Διάβασμα 4 λεπτά.

Ο αγώνας για την αύξηση της απόδοσης (απόδοσης) συνεχίζεται από την ίδια την εμφάνιση του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Και σχεδόν αμέσως μετά την εφεύρεση του κινητήρα εσωτερικής καύσης, οι υπερσυμπιεστές και απλώς οι μηχανικοί φυσητήρες αέρα. Για καλύτερη κατανόηση, αξίζει να γνωρίζετε ότι η αρχή λειτουργίας του κινητήρα βασίζεται στη σωστή αναλογία καυσίμου και αέρα που εισέρχεται στους κυλίνδρους του κινητήρα. Αυτή η σωστή αναλογία είναι ίση με 1:14,7. Με αυτή τη μορφή εξασφαλίζεται η ποιοτική κατανομή του μείγματος πάνω από τον κύλινδρο και η καύση του. Η εγκατάσταση μιας τουρμπίνας, ή ακόμα και δύο στροβίλων με τη μορφή διπλού στροβίλου, θα αυξήσει σημαντικά την ποσότητα αέρα και την πίεση με την οποία θα εισέλθει στον κινητήρα.

Βασικά

Εάν μεταφράσετε κυριολεκτικά το twin turbo στα αγγλικά, τότε θα βγει είτε "double turbo" ή "doubling turbo".Κατ' αρχήν και οι δύο επιλογές είναι σωστές. Δηλαδή από το όνομα μπορείς να καταλάβεις ότι δεν υπάρχουν μία, αλλά δύο τουρμπίνες. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι χρήσης δύο υπερσυμπιεστών ταυτόχρονα:

• Βηματίστηκε.
• Παράλληλο.
• Ακολουθητικός.

Οποιοδήποτε από τα συστήματα, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, ελέγχεται από μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου· χωρίς αυτήν, θα είναι αδύνατο να δημιουργηθεί μια αποτελεσματική λειτουργία διπλού στροβίλου. Η ECU ελέγχει τους αισθητήρες εισόδου των στροβιλοσυμπιεστών, τα ηλεκτρικά συστήματα των βαλβίδων ελέγχου αέρα, λόγω των οποίων η λειτουργία twin turbo είναι πολύ ρυθμισμένη.

Αρχή παράλληλης λειτουργίας

Το Parallel Twin turbo είναι η ταυτόχρονη λειτουργία δύο στροβιλοσυμπιεστών που λειτουργούν παράλληλα μεταξύ τους. Η ίδια λειτουργία των δύο στροβίλων επιτυγχάνεται λόγω του γεγονότος ότι κάθε τουρμπίνα αρπάζει το ίδιο μέρος των καυσαερίων. Κάθε συμπιεστής αφήνει επίσης ίση ποσότητα αέρα και στην ίδια πίεση. Ο πεπιεσμένος αέρας εισέρχεται στην κοινή για αυτούς πολλαπλή εισαγωγής, όπου στη συνέχεια διανέμεται στους κυλίνδρους. Το παράλληλο twin turbo είναι χαρακτηριστικό για κινητήρες σχήματος V, ειδικά για κινητήρες ντίζελ, όπου ο βαθμός αδράνειας είναι πολύ σημαντικός. Δύο μικροί στρόβιλοι παρέχουν λιγότερη αδράνεια από έναν μεγάλο.

Συνεπής δουλειά

Το νόημα του διαδοχικού διπλού τούρμπο είναι ότι οι υπερσυμπιεστές δεν λειτουργούν ταυτόχρονα, αλλά αντικαθιστούν διαδοχικά ο ένας τον άλλον. Δηλαδή, με την εκκίνηση του κινητήρα, λειτουργεί ένας συμπιεστής και ανάλογα με τον βαθμό αύξησης του αριθμού στροφών του στροφαλοφόρου άξονα, ο δεύτερος ανάβει. Αυτή η λύση εξοικονομεί καύσιμο και δεν χρησιμοποιεί συνεχώς μία από τις τουρμπίνες. Παρεμπιπτόντως, ένα τέτοιο σύστημα διπλού turbo περιλαμβάνει δύο συμπιεστές των ίδιων χαρακτηριστικών. Η μετάβαση μεταξύ των στροβίλων παρέχεται επίσης από μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου. Σε ένα τέτοιο σύστημα, το κύριο καθήκον του είναι να ρυθμίζει και να κατανέμει τη ροή των καμένων αερίων μεταξύ των στροβίλων. Η ροή του αερίου προς τον δεύτερο συμπιεστή ελέγχεται από μια ειδική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα. Δεν είναι επίσης ασυνήθιστο η ECU να περιλαμβάνει τέτοια χαρακτηριστικά για στροβίλους προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί η παρενέργεια της υστέρησης στροβίλου. Η χρήση του twin turbo έχει παρατηρηθεί τόσο σε κινητήρες βενζίνης όσο και σε πετρελαιοκινητήρες.

Σταδιοποίηση στροβίλου

Λαμβάνοντας υπόψη το κλιμακωτό σύστημα διπλού turbo, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι είναι το πιο ικανό τεχνικά και τέλειο σύστημα που προκαλεί τη μεγαλύτερη αύξηση της απόδοσης. Σε ένα τέτοιο σύστημα, υπάρχει ηλεκτρονικός έλεγχος τόσο των καμένων αερίων όσο και της εξερχόμενης ροής πεπιεσμένου αέρα. Εδώ, σε αντίθεση με τις προηγούμενες επιλογές, είναι δυνατή η χρήση δύο στροβιλοσυμπιεστών διαφορετικών μεγεθών. Όταν οι στροφές του κινητήρα είναι χαμηλές, η βαλβίδα παράκαμψης καμένου αερίου είναι κλειστή. Τα αέρια ακολουθούν το σύστημα twin turbo επισκεπτόμενοι πρώτα τον μικρό συμπιεστή, όπου λαμβάνουν τη μέγιστη απόδοση πίεσης με ελάχιστη αδράνεια. Περαιτέρω, πέφτουν σε μια μεγάλη τουρμπίνα. Όταν η ταχύτητα αυξάνεται, αρχίζει η κοινή εργασία των στροβίλων. Η βαλβίδα παράκαμψης ανοίγει σταδιακά και στη συνέχεια αρχίζει να περιστρέφει σταδιακά τη δεύτερη τουρμπίνα, αφήνοντας τα αέρια να περάσουν ακριβώς μέσα από αυτήν. Όταν η ταχύτητα αυξάνεται στο μέγιστο, η βαλβίδα ανοίγει εντελώς και ο μεγάλος στρόβιλος αρχίζει να λειτουργεί με πλήρη ισχύ και ο αέρας ρέει από αυτόν στον κινητήρα.

Έχω απλοποιήσει τη διατύπωση όσο το δυνατόν περισσότερο, ώστε το κείμενο να είναι κατανοητό σε ένα ευρύ φάσμα αναγνωστών. Αλλά για καλύτερη κατανόηση του ζητήματος, συνιστώ να διαβάσετε τις προηγούμενες δημοσιεύσεις μου σχετικά με και.

Η πρόοδος δεν σταματά και κάθε νέα γενιά αυτοκινήτων πρέπει να είναι ταχύτερη, πιο οικονομική και πιο ισχυρή. Συχνά, τα συνδυασμένα συστήματα ενίσχυσης χρησιμοποιούνται για την αύξηση της ισχύος και οι «συνηθισμένοι» στρόβιλοι δεν είναι καθόλου τόσο απλοί όσο φαίνονται με την πρώτη ματιά. Πώς οι μηχανικοί δίδαξαν τους turbo κινητήρες να είναι ισχυροί, ευέλικτοι και οικονομικοί ταυτόχρονα; Ποιες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή τη δημιουργία μαζικών κινητήρων με συγκεκριμένη ισχύ 150 ίππων. ανά λίτρο και εξαιρετική πρόσφυση στους πάτους, και χίλια δυνατά τέρατα;

«Κανονική» τουρμπίνα

Όπως έγραψα ήδη, ο υπερσυμπιεστής είναι απλός με την πρώτη ματιά, αλλά είναι μια συσκευή υψηλής τεχνολογίας που λειτουργεί σε πολύ σκληρές συνθήκες. Και οποιαδήποτε από τις επιπλοκές του επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την αξιοπιστία. Για παράδειγμα, θα προσπαθήσω να περιγράψω με περισσότερες λεπτομέρειες τη δομή ενός τυπικού στροβιλοσυμπιεστή χωρίς πολλές περιπλοκές.

Το κύριο μέρος του στροβιλοσυμπιεστή είναι το μεσαίο περίβλημα, το οποίο περιέχει τα απλά ρουλεμάν, το ρουλεμάν ώσης και το στεγανοποιητικό κάθισμα με δακτυλίους. Το ίδιο το περίβλημα έχει κανάλια για τη διέλευση λαδιού και ψυκτικού υγρού μέσω αυτού. Σε πολύ παλιά σχέδια, τα κατάφερναν μόνο με λάδι τόσο για λίπανση όσο και για ψύξη, αλλά τέτοιες τουρμπίνες δεν έχουν χρησιμοποιηθεί σε σειριακές μηχανές εδώ και πολύ καιρό. Για την προστασία του μεσαίου σώματος από τις επιπτώσεις των καυτών καυσαερίων, χρησιμοποιείται ένας εκτροπέας θερμότητας.

Ένας άξονας στροβίλου είναι εγκατεστημένος στο μεσαίο περίβλημα. Αυτό το τμήμα δεν είναι απλώς ένας άξονας, είναι δομικά συνδεδεμένο με τον τροχό του στροβίλου μέσω μιας ενσωματωμένης σύνδεσης, τις περισσότερες φορές με συγκόλληση με τριβή ή κατασκευασμένο από ένα μόνο κομμάτι μετάλλου. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται κεραμικά για τη δημιουργία της πτερωτής - η αντοχή και η αντίσταση στη διάβρωση των καλύτερων δομικών χάλυβων μπορεί να μην είναι αρκετές. Ο ίδιος ο άξονας έχει πολύπλοκο σχήμα, έχει πάχυνση για σφράγιση και ωστική προεξοχή και το σχήμα του κυλινδρικού τμήματος υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη θερμική διαστολή κατά τη λειτουργία.

Ο τροχός του συμπιεστή τοποθετείται στον άξονα του στροβίλου. Συνήθως είναι από αλουμίνιο και στερεώνεται στον άξονα με παξιμάδι.

Ο σχεδιασμός του μεσαίου περιβλήματος, του άξονα του στροβίλου που είναι εγκατεστημένος σε αυτό και του τροχού του συμπιεστή ονομάζεται φυσίγγιο. Μετά τη συναρμολόγηση, αυτή η μονάδα είναι προσεκτικά ισορροπημένη, επειδή λειτουργεί σε πολύ υψηλές ταχύτητες και η παραμικρή ανισορροπία θα την απενεργοποιήσει γρήγορα.

Η τουρμπίνα χρειάζεται επίσης δύο "σαλιγκάρια" - στρόβιλο και συμπιεστή. Συχνά είναι μεμονωμένα για κάθε κατασκευαστή μηχανής, ενώ το κεντρικό τμήμα - το φυσίγγιο και οι διαστάσεις του στροβίλου και του τροχού του συμπιεστή είναι σημάδια ενός συγκεκριμένου μοντέλου στροβίλου και της τροποποίησής του.

Για προστασία από την υπερβολικά υψηλή πίεση υπερπλήρωσης, χρησιμοποιείται μια βαλβίδα εκτόνωσης της πίεσης αερίου, γνωστή και ως wastegate. Συνήθως αποτελεί μέρος του σπειροειδούς στροβίλου και ελέγχεται από το κενό. Κλείνει κατά την κανονική λειτουργία του στροβίλου και ανοίγει σε περίπτωση πολύ υψηλής πίεσης υπερπλήρωσης ή άλλων προβλημάτων στον κινητήρα, επαναφέροντας τις στροφές του στροβίλου.

Και τώρα για το πώς χρησιμοποιούνται οι τουρμπίνες και ποιες τεχνολογίες χρησιμοποιούνται για την επίτευξη της υψηλότερης απόδοσης κινητήρα.

Twin-turbo και bi-turbo

Όσο μεγαλύτερος και ισχυρότερος είναι ο κινητήρας, τόσο περισσότερος αέρας πρέπει να παρέχεται στους κυλίνδρους. Για να γίνει αυτό, πρέπει να κάνετε τον στρόβιλο μεγαλύτερο ή ταχύτερο. Και όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος της τουρμπίνας, τόσο πιο βαριές είναι οι φτερωτές της και τόσο πιο αδρανειακό αποδεικνύεται. Όταν πατάτε το πεντάλ του γκαζιού, η βαλβίδα γκαζιού ανοίγει και περισσότερο εύφλεκτο μείγμα εισέρχεται στους κυλίνδρους. Παράγονται περισσότερα καυσαέρια και περιστρέφουν τον στρόβιλο σε υψηλότερη ταχύτητα, η οποία, με τη σειρά του, αυξάνει την ποσότητα του εύφλεκτου μείγματος που παρέχεται στους κυλίνδρους. Για να μειώσουν τον χρόνο spin-up των στροβίλων και το συνοδευτικό «turbo-lag», αρχικά δοκίμασαν μεθόδους που ονομάζονταν twin-turbo και bi-turbo.

Πρόκειται για δύο διαφορετικές τεχνολογίες, αλλά οι έμποροι των κατασκευαστικών εταιρειών έχουν κάνει μεγάλη σύγχυση. Για παράδειγμα, η Maserati Biturbo και η Mercedes AMG Biturbo χρησιμοποιούν στην πραγματικότητα τεχνολογία twin-turbo. Ποια είναι λοιπόν η διαφορά; Αρχικά, το Twin Turbo («δίδυμοι στρόβιλοι») ήταν μια τεχνολογία στην οποία τα καυσαέρια χωρίζονταν σε δύο ίσα ρεύματα και διανεμήθηκαν σε δύο πανομοιότυπες τουρμπίνες μικρού μεγέθους. Αυτό κατέστησε δυνατή την επίτευξη καλύτερου χρόνου απόκρισης και μερικές φορές την απλοποίηση του σχεδιασμού του κινητήρα, χρησιμοποιώντας φθηνούς στροβιλοσυμπιεστές, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για κινητήρες σχήματος V με πολλαπλές εξάτμισης "κάτω".

Η ονομασία Biturbo ("διπλός στρόβιλος") αναφέρεται σε σχέδια στα οποία χρησιμοποιούνται δύο στρόβιλοι σε σειρά συνδεδεμένοι στην εισαγωγή - ένας μικρός και ένας μεγάλος. Ο μικρός λειτουργεί καλά με ελαφρύ φορτίο, περιστρέφεται γρήγορα και παρέχει πρόσφυση «στο κάτω μέρος» και στη συνέχεια μπαίνει σε δράση ένας μεγάλος στρόβιλος, ο οποίος είναι πιο αποτελεσματικός σε μεγάλο φορτίο. Η μικρή τουρμπίνα σε αυτό το σημείο απενεργοποιείται από το σύστημα γκαζιού.

Το πλεονέκτημα ενός τέτοιου σχήματος είναι η μεγαλύτερη απόδοση ενός μεγάλου στροβίλου σε υψηλό φορτίο: παρέχει καλύτερη πίεση και λιγότερη θέρμανση αέρα με μεγάλο πόρο. Και αντί για έναν μικρό υπερσυμπιεστή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν μηχανικό ή ηλεκτρικό υπερσυμπιεστή. Ζεσταίνουν τον αέρα λιγότερο από έναν υπερσυμπιεστή και δεν είναι αδρανειακά.

Τι γίνεται όμως με τις απώλειες ισχύος που απαιτούνται για την ανάπτυξή τους; Οι απώλειες στην κίνηση τους σε χαμηλό φορτίο δεν είναι τόσο σημαντικές. Αλλά η ανταμοιβή για τη βελτίωση της απόδοσης των στροβίλων είναι η επιπλοκή του συστήματος εισαγωγής, πρέπει να χρησιμοποιήσετε πολλούς σωλήνες και βαλβίδες γκαζιού που αλλάζουν τις ροές αέρα.

Και οι δύο τεχνολογίες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται από όλους τους κατασκευαστές, αλλά όλες αυξάνουν σημαντικά το κόστος του κινητήρα, επειδή υπάρχουν διπλάσιοι ακριβοί στροβιλοσυμπιεστές και το σύστημα ελέγχου τους είναι πιο περίπλοκο. Για κινητήρες με μεγάλη ενίσχυση, υπάρχει ελάχιστη ή καθόλου εναλλακτική σε αυτές τις τεχνολογίες. Αλλά μερικές φορές μπορείτε απλώς να βελτιώσετε τον σχεδιασμό μιας τυπικής τουρμπίνας.

Λεπτός έλεγχος απορριμμάτων

Το Wastegate είναι, κυριολεκτικά, μια «πύλη για απόρριψη», δηλαδή μια βαλβίδα παράκαμψης. Στις πρώτες τουρμπίνες, το wastegate λειτουργεί πολύ απλά: όταν η πίεση εισαγωγής ξεπεράσει την τάση του ελατηρίου, ανοίγει, εξαερώνει τα αέρια και η πίεση πέφτει. Αργότερα, το σύστημα ήταν πολύπλοκο: τώρα η ανακάλυψή του ελεγχόταν όχι μόνο από τη διαφορά πίεσης, αλλά και από τα ηλεκτρονικά, τα οποία λαμβάνουν υπόψη πολλές παραμέτρους - εμπλουτισμό μείγματος, τρόπο οδήγησης, θερμοκρασία, έκρηξη και δυνατότητα αποφυγής ανεπιθύμητων τρόπων λειτουργίας του η ίδια η τουρμπίνα. Αλλά ελεγχόταν ακριβώς με τον ίδιο τρόπο - πνευματικά. Όταν ήταν απαραίτητο να εκτονωθεί η πίεση, η βαλβίδα απλά άνοιξε.

Για να έχετε ένα ποιοτικό άλμα στα χαρακτηριστικά, επιτρέπεται η ομαλή ρύθμιση του βαθμού ανοίγματος της βαλβίδας παράκαμψης. Σε αυτή την περίπτωση, ο στρόβιλος μπορεί συχνότερα να λειτουργεί με μέγιστη απόδοση, ακόμη και σε χαμηλές ταχύτητες, και σε μεσαία φορτία, η ρύθμιση έχει ήδη τεθεί σε ισχύ και ο στρόβιλος δεν μεταβαίνει σε επικίνδυνες λειτουργίες.

Δυστυχώς, αυτή η μέθοδος είναι πιο δύσκολη. Για την εφαρμογή του, ήταν απαραίτητο να τοποθετηθεί μια ηλεκτρική κίνηση ρύθμισης δίπλα στον στρόβιλο, γεγονός που μείωσε την αξιοπιστία του: τα ηλεκτρονικά πρέπει να λειτουργούν σε πολύ σκληρές συνθήκες, σε υψηλές θερμοκρασίες και υψηλούς κραδασμούς. Αλλά η βελτίωση στην απόδοση αξίζει τον κόπο, και σχεδόν όλοι οι σύγχρονοι στρόβιλοι μικρών κινητήρων υψηλής επιτάχυνσης είναι αυτού του σχεδιασμού.

Πιο αποτελεσματικός τροχός στροβίλου. Twinscroll

Αναζητώντας την αύξηση της απόδοσης ενός μόνο στροβίλου, η σχεδιαστική σκέψη κατέληξε σε έναν τρόπο που κατέστησε δυνατή την αύξηση της απόδοσης του στροβίλου τόσο σε χαμηλά όσο και σε υψηλά φορτία. Ο τροχός του στροβίλου, ο οποίος επηρεάζεται από τα καυσαέρια, χωρίστηκε σε δύο μέρη, εξ ου και το όνομα της τεχνολογίας - twin scroll ("διπλό σαλιγκάρι"), το ένα μέρος του στροβίλου είναι πιο αποτελεσματικό σε υψηλό φορτίο και το άλλο σε χαμηλό φορτίο, αλλά περιστρέφουν τον ίδιο τροχό συμπιεστή σε έναν κοινό άξονα. Η τουρμπίνα δεν είναι πολύ πιο περίπλοκη, αλλά κάπως πιο αποτελεσματική.

Σε συνδυασμό με την παροχή καυσαερίων σε διαφορετικά μέρη του "σαλιγκαριού" από διαφορετικές ομάδες κυλίνδρων και τη λεπτή ρύθμιση, αυτό σας επιτρέπει να έχετε καλή αύξηση της απόδοσης χωρίς συμβιβασμούς στην απόδοση στη ζώνη χαμηλής ταχύτητας. Φυσικά, ένας τέτοιος στρόβιλος δεν θα δώσει τη μέγιστη δυνατή ισχύ, αλλά ένας τέτοιος κινητήρας θα είναι πιο ισχυρός και, στην πράξη, πιο βολικός και ταχύτερος.

Πιο αποτελεσματικός τροχός στροβίλου - Στροβίλοι μεταβλητής γεωμετρίας

Σε έναν στρόβιλο twin-scroll, τα καυσαέρια χωρίζονται σε δύο ρεύματα και το ένα λειτουργεί πάντα με χαμηλότερη απόδοση από ό,τι είναι δυνατόν. Υπάρχει όμως και άλλος τρόπος! Το πτερύγιο οδήγησης του τροχού του στροβίλου μπορεί να ρυθμιστεί και τα καυσαέρια θα λειτουργούν πάντα με τη μέγιστη απόδοση. Όλα αυτά απαιτούν ένα εξαιρετικά περίπλοκο μηχανικό σύστημα, που βρίσκεται στο πιο ζεστό μέρος της τουρμπίνας - το «σαλιγκάρι» της εξάτμισης. Και ένας πολύπλοκος μηχανισμός ελέγχου.

Η γεωμετρία του καναλιού εισόδου του στροβίλου αλλάζει με τη βοήθεια οδηγών πτερυγίων. Σε χαμηλές ταχύτητες, όταν η πίεση των καυσαερίων είναι χαμηλή, οι λεπίδες, περιστρέφοντας, στενεύουν το κανάλι. Τα αέρια περνούν μέσα από μια στενή οπή με μεγαλύτερη ταχύτητα, παρέχοντας γρήγορη περιστροφή του στροβίλου. Όταν οι στροφές του κινητήρα αυξάνονται, τα πτερύγια διαστέλλουν την οπή ανάλογα με την αυξανόμενη πίεση του αερίου και η ταχύτητα του στροβίλου παραμένει σταθερή.

Βελτίωση της μηχανικής των στροβίλων

Τα ρουλεμάν κύλισης (με μπίλιες) έχουν πολύ καλύτερα χαρακτηριστικά από τα απλά ρουλεμάν (με λάδι) - αυτό είναι πρακτικά ένα αξίωμα. Σας επιτρέπουν να μειώσετε την τριβή, πράγμα που σημαίνει ότι διευκολύνετε την περιστροφή του στροβίλου, μειώνετε τη μάζα του άξονα και μειώνετε την εξάρτηση από την πίεση του λαδιού. Αλλά τα ρουλεμάν κύλισης υψηλής ακρίβειας και πολύ «σκληρά» για τεράστιες ταχύτητες περιστροφής και θερμοκρασίες έχουν χρησιμοποιηθεί μαζικά σχετικά πρόσφατα.

Οι στρόβιλοι σε κεραμικά (και όχι μεταλλικά) ρουλεμάν κύλισης είναι πιο αξιόπιστοι και ανθεκτικοί, δεν φοβούνται την απώλεια πίεσης λαδιού και τις στάσεις, είναι λιγότερο ευαίσθητοι σε κραδασμούς και υπερθέρμανση. Φυσικά, είναι πιο ακριβά από τις τουρμπίνες της προηγούμενης γενιάς και τα σειριακά μοντέλα αυτοκινήτων μαζί τους εμφανίστηκαν μόλις πρόσφατα, αλλά οι δυνατότητές τους έχουν εκτιμηθεί στον μηχανοκίνητο αθλητισμό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, οι τουρμπίνες της σειράς IHI VF ή οι στρόβιλοι Garrett GTxxR/RS χρησιμοποιούνται σε μηχανές συντονισμού εδώ και πολλά χρόνια.

Τελικά

Σταδιακά, οι νέες τεχνολογίες γίνονται φθηνότερες και εισάγονται σε όλο και περισσότερες μαζικές μηχανές. Για την τελευταία γενιά κινητήρων, ο ηλεκτρονικός έλεγχος του στροβίλου έχει γίνει σχεδόν υποχρεωτικό χαρακτηριστικό. Οι παραλλαγές Twinscroll χρησιμοποιούνται όλο και πιο συχνά. Σε μεγάλους κινητήρες σχήματος V, χρησιμοποιείται σχεδόν πάντα η τεχνολογία twin-turbo, αλλά οι τουρμπίνες δεν είναι απλές, αλλά χρησιμοποιούν όλο το απαραίτητο οπλοστάσιο νέων τεχνολογιών κατασκευής.

Σε συνδυασμό με τον άμεσο ψεκασμό καυσίμου, αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε κινητήρες των οποίων τα χαρακτηριστικά θα θεωρούνταν φανταστικά πριν από δέκα χρόνια - με ισχύ 400-500 ίππων, ικανοποιούνται με την 95η βενζίνη και την «τρώνε» όχι πολύ περισσότερο από μικρά αυτοκίνητα του πρόσφατου παρελθόντος. Όσο για την αξιοπιστία των σύγχρονων κινητήρων, το έχω ήδη μιλήσει σε άλλο άρθρο, γιατί στην τεχνολογία τίποτα δεν δίνεται ακριβώς έτσι.

Επί του παρόντος, υπάρχουν τέτοιοι τύποι κινητήρων που έχουν δύο τουρμπίνες. Ωστόσο, λόγω του κόστους τους, δεν μπορούν όλοι οι ιδιοκτήτες αυτοκινήτων να αντέξουν οικονομικά τέτοιους κινητήρες. Μέχρι σήμερα, οι πιο δημοφιλείς κινητήρες αυτοκινήτων, για τους οποίους η ζήτηση αυξάνεται καθημερινά, είναι οι Twin-Turbo και Bi-Turbo. Φυσικά, δεν γνωρίζει κάθε οδηγός τη διαφορά μεταξύ τους, αλλά με την πρώτη ματιά μπορεί να ειπωθεί καθόλου ότι είναι το ίδιο. Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει καθόλου. Επίσης, μην νομίζετε ότι το Bi και το Twin είναι το ίδιο σύστημα υπερσυμπίεσης, πανομοιότυπο στις ιδιότητες και τις ποιότητές του, αλλά με διαφορετικά ονόματα.

Σύστημα υπερσυμπίεσης Twin-Turbo

Για να κατανοήσουμε αυτό το σύστημα, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε ξεκάθαρα την αρχή λειτουργίας του. Το σύστημα δημιουργεί την απαραίτητη πίεση αέρα, η οποία πρέπει να αντληθεί στους ίδιους τους κυλίνδρους του κινητήρα. Καθώς το βέλος τρέχει κατά μήκος του στροφόμετρου, ο κινητήρας χάνει την ισχύ του και η ισχύς του ίδιου του στροβίλου μειώνεται ραγδαία. Ήταν για να μην χάσει ισχύ ο κινητήρας και η απόδοση του στροβίλου αυξήθηκε μόνο και ενσωματώθηκε ένας δεύτερος παρόμοιος στρόβιλος.

Φυσικά, η λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος πρέπει να ρυθμίζεται ανεξάρτητα ή σε ένα service αυτοκινήτου. Οι στρόβιλοι μπορούν να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα, αλλά είναι επιθυμητό να ρυθμίσετε τους στρόβιλους έτσι ώστε ένας από αυτούς να ξεκινά πρώτα τη δουλειά του και καθώς αυξάνεται η ταχύτητα στο στροφόμετρο, ο δεύτερος αρχίζει να λειτουργεί. Ωστόσο, με μια τέτοια λειτουργία των στροβίλων, προκύπτει ένα τέτοιο πρόβλημα όπως η υστέρηση στροβίλου. Επίσης, μην ξεχνάτε ότι αυτό το σύστημα μπορεί να εγκατασταθεί όχι μόνο σε κινητήρες V, αλλά και σε συμβατικούς κινητήρες σε σειρά.

Σύστημα υπερσυμπίεσης Bi-Turbo

Το Bi-Turbo, όπως το δίδυμο, έχει δύο στρόβιλους. Ωστόσο, διακρίνονται μεταξύ τους από δύο εντελώς διαφορετικές τουρμπίνες από άποψη ισχύος. Εάν στην πρώτη περίπτωση δύο στρόβιλοι έχουν την ίδια ισχύ, τότε το Bi-Turbo έχει έναν τυπικό στρόβιλο και έναν με αυξημένη ισχύ. Αυτές οι τουρμπίνες δεν χρειάζεται να ρυθμίζονται ανεξάρτητα. Αρχικά έχουν διαμορφωθεί έτσι ώστε στην αρχή της κίνησης να ανάβει ο πρώτος συνηθισμένος στρόβιλος και όταν η βελόνα του στροφόμετρου δείχνει αυξανόμενο αριθμό στροφών στο στροφόμετρο, ενεργοποιείται ο δεύτερος, πιο ισχυρός στρόβιλος. Αυτό το σύστημα παρέχει όχι μόνο γρήγορη, αλλά και ομαλή επιτάχυνση του αυτοκινήτου. Επιπλέον, μια τέτοια υπερτροφοδότηση αποφεύγει τα turbo. Ένας τέτοιος στρόβιλος, καθώς και το Twin-Turbo, Bi-Turbo μπορεί να εγκατασταθεί όχι μόνο σε κινητήρα σχήματος V, αλλά και σε συμβατικό κινητήρα σε σειρά.

Η διαφορά μεταξύ αυτών των συστημάτων

Πρώτον, το Bi-Turbo δημιουργεί ομαλή και ομοιόμορφη εκκίνηση και επιτάχυνση, ενώ το Twin-Turbo μειώνει τη μέγιστη ισχύ του κινητήρα.

Δεύτερον, το Bi δεν δημιουργεί κριούς turbo, κάτι που δεν μπορεί να ειπωθεί για το Twin.

Τρίτον, το Bi-Turbo σάς επιτρέπει να λειτουργείτε όχι μόνο στην πόλη και στον αυτοκινητόδρομο, αλλά και σε αγωνιστικές πίστες, ενώ το Twin-Turbo δεν έχει τέτοια ευκαιρία.

Έτσι, περιμένουμε το AvtoVAZ να εμφανιστεί στη σειρά με υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες =)

Οι υπερτροφοδοτούμενοι κινητήρες δεν είναι τόσο απλοί όσο φαίνονται, υπάρχουν πολλές παρεξηγήσεις και αβεβαιότητες γύρω από αυτό το θέμα. Ένα από αυτά είναι για δύο κτίρια "bi-turbo" και "twin-turbo". Πριν από λίγο καιρό, ο ίδιος ήταν μάρτυρας μιας συνομιλίας μεταξύ δύο ιδιοκτητών αυτοκινήτων, ο ένας διαβεβαίωσε ότι υπήρχε διαφορά, αλλά ο άλλος ότι δεν υπήρχαν διαφορές! Ποια είναι λοιπόν η αλήθεια; Πράγματι, ποια είναι η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο δομών κινητήρων TURBO, ας το καταλάβουμε ...

Για να είμαι ειλικρινής, σίγουρα θα υπάρχει διαφορά, αλλά δεν θα είναι κατηγορηματική! Μόνο επειδή τα ονόματα προέρχονται από διαφορετικούς κατασκευαστές που εγκαθιστούν τις μονάδες τους με διαφορετικές διατάξεις και δομές.

Ωστόσο, σύστημα bi-turbo και twin-turbo — ουσιαστικά ένα και το αυτό. Εάν πάρετε τα αγγλικά και δείτε την ονομασία, Bi-Turbo και Twin-Turbo, μπορείτε να δείτε δύο προθέματα « Bi" και " Δίδυμο" - αν μεταφραστεί χονδρικά, αποδεικνύεται - "ΔΥΟ" ή "ΔΥΟ". Τίποτα άλλο εκτός από τον χαρακτηρισμό της παρουσίας δύο στροβίλων στον κινητήρα και το ένα και το άλλο όνομα μπορούν να εφαρμοστούν στον ίδιο κινητήρα, δηλαδή είναι απολύτως εναλλάξιμα. Αυτά τα ονόματα δεν φέρουν καμία τεχνική διαφορά, επομένως πρόκειται για "γυμνό μάρκετινγκ".

Δύο τουρμπίνες ανά κινητήρα - πώς και γιατί;

Τώρα μπορεί να προκύψει το ερώτημα, γιατί καθόλου; Απλώς υπάρχουν μόνο δύο ερωτήσεις που έχουν σχεδιαστεί για να λύσουν:

• Η εξάλειψη, μπορούμε να πούμε ότι αυτό είναι ένα πρόβλημα προτεραιότητας.
• Αύξηση ισχύος.
• Δομή κινητήρα.

Θα ξεκινήσω με το πιο απλό σημείο - αυτό είναι δομή του κινητήρα . Φυσικά, είναι εύκολο να βάλεις μονό τούρμπο όταν έχεις κινητήρα 4 ή 6 κυλίνδρων σε σειρά. Υπάρχει μόνο ένας σιγαστήρας. Τι να κάνετε όμως όταν έχετε, ας πούμε, έναν κινητήρα σε σχήμα V; Και τρεις-τέσσερις κύλινδροι σε κάθε πλευρά, μετά δύο σιγαστήρες! Έτσι βάζουν σε κάθε τουρμπίνα, μέσης ή χαμηλής ισχύος.

Εξάλειψη υστέρησης Turbo - όπως έγραψα παραπάνω, αυτός είναι ο αριθμός εργασίας "1". Το θέμα είναι ότι ένας υπερτροφοδοτούμενος κινητήρας έχει βλάβη - όταν πιέζετε το αέριο, τα καυσαέρια πρέπει να περάσουν και να περιστρέψουν την πτερωτή του στροβίλου, αυτή τη φορά η ισχύς "κρεμάει", μπορεί να είναι από 2 έως 3 δευτερόλεπτα! Και αν χρειαστεί να κάνετε έναν ελιγμό προσπέρασης με ταχύτητα, δεν είναι ασφαλές! Έτσι εγκαθιστούν διάφορες τουρμπίνες, και συχνά συμπιεστή + τουρμπίνα. Το ένα λειτουργεί σε χαμηλές ταχύτητες, δηλαδή στην εκκίνηση, για να αποφευχθεί η «υστερία turbo», το δεύτερο - σε μια ταχύτητα που πρέπει να αφήσετε την πρόσφυση.

Αύξηση ισχύος - αυτή είναι η πιο μπανάλ περίπτωση. Δηλαδή, για να αυξηθεί η ισχύς του κινητήρα, ένας άλλος ισχυρός τοποθετείται σε έναν στρόβιλο χαμηλής ισχύος, οπότε δύο από αυτούς φυσούν, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την παραγωγικότητα. Παρεμπιπτόντως, σε ορισμένα αγωνιστικά αυτοκίνητα, υπάρχουν τρεις ή και τέσσερις τουρμπίνες, αλλά αυτό είναι πολύ δύσκολο και, κατά κανόνα, δεν μπαίνει σε σειρά!

Εδώ είναι οι λύσεις για τις οποίες χρησιμοποιούνται το TWINTURBO ή το BITURBO και ξέρετε ότι αυτό είναι πραγματικά ένας τρόπος να απαλλαγείτε από την καθυστέρηση του turbo και να αυξήσετε την ισχύ.

Σχετικά με τη δομή

Τώρα, σε πολλά αυτοκίνητα, χρησιμοποιούνται μόνο δύο κύριες κατασκευές - η θέση δύο στροβίλων. Αυτό είναι παράλληλο και διαδοχικό (γνωστό και ως διαδοχικό).

Για παράδειγμα, ορισμένα Mitsubishi έχουν ακριβώς "TWINTURBO", αλλά παράλληλη λειτουργία, όπως σημείωσα παραπάνω, πρόκειται για δύο στρόβιλους στη μονάδα V6, μία για κάθε πλευρά. Φυσούν σε έναν κοινό συλλέκτη. Αλλά για παράδειγμα, σε ορισμένα AUDI, υπάρχει επίσης παράλληλη λειτουργία στον κινητήρα V6, αλλά το όνομα είναι "BITURBO".

Στα αυτοκίνητα Toyota, ιδιαίτερα στο SUPRA, υπάρχει ένα εν σειρά έξι, αλλά υπάρχουν επίσης δύο ενισχυτές - λειτουργούν με δύσκολο τρόπο, δύο μπορούν να λειτουργήσουν ταυτόχρονα, το ένα μπορεί να λειτουργήσει, το άλλο όχι, μπορούν να ενεργοποιηθούν εναλλάξ. Όλα εξαρτώνται από τον τρόπο οδήγησής σας - επιτυγχάνουν τέτοια δουλειά με "πονηρές" βαλβίδες παράκαμψης. Αυτό είναι παράλληλη δουλειά για εσάς.

Όπως σε ορισμένα αυτοκίνητα SUBARU - το πρώτο (μικρό) αντλεί αέρα σε χαμηλές στροφές, το δεύτερο (μεγάλο) συνδέεται μόνο όταν οι στροφές έχουν αυξηθεί σημαντικά, εδώ έχετε παράλληλη σύνδεση.

Υπάρχει λοιπόν διαφορά ή δεν υπάρχει καθόλου διαφορά; Ξέρετε στα παρασκήνια, οι κατασκευαστές εξακολουθούν να διακρίνουν μεταξύ αυτών των δύο κτιρίων, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά.

BI-TURBO (BI-TURBO)

Κατά κανόνα, πρόκειται για δύο στρόβιλους συνδεδεμένους σε σειρά για να λειτουργήσουν. Σε ένα ζωντανό παράδειγμα SUBARU - ένα μικρό και μετά ένα άλλο μεγάλο.

Το μικρό στριφογυρίζει πολύ πιο γρήγορα, γιατί δεν έχει πολλή αδρανειακή ενέργεια - είναι λογικό να περιλαμβάνεται στο έργο στο κάτω μέρος, δηλαδή στο πρώτο. Για χαμηλές ταχύτητες και μέχρι χαμηλές ταχύτητες, αυτό είναι αρκετά. Αλλά σε υψηλές ταχύτητες και στροφές, αυτό το "μωρό" είναι πρακτικά άχρηστο, εδώ χρειάζεστε μια παροχή πολύ μεγαλύτερου όγκου πεπιεσμένου αέρα - ο δεύτερος, βαρύτερος και ισχυρότερος στρόβιλος είναι ενεργοποιημένος. Που δίνει την απαραίτητη δύναμη και απόδοση. Τι δίνει μια τέτοια συνεπή τοποθέτηση στο BI-TURBO; Είναι σχεδόν εξαίρεση turbo-lag (άνετη επιτάχυνση) και υψηλές επιδόσεις σε υψηλές ταχύτητες όπου η πρόσφυση παραμένει ακόμη και σε ταχύτητες άνω των 200 km/h.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι μπορούν να εγκατασταθούν τόσο σε μια μονάδα V6 (με τη δική της τουρμπίνα σε κάθε πλευρά), όσο και σε μια έκδοση σε σειρά (η πολλαπλή εξαγωγής μπορεί να χωριστεί εδώ, για παράδειγμα, ένα χτύπημα από δύο κυλίνδρους και άλλο από τα άλλα δύο).

Τα μειονεκτήματα είναι το υψηλό κόστος και η εργασία για την εγκατάσταση ενός τέτοιου συστήματος. Εξάλλου, εδώ χρησιμοποιούνται λεπτές ρυθμίσεις των βαλβίδων παράκαμψης. Επομένως, η εγκατάσταση εξαρτάται από ακριβά σπορ αυτοκίνητα, όπως η TOYOTA SUPRA, ή σε ένα αυτοκίνητο κατηγορίας ελίτ - MASERATTI, ASTON MARTIN κ.λπ.

TWIN-TURBO (ΔΙΔΥΜΟ-TURBO)

Εδώ, το κύριο καθήκον δεν είναι να απαλλαγούμε από την "υστερία turbo", αλλά να μεγιστοποιήσουμε την παραγωγικότητα (έγχυση πεπιεσμένου αέρα). Κατά κανόνα, ένα τέτοιο σύστημα λειτουργεί σε υψηλές ταχύτητες, όταν ένας υπερσυμπιεστής δεν μπορεί να αντιμετωπίσει το αυξημένο φορτίο πάνω του, οπότε εγκαθίσταται ένας άλλος από τους ίδιους (παράλληλα). Μαζί αντλούν διπλάσιο αέρα για σχεδόν την ίδια ενίσχυση απόδοσης!

Τι γίνεται όμως με το «turbo-jam» που μαίνεται εδώ; Αλλά όχι, επίσης ηττάται αποτελεσματικά μόνο με έναν ελαφρώς διαφορετικό τρόπο. Όπως είπα, οι μικρές τουρμπίνες περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα, οπότε φανταστείτε - αλλάζουν 1 μεγάλο, σε 2 μικρές - η απόδοση πρακτικά δεν πέφτει (λειτουργούν παράλληλα), αλλά το PIT φεύγει γιατί η αντίδραση είναι πιο γρήγορη. Επομένως, αποδεικνύεται ότι δημιουργείται κανονική πρόσφυση, από το κάτω μέρος.

Η εγκατάσταση μπορεί να γίνει τόσο σε εν σειρά μοντέλα μονάδων ισχύος όσο και σε μοντέλα σε σχήμα V.

Είναι πολύ φθηνότερο η κατασκευή και η εγκατάσταση, επομένως αυτή η δομή χρησιμοποιείται από πολλούς κατασκευαστές.

Στρόβιλος + συμπιεστής

Μπορείτε επίσης να το ονομάσετε "BI-TURBO" ή "TWIN-TURBO" - ό,τι θέλετε. Μάλιστα και ο κομπρεσέρ και η turbo έκδοση κάνουν την ίδια δουλειά, μόνο ο ένας (μηχανικός) είναι πολύ πιο αποδοτικός στο κάτω μέρος, ο άλλος (από τα καυσαέρια) στο πάνω μέρος! .

Καταρχήν θα πρέπει να διευκρινιστεί άμεσα ότι δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ των όρων biturbo και twinturbo. Απλώς η ονομασία biturbo στον κόσμο είναι πιο συνηθισμένη από το twin-turbo λόγω της παρουσίας του μοντέλου Maserati Biturbo, γνωστό στη δεκαετία του '80-90, το οποίο έγινε πρωτοπόρος στη χρήση του συστήματος biturbo στα αυτοκίνητα παραγωγής. Αυτή, στην πραγματικότητα, είναι η όλη διαφορά.

Σχηματικό διάγραμμα κινητήρα biturbo Maserati

Το νόημα του σχεδίου biturbo ή twin-turbo είναι ότι δύο στροβιλοσυμπιεστές έχουν λιγότερη αδράνεια και οι τουρμπίνες τους περιστρέφονται πιο γρήγορα, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της απόδοσης του κινητήρα. Υπάρχουν επίσης σειριακά σχήματα biturbo, όπου ένας στρόβιλος λειτουργεί σε χαμηλές στροφές κινητήρα και ο δεύτερος συνδέεται αργότερα. Τα πιο εντυπωσιακά παραδείγματα σύγχρονων εφαρμογών biturbo περιλαμβάνουν Pagani Huayra, Koenigsegg Agera, McLaren MP4-12C.

Τα συμβατικά υπερτροφοδοτούμενα αυτοκίνητα τείνουν να αρκούνται σε έναν υπερσυμπιεστή, ενώ το κύκλωμα biturbo είναι ένας πιο περίπλοκος μηχανισμός, επομένως χρησιμοποιείται μόνο στις πιο ισχυρές εκδόσεις πολιτικών μοντέλων. Επιπλέον, πρόσφατα η χρήση ενός φθηνότερου συστήματος twin-scroll, ακόμη και σε ισχυρές τροποποιήσεις, φαίνεται να είναι οικονομικά αποδοτική. Με τη σειρά του, για να βελτιωθεί η απόδοση των κινητήρων ντίζελ, συχνά προτιμάται να χρησιμοποιείται ένας μόνο στροβιλοσυμπιεστής αντί για biturbo, αλλά με μεταβλητή γεωμετρία στροβίλου.

Τα πιο εξελιγμένα τεχνικά σχήματα για την αύξηση της απόδοσης των υπερτροφοδοτούμενων κινητήρων περιλαμβάνουν μια διάταξη με τρεις στροβιλοσυμπιεστές (BMW X5 M50d) ή τέσσερις (Bugatti Veyron), καθώς και ένα συνδυασμένο σύστημα Twincharger, όπου ένας μηχανικός υπερσυμπιεστής λειτουργεί παράλληλα με έναν υπερσυμπιεστή (Volkswagen και μοντέλα της Volvo). Λοιπόν, ο πιο συνηθισμένος τρόπος για να αυξηθεί η ισχύς των υπερτροφοδοτούμενων κινητήρων παραμένει το intercooler, το οποίο χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους σύγχρονους υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες.

Πρωτοπόροι της σειριακής εφαρμογής biturbo (πίνακας)

μάρκα	Έτος έκδοσης	Χωρητικότητα κινητήρα, l	Ισχύς, hp