Twin Turbo жүйесі
Мазмұны
Егер дизельді қозғалтқыш әдепкі бойынша турбинамен жабдықталған болса, онда бензин қозғалтқышы турбокомпрессорсыз оңай жұмыс істей алады. Дегенмен, қазіргі заманғы автомобиль өнеркәсібінде автокөлікке арналған турбокомпрессор экзотикалық болып саналмайды (ол қандай механизм және қалай жұмыс істейтіні туралы егжей-тегжейлі сипатталған) басқа мақалада).
Кейбір жаңа автомобиль модельдерінің сипаттамасында битурбо немесе егіз турбо сияқты нәрсе айтылады. Бұл қандай жүйе, қалай жұмыс істейтінін, оған компрессорларды қалай қосуға болатындығын қарастырайық. Шолу соңында біз егіз турбодың оң және теріс жақтарын талқылаймыз.
Twin Turbo дегеніміз не?
Терминологиядан бастайық. Битурбо деген сөз әрқашан, біріншіден, бұл қозғалтқыштың турбокомпрессорлық түрі, ал екіншіден, цилиндрлерге ауаны мәжбүрлеп айдау схемасы екі турбинаны қамтитынын білдіреді. Битурбо мен қос турбо арасындағы айырмашылық бірінші жағдайда екі түрлі турбина пайдаланылады, ал екіншісінде олар бірдей. Неліктен - біз оны сәл кейінірек анықтаймыз.
Бәйгеде артықшылыққа жетуге деген ұмтылыс автомобиль жасаушыларды стандартты ішкі жану қозғалтқышының жұмысын жақсарту жолдарын іздеуге мәжбүр етті, оны жобалауға түбегейлі араласуларсыз. Ең тиімді шешім қосымша ауа үрлегішті енгізу болды, соның арқасында цилиндрлерге үлкен көлем еніп, қондырғының тиімділігі артады.
Өмірінде кем дегенде бір рет турбиналы қозғалтқышы бар машинаны басқарғандар қозғалтқыш белгілі бір жылдамдыққа дейін айналғанға дейін мұндай машинаның динамикасы, жұмсақ тілмен айтқанда, солғын болатындығын байқады. Бірақ турбо жұмыс істей бастаған кезде цилиндрлерге азот оксиді кіргендей қозғалтқыштың жауап беру қабілеті артады.
Осындай қондырғылардың инерциясы инженерлерді турбиналардың тағы бір модификациясын құру туралы ойлауға итермеледі. Бастапқыда бұл механизмдердің мақсаты қабылдау жүйесінің тиімділігіне әсер еткен осы жағымсыз әсерді жою болды (бұл туралы толығырақ оқыңыз) басқа шолуда).
Уақыт өте келе турбо зарядтау отын шығынын азайту мақсатында қолданыла бастады, бірақ сонымен бірге ішкі жану қозғалтқышының өнімділігін арттырды. Орнату моменттің ауқымын кеңейтуге мүмкіндік береді. Классикалық турбина ауа ағынының жылдамдығын арттырады. Осының арқасында цилиндрге аспираторға қарағанда үлкен көлем түседі, ал отын мөлшері өзгермейді.
Осы процестің арқасында қысу күшейеді, бұл қозғалтқыштың қуатына әсер ететін негізгі параметрлердің бірі (оны қалай өлшеуге болады, оқыңыз) осында). Уақыт өте келе автомобильдерді баптау әуесқойлары зауыт жабдықтарымен қанағаттанбайтын болды, сондықтан спорттық автомобильдерді модернизациялау компаниялары цилиндрлерге ауа айдайтын әртүрлі механизмдерді қолдана бастады. Қосымша қысым жүйесін енгізудің арқасында мамандар қозғалтқыштардың әлеуетін кеңейте алды.
Қозғалтқыштарға арналған турбоны одан әрі дамыту ретінде Twin Turbo жүйесі пайда болды. Классикалық турбинамен салыстырғанда, бұл қондырғы ішкі жану қозғалтқышынан қуатты көбірек алып тастауға мүмкіндік береді, ал автоматты баптау әуесқойлары үшін бұл олардың автокөлігін жаңартуға қосымша мүмкіндік береді.
Егіз турбо қалай жұмыс істейді?
Кәдімгі табиғи қозғалтқыш қозғалтқыш қабылдау трактісіндегі поршеньдер жасаған вакуум арқылы таза ауада сурет салу принципі бойынша жұмыс істейді. Ағын жол бойымен қозғалған кезде оған аз мөлшерде бензин кіреді (бензиннің ішкі жану қозғалтқышында), егер ол карбюраторлы автомобиль болса немесе инжектордың жұмысына байланысты отын құйылса (не туралы толығырақ оқыңыз отынды мәжбүрлеп жеткізу түрлері).
Мұндай қозғалтқыштағы қысу тікелей байланыстырушы штангалардың параметрлеріне, цилиндр көлеміне және т.б. Кәдімгі турбинаға келетін болсақ, пайдаланылған газдар ағынында жұмыс істейтін оның дөңгелегі цилиндрлерге түсетін ауаны көбейтеді. Бұл қозғалтқыштың тиімділігін арттырады, өйткені ауа-отын қоспасының жануы кезінде көп энергия бөлініп, айналу моменті жоғарылайды.
Егіз турбо осыған ұқсас жұмыс істейді. Тек осы жүйеде турбина дөңгелегі айналған кезде қозғалтқыштың «ойлылық» әсері жойылады. Бұған қосымша механизмді орнату арқылы қол жеткізіледі. Шағын компрессор турбинаның үдеуін тездетеді. Драйвер газ педальын басқанда, мұндай машина жылдамырақ жүреді, өйткені қозғалтқыш дереу жүргізушінің әрекетіне жауап береді.
Бұл жүйенің екінші механизмі басқа дизайн мен жұмыс принципіне ие бола алатындығын айта кеткен жөн. Неғұрлым жетілдірілген нұсқада кішігірім турбина аз шығатын газ ағынымен айналдырылады, бұл төменгі жылдамдықта кіріс ағынын арттырады, ал ішкі жану қозғалтқышын айналдыру қажет емес.
Мұндай жүйе келесі схема бойынша жұмыс істейді. Қозғалтқыш іске қосылған кезде, машина қозғалмай тұрған кезде, қондырғы бос жылдамдықта жұмыс істейді. Қабылдау трактісінде цилиндрлердегі вакуум есебінен табиғи ауа қозғалысы қалыптасады. Бұл процесті аз айналыммен айнала бастайтын кішігірім турбина жеңілдетеді. Бұл элемент тарту күшінің шамалы өсуін қамтамасыз етеді.
Иінді біліктің айн / мині көтерілгенде, шығатын газ күшейе түседі. Осы уақытта кіші супер зарядтағыш көп айналады және пайдаланылған газдың артық ағымы негізгі блокқа әсер ете бастайды. Жұмыс дөңгелегінің айналу жылдамдығының жоғарылауымен ауа күшейіп, ауа ағыны үлкен тарту есебінен түседі.
Қосарланған күшейту классикалық дизельдерде болатын қатты қуат ауысуын жояды. Ішкі жану қозғалтқышының орташа жылдамдығында, үлкен турбина енді айнала бастаған кезде, шағын супер зарядтаушы максималды жылдамдыққа жетеді. Цилиндрге көбірек ауа кірген кезде, негізгі супер зарядтағышты басқаратын шығыс қысымы жоғарылайды. Бұл режим қозғалтқыштың максималды айналу моменті мен турбинаны қосу арасындағы айқын айырмашылықты жояды.
Ішкі жану қозғалтқышы максималды жылдамдыққа жеткенде, компрессор да шекті деңгейге жетеді. Қосарланған күшейту дизайны үлкен супер зарядтағышты қосу кіші аналогтың шамадан тыс жүктелуіне жол бермейтін етіп жасалған.
Автокөлік қос компрессоры қабылдау жүйесінде қысымды береді, оны әдеттегі супер зарядтаумен қол жеткізуге болмайды. Классикалық турбиналары бар қозғалтқыштарда әрдайым турбо лаг болады (қуат блогының қуатының максималды жылдамдыққа жету мен турбинаны қосу арасындағы айырмашылық). Кішірек компрессорды қосу бұл әсерді болдырмайды, қозғалтқыштың тегіс динамикасын қамтамасыз етеді.
Екі турбо зарядтауда, моментте және қуатта (осы ұғымдар арасындағы айырмашылық туралы оқыңыз басқа мақалада) қуат блогы бір моторлы қозғалтқышқа қарағанда бір супер зарядтағышқа қарағанда кеңірек айн / мин диапазонында дамиды.
Екі турбокомпрессоры бар супер зарядтау схемаларының түрлері
Сонымен, турбокомпрессорлардың жұмыс істеу теориясы қозғалтқыштың дизайнын өзгертпестен қуат блогының қуатын қауіпсіз арттыру үшін өзінің практикалық екендігін дәлелдеді. Осы себепті әр түрлі компаниялардың инженерлері егіз турбодың үш тиімді түрін жасады. Жүйенің әр түрі өзінше орналасады және жұмыс принципі сәл өзгеше болады.
Бүгінгі таңда автомобильдерде қос турбо зарядтау жүйесінің келесі түрі орнатылған:
- Параллель;
- Келісімді;
- Қадам басылды.
Әрбір тип үрлегіштердің қосылу сызбасымен, олардың өлшемдерімен, әрқайсысының іске қосылу сәтімен, сондай-ақ қысым процесінің сипаттамаларымен ерекшеленеді. Жүйенің әр түрін жеке қарастырайық.
Параллельді турбина қосылу сызбасы
Көп жағдайда V-тәрізді цилиндрлер блогының дизайны бар қозғалтқыштарда турбо зарядтаудың параллель түрі қолданылады. Мұндай жүйенің құрылғысы келесідей. Әр цилиндр секциясы үшін бір турбина қажет. Олардың өлшемдері бірдей, сонымен қатар бір-біріне параллель жүреді.
Шығарылған газдар пайдаланылған жолда біркелкі бөлініп, әр турбокомпрессорға бірдей мөлшерде түседі. Бұл механизмдер бір турбиналы желілік қозғалтқыштағыдай жұмыс істейді. Жалғыз айырмашылық мынада: битурбаның бұл түрінде екі бірдей үрлегіш бар, бірақ олардың әрқайсысындағы ауа секциялар бойынша бөлінбейді, бірақ үнемі қабылдау жүйесінің жалпы трактына енгізіледі.
Егер мұндай схеманы желілік қуат блогындағы бір турбиналық жүйемен салыстыратын болсақ, онда бұл жағдайда қос турбо конструкция екі кішігірім турбинадан тұрады. Бұл олардың дөңгелектерін айналдыру үшін аз энергияны қажет етеді. Осы себептен, супер зарядтағыштар бір үлкен турбинаға қарағанда аз жылдамдықпен қосылады (инерциясы аз).
Бұл келісім әдеттегі ішкі жану қозғалтқыштарында бір супер зарядтағышпен жүретін осындай өткір турбо лагтың пайда болуын болдырмайды.
Бірізді қосу
Битурбо типті серия екі бірдей үрлегішті орнатуды қарастырады. Тек олардың жұмысы басқаша. Мұндай жүйеде бірінші механизм тұрақты жұмыс істейді. Екінші құрылғы тек қозғалтқыштың белгілі бір жұмыс режимінде қосылады (оның жүктемесі жоғарылағанда немесе иінді біліктің айналу жылдамдығы жоғарылағанда).
Мұндай жүйеде бақылау электроника немесе өтетін ағынның қысымына әсер ететін клапандар арқылы қамтамасыз етіледі. ECU бағдарламаланған алгоритмдерге сәйкес екінші компрессорды қай сәтте қосатындығын анықтайды. Оның жетегі жеке қозғалтқышты қоспай-ақ қамтамасыз етіледі (механизм тек пайдаланылған газ ағынының қысымымен жұмыс істейді). Басқару блогы пайдаланылған газдардың қозғалысын басқаратын жүйенің жетектерін іске қосады. Ол үшін екінші үрлегішке ашылатын / жабылатын электрлік клапандар қолданылады (қарапайым жүйелерде бұл ағынды ағынның физикалық күшіне реакция жасайтын қарапайым клапандар).
Басқару блогы екінші берілістің дөңгелегіне кіруді толық ашқанда, екі құрылғы да параллель жұмыс істейді. Осы себепті бұл модификация қатарлы-параллель деп те аталады. Екі үрлегіштің жұмысы келіп түсетін ауаның қысымын жоғарылатуға мүмкіндік береді, өйткені олардың жеткізгіш дөңгелектері бір кіріс жолына қосылған.
Бұл жағдайда әдеттегі жүйеге қарағанда кішірек компрессорлар орнатылады. Бұл сондай-ақ турбо артта қалу әсерін азайтады және қозғалтқыштың төмен жылдамдықтарында максималды айналу моментін ұсынады.
Мұндай битурбо дизельді де, бензинді де агрегаттарға орнатылады. Жүйенің дизайны бір -біріне сериялық қосылған екі емес, үш компрессорды орнатуға мүмкіндік береді. Мұндай модификацияның мысалы - BMW (Triple Turbo) дамуы, ол 2011 жылы ұсынылған.
Қадам схемасы
Кезеңді қос айналдыру жүйесі егіз турбоагрегаттаудың ең озық түрі болып саналады. Ол 2004 жылдан бері өмір сүріп келе жатқанына қарамастан, екі сатылы зарядтау түрі өзінің тиімділігін техникалық жағынан дәлелдеді. Бұл Twin Turbo Opel жасаған дизельді қозғалтқыштардың кейбір түрлеріне орнатылған. Borg Wagner Turbo Sistems -тің сатылы зарядтағыш аналогы BMW және Cummins іштен жану қозғалтқыштарына орнатылған.
Турбо зарядтағыш схемасы екі түрлі өлшемді супер зарядтаудан тұрады. Олар дәйекті түрде орнатылады. Шығарылған газдардың ағынын электр-клапандар басқарады, олардың жұмысы электронды түрде басқарылады (сонымен қатар қысыммен қозғалатын механикалық клапандар бар). Сонымен қатар, жүйе ағызу ағынының бағытын өзгертетін клапандармен жабдықталған. Бұл екінші турбинаны іске қосып, біріншісін өшіруге мүмкіндік береді, ол істен шықпайды.
Жүйенің келесі жұмыс принципі бар. Шығарылатын коллекторға айналмалы клапан орнатылған, ол шлангтан негізгі турбинаға кететін ағынды тоқтатады. Қозғалтқыш айналу жылдамдығы төмен болғанда, бұл тармақ жабық болады. Нәтижесінде, пайдаланылған газ кішігірім турбинадан өтеді. Минималды инерцияның арқасында бұл механизм төмен ICE жүктемелерінде де ауаның қосымша көлемін қамтамасыз етеді.
Содан кейін ағын негізгі турбина дөңгелегі арқылы қозғалады. Оның жүздері қозғалтқыш орташа жылдамдыққа жеткенше жоғары қысыммен айнала бастағандықтан, екінші механизм қозғалыссыз қалады.
Сондай-ақ, қабылдау құбырында айналма клапан бар. Төмен жылдамдықта ол жабық, ал ауа ағыны іс жүзінде инъекциясыз жүреді. Жүргізуші қозғалтқышты күшейтіп жатқанда, кішігірім турбина қатты айналады да, қабылдау трактіндегі қысымды арттырады. Бұл өз кезегінде пайдаланылған газдардың қысымын арттырады. Шығару желісіндегі қысым күшейген кезде, қоқыс қақпағы аздап ашылады, осылайша кішігірім турбинаның айналуы жалғасады, ал ағынның бір бөлігі үлкен үрлегішке бағытталады.
Біртіндеп үлкен үрлегіш айнала бастайды. Иінді біліктің айналу жылдамдығы жоғарылаған сайын бұл процесс күшейеді, бұл клапанды көбірек ашады және компрессор үлкен дәрежеде айналады.
Ішкі жану қозғалтқышы орташа жылдамдыққа жеткенде, кішігірім турбина қазірдің өзінде максималды түрде жұмыс істейді, ал негізгі суперқозғалтқыш айнала бастады, бірақ максимумға жете алмады. Бірінші сатыдағы жұмыс кезінде пайдаланылған газдар кішігірім механизмнің дөңгелегі арқылы өтеді (оның қалақтары қабылдау жүйесінде айналғанда), және негізгі компрессордың қалақтары арқылы катализаторға шығарылады. Бұл кезеңде ауа үлкен компрессор дөңгелегі арқылы сорылады және айналмалы кіші беріліс қорабы арқылы өтеді.
Бірінші кезеңнің соңында қоқыс есігі толығымен ашылып, шығатын ағын толығымен негізгі қозғалтқыш дөңгелегіне бағытталады. Бұл механизм күштірек айналады. Айналмалы жүйе осы сатыда кішкене үрлегіш толығымен сөндірілетін етіп реттеледі. Себебі, үлкен турбинаның орташа және максималды жылдамдығына жеткенде, ол соншалықты күшті бас жасайды, бірінші саты оның цилиндрлерге дұрыс енуіне кедергі жасайды.
Қысымның екінші сатысында пайдаланылған газдар кіші дөңгелектің жанынан өтіп, кіріс ағыны кішігірім механизмнің айналасында - тікелей цилиндрлерге бағытталады. Осы жүйенің арқасында автомобиль жасаушылар иінді біліктің максималды айналу жылдамдығына жеткенде минималь / мин айналу моменті мен максималды қуат арасындағы үлкен айырмашылықты жойды. Бұл эффект кез-келген қарапайым зарядталған дизельді қозғалтқыштың тұрақты серігі болды.
Қос турбо зарядтаудың артықшылықтары мен кемшіліктері
Biturbo қуаты аз қозғалтқыштарда сирек орнатылады. Негізінен, бұл қуатты машиналарға сүйенетін жабдық. Тек осы жағдайда ғана айналу моментінің оңтайлы индикаторын төменгі айналымдарда алуға болады. Сондай-ақ, ішкі жану қозғалтқышының кішігірім өлшемдері қуат блогының қуатын арттыруға кедергі болмайды. Екі турбокомпрессордың арқасында табиғи қуаттылықты дамытатын аналогымен салыстырғанда жанармай үнемдеуге қол жеткізіледі.
Бір жағынан, негізгі процестерді тұрақтандыратын немесе олардың тиімділігін арттыратын жабдықтың пайдасы бар. Бірақ екінші жағынан, мұндай механизмдер қосымша кемшіліктерсіз емес. Екі турбо зарядтау да ерекшелік емес. Мұндай жүйенің тек жағымды жақтары ғана емес, сонымен қатар кейбір елеулі кемшіліктері бар, соның салдарынан кейбір автокөлік жүргізушілері мұндай машиналарды сатып алудан бас тартады.
Алдымен жүйенің артықшылықтарын қарастырыңыз:
- Жүйенің басты артықшылығы - әдеттегі турбинамен жабдықталған барлық ішкі жану қозғалтқыштарына тән турбо лагты жою;
- Қозғалтқыш қуат режиміне оңай ауысады;
- Максималды момент пен қуат арасындағы айырмашылық едәуір азаяды, өйткені қабылдау жүйесіндегі ауа қысымын жоғарылату арқылы көптеген трютондар қозғалтқыштың айналу жиілігінің кең ауқымында қол жетімді болып қалады;
- Максималды қуатқа жету үшін қажетті отын шығынын азайтады;
- Автокөліктің қосымша динамикасы қозғалтқыштың төмен жылдамдығында қол жетімді болғандықтан, жүргізуші оны соншалықты айналдыруға мәжбүр болмайды;
- Ішкі жану қозғалтқышына жүктемені азайту арқылы майлау материалдарының тозуы төмендейді, ал салқындату жүйесі күшейтілген режимде жұмыс істемейді;
- Шығарылатын газдар атмосфераға жай шығарылмайды, бірақ бұл процестің энергиясы пайдаға жаратылады.
Енді қос турбодың негізгі кемшіліктеріне назар аударайық:
- Негізгі жетіспеушілік - сору және шығару жүйелерін жобалаудың күрделілігі. Бұл әсіресе жүйенің жаңа модификациясына қатысты;
- Сол фактор жүйенің өзіндік құны мен қызмет көрсетуіне әсер етеді - механизм неғұрлым күрделі болса, оны жөндеу және реттеу соғұрлым қымбат болады;
- Тағы бір кемшіліктер жүйені жобалаудың күрделілігімен байланысты. Олар көптеген қосымша бөліктерден тұратындықтан, бұзылу мүмкін болатын түйіндер де көп.
Турбокомпьютер жұмыс істейтін аймақтың климаты туралы бөлек айту керек. Супер зарядтағыштың дөңгелегі кейде 10 мың айн / мин-нан жоғары айналатындықтан, оған жоғары сапалы майлау қажет. Автокөлікті түнде қалдырған кезде май май құятын жерге түседі, сондықтан қондырғының көп бөлігі, оның ішінде турбина да құрғап кетеді.
Егер сіз қозғалтқышты таңертең іске қосып, оны алдын-ала қыздырмай лайықты жүктемелермен жұмыс жасасаңыз, онда сіз супер зарядтағышты өлтіре аласыз. Себебі, құрғақ үйкеліс үйкелетін бөліктердің тозуын тездетеді. Бұл ақаулықты жою үшін, қозғалтқышты жоғары айналымға жеткізбес бұрын, май бүкіл жүйемен сорылып, ең алыс орналасқан түйіндерге жеткенше біраз күту керек.
Жазда бұған көп уақыт жұмсаудың қажеті жоқ. Бұл жағдайда сорғы оны тез айдай алатындай етіп, шұңқырдағы майдың жеткілікті сұйықтығы болады. Бірақ қыста, әсіресе қатты аязда бұл факторды ескермеуге болмайды. Қысқа уақыт өткеннен кейін жаңа турбинаны сатып алу үшін лайықты мөлшерді тастағаннан гөрі, жүйені жылытуға бірнеше минут жұмсаған дұрыс. Сонымен қатар, пайдаланылған газдармен үнемі байланыста болудың арқасында үрлегіштердің дөңгелегі мың градусқа дейін қызуы мүмкін.
Егер механизм параллель құрылғыны салқындату функциясын орындайтын тиісті майлауды алмаса, оның бөліктері бір-біріне құрғап кетеді. Мұнай пленкасының болмауы бөлшектердің температурасының күрт жоғарылауына, оларды термиялық кеңейтуге және соның нәтижесінде олардың тез тозуын қамтамасыз етеді.
Қос турбоагрегаттың сенімді жұмысын қамтамасыз ету үшін кәдімгі турбокомпрессорлар сияқты процедураларды орындаңыз. Біріншіден, майды уақытында өзгерту керек, ол тек майлау үшін ғана емес, сонымен қатар турбиналарды салқындату үшін де қолданылады (майлағышты ауыстыру тәртібі туралы, біздің сайтта бөлек мақала).
Екіншіден, үрлегіштердің доңғалақтары пайдаланылған газдармен тікелей байланыста болғандықтан, отынның сапасы жоғары болуы керек. Осының арқасында пышақтарда көміртегі шөгінділері жиналмайды, бұл дөңгелектің еркін айналуына кедергі келтіреді.
Қорытындылай келе, турбинаның әртүрлі модификациясы және олардың айырмашылықтары туралы қысқаша бейне ұсынамыз:
Сұрақтар мен жауаптар:
Би-турбо немесе қос турбоның қайсысы жақсы? Бұл қозғалтқыштың турбо зарядтау жүйелері. Битурбо қозғалтқыштарында турбо лагтары тегістеледі және жеделдету динамикасы теңестіріледі. Твин-турбо жүйесінде бұл факторлар өзгермейді, бірақ іштен жанатын қозғалтқыштың өнімділігі артады.
Би-турбо мен қос турбоның айырмашылығы неде? Битурбо – сериялы қосылған турбиналық жүйе. Олардың дәйекті қосылуының арқасында турбо саңылау жеделдету кезінде жойылады. Қос турбо - бұл қуатты арттыруға арналған екі турбина.
Неліктен сізге қос турбо керек? Екі турбина цилиндрге ауаның үлкен көлемін береді. Осыған байланысты, BTC жану кезінде кері қайтару күшейеді - сол цилиндрде көбірек ауа сығылады.
