Sistem turbocharging berkembar Turbo

Sekiranya enjin diesel dilengkapi dengan turbin secara lalai, maka enjin petrol dapat dilakukan dengan mudah tanpa pengecas turbo. Walaupun begitu, dalam industri automotif moden, pengecas turbo untuk kereta tidak lagi dianggap eksotik (secara terperinci mengenai mekanisme apa dan bagaimana ia berfungsi, ia dijelaskan dalam artikel lain).

Dalam keterangan beberapa model kereta baru, disebut seperti biturbo atau twin turbo. Mari kita pertimbangkan jenis sistem apa, bagaimana ia berfungsi, bagaimana pemampat boleh disambungkan di dalamnya. Pada akhir tinjauan, kami akan membincangkan kebaikan dan keburukan turbo berkembar.

Apa itu Twin Turbo?

Mari kita mulakan dengan istilah. Frasa biturbo akan sentiasa bermaksud bahawa, pertama, ini adalah jenis enjin pengecas turbo, dan kedua, skema suntikan udara paksa ke dalam silinder akan termasuk dua turbin. Perbezaan antara biturbo dan twin-turbo ialah dalam kes pertama dua turbin berbeza digunakan, dan dalam kedua mereka adalah sama. Mengapa - kami akan memikirkannya sedikit kemudian.

Keinginan untuk mencapai keunggulan dalam perlumbaan telah memaksa pembuat kenderaan mencari jalan untuk meningkatkan prestasi enjin pembakaran dalaman standard tanpa campur tangan drastik dalam reka bentuknya. Dan penyelesaian yang paling berkesan adalah memperkenalkan peniup udara tambahan, kerana volume yang lebih besar memasuki silinder, dan kecekapan unit meningkat.

Mereka yang telah mengendarai kereta dengan mesin turbin sekurang-kurangnya sekali dalam hidup mereka menyedari bahawa sehingga mesin berputar hingga kecepatan tertentu, dinamika kereta seperti itu lambat, untuk membuatnya lebih ringan. Tetapi sebaik sahaja turbo mula berfungsi, daya tindak balas enjin meningkat, seolah-olah nitrat oksida telah memasuki silinder.

Inersia pemasangan sedemikian mendorong jurutera berfikir untuk membuat pengubahsuaian turbin yang lain. Pada mulanya, tujuan mekanisme ini adalah untuk menghilangkan kesan negatif ini, yang mempengaruhi kecekapan sistem pengambilan (baca lebih lanjut mengenainya dalam tinjauan lain).

Seiring berjalannya waktu, pengecasan turbo mulai digunakan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar, sekaligus meningkatkan prestasi mesin pembakaran dalaman. Pemasangan membolehkan anda memperluas julat tork. Turbin klasik meningkatkan kelajuan aliran udara. Oleh kerana itu, isipadu yang lebih besar memasuki silinder daripada yang dihirup, dan jumlah bahan bakar tidak berubah.

Oleh kerana proses ini, mampatan meningkat, yang merupakan salah satu parameter utama yang mempengaruhi kuasa motor (untuk bagaimana mengukurnya, baca di sini). Lama kelamaan, peminat penalaan kereta tidak lagi berpuas hati dengan peralatan kilang, jadi syarikat pemodenan kereta sport mula menggunakan mekanisme yang berbeza yang menyuntik udara ke dalam silinder. Berkat pengenalan sistem penekanan tambahan, para pakar berjaya mengembangkan potensi motor.

Sebagai evolusi turbo untuk motor lebih lanjut, sistem Twin Turbo muncul. Berbanding dengan turbin klasik, pemasangan ini membolehkan anda mengeluarkan lebih banyak kuasa dari enjin pembakaran dalaman, dan bagi peminat penalaan automatik ia memberikan potensi tambahan untuk menaik taraf kenderaan mereka.

Bagaimana turbo berkembar berfungsi?

Enjin aspirasi semula jadi konvensional berfungsi berdasarkan prinsip menghirup udara segar melalui vakum yang dihasilkan oleh omboh di saluran pengambilan. Semasa aliran bergerak di sepanjang jalan, sejumlah kecil petrol masuk ke dalamnya (dalam hal mesin pembakaran dalaman petrol), jika ia adalah karburator kereta atau bahan bakar disuntik kerana operasi penyuntik (baca lebih lanjut mengenai apa jenis bekalan bahan bakar paksa).

Mampatan pada motor seperti itu secara langsung bergantung pada parameter batang penghubung, isi padu silinder, dll. Bagi turbin konvensional, bekerja pada aliran gas ekzos, pendesaknya meningkatkan udara yang memasuki silinder. Ini meningkatkan kecekapan mesin, kerana lebih banyak tenaga dibebaskan semasa pembakaran campuran udara-bahan bakar dan torsi meningkat.

Turbo berkembar berfungsi dengan cara yang serupa. Hanya dalam sistem ini kesan dari "perhatian" motor dihapuskan semasa pendesak turbin berputar. Ini dicapai dengan memasang mekanisme tambahan. Pemampat kecil mempercepat pecutan turbin. Ketika pemandu menekan pedal gas, kereta seperti itu memecut lebih laju, kerana enjinnya langsung bertindak balas terhadap tindakan pemandu.

Perlu disebutkan bahawa mekanisme kedua dalam sistem ini boleh mempunyai prinsip reka bentuk dan operasi yang berbeza. Dalam versi yang lebih maju, turbin yang lebih kecil diputar dengan aliran gas ekzos yang lebih rendah, sehingga meningkatkan aliran masuk pada kecepatan yang lebih rendah, dan mesin pembakaran dalaman tidak perlu diputar sampai batas.

Sistem sedemikian akan berfungsi mengikut skema berikut. Semasa enjin dinyalakan, semasa kereta tidak bergerak, unit ini beroperasi pada kelajuan diam. Di saluran pengambilan, pergerakan semula jadi udara segar terbentuk kerana kekosongan di silinder. Proses ini difasilitasi oleh turbin kecil yang mula berputar pada rpm rendah. Elemen ini memberikan sedikit peningkatan daya tarikan.

Semasa rpm poros engkol naik, ekzos menjadi lebih kuat. Pada masa ini, supercharger yang lebih kecil berputar lebih banyak dan lebihan aliran gas ekzos mula mempengaruhi unit utama. Dengan peningkatan kecepatan pendesak, peningkatan jumlah udara memasuki saluran pengambilan kerana daya tarikan yang lebih besar.

Dual boost menghilangkan peralihan kuasa yang keras yang terdapat pada diesel klasik. Pada kelajuan sederhana enjin pembakaran dalaman, ketika turbin besar baru mulai berputar, pengecas kecil mencapai kelajuan maksimumnya. Apabila lebih banyak udara memasuki silinder, tekanan ekzos bertambah, mendorong pengecas utama. Mod ini menghilangkan perbezaan ketara antara tork kelajuan maksimum mesin dan kemasukan turbin.

Apabila enjin pembakaran dalaman mencapai kelajuan maksimum, pemampat juga mencapai tahap had. Reka bentuk dwi dorongan direka sedemikian rupa sehingga kemasukan supercharger yang besar menghalang rakan yang lebih kecil daripada kelebihan beban yang berlebihan.

Pemampat automotif dua memberikan tekanan dalam sistem pengambilan yang tidak dapat dicapai dengan pengecasan super konvensional. Pada enjin dengan turbin klasik, selalu ada turbo lag (perbezaan ketara dalam kuasa unit kuasa antara mencapai kelajuan maksimum dan menghidupkan turbin). Menyambungkan pemampat yang lebih kecil menghilangkan kesan ini, memberikan dinamik motor yang lancar.

Dalam pengecasan turbo berkembar, daya kilas dan kuasa (baca mengenai perbezaan antara konsep ini dalam artikel lainunit kuasa berkembang dalam julat rpm yang lebih luas daripada motor yang serupa dengan satu supercharger.

Jenis skema supercharging dengan dua turbocharger

Jadi, teori pengoperasian turbocharger telah membuktikan kepraktisannya untuk meningkatkan kekuatan unit kuasa dengan selamat tanpa mengubah reka bentuk mesin itu sendiri. Atas sebab ini, jurutera dari pelbagai syarikat telah mengembangkan tiga jenis turbo berkembar yang berkesan. Setiap jenis sistem akan disusun dengan caranya sendiri, dan akan mempunyai prinsip operasi yang sedikit berbeza.

Hari ini, jenis sistem turbocharging berkembar berikut dipasang di dalam kereta:

• Selari;
• Konsisten;
• Melangkah.

Setiap jenis berbeza dalam rajah sambungan blower, ukurannya, momen ketika masing-masing akan beroperasi, dan juga ciri-ciri proses penekanan. Mari kita pertimbangkan setiap jenis sistem secara berasingan.

Gambarajah sambungan turbin selari

Dalam kebanyakan kes, jenis turbocharging selari digunakan pada enjin dengan reka bentuk blok silinder berbentuk V. Peranti sistem sedemikian adalah seperti berikut. Satu turbin diperlukan untuk setiap bahagian silinder. Mereka mempunyai dimensi yang sama dan juga berjalan selari antara satu sama lain.

Gas ekzos diedarkan secara merata di saluran ekzos dan pergi ke setiap pengecas turbo dalam jumlah yang sama. Mekanisme ini berfungsi dengan cara yang sama seperti dalam mesin en-line dengan satu turbin. Satu-satunya perbezaan adalah bahawa biturbo jenis ini mempunyai dua peniup yang sama, tetapi udara dari masing-masing tidak disalurkan ke atas bahagian, tetapi sentiasa disuntik ke saluran umum sistem pengambilan.

Sekiranya kita membandingkan skema seperti itu dengan sistem turbin tunggal dalam unit kuasa dalam talian, maka dalam hal ini reka bentuk turbo berkembar terdiri daripada dua turbin yang lebih kecil. Ini memerlukan lebih sedikit tenaga untuk memutar pendesak mereka. Atas sebab ini, pengecas super disambungkan pada kelajuan yang lebih rendah daripada satu turbin besar (kurang inersia).

Susunan ini menghilangkan pembentukan ketinggian turbo yang tajam, yang berlaku pada enjin pembakaran dalaman konvensional dengan satu supercharger.

Kemasukan berturutan

Jenis siri Biturbo juga menyediakan pemasangan dua blower yang serupa. Cuma kerja mereka berbeza. Mekanisme pertama dalam sistem sedemikian akan beroperasi secara tetap. Peranti kedua hanya disambungkan dalam mod operasi mesin tertentu (apabila bebannya meningkat atau kelajuan poros engkol meningkat).

Kawalan dalam sistem sedemikian disediakan oleh elektronik atau injap yang bertindak balas terhadap tekanan aliran yang mengalir. ECU, sesuai dengan algoritma yang diprogramkan, menentukan pukul berapa untuk menyambung pemampat kedua. Pemacu disediakan tanpa menghidupkan enjin individu (mekanisme masih beroperasi secara eksklusif pada tekanan aliran gas ekzos). Unit kawalan mengaktifkan penggerak sistem yang mengawal pergerakan gas ekzos. Untuk ini, injap elektrik digunakan (dalam sistem yang lebih sederhana, ini adalah injap biasa yang bertindak balas terhadap daya fizikal aliran yang mengalir), yang membuka / menutup akses ke blower kedua.

Di sebelah kiri, prinsip operasi pada kelajuan enjin rendah dan sederhana ditunjukkan; Di sebelah kanan - skema pada kelajuan melebihi purata.

Apabila unit kawalan membuka akses sepenuhnya ke pendesak gear kedua, kedua-dua peranti berfungsi selari. Atas sebab ini, pengubahsuaian ini juga disebut serial-parallel. Pengoperasian kedua peniup memungkinkan untuk mengatur tekanan udara masuk yang lebih besar, kerana pendesak bekalannya disambungkan ke satu jalan masuk.

Dalam kes ini, pemampat yang lebih kecil juga dipasang daripada sistem konvensional. Ini juga mengurangkan kesan turbo lag dan menjadikan tork maksimum tersedia pada kelajuan mesin yang lebih rendah.

Biturbo jenis ini dipasang pada kedua-dua unit kuasa diesel dan petrol. Reka bentuk sistem membolehkan anda memasang bahkan dua, tetapi tiga pemampat yang saling bersambung antara satu sama lain. Contoh pengubahsuaian seperti itu ialah pengembangan BMW (Triple Turbo), yang dipersembahkan pada tahun 2011.

Skim langkah

Sistem tatal berkembar berperingkat dianggap sebagai jenis turbocharging berkembar yang paling maju. Walaupun telah wujud sejak 2004, jenis supercharging dua peringkat telah membuktikan kecekapannya secara teknikal. Twin Turbo ini dipasang pada beberapa jenis enjin diesel yang dikembangkan oleh Opel. Pasangan supercharging bertingkat Borg Wagner Turbo Sistems dipasang pada beberapa enjin pembakaran dalaman BMW dan Cummins.

Skema turbocharger terdiri daripada dua supercharger bersaiz berbeza. Mereka dipasang secara berurutan. Aliran gas ekzos dikawal oleh injap elektro, operasi yang dikendalikan secara elektronik (ada juga injap mekanikal yang didorong oleh tekanan). Selain itu, sistem ini dilengkapi dengan injap yang mengubah arah aliran pelepasan. Ini akan memungkinkan untuk mengaktifkan turbin kedua, dan mematikan yang pertama, sehingga tidak gagal.

Sistem ini mempunyai prinsip operasi berikut. Injap pintas dipasang di manifold ekzos, yang memotong aliran dari selang menuju ke turbin utama. Apabila enjin berjalan pada rpm rendah, cawangan ini ditutup. Akibatnya, ekzos melewati turbin kecil. Oleh kerana inersia minimum, mekanisme ini memberikan jumlah udara tambahan walaupun pada beban ICE yang rendah.

1. Menyejukkan udara masuk; 2.Bypass (injap pintasan tekanan); 3. Fasa tekanan tinggi turbocharger; 4. turbocharger fasa tekanan rendah; 5. Bypass injap sistem ekzos.

Kemudian aliran bergerak melalui pendesak turbin utama. Oleh kerana bilahnya mulai berputar pada tekanan yang lebih tinggi sehingga motor mencapai kelajuan sederhana, mekanisme kedua tetap tidak bergerak.

Terdapat juga injap pintas di saluran pengambilan. Pada kelajuan rendah, ia ditutup, dan aliran udara berjalan secara praktikal tanpa suntikan. Ketika pemandu menaikkan enjin, turbin kecil berputar lebih keras, meningkatkan tekanan pada saluran pengambilan. Ini seterusnya meningkatkan tekanan gas ekzos. Ketika tekanan di saluran ekzos menjadi lebih kuat, sisa buangan sedikit terbuka, sehingga turbin kecil terus berputar, dan sebagian aliran diarahkan ke blower besar.

Secara beransur-ansur, blower besar mula berputar. Apabila kelajuan poros engkol meningkat, proses ini semakin meningkat, yang menjadikan injap terbuka lebih banyak dan pemampat berputar ke tahap yang lebih besar.

Apabila enjin pembakaran dalaman mencapai kelajuan sederhana, turbin kecil sudah beroperasi pada tahap maksimum, dan supercharger utama baru mulai berputar, tetapi belum mencapai maksimum. Semasa operasi tahap pertama, gas ekzos melalui pendesak mekanisme kecil (sementara bilahnya berputar dalam sistem pengambilan), dan dikeluarkan ke pemangkin melalui bilah pemampat utama. Pada tahap ini, udara disedut melalui pendesak pemampat besar dan melewati roda gigi yang lebih kecil yang berputar.

Pada akhir tahap pertama, sisa buangan dibuka sepenuhnya dan aliran ekzos sudah sepenuhnya diarahkan ke pendesak penguat utama. Mekanisme ini berputar dengan lebih kuat. Sistem pintasan diatur supaya peniup kecil dinyahaktifkan sepenuhnya pada tahap ini. Sebabnya ialah apabila kecepatan sederhana dan maksimum turbin besar dicapai, ia menghasilkan kepala yang kuat sehingga tahap pertama menghalangnya memasuki silinder dengan betul.

Pada tahap kedua tekanan, gas ekzos melewati pendesak kecil, dan aliran masuk diarahkan di sekitar mekanisme kecil - langsung ke silinder. Berkat sistem ini, pembuat kenderaan berjaya menghilangkan perbezaan besar antara tork tinggi pada rpm minimum dan daya maksimum ketika mencapai kelajuan poros engkol maksimum. Kesan ini telah menjadi penentu kepada mana-mana mesin diesel supercharged konvensional.

Kelebihan dan kekurangan dual turbocharging

Biturbo jarang dipasang pada enjin berkuasa rendah. Pada asasnya, ini adalah peralatan yang diandalkan untuk mesin yang kuat. Hanya dalam kes ini adalah mungkin untuk mengambil penunjuk tork optimum yang sudah berada pada putaran bawah Juga, dimensi kecil mesin pembakaran dalaman tidak menjadi halangan untuk meningkatkan kekuatan unit kuasa. Berkat pengecasan turbo berkembar, ekonomi bahan bakar yang baik dicapai berbanding dengan rakan sejawatnya yang mempunyai aspirasi semula jadi, yang mengembangkan daya yang sama.

Di satu pihak, terdapat faedah dari peralatan yang menstabilkan proses utama atau meningkatkan kecekapannya. Tetapi sebaliknya, mekanisme seperti itu bukan tanpa kekurangan tambahan. Dan pengecas turbo berkembar tidak terkecuali. Sistem seperti ini tidak hanya memiliki aspek positif, tetapi juga beberapa kelemahan serius, disebabkan oleh sebilangan pemandu kenderaan enggan membeli kereta tersebut.

Pertama, pertimbangkan kelebihan sistem:

1. Kelebihan utama sistem ini adalah penghapusan turbo lag, yang khas untuk semua enjin pembakaran dalaman yang dilengkapi dengan turbin konvensional;
2. Enjin beralih ke mod kuasa dengan lebih mudah;
3. Perbezaan antara tork maksimum dan daya dikurangkan dengan ketara, kerana dengan meningkatkan tekanan udara dalam sistem pengambilan, kebanyakan newton tetap tersedia dalam julat kelajuan mesin yang lebih luas;
4.  Mengurangkan penggunaan bahan bakar yang diperlukan untuk mencapai kuasa maksimum;
5. Oleh kerana dinamika tambahan kereta tersedia pada kelajuan enjin yang lebih rendah, pemandu tidak perlu memutarnya dengan banyak;
6. Dengan mengurangkan beban pada enjin pembakaran dalaman, pemakaian pelincir dikurangkan, dan sistem penyejukan tidak berfungsi dalam mod yang meningkat;
7. Gas ekzos tidak hanya dibuang ke atmosfera, tetapi tenaga proses ini digunakan dengan baik.

Sekarang mari kita perhatikan kelemahan utama turbo kembar:

• Kelemahan utama adalah kerumitan reka bentuk sistem pengambilan dan ekzos. Ini benar terutamanya untuk pengubahsuaian sistem baru;
• Faktor yang sama mempengaruhi kos dan penyelenggaraan sistem - semakin kompleks mekanisme, semakin mahal pembaikan dan penyesuaiannya;
• Kelemahan lain juga dikaitkan dengan kerumitan reka bentuk sistem. Oleh kerana ia terdiri daripada sebilangan besar bahagian tambahan, terdapat juga lebih banyak nod di mana kerosakan boleh berlaku.

Secara berasingan, perlu disebutkan iklim kawasan di mana mesin turbocharged beroperasi. Oleh kerana pendesak pengecas super kadang-kadang berputar di atas 10 ribu rpm, ia memerlukan pelinciran berkualiti tinggi. Apabila kereta dibiarkan semalaman, minyak masuk ke dalam tong, sehingga sebahagian besar unit, termasuk turbin, menjadi kering.

Sekiranya anda menghidupkan enjin pada waktu pagi dan mengoperasikannya dengan beban yang baik tanpa pemanasan awal, anda boleh mematikan pengecas super. Sebabnya ialah geseran kering mempercepat pemakaian bahagian yang digosok. Untuk menghilangkan masalah ini, sebelum membawa mesin ke putaran tinggi, anda perlu menunggu sebentar sementara minyak dipam melalui seluruh sistem dan mencapai nod yang paling jauh.

Pada musim panas, anda tidak perlu menghabiskan banyak masa untuk perkara ini. Dalam kes ini, minyak di bah mempunyai kelancaran yang mencukupi sehingga pam dapat mengepamnya dengan cepat. Tetapi pada musim sejuk, terutamanya pada musim sejuk yang teruk, faktor ini tidak dapat diabaikan. Lebih baik menghabiskan beberapa minit untuk memanaskan sistem daripada, setelah beberapa saat, membuang sejumlah besar untuk membeli turbin baru. Selain itu, perlu disebutkan bahawa kerana sentuhan berterusan dengan gas ekzos, pendesak peniup dapat memanaskan hingga seribu darjah.

Sekiranya mekanisme tidak menerima pelinciran yang betul, yang secara selari menjalankan fungsi penyejukan peranti, bahagiannya akan saling menggosok sehingga kering. Ketiadaan filem minyak akan menyebabkan kenaikan suhu bahagian yang tajam, memberikan pengembangan haba pada mereka, dan sebagai akibatnya, keausan mereka dipercepat.

Untuk memastikan pengoperasian turbocharger berkembar yang boleh dipercayai, ikuti prosedur yang sama seperti pengecas turbo konvensional. Pertama, perlu menukar minyak tepat pada waktunya, yang digunakan bukan hanya untuk pelinciran, tetapi juga untuk menyejukkan turbin (mengenai prosedur penggantian pelincir, laman web kami mempunyai artikel berasingan).

Kedua, kerana pendesak blower bersentuhan langsung dengan gas ekzos, kualiti bahan bakar mestilah tinggi. Berkat ini, simpanan karbon tidak akan terkumpul pada bilah, yang mengganggu putaran pendesak bebas.

Kesimpulannya, kami menawarkan video pendek mengenai pengubahsuaian turbin yang berbeza dan perbezaannya:

Semyon akan memberitahu anda! TURBO berkembar atau SINGLE besar? 4 turbin per motor? Musim teknikal baru!

Soalan dan Jawapan:

Apakah yang lebih baik bi-turbo atau twin-turbo? Ini adalah sistem pengecas turbo enjin. Dalam motor dengan biturbo, lag turbo dilicinkan dan dinamik pecutan diratakan. Dalam sistem turbo berkembar, faktor ini tidak berubah, tetapi prestasi enjin pembakaran dalaman meningkat.

Apakah perbezaan antara bi-turbo dan twin-turbo? Biturbo ialah sistem turbin bersiri. Terima kasih kepada kemasukan berurutan mereka, lubang turbo dihapuskan semasa pecutan. Turbo berkembar hanyalah dua turbin untuk meningkatkan kuasa.

Mengapa anda memerlukan turbo berkembar? Dua turbin menyediakan isipadu udara yang lebih besar ke dalam silinder. Disebabkan ini, gegelung dipertingkatkan semasa pembakaran BTC - lebih banyak udara dimampatkan dalam silinder yang sama.