Твин-турбо
В внутреннего сгорания двигателе твин-турбо — это схема, в которой два турбонагнетателя работают в тандеме для сжатия всасываемой топливно-воздушной смеси (или всасываемого воздуха, в случае с непосредственным впрыском двигателя ). В наиболее распространенной компоновке используются два одинаковых или зеркально расположенных турбокомпрессора, каждый из которых обрабатывает половину V-образного двигателя выхлопных газов через независимые трубопроводы. Два турбокомпрессора могут быть как одинаковыми, так и разных размеров.
Виды и комбинации
[ редактировать ]Для установок с двойным турбонаддувом используются три типа турбинных установок:
- Параллельно
- Последовательный
- Ряд
Их можно применить к любому из пяти типов компрессорных установок (которые теоретически могут иметь 15 различных установок):
- Комбинированные компрессоры
- Ступенчатые составные компрессоры
- Ступенчатые последовательные компрессоры
- Параллельно-последовательные компрессоры
- Параллельные компрессоры [ 1 ]
Параллельно
[ редактировать ]
В параллельной конфигурации два турбокомпрессора одинакового размера получают по половине выхлопных газов . [ 2 ] Некоторые конструкции объединяют впускной коллектор от каждого турбокомпрессора в один впускной коллектор , тогда как в других используется отдельный впускной коллектор для каждого турбокомпрессора.
Параллельные конфигурации хорошо подходят для двигателей V6 и V8, поскольку каждый турбокомпрессор может быть закреплен за одним рядом цилиндров, что позволяет уменьшить количество необходимых выхлопных труб. В этом случае в каждый турбокомпрессор выхлопные газы подаются через отдельный выпускной коллектор. Для четырехцилиндровых двигателей и рядных шестицилиндровых двигателей оба турбокомпрессора могут быть установлены на одном выпускном коллекторе.
Цель использования параллельных твин-турбо состоит в том, чтобы уменьшить турбо-задержку за счет возможности использовать турбокомпрессоры меньшего размера, чем если бы для двигателя использовался одиночный турбокомпрессор. На двигателях с несколькими рядами цилиндров (например, V-образные и оппозитные двигатели ) использование параллельных твин-турбо также может упростить выхлопную систему.
1981–1994 годов Maserati Biturbo был первым серийным автомобилем, в котором использовались двойные турбокомпрессоры. [ 3 ]
Последовательный
[ редактировать ]Последовательный турбонаддув — это схема, при которой в двигателе используется один турбонагнетатель для более низких оборотов двигателя, а второй или оба турбокомпрессора — для более высоких оборотов двигателя. Эта система предназначена для преодоления ограничения больших турбокомпрессоров, обеспечивающих недостаточную наддувку на низких оборотах. С другой стороны, турбины меньшего размера эффективны при низких оборотах (когда в выхлопных газах меньше кинетической энергии), но не способны обеспечить количество сжатых впускных газов, необходимое при более высоких оборотах. Таким образом, системы последовательного турбокомпрессора позволяют уменьшить турбозадержку без ущерба для выходной мощности на высоких оборотах. [ 4 ]
Система устроена таким образом, что небольшой («основной») турбонагнетатель активен при работе двигателя на низких оборотах, что снижает порог наддува (об/мин, при которых обеспечивается эффективный наддув) и турболаг. По мере увеличения числа оборотов небольшое количество выхлопных газов подается в больший («вторичный») турбонагнетатель, чтобы довести его до рабочей скорости. Затем на высоких оборотах все выхлопные газы направляются во вторичный турбонагнетатель, чтобы он мог обеспечить наддув, необходимый двигателю на высоких оборотах. [ 5 ]
Первым серийным автомобилем, в котором использовался последовательный турбонаддув, был Porsche 959 1986–1988 годов , который использовал последовательный твин-турбо на своем шестицилиндровом оппозитном двигателе. [ 6 ] [ 7 ]
Ряд
[ редактировать ]Последовательный турбонаддув — это когда турбокомпрессоры соединены последовательно с выходной мощностью первого турбокомпрессора, а затем дополнительно сжимаются вторым турбокомпрессором и в некоторых случаях приводят в действие более крупную турбину.
Последовательная турбина также может быть полезна в системе, где выходное давление должно быть больше, чем может обеспечить одна турбина, обычно называемая составной системой твин-турбо. В этом случае последовательно используются несколько турбокомпрессоров одинакового размера, но работающие постоянно. Первый турбонаддув обеспечивает начальное сжатие (например, в три раза превышающее давление на впуске). Последующие турбины берут заряд от предыдущей ступени и сжимают его дальше (например, до трехкратного давления на впуске, что дает общее наддув в девять раз больше атмосферного давления).
Обратной стороной ступенчатого турбонаддува является то, что он часто приводит к значительной турбо-задержке. [ 8 ] поэтому он в основном используется на самолетах с поршневыми двигателями, которым обычно не требуется быстро повышать и понижать частоту вращения двигателя. (и, следовательно, там, где турбо-задержка не является основным фактором конструкции), и где давление на впуске довольно низкое из-за низкого атмосферного давления на высоте, что требует очень высокой степени перепада давления. Высокопроизводительные дизельные двигатели также иногда используют эту конфигурацию. [ 9 ] поскольку дизельные двигатели не страдают от проблем с преждевременным зажиганием и поэтому могут использовать высокое давление наддува.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Toyota Supra MKIV: Типы установок Twin Turbo» . mkiv.supras.org.nz . Проверено 17 января 2021 г.
- ^ «Твин-турбонаддув: как это работает?» . www.carthrottle.com . Проверено 4 октября 2019 г.
- ^ «Битурбо» . www.maserati.com . Проверено 5 октября 2019 г.
- ^ Кёлер, Марио (2017). «Том 17» . Турбокомпрессоры в мастерской, технология, варианты, устранение неисправностей . Krafthand Medien GmbH (1-е изд.). п. 26. ISBN 978-3-87441-158-5 . OCLC 1014188198 .
- ^ «Тойота Супра 1997 года — Prime Sequence» . СуперСтритОнлайн . 27 мая 2010 г. Проверено 6 октября 2019 г.
- ^ «Видео: Porsche 959 — автомобильная икона стоимостью 1,5 миллиона долларов» . www.autotrader.com . Проверено 6 октября 2019 г.
- ^ «Кимбл в разрезе: Porsche 959» . www.motor1.com . Проверено 6 октября 2019 г.
- ^ «Твин-турбонаддув: как это работает?» . www.carthrottle.com . Проверено 8 октября 2019 г.
- ^ «Двухступенчатые серийные турбокомпрессоры для дизельных двигателей» . www.garrettmotion.com . Проверено 8 октября 2019 г.