Що таке твін турбо | Система Twin Turbo – призначення, пристрій, принцип роботи. Паралельний Twin Turbo чи Biturbo

Зі середини 20 століття заводи-виробники машин почали випускати автомобілі, які оснащені не однією турбіною, а двома. Однією з таких популярних систем турбнаддува є бітурбо (Biturbo).

Давайте розглянемо, навіщо встановлюють два турбокомпресори. Це сприяє:

1. зменшення ефекту турбоями;
2. покращення роботи двигуна на перехідних режимах;
3. більшої економічності;
4. кращої екологічності.

Як виглядає бітурбо (Biturbo)

Технічно система турбонаддува бітурбо (бі-турбо) виглядає так: маленька турбіна переходить у велику.

Принцип роботи системи турбонаддуву бітурбо (Biturbo)

Бітурбо (бі-турбо) – це дві, послідовно з'єднані турбіни різного розміру. Система працює в такий спосіб. на низьких оборотахпрацює дрібна турбіна. Велика ж підключається тоді, коли зростає кількість обертів двигуна.

Такий тип системи турбонаддуву називають ще секвентальним чи послідовним. Тобто турбіни включаються в роботу одна за одною.

на низьких оборотахдвигуна у роботу вступає турбіна меншого розміру. Вона працює постійно, забезпечуючи тягу навіть тоді, коли потік вихлопних газівневисокий.

Поступово відпрацьовані гази надходять у велику турбіну. Великий компресор повільно розкручується, проганяючи повітря. У цей момент невеликий компресор має більш високі обороти. Це забезпечує надлишковий тиск у впускній системі. Що воно на вході, то вище на виході.

Виходить так, що на вході маленького компресора створюється невеликий надлишок тиску навіть тоді, коли великий компресор ледве працює. У таких умовах досягається робочий тискнаддува, збільшується момент, що крутить, і створюється необхідний обсяг вихлопних газів для роботи турбін.

на середніх оборотахНевеликий турбокомпресор досягає робочих оборотів, його турбіна впирається в межу своєї пропускної здатності та продуктивності. Велика турбіна помітно прискорюється, але потенціал залишається. Надлишковий тиск, створений великим компресором, вже досить помітний. Воно надходить на вхід маленького, який ще більше стискає суміш.

на високих оборотахпотік вихлопних газів збільшується. Перепускний клапан меншої турбіни відкривається (це може відбуватися і на середніх оборотах), і частина відпрацьованих газів потрапляє безпосередньо на велику турбіну. Тепер велика турбіна повністю завантажена, а маленька ніби запобігає перекруту. Турбінні та компресорні частини й надалі працюють повноцінно.

У разі встановлення на автомобілі двох турбокомпресорів можна створити дуже високий тискнаддува, яке неможливо досягти, якщо працює лише один компресор. І в цей час водій зможе прискоритись рівно, без ривків, оскільки ефект турболагу та турбоями майже усунений.

TurbinaOK

Сторінка

БІТУРБО (BITURBO): ЩО ЦЕ І ПРИНЦИП РОБОТИ

У дослівному перекладі з англійської словосполучення twin-turbo означає подвійне турбо або подвоєне турбо. Правильними є обидва варіанти перекладу. Тепер давайте залишимо лінгвістичний аспект і докладно вивчимо технічну сторону даного виду турбонаддува.

Що таке Twin-Turbo (Tвін турбо)

Для того, щоб досягти помітного збільшення потужності двигуна його конструкцію встановлюють турбіну. Twin-Turbo є одним з видів турбосистеми автомобіля і саме на ньому ми зупинимо нашу увагу. Твін турбо має на увазі установку відразу двох однакових турбін, які багаторазово збільшують продуктивність усієї системи турбонаддуву. Подібне компонування набагато ефективніше за турбосистему, в роботі якої використовується тільки одна турбіна.

Спочатку бітурбо було спроектовано для вирішення головної проблеми всіх надувних двигунів. усунення так званої "турбоями". Це виявляється у зниженні еластичності та різкому падінні потужності двигуна на низьких оборотах.Все це відбувається в момент, коли турбіна двигуна під тиском вихлопних газів не встигає розкрутитись до оптимальних оборотів.

Згодом було помічено, що здвоєні турбіни дозволяють істотно розширити діапазон оборотів номінального крутного моменту, підвищивши тим самим максимальну потужність, одночасно скоротивши загальну витрату палива.

Чи знаєте ви?Ексклюзивний суперкар Bugatti Veyronоснащений одразу чотирма турбінами, а така система турбонаддуву одержала відповідну назву - Quad-Turbo.

Види систем турбонаддуву та їх принцип роботи

Існує кілька основних видів системи Twin-Turbo: паралельна, послідовна та ступінчаста. Кожен вид турбонаддува характеризується власною геометрією, принципом роботи та динамічними характеристиками, що видаються.

Паралельний

Це відносно простий тип турбосистеми, конструкція якого включає симетричну пару одночасно працюючих компресорів.Завдяки такій синхронізації досягається рівномірний розподіл вхідного повітря.

Найчастіше дана схема застосовується в дизельних V-подібних двигунах, де кожен компресор відповідає за подачу повітря у колектор впускної своєї групи циліндрів.

Зменшення інертності досягається шляхом зниження маси ротора турбіни, оскільки 2 невеликі компресори створюють більший тиск, розкручуючи при цьому значно швидше, ніж один великий і більш продуктивний компресор. У результаті значно зменшується та турбояма, про яку йшлося вище, а двигун видає найкращі характеристикиу всьому діапазоні оборотів.

Послідовний

Даний тип має на увазі компонування, що складається з двох сумірних компресорів, які при цьому можуть мати різні характеристики та працювати в додатковому режимі.Більш легкий та швидкий нагнітач працює в безперервному режимі, усуваючи тим самим глибоку та широку турбояму. Другий нагнітач по спеціальним сигналамелектроніки контролює обороти двигуна і включається за більш важких режимах роботи двигуна, забезпечуючи таким чином максимальний показник потужності та ефективності палива.

На пікових режимах роботи двигуна включаються відразу дві турбіни, працюючи в парі. Подібна схема може застосовуватись на двигунах з будь-яким паливним циклом.

Ступінчастий

Найскладніший і найпрогресивніший тип турбонаддува, що забезпечує найширший діапазон потужності. Створення необхідного наддуву стає можливим завдяки встановленню двох різновеликих компресорів, з'єднаних між собою особливою системою bypass-клапанів та патрубків.

Даний тип турбонаддува називається ступінчастим через те, що вихлопні гази в мінімальних режимах розкручують малу турбіну, а це дозволяє двигуну легко набирати обертів та працювати з більшою ефективністю. При збільшенні обертів відбувається відкриття клапана, що у свою чергу приводить у рух велику турбіну. Але тиск, який вона створює, необхідно збільшити, що і робить мала турбіна.

Після досягнення максимальних оборотів велика турбіна видає величезний тиск, який перетворює малий нагнітач на аеродинамічний опір. У цей момент автоматика відкриває перепускний клапан, і стиснене повітря надходить у двигун, минаючи на своєму шляху малу турбіну.

Але вся складність цієї системи повною мірою компенсується гнучкістю роботи двигуна та його найвищими характеристиками.

Які переваги використання Twin-Turbo і чи є недоліки

Безперечною перевагою системи Twin Turbo є велика потужність при порівняно невеликому робочому обсязі двигуна.Сюди відноситься високий крутний момент і відмінна динаміка автомобіля, оснащеним Twin-Turbo. Двигун з двома турбінами набагато екологічніший,ніж звичайний, оскільки турбонаддув дозволяє палив набагато ефективніше згоряти в системі циліндрів.

З недоліків бітурбо можна виділити складність експлуатації такої системи.Силова установка стає більш чутливою до якості палива та моторного масла.Турбовані двигуни потребують спеціальному маслі, оскільки без нього помітно зменшується термін служби масляного фільтра. Високі температури, в яких працюють турбіни, негативно позначаються на всьому двигуні автомобіля.

Головний недолік системи Twin-Turbo – це велика витратапалива.Для створення паливоповітряної суміші в циліндрах необхідний великий об'єм повітря, що тягне за собою збільшення подачі пального.

Турбіни досить швидко зношуються, якщо під час зупинки авто відразу ж глушити двигун.Щоб продовжити термін експлуатації Twin-Turbo, слід давати двигуну попрацювати деякий час на неодружених оборотах, охолодивши таким чином турбіни, а тільки після цього можна сміливо діставати ключ запалювання.

Пам'ятайте! Twin-Turbo – це складна і дуже чутлива система турбонаддува, яка потребує дбайливого ставлення та якісних комплектуючих. Дотримання цих простих правилдозволяє максимально насолодитися швидкістю та динамікою автомобіля.

Турбовані двигуни не такі прості, як здається, поруч із цією темою витає багато незрозумілих і невизначених. Одна з таких – про дві будівлі «бі-турбо» та «твін-турбо». Нещодавно сам особисто був свідком розмови двох автовласників, один запевняв - що різниця є, а ось інший - що відмінностей немає! То в чому ж правда? Дійсно, чим відрізняються ці дві будови ТУРБО моторів, давайте розбиратися.

Якщо чесно, то різниця, звичайно — буде, але вона не матиме категоричного характеру! Лише тому що назви взяті у різних виробників, які встановлюють свої агрегати з різним компонуванням та будовою.

Однак і система «Бі-турбо» та «Тві-нтурбо» - По суті одне і теж. Якщо взяти англійська моваі подивитися на позначення, Bi-Turbo та Twin-Turbo, можна побачити дві приставки « Bi» та « Twin» - Якщо грубо перекласти то виходить - "ДВА" або "ДВІ". Не що інше — як позначення наявності двох турбін на двигуні, причому й одну й іншу назву можна застосовувати до одного й того двигуна, тобто вони абсолютно взаємозамінні. Ці назви не несуть у собі якихось технічних відмінностей, тож це «голий маркетинг».

Дві турбіни на двигун – як і навіщо?

Зараз може виникнути питання, а чи взагалі навіщо? Все просто є лише два питання, які вони покликані вирішувати:

• Усунення можна сказати, що це першочергова проблема.
• Збільшення потужності.
• Будова двигуна.

Почну, мабуть, із найпростішого пункту – це будова двигуна . Звичайно, легко ставити одну турбіну, коли у вас є рядний двигун на 4 чи 6 циліндрів. Глушник один. Але що робити, коли у вас скажемо V образний мотор? І по три – чотири циліндри на кожну строну, тоді й глушника два! Ось і ставлять на кожен по турбіні, середній чи малій потужності.

Усунення турбоями - Як я вже писав зверху, це завдання номер "1". Вся справа в тому, що у турбованого мотора є провал - коли ви натискаєте на газ, відпрацьованим газам потрібно пройти і розкрутити крильчатку турбіни, саме цей час і «просідає» потужність, це може бути від 2 до 3 секунд! А якщо вам на швидкості потрібно зробити обгінний маневр – це безпечно! Ось і встановлюють різні турбіни, а найчастіше компресор + турбіна. Один працює на низьких оборотах, тобто на старті, щоб уникнути «турбоями», друга – на швидкості, коли потрібно залишити тягу.

Збільшення потужності – це найбанальніший випадок. Тобто для збільшення потужності мотора, до малопотужної турбіни встановлюють ще одну потужну, таким чином - вони дмуть дві, що значно підвищує продуктивність. До речі, на деяких гоночних машинах, Є три і навіть чотири турбіни, але це дуже складно і в серію, як правило не йде!

Ось власне і рішення, для яких застосовують «ТВІНТУРБО» або «БІТУРБО» і знаєте це реально вихід від позбавлення від турбоями та збільшення потужності.

Про будову

Зараз на багатьох авто застосовуються лише дві основні будівлі - розташування двох турбін. Це паралельне та послідовне (відоме ще як секвентальне).

Наприклад, деякі Міцубіші мають саме "ТВІНТУРБО", але паралельну роботу, як я вже зазначав зверху, це дві турбіни на агрегаті V6, по одній на кожну сторону. Дують вони в загальний колектор. А ось наприклад, на деяких АУДІ, також є паралельна робота на двигуні V6, але назва «БІТУРБО».

На автомобілях Toyota зокрема на «СУПРА», стоїть рядна шістка, проте тут також є два наддуви - працюють вони в хитрому порядку, можуть працювати відразу два, можуть один працює, інший ні, можуть включатися поперемінно. Все залежить від вашої манери їзди – домагаються такої роботи хитрими перепускними клапанами. Ось вам послідовно-паралельна робота.

Як і на деяких автомобілях СУБАРУ – перша (мала) нагнітає повітря на низьких оборотах, друга (велика) підключається лише тоді, коли обороти значно зросли, ось вам і паралельне включення.

То різниця все ж таки є чи відмінностей взагалі немає? Знаєте негласно, виробники все ж таки відрізняють ці дві будівлі, давайте докладніше.

БІ-ТУРБО (BI-TURBO)

Як правило, це два послідовно включаються турбіни в роботу. На яскравому прикладі СУБАРУ – одна мала і потім інша велика.

Мала розкручується набагато швидше, тому що не має великої інерційної енергії – логічно вона включається в роботу на низах, тобто першою. Для малих швидкостей до невисоких оборотів цього цілком достатньо. Але при великих швидкостяхі оборотах цей «дитина» майже марний, тут необхідна подача, куди більшого обсягу стиснутого повітря - включається друга більш важка і сильна турбіна. Яка дає необхідну потужність та продуктивність. Що дає таке послідовне розміщення у BI-TURBO? Це майже виняток турбоями (комфортне прискорення) та висока продуктивність на високих швидкостях, коли тяга залишається навіть на швидкостях за 200 км/год.

Потрібно відзначити, що можуть бути встановлені як на V6 агрегат (з кожного боку по турбіні), так і на рядну версію (тут можуть розділити випускний колектор, Наприклад, з двох циліндрів дме одна, з інших двох інша).

Мінусами можна назвати високу вартість та роботи з налаштування такої системи. Адже тут використовуються тонкі налаштування перепускних клапанів. Тому установка обумовлена ​​на дорогих спортивних машинах, таких як ТОЙОТА СУПРА, або авто елітного класу – МАЗЕРАТТІ, АСТОН МАРТИН тощо.

ТВІН-ТУРБО (TWIN-TURBO)

Тут в основному стоїть завдання не позбавитися «турбоями», а максимально підвищити продуктивність (нагнітання стисненого повітря). Як правило працює така система на високих оборотах, коли один нагнітач не може впоратися зі збільшеним на нього навантаженням, тому встановлюється (паралельно) ще один такий же. Разом вони нагнітають повітря вдвічі більше, що даєте майже такий самий приріст продуктивності!

Але як же «турбояма», що вона тут лютує? А ось і ні, її теж ефективно перемагають лише трохи іншим способом. Як я вже говорив, малі турбіни набагато швидше розкручуються, так ось уявіть - змінюють 1 велику, на 2 малих - продуктивність практично не падає (працюють паралельно), а ось "ЯМА" йде тому як реакція швидше. Тому, виходить, створити нормальну тягу з самого низу.

Установка може бути як на рядні моделі силових агрегатів, так і на V-подібних.

Виробництво та налаштування набагато дешевше, тому ця будова застосовується у багатьох виробників.

Турбіна + компресор

Це також можна назвати «БІ-ТУРБО» або «ТВІН-ТУРБО» — як хочете. По суті, і компресор і турбо варіант роблять одну роботу, тільки один (механічний) набагато ефективніший у низах, інший (від відпрацьованих газів) — у верхах! .

Автомобіль-механізм, який значно полегшує життя людині, заощаджує час та дає певний комфорт. Сучасні авто можуть бути абсолютно різного призначення та модифікації. Для любителів спорткарів та їм подібних силових установок, виробники випускають агрегати з потужними моторами. До таки відносять двигуни з типом турбонадуву Twin-Turbo та Bi-Turbo.

Що таке система Twin-Turbo?

Робота турбіни здійснюється певним чином. Повітря зовні автомобіля нагнітається та закачується в циліндри двигуна. Але після того, як зростання оборотів двигуна збільшується, робота турбіни втрачає свою ефективність. Для усунення подібної особливості функціонування турбіни, розробники спроектували систему, що складається з двох турбін.

Робота турбін може здійснюватися у режимі індивідуально підібраному власником автомобіля. Вони можуть працювати як паралельно, і послідовно. У другому випадку одна турбіна підключається в момент запуску двигуна та набору оборотів, а друга-підключається в момент падіння ефективної роботи першої. Взаємна робота, у свою чергу, забезпечує величезний приріст у продуктивності та роботі двигуна.

Система Twin-Turbo може працювати і встановлюватися на двигунах V-подібного типу, також підійдуть і рядні мотори, особливої ​​відмінності в цьому факті немає. Основною метою роботи подібної установки є збільшення продуктивності автомобіля та швидкий набір швидкості.

Система має певний перелік недоліків:

1. Тривала реакція у відповідь на педаль акселератора.
2. Посилена експлуатація другої, потужнішої турбіни та її передчасне зношування.
3. Присутність турбоями, стану в якому турбіни не мають ефективності.

На моделі автомобілів, які беруть участь у гонках або драг-рейсингу, нерідко встановлюється і 3-5 турбін згідно з вищевказаною схемою. на серійні автомобілітаких «надмірностей» автомобільна промисловістьне передбачає.

Система Bi-Turbo

Подібна система відноситься до методики удосконалення турбіни, шляхом встановлення ще однієї. У системі Bi-Turbo одна турбіна має значно більший розмірта потужність по відношенню до іншої. Підключати їх можна лише послідовно. На знижених та слабких оборотах двигуна починає роботу перша турбіна, а після збільшення тиску на педаль акселератора включається друга.

При низькому навантаженні працює та турбіна, яка має слабку потужність, при посилених оборотах працювати запускається потужна. За рахунок подібного алгоритму автомобіль працює без провалів і втрати потужності під час руху.

Bi-Turbo можна встановити на двигуни типу V-подібного типу та рядного типу. Крім позитивного ефекту від роботи на двигуні, установка може нести неприємні моменти. Перше, що важливо, дозволити її можуть не багато хто через її високу вартість. Друге-складні пуско-налагоджувальні та монтажні роботи. Вони є досить специфічними та вимагають наявності обладнання, інструменту та знаючого майстра. Найчастіше установку можна зустріти на дорогих суперкарах від найвідоміших світових виробників.

Чим відрізняється Twin-Turbo від Bi-Turbo?

Обидві установки розроблені для підвищення ефективності та продуктивності двигуна автомобіля за наявності навантаження. Крім того, вони обидві складаються з двох турбін, які встановлюються безпосередньо в підкапотному просторіавтомобіля.

Система Bi-Turbo вважається кращою, ніж її аналог Twin-Turbo. У її конструкцію входять дві турбіни, які мають різні параметри розміру та потужності. Вони надають автомобілю перевагу в рівномірному наборі швидкості, без втрати потужності та появи «провалів». Основна гіперфункція Bi-Turbo у її плавній роботі та відмінному старті без ривків та затримок. Систему можна використовувати на автомобілях, призначених для їзди по місту.

Установка Twin-Turbo є системою з двох турбін однакового розміру і потужності. Явна перевага в тому, що синхронна робота турбін забезпечує взяття максимального потенціалу і сили з мотора автомобіля. Негативною якістю, прийнято вважати наявність турбоями-так званого провалу, який виникає через провали і затримки з боку педалі акселератора. Виражаються такі нюанси в режимі швидкісної їзди. Водій відчуває різкий поштовх при старті та при перемиканні передач.

Основною проблемою використання турбонаддува є інерційність системи або виникнення так званої «турбоями» (тимчасова затримка між збільшенням обертів двигуна та фактичним збільшенням потужності). Для її усунення була розроблена схема з використанням двох , що отримала назву TwinTurbo. У деяких виробників ця технологія також відома як BiTurbo, але відмінність конструкцій полягає лише у комерційній назві.

Особливості роботи Твін Турбо

Системи з двома компресорами застосовуються і на дизельних, і на бензинових двигунах. Однак для останніх потрібно використання більш якісного палива з високим октановим числом, що дозволяє знизити ймовірність детонації (негативне явище, що виникає в циліндрах двигуна, що руйнує циліндро-поршневу групу).

Крім основної функції зменшення часу турбозатримки, схема Твін Турбо дозволяє отримати більш високу , знижує витрату палива і зберігає максимальний момент, що крутить, в широкому діапазоні оборотів. Це досягається використанням різних схемпідключення компресорів.

Види схем наддуву з двома турбокомпресорами

Залежно від способу підключення пари турбокомпресорів розрізняють три основні схеми системи TwinTurbo:

• паралельна;
• послідовна;
• східчаста.

Паралельна схема підключення турбін

Передбачає підключення двох однакових турбокомпресорів, які працюють паралельно (одночасно). Сутність застосування конструкції полягає в тому, що дві менші за обсягом турбіни мають меншу інерційність, ніж одна більша.

Перед подачею в циліндри повітря, що нагнітається обома турбокомпресорами, надходить в один впускний колектор, де змішується з паливом і розподіляється в камери згоряння. Ця схема найчастіше використовується на дизельних двигунах.

Послідовне включення

Послідовно-паралельна схема передбачає встановлення двох однакових турбін. Одна працює постійно, а друга підключається при підвищенні обертів двигуна, збільшенні навантаження чи інших особливих режимах. Перемикання режимів роботи здійснюється за допомогою клапана, що приводиться в дію ЕБУ двигуна автомобіля.

Ця система перш за все орієнтована на усунення турбоями та отримання більш плавної динаміки розгону автомобіля. За аналогічною схемою працюють системи із потрійним турбонаддувом TripleTurbo.

Ступінчаста схема

Двоступінчастий турбонаддув являє собою два турбокомпресори різного розміру, які встановлені послідовно і підключені до впускного та випускного каналів. Останні оснащені перепускними клапанами, що регулюють потоки повітря та відпрацьованих газів. Ступінчаста схема має три режими роботи:

• При малих обертах двигуна клапани перебувають у закритому положенні. Гази, що відпрацювали, проходять через обидві турбіни. Оскільки тиск газів низький, крильчатки великої турбіни практично не обертаються. Повітря проходить через обидві ступені компресорів, отримуючи мінімальний надлишковий тиск.
• При збільшенні оборотів двигуна клапан відпрацьованих газів починає відкриватися, що приводить у рух велику турбіну. Більший компресор стискає повітря, після чого він прямує на мале колесо, де проводиться додатковий стиск.
• Коли двигун працює на максимумі оборотів, обидва клапани повністю відкриті, що направляє потік газів, що відпрацювали, прямо на велику турбіну, повітря проходить через більший компресор і відразу відправляється до циліндрів двигуна.

Ступінчаста схема найчастіше застосовується для автомобілів з дизельними двигунами.

Переваги та недоліки подвійного турбонаддуву

В даний час TwinTurbo в основному встановлюється на потужних автомобілях. Застосування цієї системи дозволяє досягти такої переваги як забезпечення максимального моменту, що крутить, в широкому діапазоні оборотів двигуна. Також завдяки подвійному турбонаддуву досягається збільшення потужності за відносно невеликих габаритів двигуна, що робить його більш економічним порівняно з атмосферним двигуном.

До основних недоліків БіТурбо можна віднести високу вартість, що зумовлено складністю конструкції. Так само, як і з класичною турбіною, системи з двома турбокомпресорами потребують більш дбайливого відношення, якісному паливіта своєчасної заміни олії.