Воскресенье, 20.08.2017, 14:50
Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Статистика



Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Мини-чат
Ресурсы

Канал YOUTUBE autoscienceAiD

Профиль Google+ Autoscience

Группа Вконтакте Autoscience

Главная » 2016 » Декабрь » 20 » Система Twin Turbo
01:52
Система Twin Turbo

TwinTurbo — это коммерческое название усовершенствованной системы турбонаддува двигателей внутреннего сгорания. Подобные системы предполагают использование более одного компрессора для увеличения наполнения цилиндров на всех возможных режимах работы ДВС.

Системы с двумя турбокомпрессорами отличаются схемами и соответственно применимостью к ДВС различных компоновок. Например, на V-образных ДВС часто применяют по турбокомпрессору на ряд цилиндров (рис. 1).

 

             

Рис. 1. ДВС с системой двойного турбонаддува

Используют так же наименование Biturbo, однако можно встретить и некорректное обозначение этим термином параллельной системы с двумя турбинами. Под этим термином понимают многозвенную систему нагнетания воздуха в цилиндры при помощи двух и более компрессоров с приводом от выхлопных газов, дающую прирост КПД, мощности и снижающую токсичность выбросов.

 

Назначение

TwinTurbo проектировалась для разрешения ключевой проблемы наддувных    двигателей — ликвидации "турбоямы", проявляющейся как снижение эластичности и падение мощности на низких оборотах двигателя, пока вал турбокомпрессора еще не успел увеличить обороты под давлением выхлопных газов до оптимальных. Связано это с тем, что крыльчатка нагнетателя изготавливается из особых жаропрочных материалов с немалым запасом прочности и потому имеет ощутимый вес и момент инерции.

Турбояма, или turbo-lag, крайне отрицательно сказывается на динамических характеристиках двигателя, в конечном итоге влияя и на активную безопасность водителя и пассажиров.

Сдвоенная турбина позволяет существенно расширить диапазон оборотов номинального крутящего момента, повысить максимальную мощность и сократить удельный расход топлива.

Различают три конструктивные схемы системы TwinTurbo:

  • параллельная
  • последовательная
  • ступенчатая

Каждая из этих схем отличается конструкцией, динамическими характеристиками и принципом работы. Схемы различаются характеристиками, расположением и порядком работы турбокомпрессоров. Работу турбокомпрессоров регулирует автоматическая система управления, включающая входные датчики, блок управления и приводы клапанов управления потоком воздуха и отработавших газов.

Принцип работы и особенности

Параллельный TwinTurbo

Относительно простая система (рис. 2), включающая симметричную пару компрессоров, работающих одновременно, равномерно распределяя входящий воздух. Чаще всего такую схему применяют на V-образных дизельных двигателях, где каждый компрессор подает воздух во впускной коллектор своей группы цилиндров.

Рис. 2.  Конструкция параллельногоTwinTurbo

Уменьшение инертности достигается за счет снижения массы ротора турбины, как известно, два небольших компрессора обеспечивают чуть большее давление и раскручиваются быстрее, нежели один, но больший по габаритам и производительности. Тем самым ширина турбоямы существенно уменьшается, а двигатель обеспечивает несколько лучшие характеристики во всем диапазоне оборотов. 

Последовательный TwinTurbo

Система последовательного TwinTurbo (рис. 3) включает два соизмеримых по характеристикам турбокомпрессора. Первый турбокомпрессор работает постоянно, второй включается в работу при определенных режимах работы двигателя - частоты оборотов и нагрузки.

 

Рис. 3. Схема последовательного TwinTurbo:
1 — перепускной клапан наддува (bypass); 2 — клапан управления подачей воздуха; 3 — датчик разности давлений; 4 — клапан управления подачей отработавших газов; 5 — вторичный турбокомпрессор; 6 — интеркулер; 7 — первичный турбокомпрессор; 8 — перепускной клапан отработавших газов (wastegate)

Переход между режимами обеспечивает электронная система управления, которая регулирует поток отработавших газов ко второму турокомпрессору с помощью специального клапана. При полном открытии клапана управления подачей отработавших газов оба турбокомпрессора работают параллельно, поэтому правильно систему называть последовательно-параллельной. Сжатый воздух от двух турбокомпрессоров подается в общий впускной коллектор и распределяется по цилиндрам.

Система последовательного TwinTurbo минимизирует последствия турбозадержки и позволяет достичь максимальной выходной мощности. Применяется на бензиновых и дизельных двигателях. В 2011 году компания BMW представила систему с тремя последовательными турбокомпрессорами – TripleTurbo.

Двухступенчатый Twin Turbo

Самой совершенной в техническом плане является система двухступенчатого турбонаддува (рис. 4). С 2004 года подобная система применяется на ряде дизельных двигателей Opel. Другой производитель - компания BorgWarnerTurboSystems внедряет систему на дизельные двигатели BMW и Cummins.

Рис. 4. Принцип работы двухступенчатогоTwinTurbo

В системе двухступенчатого турбонаддува используется клапанное регулирование потока сгоревших газов и нагнетаемого воздуха (рис. 5). Эта система состоит из двух турбокомпрессоров разного размера.

Рис. 5. Схема регулируемого двухступенчатого турбонаддува:
1 — охладитель наддувочного воздуха; 2 — перепускной клапан наддува (bypass); 3 — турбокомпрессор ступени высокого давления; 4 — турбокомпрессор ступени низкого давления; 5 — перепускной клапан отработавших газов (wastegate).

При низких оборотах двигателя сгоревшие газы, проходя через малый турбокомпрессор, имея минимальную инерцию, двигаются дальше через большой турбокомпрессор. И так как давление отработавших газов не высокое, то следовательно и большая турбина практически не вращается. Перепускной клапан наддува закрыт на впуске и воздух поступает последовательно через большой и малый компрессоры.

Совместная работа турбокомпрессоров начинает осуществляться при росте оборотов. И постепенно начинает открываться перепускной клапан отработавших газов. Большая турбина начинает интенсивно раскручиваться, так как часть отработавших газов идёт прямо через неё.

Большой компрессор на впуске с определённым давлением начинает сжимать воздух, но давление не слишком большое и сжатый воздух дальше поступает в малый компрессор, где продолжает повышаться давление. При этом перепускной клапан остаётся закрыт. Перепускной клапан сгоревших газов открывается полностью при полной нагрузки. Останавливается малая турбина, а большая начинает раскручиваться до максимальной частоты, так как через неё практически полностью проходят сгоревшие газы. Давление наддува достигает своего максимального значения на впуске большого компрессора при этом малый компрессор создаёт помеху для воздуха. И в определённый момент перепускной клапан наддува открывается и сжатый воздух непосредственно напрямую поступает к двигателю.

Благодаря системе двухступенчатых турбокомпрессоров, TwinTurbo мгновенно достигает номинального значения уже на малых оборотах и поддерживается в широком диапазоне оборотов двигателя. При этом достигается максимальное увеличение мощности. Таким образом, система поддерживает безупречную работу турбокомпрессоров на всех режимах работы двигателя. Так же система объясняет известное противостояние дизельных двигателей между предельной мощностью на высоких оборотах и высоким крутящим моментом на низких оборотах.

Рис. 6. Mitsubishi Galant 8 VR4 Twin Turbo V6 2.5

Современные системы наддуваTwinTurbo используют и другие технические особенности, чтобы обеспечить меньшую инертность и большую мощность. Электронная регулировка объема выхлопных газов, поступающих на колесо турбины, изменяемая геометрия лопаток, стравливающий клапан, свист которого свидетельствует о безопасном удалении излишка воздуха во впускном коллекторе при сбросе газа. Перепускной клапан способен не только включать и отключать неиспользуемую в данные момент турбину, но и обеспечивать сохранение давления при кратковременном закрытии дросселя, возвращая запас во впускной коллектор мгновенно, за время закрытия клапана.

 

Просмотров: 351 | Добавил: targetwill | Теги: BMW, mitsubishi galant 8, наддув, Турбина, Турбонаддув, Turbo, Twin Turbo, turbocharger, vr4, Турбокомпрессор | Рейтинг: 4.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]