Что такое твин-турбо, т.е. последовательный или последовательный наддув? [руководство]

Когда разработчик двигателя хочет получить максимально возможный крутящий момент при самых низких оборотах и ​​в то же время устранить эффект турбоямы, он применяет последовательное наддув, независимо от того, является ли это двигателем с прямым, V-образным или двухтактным двигателем. Я объясняю, что такое и как работает система твин-турбо.

Турбокомпрессор имеет инерцию, обусловленную массой ротора, который должен разгоняться выхлопными газами, выпускаемыми двигателем. Они должны развивать достаточную скорость, соответствующую оборотам, чтобы турбокомпрессор создавал необходимое давление. Перед его производством двигатель относительно слаб, что называется турболагом, что представляет собой задержку реакции двигателя на добавление газа. Подробнее об этом явлении я писал в статье про изменяемую геометрию турбокомпрессора. Это очень простое и популярное решение, особенно в дизельных двигателях, но все же ограниченное размером турбонагнетателя. Так, для развития еще более высокого крутящего момента используется секвентальный наддув, иначе известный как последовательный или твин-турбо.

Сначала маленькие, потом большие

В идеале каждый двигатель должен иметь небольшой турбонагнетатель.который очень рано реагирует на добавление газа и минимизирует турбо-задержку. Еще лучше, если бы это был турбокомпрессор с изменяемой геометрией. Проблема, однако, в том, что маленький турбонагнетатель не давал бы нужного давления наддува на средних и особенно высоких оборотах. И тогда было бы также идеально иметь турбокомпрессор большего размера, но только тогда, т.к. выше на низких оборотах будет слишком большая инерция. «Идеальное» решение — два турбокомпрессора разного размера — это система последовательного наддува. В отличие от параллельного турбокомпрессора оба турбокомпрессора приводятся в действие выхлопными газами всех цилиндров и нагнетают воздух во все из них.

Благодаря этому даже относительно небольшой двигатель (объемом 1,6 или 2,0 л) может генерировать очень высокий крутящий момент и мощность (за счет большого турбокомпрессора), но без потерь в нижней части оборотов благодаря малому турбокомпрессору. Хорошим примером является дизельный двигатель Opel 1.6 CDTi, который благодаря системе двойного турбонаддува развивает колоссальные 350 Нм в диапазоне от 1500 до 2250 об/мин. Еще лучшим примером является 4-цилиндровый двигатель Ford 2.0 TDCi с последовательным наддувом мощностью 213 л.с. и 500 Нм крутящего момента. Для сравнения, его предшественник 3.2 TDCi, несмотря на 5 цилиндров и гораздо больший рабочий объем, с завода выдает 200 л.с. и 470 Нм, но имеет только один турбонагнетатель.

Последовательное или серийное пополнение?

Конструкторы следуют два типа последовательного пополнения. В обоих видах маленький турбокомпрессор на низких оборотах не только снабжает цилиндры воздухом, но и уже дает предварительное давление большому турбонагнетателю, который начинает работать с повышением этого давления, адекватного оборотам двигателя, а затем — на определенном пределе (обычно выше 2000) — берет на себя роль основного турбокомпрессора. И здесь возникает различие между последовательной и последовательной перезарядкой, так как это не совсем взаимозаменяемые термины.

При последовательном пополнении когда работает большой турбонагнетатель, он малый “отключен” от системы наддува пока обороты не упадут. В случае серийного пополнения оба работают вместе, чтобы система наддува быстрее реагировала на изменение скорости вращения. Таким образом, наддув всегда последовательный, потому что турбокомпрессоры работают последовательно, а последовательно только тогда, когда оба турбокомпрессора все еще работают на более высоких оборотах.

Близнец или би? Проблема с названием

Проблема с наименованием системы последовательного наддува еще больше, чем в случае с параллельной, потому что – как я уже писал выше – у нас есть последовательное и последовательное наддув. Кроме того, производители двигателей, подобных описанным выше (Opel или Ford), используют номенклатуру би-турбо, подходящую для параллельного наддува. Поэтому невозможно полагаться на названия, предоставленные производителями, для определения типа пополнения. Единственная номенклатура, которая не вызывает сомнений, это последовательные и параллельные пополнения. Однако стоит отметить, что система последовательного наддува используется как в рядных, так и в V-образных двигателях.