens die eerste fase werk die uitlaatgasse deur die waaier van die klein meganisme (terwyl die lemme in die inlaatstelsel draai) en word deur die lemme van die hoofkompressor na die katalisator verwyder. In hierdie stadium word lug deur die waaier van die groot kompressor ingesuig en deur die roterende kleiner rat gelei.

Aan die einde van die eerste fase word die wasteg volledig oopgemaak en is die uitlaatvloei reeds volledig na die hoofstootwaaier gerig. Hierdie meganisme draai sterker aan. Die omleidingstelsel is so ingestel dat die klein blaser in hierdie stadium heeltemal gedeaktiveer word. Die rede hiervoor is dat wanneer die medium en maksimum spoed van 'n groot turbine bereik word, dit so 'n sterk kop skep dat die eerste fase dit eenvoudig verhinder om die silinders behoorlik binne te kom.

In die tweede fase van die druk gaan die uitlaatgasse deur die klein waaier, en die inkomende vloei word om die klein meganisme gerig - direk in die silinders. Danksy hierdie stelsel het motorvervaardigers daarin geslaag om die groot verskil tussen hoë wringkrag by minimum toere en maksimum krag uit te skakel wanneer hulle die maksimum spoed van die krukas bereik. Hierdie effek was 'n konstante metgesel van enige konvensionele aanjaag-dieselenjin.

Voor- en nadele van dubbele turbo-aanjaer

Biturbo word selde op lae-enjins geïnstalleer. Basies is dit die toerusting waarop vertrou word vir kragtige masjiene. Slegs in hierdie geval is dit moontlik om die optimale wringkragaanwyser al teen laer toere te neem. Die klein afmetings van die binnebrandenjin is ook nie 'n struikelblok om die krag van die krageenheid te verhoog nie. Danksy die tweeling-turbo-aanjaer word ordentlike brandstofverbruik behaal in vergelyking met sy natuurlike eweknie, wat dieselfde krag ontwikkel.

Enersyds is daar 'n voordeel uit toerusting wat die belangrikste prosesse stabiliseer of die doeltreffendheid daarvan verhoog. Maar aan die ander kant is sulke meganismes nie sonder nadele nie. En dubbele turbo-aanjaer is geen uitsondering nie. So 'n stelsel hou nie net positiewe aspekte in nie, maar ook ernstige nadele, waardeur sommige motoriste nie sulke motors wil koop nie.

Kyk eers na die voordele van die stelsel:

1. Die grootste voordeel van die stelsel is die uitskakeling van die turbotraagheid, wat tipies is vir alle binnebrandenjins wat met 'n konvensionele turbine toegerus is;
2. Die enjin skakel makliker na die kragmodus;
3. Die verskil tussen maksimum wringkrag en krag word aansienlik verminder, want deur die lugdruk in die inlaatsisteem te verhoog, bly die meeste newton oor 'n wyer enjinsnelheidsbereik beskikbaar;
4.  Verminder die benodigde brandstofverbruik om maksimum krag te behaal;
5. Aangesien die bykomende dinamika van die motor teen laer enjinsnelhede beskikbaar is, hoef die bestuurder dit nie soveel te laat draai nie;
6. Deur die las op die binnebrandenjin te verminder, word die verweer van smeermiddels verminder, en werk die verkoelingstelsel nie in 'n verhoogde modus nie;
7. Uitlaatgasse word nie bloot in die atmosfeer gevoer nie, maar die energie van hierdie proses word met voordeel gebruik.

Kom ons let nou op die belangrikste nadele van dubbele turbo:

• Die grootste nadeel is die kompleksiteit van die ontwerp van die inlaat- en uitlaatstelsels. Dit geld veral vir nuwe stelselaanpassings;
• Dieselfde faktor beïnvloed die koste en instandhouding van die stelsel - hoe meer kompleks die meganisme is, hoe duurder word die herstel en verstelling daarvan;
• 'N Ander nadeel hou ook verband met die kompleksiteit van die stelselontwerp. Aangesien dit uit 'n groot aantal addisionele dele bestaan, is daar ook meer nodusse waarin breek kan voorkom.

Afsonderlik moet die klimaat van die gebied waarin die turbo-aangejaagde masjien gebruik word, vermeld word. Aangesien die waaier van die aanjaer soms bo 10 duisend toere draai, is dit van hoë gehalte nodig. As die motor oornag gelaat word, gaan die vet in die bak, sodat die meeste dele van die eenheid, insluitend die turbine, droog word.

As u die motor soggens aanskakel en dit met ordentlike vragte gebruik sonder om vooraf op te warm, kan u die aanjaer doodmaak. Die rede is dat droë wrywing die slijtage van die vryfdele versnel. Om hierdie probleem uit die weg te ruim, moet u 'n bietjie wag voordat die olie deur die hele stelsel gepomp word en die nodigste knope bereik.

In die somer hoef u nie baie tyd hieraan te spandeer nie. In hierdie geval het die olie in die bak voldoende vloeibaarheid sodat die pomp dit vinnig kan pomp. Maar in die winter, veral in erge ryp, kan hierdie faktor nie geïgnoreer word nie. Dit is beter om 'n paar minute aan die opwarming van die stelsel te spandeer as om na 'n kort tydperk 'n ordentlike bedrag uit te gooi om 'n nuwe turbine te koop. Verder moet vermeld word dat die waaier van die blasers as gevolg van konstante kontak met uitlaatgasse tot duisend grade kan verhit.

As die meganisme nie behoorlik gesmeer word nie, wat terselfdertyd die funksie vervul om die toestel af te koel, sal die onderdele droog teen mekaar vryf. Die afwesigheid van 'n oliefilm sal die temperatuur van die onderdele skerp laat styg, wat hulle van termiese uitsetting sal voorsien, en gevolglik hul versnelde slijtage.

Volg dieselfde prosedures as vir gewone turboaanjaers om betroubare werking van die dubbele turboaanjaer te verseker. Eerstens is dit nodig om die olie betyds te verander, wat nie net vir smering gebruik word nie, maar ook vir die verkoeling van die turbines (ons webwerf het aparte artikel).

Tweedens, aangesien die waaiers van die blasers in direkte kontak met die uitlaatgasse is, moet die kwaliteit van die brandstof hoog wees. Hierdeur sal koolstofneerslae nie op die lemme ophoop nie, wat die vrye rotasie van die waaier belemmer.

Ten slotte bied ons 'n kort video aan oor verskillende turbine-aanpassings en die verskille daarvan:

Semyon sal jou vertel! Tweeling TURBO of groot ENKEL? 4 turbines per motor? Nuwe tegniese seisoen!

Vrae en antwoorde:

Wat is beter bi-turbo of dubbel-turbo? Dit is enjin turbo-aanjagingstelsels. By motors met biturbo word die turbo-agterstand glad gemaak en die versnellingsdinamika gelyk gemaak. In ’n dubbelturbostelsel verander hierdie faktore nie, maar die werkverrigting van die binnebrandenjin neem toe.

Wat is die verskil tussen bi-turbo en dubbel-turbo? Biturbo is 'n seriegekoppelde turbinestelsel. Danksy hul opeenvolgende insluiting word die turbogat tydens versnelling uitgeskakel. ’n Tweelingturbo is net twee turbines om krag te verhoog.

Hoekom het jy 'n tweelingturbo nodig? Twee turbines verskaf 'n groter volume lug in die silinder. As gevolg hiervan word die terugslag versterk tydens die verbranding van BTC - meer lug word in dieselfde silinder saamgepers.