Twin Turbo kerfi
efni
Ef dísilvél er sjálfgefin með túrbínu, þá getur bensínvél auðveldlega gert án túrbósu. Engu að síður, í nútíma bílaiðnaði, er túrbóhleðslu fyrir bíl ekki lengur talinn framandi (í smáatriðum um hvers konar vélbúnaður það er og hvernig hann virkar, því er lýst í annarri grein).
Í lýsingunni á nokkrum nýjum bílgerðum er þess getið eins og biturbo eða twin turbo. Við skulum íhuga hvers konar kerfi það er, hvernig það virkar, hvernig hægt er að tengja þjöppurnar í því. Í lok yfirferðarinnar munum við ræða kosti og galla tvíburatúrbósins.
Hvað er Twin Turbo?
Byrjum á hugtökum. Orðasambandið biturbo mun alltaf þýða að í fyrsta lagi er þetta túrbó tegund af vél, og í öðru lagi mun kerfi þvingaðs loftinnspýtingar í strokkana innihalda tvær hverflar. Munurinn á biturbo og twin-turbo er sá að í fyrra tilvikinu eru tvær mismunandi hverflar notaðar og í því seinna eru þær eins. Hvers vegna - við munum finna út það aðeins síðar.
Löngunin til að ná yfirburðum í kappakstri hefur leitt til þess að bílaframleiðendur leita leiða til að bæta afköst venjulegs brunahreyfils án róttækra inngripa í hönnun hennar. Og árangursríkasta lausnin var kynning á viðbótar loftblásara, vegna þess að stærra magn fer inn í hólkana og skilvirkni einingarinnar eykst.
Þeir sem hafa ekið bíl með túrbínvél að minnsta kosti einu sinni á ævinni tóku eftir því að þangað til vélin snýst upp að ákveðnum hraða er gangverk slíks bíls vægast sagt. En um leið og túrbóinn byrjar að virka eykst svörun hreyfilsins, eins og tvínituroxíð hafi komist í strokkana.
Tregða slíkra mannvirkja hvatti verkfræðinga til að hugsa um að búa til aðra breytingu á túrbínunum. Upphaflega var tilgangur þessara aðferða einmitt að útrýma þessum neikvæðu áhrifum, sem höfðu áhrif á skilvirkni inntakskerfisins (lestu meira um það í annarri umsögn).
Með tímanum var farið að nota túrbóhleðslu til að draga úr eldsneytisnotkun en auka um leið afköst brunahreyfilsins. Uppsetningin gerir þér kleift að stækka togsviðið. Klassíska túrbínan eykur hraða loftstreymisins. Vegna þessa kemur stærra rúmmál inn í kútinn en sogað og magn eldsneytis breytist ekki.
Vegna þessa ferils eykst þjöppunin, sem er ein af lykilbreytunum sem hafa áhrif á mótoraflið (til að mæla það, lestu hér). Með tímanum voru áhugamenn um stillingar bíla ekki lengur ánægðir með verksmiðjubúnaðinn og því fóru fyrirtæki í nútímavæðingu sportbíla að nota mismunandi aðferðir sem sprauta lofti í strokkana. Þökk sé tilkomu viðbótarþrýstingskerfis tókst sérfræðingum að auka möguleika vélarinnar.
Sem frekari þróun túrbó fyrir mótora birtist Twin Turbo kerfið. Í samanburði við klassíska túrbínu gerir þessi uppsetning þér kleift að fjarlægja enn meiri kraft úr brunahreyflinum og fyrir áhugafólk um sjálfstillingu veitir það viðbótarmöguleika til að uppfæra bifreið sína.
Hvernig virkar tvíburatúrbó?
Hefðbundin, náttúrulega soguð vél vinnur á meginreglunni um að draga inn ferskt loft með tómarúmi sem myndast af stimplum í inntaksleiðinni. Þegar rennslið hreyfist eftir stígnum kemst lítið magn af bensíni inn í það (ef um er að ræða bensínbrennsluvél), ef það er gassbíll eða eldsneyti er sprautað vegna virkni sprautu (lestu meira um hvað tegundir nauðungareldsneytis).
Þjöppun í slíkum mótor veltur beint á breytum tengistanganna, rúmmáls strokka osfrv. Eins og fyrir hefðbundna túrbínu, sem vinnur að flæði útblásturslofta, eykur hjól hennar loftið sem kemur inn í strokkana. Þetta eykur skilvirkni hreyfilsins þar sem meiri orka losnar við brennslu loft-eldsneytis blöndunnar og togið er aukið.
Twin turbo virkar á svipaðan hátt. Aðeins í þessu kerfi eru áhrifin af „hugulsemi“ hreyfilsins útrýmd meðan hverfahjólið snýst. Þetta næst með því að setja upp viðbótarbúnað. Lítill þjöppu flýtir fyrir hröðun hverfilsins. Þegar ökumaðurinn þrýstir á bensínpedalinn hraðast slíkur bíll hraðar, þar sem vélin bregst næstum við aðgerð ökumannsins.
Þess má geta að annar búnaðurinn í þessu kerfi getur haft aðra hönnunar- og rekstrarreglu. Í fullkomnari útgáfu er minni túrbínu spunnin upp með minna sterku útblástursrennsli, sem eykur aðstreymi sem berst á lægri hraða og ekki þarf að spinna innvortis vélina til hins ýtrasta.
Slíkt kerfi mun starfa eftirfarandi kerfi. Þegar vélin er ræst, meðan bíllinn er kyrrstæður, starfar einingin á aðgerðalausum hraða. Í inntaksleiðinni myndast náttúruleg hreyfing fersks lofts vegna tómarúms í hólkunum. Þetta ferli er auðveldað með lítilli túrbínu sem byrjar að snúast við lágan snúning. Þessi þáttur veitir smá aukningu í gripi.
Þegar snúningshraði á sveifarásinni hækkar verður útblásturinn háværari. Á þessum tíma snýst minni forþjöppan meira og umfram útblástursloftið hefur áhrif á aðaleininguna. Með aukningu á hraða hjólsins kemur aukið rúmmál lofts inn í inntaksleiðina vegna meiri þrýstings.
Tvöfalt uppörvun útrýma hinni hörðu kraftskiptingu sem er til staðar í klassískum díselum. Á meðalhraða brunavélarinnar, þegar stóra túrbínan er rétt að byrja að snúast, nær litli forþjöppan hámarkshraða. Þegar meira loft kemst í strokkinn, myndast útblástursþrýstingur og keyrir aðalforþjöppuna. Þessi háttur útilokar áberandi muninn á toginu á hámarkshraða vélarinnar og innifalið hverfilsins.
Þegar brunahreyfillinn nær hámarkshraða, nær þjöppan einnig mörkum. Tvöfaldur boost hönnunin er hönnuð þannig að innifalinn í stórri forþjöppu kemur í veg fyrir að minni hliðstæða ofhleðsla frá ofhleðslu.
Tvöfaldur bílaþjöppan skilar þrýstingi í inntakskerfinu sem ekki næst með hefðbundinni forþjöppu. Í vélum með sígildum túrbínum er alltaf túrbólag (áberandi munur á afli aflstöðvarinnar milli þess að ná hámarkshraða sínum og að kveikja á túrbínunni). Að tengja minni þjöppu útilokar þessi áhrif og veitir sléttan hreyfil hreyfla.
Í tvöföldum turbocharge, togi og krafti (lestu um muninn á þessum hugtökum í annarri grein) aflbúnaðarins þróast á breiðari snúningshraða bili en svipaðs mótors með einni forþjöppu.
Tegundir forþjöppukerfa með tveimur turbochargers
Þannig hefur kenningin um notkun túrbóhjóla sannað hagnýtni þeirra til að auka kraft máttur einingarinnar án þess að breyta hönnun vélarinnar sjálfrar. Af þessum sökum hafa verkfræðingar frá mismunandi fyrirtækjum þróað þrjár árangursríkar gerðir tvíbura. Hverri tegund kerfa verður raðað á sinn hátt og þeir munu hafa aðeins aðra starfsreglu.
Í dag er eftirfarandi gerð af tvöföldum túrbókerfi sett upp í bíla:
- Samhliða;
- Samræmd;
- Steig.
Hver tegund er frábrugðin í tengingarmynd blásaranna, stærðum þeirra, augnablikinu þegar hver þeirra verður tekinn í notkun sem og einkenni þrýstingsferlisins. Við skulum skoða hverja tegund kerfa fyrir sig.
Samhliða skýringarmynd hverflanna
Í flestum tilfellum er samhliða gerð af túrbóhleðslu notuð í vélum með V-laga strokka blokkarhönnun. Tæki slíks kerfis er sem hér segir. Ein hverfill er nauðsynlegur fyrir hvern strokkahluta. Þeir hafa sömu víddir og hlaupa líka samsíða hver öðrum.
Útblástursloftið dreifist jafnt í útblástursloftið og fer í sömu magni til hverrar túrbósu. Þessar aðferðir virka á sama hátt og þegar um er að ræða línuvél með einni túrbínu. Eini munurinn er sá að þessi tegund af biturbo hefur tvo eins blásara, en loftinu frá hvorum þeirra er ekki dreift yfir köflana, heldur er stöðugt sprautað í sameiginlegan farveg inntökukerfisins.
Ef við berum slíkt kerfi saman við eitt hverflakerfi í rafmagnseiningu, þá samanstendur tvíburahönnunin í þessu tilfelli af tveimur minni hverflum. Til þess þarf minni orku til að snúa hjólunum sínum. Af þessum sökum eru forþjöppurnar tengdar á minni hraða en ein stór hverfill (minni tregða).
Þetta fyrirkomulag útilokar myndun svo skörprar túrbós, sem verður á hefðbundnum brunahreyflum með einni forþjöppu.
Raðgreining
Í röðinni af Biturbo gerð er einnig kveðið á um uppsetningu tveggja eins blásara. Aðeins verk þeirra eru öðruvísi. Fyrsta kerfið í slíku kerfi mun virka til frambúðar. Annað tækið er aðeins tengt í ákveðnum vinnsluháttum (þegar álag hans eykst eða hraði sveifarásar hækkar).
Stjórnun í slíku kerfi er veitt af rafeindatækni eða lokum sem bregðast við þrýstingi straumsins sem liggur. ECU, í samræmi við forritaða reiknirit, ákvarðar á hvaða augnabliki að tengja seinni þjöppuna. Drif þess er veitt án þess að kveikja á einstaklingsvélinni (vélbúnaðurinn starfar enn eingöngu á þrýstingi útblástursloftsins). Stjórnunin virkjar virkjana kerfisins sem stýrir hreyfingu útblásturslofta. Til þess eru rafmagnslokar notaðir (í einfaldari kerfum eru þetta venjulegir lokar sem bregðast við líkamlegum krafti flæðis) sem opna / loka aðgangi að öðrum blásara.
Þegar stjórnbúnaðurinn opnar aðgang að hjólinu í öðrum gír að fullu, vinna bæði tækin samhliða. Af þessum sökum er þessi breyting einnig kölluð raðhliða. Notkun blásaranna tveggja gerir það mögulegt að raða meiri þrýstingi á komandi lofti, þar sem aðveituhjól þeirra eru tengd einum inntaksbraut.
Í þessu tilfelli eru minni þjöppur einnig settar upp en í hefðbundnu kerfi. Þetta dregur einnig úr töfraáhrifum og gerir hámarks tog tiltækt við lægri vélarhraða.
Þessi tegund af biturbo er sett upp bæði á dísil- og bensínorku. Hönnun kerfisins gerir þér kleift að setja upp ekki einu sinni tvo, heldur þrjá þjöppur sem eru tengdar í röð hver við aðra. Dæmi um slíka breytingu er þróun BMW (Triple Turbo) sem var kynnt árið 2011.
Skrefakerfi
Sviðsett tvírúllakerfi er talið háþróaðasta tvíburatúrhleðsla. Þrátt fyrir þá staðreynd að hún hefur verið til síðan 2004, hefur tveggja þrepa ofhleðslu sannað skilvirkni sína mest tæknilega. Þessi Twin Turbo er settur upp á sumum gerðum dísilvéla þróaðar af Opel. Borg Wagner Turbo Sistems stígandi ofhleðsluhleðslutæki er komið fyrir í sumum BMW og Cummins brunahreyflum.
Turbocharger kerfið samanstendur af tveimur mismunandi stærðum forþjöppum. Þau eru sett upp í röð. Flæði útblásturslofta er stjórnað með raflokum, rekstri þeirra er rafstýrt (það eru líka vélrænir lokar sem eru knúnir með þrýstingi). Að auki er kerfið búið lokum sem breyta stefnu útstreymisflæðisins. Þetta gerir kleift að virkja seinni hverfillinn og slökkva á þeirri fyrstu svo hún bili ekki.
Kerfið hefur eftirfarandi meginreglur um notkun. Hliðarbrautarloki er settur í útblástursgreinina, sem sker úr rennsli frá slöngunni sem fer í aðalhverfillinn. Þegar vélin er í gangi á lágum snúningi er þessari grein lokað. Fyrir vikið fer útblásturinn í gegnum litla túrbínu. Vegna lágmarks tregðu veitir þessi vélbúnaður viðbótarmagn lofts, jafnvel við lítið ICE-álag.
Þá færist rennslið í gegnum aðalhvolf hverfilsins. Þar sem blað hennar byrja að snúast við hærri þrýsting þar til mótorinn nær miðlungshraða er annar vélbúnaðurinn hreyfingarlaus.
Það er líka hjáveituloki í inntaksleiðinni. Á lágum hraða er það lokað og loftstreymið fer nánast án innspýtingar. Þegar ökumaðurinn hleypir upp vélinni snýst litla túrbínan meira og eykur þrýstinginn í inntaksleiðinni. Þetta eykur aftur á móti þrýstinginn á útblástursloftið. Eftir því sem þrýstingur í útblásturslínunni verður sterkari er opinn aflásinn opnaður lítillega þannig að litla túrbínan heldur áfram að snúast og að hluta rennslið beinist að stóra blásaranum.
Smám saman fer stóri blásarinn að snúast. Þegar hraði sveifarásar hækkar magnast þetta ferli sem gerir lokann opnanlegan og þjöppan snýst upp í meira mæli.
Þegar brunahreyfillinn nær meðalhraða er litla túrbínan þegar í gangi í hámarki og aðalforþjöppan er nýbyrjuð að snúast en hefur ekki náð hámarki. Meðan á fyrsta stigi stendur, fara útblástursloftin í gegnum hjól litla vélbúnaðarins (meðan blöð hans snúast í inntakskerfinu) og eru fjarlægð í hvata í gegnum blað aðalþjöppunnar. Á þessu stigi sogast loft inn um hjól stóru þjöppunnar og fara í gegnum snúnings minni gírinn.
Í lok fyrsta áfanga er wastegate opnað að fullu og útblástursrennsli er þegar beint beint að aðal hvata. Þetta kerfi snýst meira upp. Hliðarbrautarkerfið er stillt þannig að litli blásarinn er óvirkur á þessu stigi. Ástæðan er sú að þegar miðlungs og hámarkshraði stórrar túrbínu er náð skapar hún svo sterkt höfuð að fyrsta stigið kemur einfaldlega í veg fyrir að það komist almennilega inn í hólkana.
Á öðru stigi þrýstingsins fara útblástursloftin framhjá litla hjólinu og streymi sem berst er beint um litla vélbúnaðinn - beint inn í strokkana. Þökk sé þessu kerfi hefur bílaframleiðendum tekist að útrýma þeim mikla mun sem er á stóru togi við lágmarks snúningshraða og hámarksafl þegar hámarks sveifarásarhraða er náð. Þessi áhrif hafa verið stöðugur félagi allra hefðbundinna forþjöppu dísilvéla.
Kostir og gallar við tvöfalda túrbóhleðslu
Biturbo er sjaldan sett upp á lítilli aflvélum. Í grunninn er þetta búnaðurinn sem treyst er á fyrir öflugar vélar. Aðeins í þessu tilfelli er mögulegt að taka besta snúningsvísi þegar á lægri snúningi. Einnig eru litlar víddir innri brennsluvélarinnar ekki hindrun í að auka afl rafstöðvarinnar. Þökk sé tvöföldu túrbóhleðslunni næst ágætis sparneytni miðað við náttúrulegan kollega hennar, sem þróar sams konar afl.
Annars vegar er ávinningur af búnaði sem kemur á stöðugleika í aðalferlunum eða eykur skilvirkni þeirra. En á hinn bóginn eru slíkar leiðir ekki án viðbótar ókosta. Og tvöföld túrbóhleðsla er engin undantekning. Slíkt kerfi hefur ekki aðeins jákvæða þætti, heldur einnig nokkrar alvarlegar galla, vegna þess að sumir ökumenn neita að kaupa slíka bíla.
Í fyrsta lagi skaltu íhuga kosti kerfisins:
- Helsti kostur kerfisins er brotthvarf túrbólagsins, sem er dæmigert fyrir allar brunavélar sem eru búnar hefðbundinni túrbínu;
- Vélin skiptir auðveldara yfir í aflstillingu;
- Munurinn á hámarks togi og afli minnkar verulega, þar sem með því að auka loftþrýstinginn í inntakskerfinu eru flestir nýtonarnir fáanlegir yfir breiðara hraðasvið;
- Dregur úr eldsneytisnotkun sem þarf til að ná hámarksafli;
- Þar sem viðbótarvirkjun bílsins er fáanleg við lægri vélarhraða þarf ökumaðurinn ekki að snúa honum svo mikið upp;
- Með því að draga úr álagi á innri brennsluvélinni minnkar slit smurolía og kælikerfið virkar ekki í auknum ham;
- Útblásturslofti er ekki einfaldlega hleypt út í andrúmsloftið heldur er orkan í þessu ferli nýtt með gagni.
Nú skulum við huga að helstu göllum tvíburatúrbósins:
- Helsti ókosturinn er flókinn hönnun inntaks- og útblásturskerfa. Þetta á sérstaklega við um nýjar kerfisbreytingar;
- Sami þáttur hefur áhrif á kostnað og viðhald kerfisins - því flóknari sem vélbúnaðurinn er, því dýrari er viðgerð þess og aðlögun;
- Annar ókostur er einnig tengdur við flókið kerfishönnun. Þar sem þeir samanstanda af miklum fjölda viðbótarhluta eru einnig fleiri hnútar þar sem brot geta orðið.
Sérstaklega ber að nefna loftslag á svæðinu þar sem turbóvélin er notuð. Þar sem hjól forþjöppunnar snýst stundum upp fyrir 10 þúsund snúninga á mínútu þarf hágæða smurningu. Þegar bíllinn er skilinn eftir yfir nótt fer fitan í sorpið svo að flestir hlutar einingarinnar, þar á meðal hverfillinn, verða þurrir.
Ef þú ræsir vélina á morgnana og notar hana með þokkalegu álagi án upphitunar geturðu drepið forþjöppuna. Ástæðan er sú að þurr núningur flýtir fyrir sliti nuddhlutanna. Til að útrýma þessu vandamáli, áður en þú færir vélina í háan snúning, þarftu að bíða aðeins meðan olíunni er dælt í gegnum allt kerfið og nær fjarlægustu hnútunum.
Á sumrin þarftu ekki að eyða miklum tíma í þetta. Í þessu tilfelli hefur olían í sorpinu nægjanlegan vökva svo að dælan geti fljótt dælt henni yfir. En á veturna, sérstaklega í miklum frostum, er ekki hægt að hunsa þennan þátt. Það er betra að eyða nokkrum mínútum í að hita upp kerfið en, eftir stuttan tíma, henda ágætis upphæð til að kaupa nýja túrbínu. Að auki skal þess getið að vegna stöðugs snertingar við útblástursloft getur hjól blásaranna hitað í allt að þúsund gráður.
Ef vélbúnaðurinn fær ekki rétta smurningu, sem samhliða gegnir því hlutverki að kæla tækið, munu hlutar þess nudda hver við annan þurran. Skortur á olíufilmu mun valda mikilli hækkun á hitastigi hlutanna, sem veitir þeim hitauppstreymi og þar af leiðandi hraðari slit þeirra.
Til að tryggja áreiðanlegan rekstur tvöfalda túrbóhleðslutækisins skaltu fylgja sömu aðferðum og fyrir hefðbundna túrbóhjóla. Í fyrsta lagi er nauðsynlegt að skipta um olíu á réttum tíma, sem er ekki aðeins notuð til smurningar, heldur einnig til að kæla hverflana (um aðferðina til að skipta um smurefni, vefsíða okkar hefur sérstök grein).
Í öðru lagi, þar sem hjól blásaranna eru í beinni snertingu við útblástursloftið, verða gæði eldsneytisins að vera mikil. Þökk sé þessu munu kolefnisinnstæður ekki safnast upp á blaðunum, sem trufla frjálsan snúning hjólsins.
Að lokum bjóðum við stutt myndband um mismunandi hverfibreytingar og mun þeirra:
Spurningar og svör:
Hvað er betra bi-turbo eða twin-turbo? Þetta eru túrbóhleðslukerfi vélarinnar. Í mótorum með biturbo jafnast túrbótöfin út og hröðunin jafnast. Í tveggja túrbó kerfi breytast þessir þættir ekki en afköst brunavélarinnar aukast.
Hver er munurinn á bi-turbo og twin-turbo? Biturbo er raðtengt hverflakerfi. Þökk sé raðtengingu þeirra er túrbógatinu eytt við hröðun. Tvöfaldur túrbó er bara tvær túrbínur til að auka afl.
Af hverju þarftu twin turbo? Tvær hverflar veita stærra loftrými inn í strokkinn. Vegna þessa eykst recoil við brennslu BTC - meira loft er þjappað í sama strokk.
