Twinpower turbo на моторах bmw, чем они отличаются и в чем их преимущества

Совместить несовместимое

Если вы знаете, чем отличается механический компрессор от турбины, то поймёте, почему эти две системы считаются несовместимыми — первый приводится от коленвала, тогда как турбокомпрессор использует энергию выхлопных газов и совместить их практически невозможно. Однако для инженеров Volkswagen нет ничего невозможного — в свой вариант системы Twinturbo они включили оба узла. Турбина работает постоянно, тогда как компрессор помогает устранить «турбояму» на низких оборотах. Впоследствии он отключается, но при резком нажатии педали газа вновь вступает в действие, улучшая реакцию двигателя на подачу топлива.

Результатом использования такого варианта Biturbo стало значительное повышение мощности, достижение предела крутящего момента на малых оборотах, ускорение набора оборотов, а также уменьшение времени отклика на нажатие педали газа. Разница с простым Twinturbo для водителя практически незаметна — он чувствует лишь легко прогнозируемую мощную динамику и не отвлекается на провалы мощности либо иные проблемы. Однако система, разработанная Volkswagen, оказалась очень сложной в производстве и ненадёжной. Поэтому в настоящее время на машинах брендов, входящих в группу компаний, использует только один из двух вариантов наддува.

Турбо с изменяемой геометрией лопатки

Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией используют подвижные лопасти для регулировки потока воздуха к турбине, имитируя турбокомпрессор оптимального размера по всей кривой мощности. В результате получается турбокомпрессор без заметного турбоагрегата.

Однако этот тип турбокомпрессора используется исключительно для двигателей с воспламенением от сжатия. Причиной является восприимчивость лопастного механизма к высоким температурам. Для тех, кто не знает, температура выхлопных газов бензиновых двигателей на несколько сотен градусов выше, чем у дизельных двигателей. Однако даже в этом случае есть исключения, и поэтому вы можете столкнуться с турбокомпрессором такого типа даже с бензиновым двигателем.

— Работает в широком диапазоне оборотов двигателя

— цена сопоставима с ценой простого турбокомпрессора

— Меньшая надежность, чем у одного турбонагнетателя

— Предназначен в основном для двигателей с воспламенением от сжатия. Для бензиновых двигателей это требует использования дорогих, более долговечных материалов

Перепускной клапан

Вначале wastegate срабатывал сразу после падения давления. Впоследствии задача для предпускового клапана была усложнена. Wastegate стал слушаться как давления, так и электронике, следящей за температурой и детонацией. Но управлялся переливной клапан пневматикой. Он открывался, когда надо сбросить избыточное давление.

Требуемые характеристики достигаются настройкой клапана. Из-за этого даже на малых оборотах турбина может функционировать очень эффективно. Основная «беда» такой технологии — сложность и ненадежность, выражающаяся в сильной вибрации и больших температур.

Что такое система Twin-Turbo?

Работа турбины осуществляется определенным образом. Воздух снаружи автомобиля нагнетается и закачивается в цилиндры двигателя. Но, после того как рост оборотов двигателя увеличивается, работа турбины утрачивает свою эффективность. Для устранения подобной особенности функционирования турбины, разработчики спроектировали систему состоящую из двух турбин.

Twin-Turbo

Работа турбин может осуществляться в режиме индивидуально подобранном владельцем автомобиля. Они могут работать как параллельно, так и последовательно. Во втором случае одна турбина подключается в момент запуска двигателя и набора оборотов, а вторая-подключается в момент падения эффективной работы первой. Обоюдная работа, в свою очередь, обеспечивает огромный прирост в производительности и работе двигателя.

Система Twin-Turbo может работать и устанавливаться на двигателях V-образного типа, также подойдут и рядные моторы, особого отличия в этом факте нет. Основной целью работы подобной установки-увеличение производительности автомобиля и быстрый набор скорости.

Система обладает определенным перечнем недостатков:

1. Длительная ответная реакция на педаль акселератора.
2. Усиленная эксплуатация второй,более мощной турбины и ее преждевременный износ.
3. Присутствие турбоямы, состояния в котором, турбины не имеют эффективности.

На модели автомобилей,которые участвуют в гонках или драг-рейсинге нередко устанавливается и 3-5 турбин согласно вышеуказанной схеме. На серийные автомобили таких»излишеств» автомобильная промышленность не предусматривает.

Про строение

Сейчас на многих авто применяются всего два основных строения — расположения двух турбин. Это параллельное и последовательное (известное еще как секвентальное).

Например, некоторые Мицубиши имеют именно «ТВИНТУРБО», но параллельную работу, как я уже отмечал сверху, это две турбины на агрегате V6, по одной на каждую сторону. Дуют они в общий коллектор. А вот например на некоторых АУДИ, также есть параллельная работа на двигателе V6, но название «БИТУРБО».

На автомобилях Тойота в частности на «СУПРА», стоит рядная шестерка, однако тут также есть два наддува – работают они в хитром порядке, могут работать сразу два, могут один работает, другой нет, могут включаться попеременно. Все зависит от вашей манеры езды – добиваются такой работы «хитрыми» перепускными клапанами. Вот вам последовательно-параллельная работа.

Как и на некоторых автомобилях СУБАРУ – первая (малая) нагнетает воздух на низких оборотах, вторая (большая) подключается только тогда, когда обороты значительно выросли, вот вам и параллельное включение.

Так разница все же есть или отличий вообще нет? Знаете негласно, производители все же отличают эти два строения, давайте подробнее.

Типы турбокомпрессоров:

Одиночный турбокомпрессор (самый простой тип турбокомпрессора)

Этот простой турбокомпрессор использовался в то время, когда нагнетание было, так сказать, в его подгузниках. Однако простой турбокомпрессор имеет определенные ограничения в плане настройки двигателя. Как я уже говорил, турбокомпрессор работает от выхлопных газов. Небольшой турбонагнетатель имеет низкую инерцию, поэтому для запуска турбины требуется лишь небольшое количество энергии отработавших газов.

Двигатель с таким турбонагнетателем обеспечивает высокий крутящий момент на очень низких оборотах, поэтому он превосходен на низких оборотах. Тем не менее, он не имеет мощности на высоких скоростях, потому что турбина хотела бы вращаться быстрее, но достигает максимальной проектной скорости. Таким образом, маленький турбонагнетатель достигает максимальной скорости на более низкой частоте вращения двигателя, чем турбонагнетатель большего размера.

И наоборот, большой турбокомпрессор работает на высоких оборотах двигателя. Это означает, что чем выше частота вращения двигателя, тем выше его мощность. Таким образом, двигатель с этим типом турбонагнетателя работает с определенной скоростью, как незаряженный двигатель. Однако, когда он превышает определенный диапазон скоростей, он проявляет очень быстрое и энергичное начало и движение.

— Компромисс между мощностью двигателя и гибкостью

БИ-ТУРБО (BI-TURBO)

Как правило, это два последовательно включаемых турбины в работу. На ярком примере СУБАРУ – одна малая и затем другая большая.

Малая раскручивается намного быстрее, потому как не обладает большой инерционной энергией – логично она включается в работу на низах, то есть первой. Для малых скоростей и до невысоких оборотов этого вполне достаточно. Но при больших скоростях и оборотах этот «малыш» практически бесполезен, тут нужна подача, куда большего объема сжатого воздуха – включается вторая более тяжелая и мощная турбина. Которая дает нужную мощность и производительность. Что дает такое последовательное размещение в BI-TURBO? Это почти исключение турбоямы (комфортное ускорение) и высокая производительность на высоких скоростях, когда тяга остается даже на скоростях за 200 км/ч.

Нужно отметить, что могут быть установлены как на V6 агрегат (с каждой стороны по своей турбине), так и на рядную версию (здесь могут разделить выпускной коллектор, например с двух цилиндров дует одна, с других двух другая).

Минусами можно назвать высокую стоимость и работы по настройки такой системы. Ведь здесь применяются тонкие настройки перепускных клапанов. Поэтому установка обусловлена на дорогих спортивных машинах, таких как ТОЙОТА СУПРА, либо на авто элитного класса – МАЗЕРАТТИ, АСТОН МАРТИН и т.д.

Разновидности BITURBO/TWIN-TURBO

Разобравшись с тем, что два эти названия взаимозаменяемы, можно поговорить о разных системах из двух турбин. Различают несколько видов системы  BITURBO/TWIN-TURBO:

• Параллельный;
• Последовательный;
• Ступенчатый.

Поговорим о них подробнее.

Параллельная система наддува – система двух турбин, относящихся к одному виду и размещенных параллельно. При этом турбины  работают одновременно. Преимущества параллельной системы в том, что в ее случае две небольшие или средние турбины обладают меньшей инерционностью по сравнению с одной мощной, но большой турбиной.

Такая система соединения позволяет турбокомпрессорам равномерно распределять между собой потоки газов во время работы. Сначала сжатый воздух подается компрессорами в общий для них впускной коллектор. Затем этот воздух может распределяться по цилиндрам, или, реже, подаваться раздельно для каждого ряда цилиндров. Параллельная система наддува чаще всего используется в работе дизельных V-образных двигателях, где каждый турбонагнетатель зафиксирован на собственном выпускном коллекторе.  

Таким образом, при параллельной системе турбонаддува турбины работают на всех оборотах двигателя, а так называемая «турбояма» становится существенно меньше.

Последовательная система турбонаддува представляет собой систему из двух полностью одинаковых турбин. При этом существенное отличие работы такой системы в том, что одна турбина функционирует постоянно, а вторая подключается к работе только при возрастании числа оборотов мотора. Чтобы второй турбокомпрессор запускался вовремя, в систему введена схема электронной регулировки его работы с помощью специального клапана, что и делает эту систему более сложной.

Ступенчатая система турбонаддува является самой сложной, эффективной и современной реализацией принципа BI/TWIN-TURBO. В двухступенчатую систему объединяются две турбины – малая и большая. Они установлены во впускном и выпускном тракте. При работе турбокомпрессоров происходит клапанная регулировка отработанных газов и сжатого воздуха. При увеличении оборотов двигателя начинается одновременная слаженная работа обеих турбин. При этом происходит раскрытие перепускного клапана отработанных газов, вследствие чего некоторая их часть проходит через большую турбину, и она раскручивается сильнее.  По достижении некоторого определенного уровня давления на впуске турбонагнетатель большой турбины сжимает воздух (при этом давление еще не достаточное). Затем сжатый воздух поступает в компрессор малой турбины,  и там давление продолжает расти. Пи этом перепускной клапан наддува остается все еще закрытым. Когда, наконец, двигатель достигает максимальной нагрузки, происходит полное открытие перепускного клапана. Отработанные газы проходят через большую турбину, из-за чего она раскручивается до самой высокой частоты, а вот малый турбокомпрессор в это время прекращает движение. На впуске большой компрессор создает наибольшее давление наддува, а малый, в свою очередь, напротив, обеспечивает сопротивление воздушным потокам. В результате в некоторый момент перепускной клапан наддува раскрывается, и происходит поступление сжатого воздуха непосредственно в двигатель.

Как видно из всего вышесказанного, двухступенчатая система BI/TWIN-TURBO создана специально для того, чтобы поддерживать максимально возможную эффективную  работу турбонагнетателя при всех без исключения режимах работы двигателя автомобиля.

Электрический турбокомпрессор

На самом деле это не турбо, а электрический компрессор. Этот тип турбонагнетателя не нуждается в энергии отработавших газов для его движения, потому что он использует электродвигатель и специальную батарею для его питания. В результате у электрического турбо есть несколько преимуществ. Возможно, самым большим является полное устранение турбовлаг. Электрический турбо может регулировать скорость своей турбины, изменяя скорость электродвигателя. Этот тип турбокомпрессора, следовательно, не нуждается в дополнительном оборудовании, таком как продувочный клапан, перепускная заслонка или регулируемые лопатки, чтобы регулировать турбоагрегат.

Однако электрический турбонаддув не используется отдельно для наддува двигателя. При высоких оборотах двигателя энергии от специальной батареи недостаточно для вращения турбины на достаточной скорости. Если используется более толстый аккумулятор или большее количество таких аккумуляторов, цена электрического турбо будет превышать цену всего автомобиля. Вот почему электрический турбонагнетатель работает только на низких и средних оборотах двигателя, а на высоких оборотах он отключается и выходит из функции наддува обычного турбонагнетателя.

— полное отсутствие турболага

— Не требует дополнительного устройства контроля давления наддува

— не подвержен высокой тепловой нагрузке

— Требуется специальная батарея для питания этого «турбо»

Источник

Задержка турбокомпрессора [ править | править код ]

Задержка турбокомпрессора – это время, необходимое для изменения выходной мощности после изменения состояния дроссельной заслонки, проявляющееся в виде замедленной реакции на открытие дроссельной заслонки по сравнению с поведением безнаддувного двигателя. Это связано с тем, что выхлопной системе и турбонагнетателю требуется время для раскрутки, чтоб обеспечить требуемый поток нагнетаемого воздуха. Инерция, трение и нагрузка на компрессор являются основными причинами задержки турбокомпрессора.

• Виды систем Tвин Tурбо, и их отличия
• Что такое Twin-Turbo (Tвин турбо)
• Виды систем турбонаддува и их принцип работы
• Параллельный
• Последовательный
• Ступенчатый
• Какие преимущества использования Twin-Turbo и есть ли недостатки

В дословном переводе с английского языка словосочетание twin-turbo обозначает «двойное турбо» или «удвоенное турбо». Правильными являются оба варианта перевода. Теперь давайте оставим лингвистический аспект и изучим подробно техническую сторону данного вида турбонаддува.

Что такое Twin-Turbo (Tвин турбо)

Для того, чтобы добиться заметного увеличения мощности двигателя в его конструкцию устанавливают турбину

Twin-Turbo является одним из видов турбосистемы автомобиля и именно на нем мы и остановим наше внимание. Твин турбо подразумевает установку сразу двух одинаковых турбин, которые многократно увеличивают производительность всей системы турбонаддува

Подобная компоновка намного эффективней турбосистемы, в работе которой используется только одна турбина.

В чем отличие biturbo от twinturbo?

По сути, твин-турбо и биТурбо-это лишь разные коммерческие названия системы наддува, состоящей из 2-х турбин.

Би-турбо (biturbo) — система турбонаддува, состоящая из двух последовательно включаемых в работу турбин. В такой системе применяют 2 турбины, одну маленького размера другую большого, сделано это потому, что маленькая турбина раскручивается значительно быстрее, и вступает в работу первой, затем, при достижении более высоких оборотов мотора, раскручивается вторая, большая турбина, и добавляет значительно больший воздушный заряд. Таким образом прежде всего минимизируется лаг, образуется достаточно ровная разгонная характеристика автомобиля без рывка, свойственного большим турбинам, и достигается возможность использовать большие турбины на двигателях устанавлеваемых в автомобилях предназначенных не только для езды по гоночным трассам, но и по городским дорогам, где возможность крутить мотор постоянно есть не всегда, а получить больше мощности с мотора небольшого объема имеет смысл, по каким либо причинам, например связанным с законодательством по налогам данной страны на литраж мотора. Данная статья опубликована в паблике Корче вк.ком/v_korche. Если вы видите эту статью в другом сообществе, значит ленивые администраторы других сообществ нагло копируют материал у нас и даже не читают его. Системы би-турбо весьма дороги, и по этому их установка, как правило в серийном производстве, производится на автомобили высокого класса, типа MASERATI или ASTON MARTIN (там компрессоры).

Такая система может быть установлена как на двигатель V6, каждая турбина будет висеть на своей головке по выхлопу, впуск общий, так и на рядном моторе например рядная 4-ка, в этом случае турбины можно включить по выхлопу как парралельно, 2 цилиндра на одну, 2 на другую, так и последовательно — сначала большая турбина, потом маленькая. Встречаются так же варианты, когда к маленькой турбине подходит выхлоп только с 2-х цилиндров, а к большой соответственно с 2-х оставшихся, и с выхода малой турбины.

Твин-турбо (twinturbo) — в данной системе в отличии от системы би-турбо, основной задачей является не снизить лаг, а добиться большей производительности по прокачиваемому воздуху, либо большего давления наддува. Производительность по прокачиваемому воздуху необходима, в случаях когда мотор работая на высоких оборотах, потребляет воздух больше, чем турбина способна обеспечить, таким образом возможно падение давления наддува. В системах Twinturbo применяются две одинаковые турбины. Соответственно производительность такой системы в 2 раза больше чем системы состоящей из одной турбины, при этом если применить 2 небольших турбины которые по производительности будут равны одной большой, то можно достигнуть эффекта снижения лага, при идентичной производительности. Существуют так же ситуации, когда производительности имеющихся в наличии больших турбин, оказывается недостаточно, например при построении мотора дрэгстера, тогда так же используется комбинация из 2-х турбин. Данная схема как и вариант biturbo может работать как на двигателях с V образным развалом головок, так и на рядных двигателях. Варианты включения турбин такие же как и в битурбо.

Существуют так же системы состоящие из 3-х и более одинаковых турбин, результат преследуется тот же что и в twinturbo. Такие системы в гражданском применении как правило не имеют распостранения, и применяются как правило, для построения мощных спортивных моторова, для автомобилей участвующих в драгрэйсинге.

В современных турбированных двигателях (в частности RRS V8 дизель) турбины имеют изменяемую геометрию крыльчаток. Это минимизирует проблему турбоямы и даёт высокий потенциал турбонадувва уже на самых низких оборотах коленвала двигателя. Кроме того это добавляет экономию топлива.

Типы турбокомпрессоров: Turbo, Twin Turbo, Twin-Scroll, вы их всех знаете?

Turbo, Twin Turbo, Bi-Turbo, Twin-scroll или электрический турбонагнетатель? Какой из них является лучшим и каковы их преимущества или недостатки? Все эти типы турбокомпрессоров рассмотрим в этой статье и напишем что-нибудь об их дизайне. Но сначала мы напишем несколько слов о том, что такое турбокомпрессор и для чего он нужен.

Турбокомпрессор или разговорный турбо — это устройство, которое увеличивает мощность двигателя внутреннего сгорания путем нагнетания воздуха в камеру сгорания. Увеличение производительности заключается в том, что двигатель получает гораздо больше молекул кислорода из того же объема воздуха, потому что воздух сжимается, что делает смесь более взрывоопасной. Двигатель с турбонаддувом, следовательно, легче разгоняется, имеет большую мощность и не требует большего количества топлива, чем атмосферный двигатель.

Турбокомпрессор работает от выхлопных газов, что означает, что он использует энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую. Вращение турбонагнетателя с помощью выхлопа очень эффективно, потому что турбонагнетатель не получает мощности от двигателя, в отличие от компрессора, который механически приводится в действие от мощности двигателя.

Основная часть турбокомпрессора представляет собой турбину или пропеллер. Он может вращаться до 300 000 оборотов в минуту и оказывает наибольшее влияние на некоторые характеристики турбонагнетателя. Размер турбины определяет количество воздуха, которое будет поступать в двигатель. Как правило, чем больше турбина, тем больше пропускная способность.

Производительность турбокомпрессора тесно связана с его размерами. Большие турбонагнетатели нуждаются в большем давлении выхлопных газов, что вызывает турбо нагнетание на низкой скорости. Небольшие турбонагнетатели вращаются быстро, но могут не иметь одинаковую мощность при высоком ускорении. Различные вариации турбокомпрессоров используются для эффективного сочетания преимуществ больших и малых турбокомпрессоров.

Чем отличается Twin-Turbo от Bi-Turbo?

Обе установки разработаны для повышения эффективности и производительности двигателя автомобиля при наличии нагрузки. Кроме того,они обе состоят из двух турбин, которые устанавливаются непосредственно в подкапотном пространстве автомобиля.

Система Bi-Turbo считается лучше, чем ее аналог Twin-Turbo. В ее конструкцию входят две турбины, которые имеют разные параметры размера и мощности. Они предоставляют автомобилю преимущество в равномерном наборе скорости, без потери мощности и появления «провалов». Основная гиперфункция Bi-Turbo в ее плавной работе и отличном старте без рывков и задержек. Систему можно использовать на автомобилях предназначенных для езды по городу.

Установка Twin-Turbo представляет собой систему из двух турбин одинакового размера и мощности. Явное преимущество в том,что синхронная работа турбин обеспечивает взятие максимального потенциала и силы с мотора автомобиля.Отрицательным качеством,принято считать наличие турбоямы-так называемого провала, который возникает по причине провалов и задержек со стороны педали акселератора. Выражаются подобные нюансы в режиме скоростной езды. Водитель ощущает резкий толчок при старте, и при переключении передач.

Источник

Ступенчатая работа турбин

Рассматривая ступенчатую систему твин турбо важно отметить, что именно она является самой технически грамотной и совершенной, обуславливает самый большой подъем КПД. В такой системе присутствует электронное управление как сгоревшими газами, так и выходящим потоком сжатого воздуха

Здесь, в отличие от предыдущих вариантов, есть возможность применять два разных по размеру турбонаддува. Когда обороты двигателя низкие перепускной клапан сгоревших газов закрыт. Газы следуют по системе твин турбо сначала посещая малый компрессор, где получают максимальную отдачу на давление при минимальной инерции. Далее, они попадают в большую турбину. Когда обороты увеличиваются начинается совместная работа турбин. Перепускной клапан постепенно открывается, то начинает постепенно раскручивать вторую турбину, пуская газы прямо через нее. Когда обороты растут до максимальных, то клапан открывается полностью, и большая турбина начинает работать на полную свою мощность и воздух поступает из нее в двигатель.