Как правило, турбонаддув атмосферных двигателей приводит к увеличению мощности от 60 до 100 %. Однако для достижения очень высоких значений наддува необходимо уменьшить заводскую степень сжатия.
Twin-turbo, Bi-turbo, Wastegate и Twinscroll. Технология максимальной отдачи мотора
Сегодня требования к автомобилям стали более строгими. С каждым новым поколением автомобили становятся все более мощными, но при этом гораздо более экономичными. По этой причине система турбонаддува становится все более совершенной. Благодаря усилиям автопроизводителей из однолитрового двигателя удалось выжать около 150 «лошадей». Как это возможно?
Водители знают, что мощный двигатель нуждается в большом количестве воздуха в цилиндрах. Только турбина может справиться с этой задачей.
Когда водитель нажимает на педаль газа, в цилиндры поступает нужное количество топлива. Это способствует образованию мощных выхлопных газов и активации турбины. Но если вы не хотите ждать, пока он раскрутится, вы также можете приобрести твин-турбо или би-турбо.
Хотя эти две технологии не похожи, на рынке царит путаница из-за неправильной формулировки. Даже Maserati и Mercedes AMG, у которых есть модели «битурбо», путаются. Эти автомобили даже оснащены системой двойного турбонаддува.
Первоначально термин «твин-турбо» относился к конструкции, в которой выхлопная система была разделена на две одинаковые поверхности, каждая из которых приводилась в действие отдельной турбиной. Такое разделение позволило сделать рабочие колеса более легкими, что минимизировало колебания.
Конструктивное отличие би-турбо заключается в том, что две турбины — одна меньшая и одна большая — последовательно подключены к впускному патрубку.
Задача первого — создавать тягу и правильно вращаться с незначительной нагрузкой. Когда нагрузка увеличивается, за дело берется более мощная турбина. С другой стороны, дроссель одновременно перекрывает малый дроссель. Основная проблема с biturbo заключается в сложности устройства. Существует множество дроссельных патрубков и клапанов. Эти технологии оказывают значительное влияние на стоимость двигателя. Что касается двигателей с принудительной индукцией, то сегодня им нет альтернативы.
Перепускной клапан
Вначале предварительный запуск активировался, как только давление падало. Затем работа над предпусковым клапаном усложнилась. Теперь заслонка отработавших газов подчиняется как давлению, так и электронике, контролирующей температуру и зажигание. Но переливной клапан управлялся пневматически. Он открывался, когда сбрасывалось избыточное давление.
Желаемая мощность достигается путем регулировки клапана. Это позволяет турбине работать очень эффективно даже на низких скоростях. Основная проблема этой технологии заключается в ее сложности и ненадежности, которая сопровождается сильными вибрациями и высокими температурами.
«Двойная улитка»
Желание усовершенствовать одну из турбин долгое время не давало покоя инженерам. Было найдено решение для повышения его эффективности. Рабочее колесо было разделено на две части. Twinscroll, что можно точно перевести с английского как «двойная прокрутка». Улучшение привело к тому, что одна «часть» турбины стала больше при низкой нагрузке, а другая — при высокой. Конструкция не была слишком сложной, а полезность системы была увеличена.
Общие особенности
Этот термин относится к турбокомпрессорам с двойным впускным коллектором и двойным турбинным колесом. С момента появления первых турбин (около 30 лет назад) они подразделялись на варианты с открытым входом и с раздельным входом. Последние являются аналогом современных турбокомпрессоров twin-scroll. Наилучшие параметры определяют их использование в регулировании и гонках. Они также используются некоторыми производителями в спортивных автомобилях, таких как Mitsubishi Evo, Subaru Impreza WRX STI, Pontiac Solstice GXP и других.
Конструкция и принцип функционирования
Твин-турбо отличаются от обычных турбин тем, что имеют сдвоенное турбинное колесо и разделенный впускной коллектор. Конструкция ротора монолитна, но размер, форма и кривизна лопастей различаются по диаметру. Одна часть рассчитана на низкие нагрузки, а другая — на высокие.
Принцип работы двухцилиндровых турбин основан на подаче выхлопных газов отдельно под разными углами к турбинному колесу, в зависимости от порядка расположения цилиндров.
Ниже более подробно описаны конструктивные особенности и работа двухроторной ветровой турбины.
Выпускной коллектор
В случае двухцилиндровых турбокомпрессоров особенно важна конструкция выпускного коллектора. Она основана на концепции гоночного многоцилиндрового сцепления и определяется количеством цилиндров и порядком их работы. Почти все 4-цилиндровые двигатели работают в последовательности 1-3-4-2, в этом случае один воздуховод соединяет цилиндры 1 и 4, а другой — цилиндры 2 и 3. В большинстве 6-цилиндровых двигателей выхлопные газы отводятся отдельно от цилиндров 1, 3, 5 и 2, 4, 6. Исключение составляют RB26 и 2JZ. Они работают в порядке 1-5-3-6-2-4.
Соответственно, в этих двигателях цилиндры 1, 2, 3 соответствуют одному рабочему колесу, 4, 5, 6 — второму (в стандартном турбоприводе порядок такой же). Таким образом, эти двигатели характеризуются упрощенной конструкцией многократного выхлопа, в которой три первых и три последних цилиндра объединены в двух каналах.
Помимо соединения цилиндров в определенном порядке, очень важны и другие характеристики коллектора. Прежде всего, оба воздуховода должны иметь одинаковую длину и одинаковое количество витков. Это связано с тем, что к выхлопным газам должно быть приложено одинаковое давление. Также важно, чтобы фланец турбины в коллекторе совпадал по форме и размерам с входом. Наконец, конструкция коллектора должна точно соответствовать A/R турбины, чтобы обеспечить наилучшую производительность.
Необходимость в правильно спроектированном выпускном коллекторе для двухпоточных турбокомпрессоров обусловлена тем, что такой турбокомпрессор работает как один турбокомпрессор при использовании обычного коллектора. То же самое относится и к комбинации однороторной турбины с двухроторным коллектором.
Твинскрольная турбина. Зачем нужна и какие отличия от классической?
Думаю, многие из вас не раз сталкивались с термином «твинскроттл турбо», просматривая рекламу автомобилей или статьи в различных автомобильных журналах. Обычно об этом упоминали владельцы плохих Evics, STi и других «суперзаряженных» автомобилей, которые подчеркивали, что на машине с турбо гораздо интереснее ездить, чем в оригинальном (заводском) состоянии. Они, в свою очередь, хотели узнать «что это такое», но им было лень читать Википедию. Поэтому, как обычно, я расскажу вам, что к чему.
Турбина — это устройство, нагнетающее воздух в двигатель. Он используется для повышения мощностных характеристик двигателя. Принцип работы турбины основан на простой идее — сжечь как можно больше воздушно-топливной смеси и добиться максимальной эффективности двигателя.
Ветровые турбины бывают разных размеров и конструкций — двухцилиндровые, с изменяемой геометрией и классические. В зависимости от поставленной задачи производитель автомобиля выбирает набор, который наилучшим образом соответствует желаемым эксплуатационным характеристикам. Например, все более популярными становятся малообъемные турбины. Они экономичны, но они действительно «ездят». Это обеспечивается высоким крутящим моментом в широком диапазоне скоростей.
ТВИНСКРОЛЬНАЯ ТУРБИНА
Турбина с двойным цилиндром — это та же турбина, но с двумя каналами на горячем конце и двойным рабочим колесом. На первый взгляд, рабочее колесо кажется простым, но как только вы поймете, что лопасти имеют разную кривизну, форму и длину при разных диаметрах, вы поймете, что это очень простое рабочее колесо.
ЧТО ТАКОЕ ГОРЯЧАЯ ЧАСТЬ ТУРБИНЫ?
Горячая коробка», как ее обычно называют, — это часть турбины, через которую проходят выхлопные газы и турбина «вращается» (набирает обороты).
ЗАЧЕМ НУЖНА СДВОЕННАЯ КРЫЛЬЧАТКА И ДВА КАНАЛА В “ГОРЯЧКЕ” ?
Одна часть рабочего колеса приводит турбину в движение на низкой скорости, другая — на высокой. Важным нюансом является «угол падения» отработанных газов из первой или второй камеры в нужную область рабочего колеса. Это позволяет бороться с «турболаггом» и обеспечивает хорошую тягу на большинстве оборотов двигателя.
Задержка турбонаддува — это отсутствие давления наддува в определенном диапазоне оборотов до того, как турбина разгоняется выхлопными газами до требуемых оборотов, чтобы «поднять» необходимое давление воздуха.
ПОЧЕМУ НЕЛЬЗЯ ПОДОБРАТЬ КЛАССИЧЕСКУЮ ТУРБИНУ ТАКОГО РАЗМЕРА, ЧТОБЫ ОНА ДУЛА ВО ВСЕМ ДИАПАЗОНЕ?
При небольших объемах это вполне осуществимо. Peugeot, например, имеет 1,2-литровый двигатель с турбонаддувом, который в стандартной комплектации развивает 205 Н/м при 1750-5500 об/мин и использует одну турбину. Такой широкий диапазон крутящего момента, очевидно, является большим преимуществом для потребителей, поскольку двигатель может выдавать максимальный крутящий момент за короткое время, при этом расход остается скромным.
К сожалению, это практически невозможно для больших и средних двигателей, так как на высоких скоростях с большой интенсивностью требуется большое количество воздуха — поэтому в принципе крыльчатка горячего конца не может быть маленькой. Поскольку он не маленький, ему требуется много выхлопных газов для «поворота», что невозможно при низких оборотах двигателя. Контур замкнут.
НЕДОСТАТКИ ТВИНСКРОЛА
- Немалая стоимость твинскрольной турбины, по сравнению с классической.
- Придется изготовить новый выпускной колектор, поскольку одна пара цилиндров будет дуть на малую часть крыльчатки турбины, другая – на большую.
- Логичный вывод из второго пункта: если “давка” будет более двух бар, а двигатель планируется “крутить” в небеса, уход половины выхлопных газов на малую часть крыльчатки не позволит добиться максимально возможной производительности по сравнению с одной большой крыльчаткой горячей части турбины (как в классической “сингловой” трубе).
- Потребуется недешевая перенастройка электронного мозга двигателя, чтобы получить эффект от твинскрола.
Турбина twinscroll — это реальное решение, если вы хотите убить двух зайцев одним выстрелом и хотя бы частично преодолеть турболаг на низких оборотах двигателя и сохранить мощность на пике. Таким образом, можно приспособить не очень приятный визг к повседневной городской езде. Или, по крайней мере, вы можете наслаждаться турбонаддувом на средних оборотах, если вы не хотите или не можете жарить (пробки).
Читайте также:
