Что твин турбо и битурбо
BI-TURBO И TWIN-TURBO – В ЧЕМ РАЗНИЦА?
В последние годы автомобильные компании все чаще начинают применять в своих моторах системы турбонаддува. Таким образом они компенсируют тенденцию к уменьшению рабочего объема и, как следствие, падения мощности. Но если раньше в двигателях использовали только одну турбину, то сейчас их может быть несколько. Давайте разберемся, что скрывается за загадочными терминами «bi-turbo» и «twin-turbo»?
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ТРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМЫ НАГНЕТАНИЯ ВОЗДУХА:
резонансный;
механический;
газодинамический.
Главным преимуществом подобной системы является отсутствие потерь мощности, связанных с отниманием части энергии от двигателя. Главным же её недостатком можно считать так называемый эффект «турбоямы».
Использование систем bi-turbo и Тwin-turbo позволяет практически полностью забыть о понятии турбоямы. С теоретической частью надувных систем мы разобрались, теперь нам нужно понять, для чего в таких системах используется второй турбокомпрессор.
Наиболее оправданно применение такой системы на V-образных двигателях, которые, как правило, имею большие рабочие объемы. На каждый блок такого мотора приходится по одному турбокомпрессору, и как следствие, каждая из турбин получает свой поток выхлопных газов. Параллельную установку турбин наиболее широко используют британские и немецкие производители автомобилей. Компания BMW, которая долгое время упорно отказывалась строить наддувные моторы, решила наверстать упущенное и устанавливает такую систему даже на свои рядные двигатели.
Отличие biturbo от twinturbo.
Многие мои друзья заблуждаютя, считая эти системы турбирования принципиально разными! Я решил порыться в итнернете и вот что попытаюсь разъяснить:
Твин-турбо и БиТурбо-это лишь разные коммерческие названия системы наддува, состоящей из 2-х турбин.
Название не отображает схему работы турбин (параллельное или последовательное(секвентальное)
Например, Мицубиши 3000 VR-4 имеет название TwinTurbo, там V6 и две турбины, каждая из которых питается от своих 3 цилиндров и дует в общий коллектор. Аналогично на Ауди S4 2.7, но там уже в названии BiTurbo. Аналогично на Мазере Джибли или Кватропорте.
На Тойоте Супра TwinTurbo рядная шестерка, и турбины там работают в хитром порядке, включаясь и выключаясь с помощью специальных перепускных клапанов (последовательно-параллельная схема)
На Субару В4-там две турбины, но работают они секвентально: на низких оборотах работает одна-маленькая-турбина, на высоких к ней подключается вторая-большая.
Би-турбо (biturbo) — система турбонаддува, состоящая из двух последовательно включаемых в работу турбин. В такой системе применяют 2 турбины, одну маленького размера другую большого, сделано это потому, что маленькая турбина раскручивается значительно быстрее, и вступает в работу первой, затем, при достижении более высоких оборотов мотора, раскручивается вторая, большая турбина, и добавляет значительно больший воздушный заряд. Таким образом прежде всего минимизируется лаг, образуется достаточно ровная разгонная характеристика автомобиля без рывка, свойственного большим турбинам, и достигается возможность использовать большие турбины на двигателях устанавлеваемых в автомобилях предназначенных не только для езды по гоночным трассам, но и по городским дорогам, где возможность крутить мотор постоянно есть не всегда, а получить больше мощности с мотора небольшого объема имеет смысл, по каким либо причинам, например связанным с законодательством по налогам данной страны на литраж мотора. Системы би-турбо весьма дороги, и по этому их установка, как правило в серийном производстве, производится на автомобили высокого класса, типа MASERATI или ASTON MARTIN (там компрессоры).
Такая система может быть установлена как на двигатель V6, каждая турбина будет висеть на своей головке по выхлопу, впуск общий, так и на рядном моторе например рядная 4-ка, в этом случае турбины можно включить по выхлопу как парралельно, 2 цилиндра на одну, 2 на другую, так и последовательно — сначала большая турбина, потом маленькая. Встречаются так же варианты, когда к маленькой турбине подходит выхлоп только с 2-х цилиндров, а к большой соответственно с 2-х оставшихся, и с выхода малой турбины.
Есть ли разница между Twin-Turbo и Bi-Turbo или это одно и то же?
Если раньше двигателями с турбонаддувом оснащались преимущественно спортивные автомобили, то теперь ими оснащают даже городские малолитражки. А всё благодаря доблестным экологам, которые днём и ночью борются за чистоту воздуха на планете, но сейчас не об этом.
Что такое турбонаддув знает каждый автолюбитель. Так же каждый знает, что турбонаддув бывает двойным, который обычно называют Bi-Turbo или Twin-Turbo. Мнений о том, что это такое и в чём разница в сети Интернет настолько много, что технически не грамотному человеку разобраться в этом будет не просто. На фоне этого я собственно и решил написать эту статью, в которой максимально понятно расскажу, что же такое Bi-Turbo и Twin-Turbo, а так же есть ли в этом разница.
Значение приставок «Bi» и «Twin»
Итак, приставка «bi» в названии технологии Bi-Turbo это сокращённое от binary, что в переводе с английского языка означает «двухкомпонентный», а слово «twin» в названии технологии Twin-Turbo с английского языка переводится как «близнец».
В связи с этим есть мнение, что технология Bi-Turbo это две турбины разных размеров, которые задействуются по мере необходимости. В частности на низких оборотах двигателя задействована только маленькая турбина, а когда обороты двигателя повышаются, то срабатывает перепускной клапан, в результате чего маленькая турбина отключается и задействуется большая, более мощная турбина.
В свою очередь, что касается технологии Twin-Turbo, то по мнению некоторых это две одинаковых турбины, которые задействованы постоянно.
На первый взгляд кажется, что всё логично и правильно, но это не так.
Первый серийный автомобиль с двойным турбонаддувом
Дело в том, что первым серийным автомобилем, оснащённым двигателем с двойным турбонаддувом, был появившийся в 1981 году Maserati Biturbo. Примечательно, что автомобиль Maserati Biturbo оснащался двумя одинаковыми турбонагнетателями производства IHI, которые были задействованы постоянно, что по мнению некоторых является технологией Twin-Turbo, а не Bi-Turbo.
Неужели глупые итальянцы всё перепутали, а автомобиль правильнее было назвать Maserati Twinturbo? Нет, ничего итальянцы не перепутали!
Что такое Twin-Turbo и Bi-Turbo на самом деле
В действительности Twin-Turbo и Bi-Turbo это просто торговые названия, придуманные маркетологами для обозначения двигателей с двойным турбонаддувом и эти названия, по сути, не имеют никакого отношения к той или иной технологии двойного турбонаддува.
Технологии двойного турбонаддува
Технологии двойного турбонаддува разделяются не на Twin-Turbo и Bi-Turbo, а на параллельную, последовательную и ступенчатую.
Самая простая технология, которую, как я уже писал выше, многие ошибочно называют Twin-Turbo, это параллельная, которая состоит из двух одинаковых и постоянно задействованных турбин. Такой вид двойного турбонаддува идеально подходит для V-образных двигателей, поскольку выход каждой турбины можно направить не только в один общий впускной коллектор, но и раздельно во впускной коллектор каждого из двух блоков цилиндров.
Последовательная технология, которую ошибочно называют Bi-Turbo, состоит из основной и вспомогательной турбин, выходы которых соединяются параллельно и направлены в один общий впускной коллектор. При этом последовательной эта технология называется потому, что турбины задействуются последовательно. Основная турбина может быть задействована, как только на низких оборотах двигателя, так и постоянно, а вот вспомогательная, задействуется только на высоких оборотах двигателя.
Самая сложная технология двойного турбонаддува это ступенчатая, которая является подвидом последовательной технологии. Главное её отличие в том, что вспомогательная турбина соединена с основной не параллельно, а последовательно, то есть с выходом основной турбины. В этом случае основная турбина задействована постоянно и когда задействуется вспомогательная турбина, то она увеличивает давление, создаваемое основной турбиной.
Любая из этих технологий двойного турбонаддува у разных автопроизводителей может называться как Twin-Turbo, так и Bi-Turbo или просто Turbo.
Ещё публикации по теме:
Понравилась публикация? Поделись!
О видах турбонадува
Всем всего, после опубликования статьи о турбинах, многие интересовались вопросами о разновиднастях надува, и общего описания систем, в целом я решил закрыть этот недостаток статьи и рассказать Вам об основных видах надува и так начнем.
Би-турбо (Bi-turbo) и Твин-турбо (twin-turbo)
Вопреки убеждениям некоторых «экспертов» название системы битурбо или твинтурбо не отображают схему работы турбины – параллельную или последовательную (секвентальную).
Например, у автомобиля Mitsubishi 3000 VR-4 система турбонаддува носит название TwinTurbo. В автомобиле стоит двигатель V6 и у него две турбины, каждая из которых использует энергию выхлопных газов из своих трех цилиндров, но задувают они в один общий впускной коллектор. У, например, немецких автомобилей есть схожие по рабочему принципу системы, но называются они не твинтурбо, а БиТурбо.
На автомобиле Toyota Supra с рядной шестеркой установлены две турбины, система турбонаддува называется TwinTurbo, но работают они в особой последовательности, включаясь и выключаясь с помощью специальных перепускных клапанов.
На автомобиле Subaru B4 тоже стоят две турбины, но работают они последовательно: на низких оборотах дует маленькая турбина, а на высоких, когда та не справляется, подключается вторая турбина большего размера.
Давайте теперь по порядку разберем обе системы би-турбо и твинтурбо.
Би-турбо – система турбонаддува, представляющая собой две последовательно включаемых в работу турбин. В системе би-турбо используют две турбины, одну малого размера, а вторую большего размера. Маленькая турбина раскручивается быстрее, но на высоких оборотах двигателя маленькая турбина не может справиться с компрессией воздуха и созданием нужного давления. Тогда подключается большая турбина, добавляющая мощный заряд сжатого воздуха. Следовательно, минимизируется задержка (или турболаг), образуется ровная разгонная динамика. Системы би-турбо весьма не дешевое удовольствие и обычно устанавливаются на автомобили высокого класса.
Система би-турбо может быть установлена как на двигатель V6, где каждая турбина будет установлена со своей стороны, но с общим впуском. Либо на рядном моторе, где установка турбины осуществляется по цилиндрам (напр, 2 для малой и 2 для больщой турбины), так и секвентально, когда на выпускном коллекторе сначала устанавливается большая трубина, а потом маленькая.
Твин-турбо – данная система отличается от би-турбо тем, что нацелена не на снижения турбо-лага или выравнивание разгонной динамики, а на увеличение производительности. В системах твин-турбо применяются две одинаковые турбины, соответственно производительность такой системы турбонаддува эффективней, чем системы с одной турбиной. К тому же, если применить 2 небольших турбины, схожих по производительности с одной большой, то можно снизить нежелаемый турболаг. Но это не значит, что никто не использует две больших турбины. Например, в серьезном драге могут использоваться две больших турбины для еще большей производительности. Система твин-турбо может работать как на V-образных моторах, так и на рядных. Последовательность включения турбин может варьироваться, как и на битурбо системах.
А вообще для еще большего веселья никто вам не мешает воткнуть сразу 3 турбины или более. Цель преследуется такая же, как и для твин-турбо.
Бывает три вида систем твин турбо и би-турбо а именно:
1) Параллельный тип:
Параллельная система работает одновременно и параллельно друг другу, и включает в себя два одинаковых турбокомпрессора. Параллельная работа происходит из-за ровного деления потока сгоревших газов между турбокомпрессорами. Из каждого компрессора выходит сжатый воздух и поступает в общий впускной коллектор, и потом распределяется по цилиндрам. Параллельный используется, как правило, на дизельных V-образных двигателях. Из-за параллельной схемы турбонаддува эффективность системы основывается на том, что две маленькие турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая турбина. Турбокомпрессоры работают на всех оборотах двигателях обеспечивая быстрое повышение наддува. И каждая турбина установлена на своём выпускном коллекторе.
В системе последовательного Twin Turbo постоянно работает первый турбокомпрессор, а второй начинает работать в определённом порядке работы двигателя (повышенная частота оборотов, нагрузка). Последовательный турбокомпрессор включает два одинаковых по характеристикам турбокомпрессора.
Электронная система управления обеспечивает переход между режимами и регулирует поток сгоревших газов ко второму турбокомпрессору за счёт специального клапана.
Чтобы достичь максимально высокого выхода мощности, система последовательности Twin Turbo минимизирует последствия турбозадержки. Применяются, как на дизельные двигатели, так и на бензиновые. В 2011 году была представлена система с тремя последовательными турбокомпрессорами компанией BMW и называется она Triple Turbo.
Хотелось бы немного рассказать о системе надува bmw triple turbo на дизеле, а именно как работают там турбины:
Одна из малых турбин начинает работать прямо с холостых, устраняя эффект турбоямы, с ростом оборотов до 1500 в минуту в дело включается большой нагнетатель, вместе с которым достигается пиковая тяга в 740 Нм. На 2700 оборотах в минуту подключается третья турбина, чтобы пиковый крутящий момент не упал вплоть до 3000 об/мин.
Помимо последовательного наддува в автомобилях применяются и более сложные схемы с большим количеством нагнетателей. К примеру, в нашумевшем Бугатти Вейрон, для получения мощности в 1001 лошадиную силу на двигателе стоит 4 турбонагнетателя.
В техническом плане система двухступенчатого турбонаддува является самой совершенной.
В системе двухступенчатого турбонаддува используется клапанное регулирование потока сгоревших газов и нагнетаемого воздуха. Эта система состоит из двух турбокомпрессоров разного размера. В последствии установленных в впускном и выпускном трактах.
Перепускной клапан сгоревших газов закрыт при низких оборотах двигателя. Сгоревшие газы через малый турбокомпрессор, имея максимальную отдачу и минимальную инерцию проходят дальше через большой турбокомпрессор. И так как давление отработавших газов не сильное, то следовательно и большая турбина практически не вращается. Перепускной клапан наддува закрыт на впуске и воздух поступает последовательно через большой и малый компрессоры.
Общая работа турбокомпрессоров начинает осуществляться при росте оборотов. И постепенно начинает открываться перепускной клапан сгоревших газов. Большая турбина начинает все больше и интенсивно раскручиваться, так как часть отработавших газов идёт прямо через неё.
Большой турбокомпрессор на впуске с определённым давлением начинает сжимать воздух, но давление не слишком большое и сжатый воздух дальше поступает в малый турбокомпрессор, где продолжает повышается 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 мгновенно достигается номинальный крутящий момент и поддерживается в широком диапазоне оборотов двигателя. При этом достигается максимальное увеличение мощности. Таким образом, система поддерживает блестящую 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.
И немного о других видах турбин.
Турбокомпрессоры с изменяемой геометрией VTG (Variable Geometry Turbine)
Первым VNT (Variable Nozzle Turbine) турбокомпрессором с изменяемой геометрией в 1995 году стал турбокомпрессор для Фольксвагена Multivane с 1,9 литровым двигателем TDI. Принцип действия VNT турбокомпрессора заключается в оптимизации потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины. На низких оборотах двигателя и малом количестве выхлопных газов VNT турбокомпрессор направляет весь поток выхлопных газов на колесо турбины, тем самым увеличивая ее мощность и давление наддува (на рисунке слева). При высоких оборотах и высоком уровне газового потока турбокомпрессор VNT располагает подвижные лопатки в открытом положении, увеличивая площадь сечения и отводя часть выхлопных газов от крыльчатки, защищая себя от превышения оборотов и поддерживая давление наддува на необходимом двигателю уровне, исключая перенаддув.
Двигатель с системой VNT, имеет лучший отклик, производит большую мощность и крутящий момент, потребляет меньше топлива и обеспечивает снижение вредных выбросов по сравнению с двигателем, связанным с турбокомпрессором традиционным байпасом. Благодаря короткому времени отклика и плавному ускорению улучшается управляемость машиной и срок ее службы. По сравнению с турбокомпрессором, оборудованным байпасом, турбокомпрессор VNT, более эффективный в более широком диапазоне величин потока, имеет следующие 3 основных преимущества:
1)Более высокая мощность: при определенной скорости двигателя и для заданного давления наддува модели VNT обеспечивают большую разность давлений и снижают температуру газов на выходе из двигателя.
2)Больший крутящий момент: при низких оборотах двигателя модели VNT обеспечивают повышенное давление наддува.
3)Экономия топлива и снижение выброса вредных веществ в атмосферу: контролируемые непосредственно системой управления двигателем, турбокомпрессоры VNT оптимизируют сгорание.
a. корпус турбины
b. крыльчатка для отработанных газов
c. корпус турбокомпрессора
e. ось рычага смещения регулируемого кольца
f. регулируемое кольцо
g. оси направляющих лепестков
h. направляющие лепестки
Основной проблемой VNT турбокомпрессора является недостаточная устойчивость конструкции к высоким температурам. По этой причине основным местом применения технологии VNT стали дизельные двигатели. Первой «ласточкой» в применении турбины с изменяемой геометрией на бензиновых двигателях стала компания Porsche.
Один из вариантов решения проблемы ”турбоямы”- турбина с двумя крыльчатками, называемая Twin-Scroll. Одна из крыльчаток (чуть большего размера) принимает выхлопные газы от одной половины цилиндров двигателя, вторая (чуть меньшего размера) — от второй половины цилиндров. Обе подают газы на одну и ту же турбину, эффективно раскручивая её, как на низких, так и на высоких оборотах.
Есть еще так-же турбо-компрессорные двигатели но о них мы поговорим в другой раз.
Пожалуй на этом Все, как всегда все собрано, допилено, дополнено и частично переведено мной(RastaBeat).
Как всегда оценивать данную статью Вам если она Вам нравится или показалась интересной не поленитесь нажать на кнопочку «мне нравится«, Всем спасибо за внимание, любые вопросы по авто Вы как и прежде можете писать мне в личку стараюсь помогать всем.
Biturbo и twinturbo: общее и отличия систем надува
На автомобилях нового поколения стал очень часто применяться турбонаддув. Что это такое?
Турбонаддув – это устройство, которое применяется для того, чтобы увеличить работоспособность двигателя путем увеличения подачи топлива в двигатель автомобиля. Стоит отметить, что уже более пятидесяти лет в автомобиле нередко можно встретить сразу две турбины. Такая комбинация имеет различные названия, включая и те, которые указаны название самой статьи. На многих автофорумах, однако, находится в открытом доступе много информации о различиях между этими двумя видами. Поэтому мы решили тоже внести свою лепту.
Суть
В начале было
Конечно, при всех выявленных недостатках автомобильные инженеры пытались найти решение проблемы. Так специалистами компании Тойота было предложено включение в своей модели Biturbo турбокомпрессоров. Клапаны при работе на низких оборотах закрыты, выхлопные газы, соответственно, могут выходить только через первую турбину. Она раскручивается и таким образом обеспечивается выход из так называемой турбоямы. Кроме того, нововведения еще и в том, что как только турбина достигнет трех с половиной тысяч оборотов в минуту, при котором давление газов уже становится, скажем так, избыточным, открывается заслонка, и горячий воздух уходит автоматически ко второму компрессору, который изначально сделан в большем размере, и, таким образом принимая на себя весь поток воздуха, обеспечивает прирост мощности для двигателя.
Наши дни
Однако пятьдесят лет спустя, уже в наши дни, стали более распространены v-образные моторы, и в соответствии с этим, система biturbo стала применяться все реже и реже, поскольку она не совмещалась с такими моторами, о которых мы писали ранее. Именно такое неудобство и привело к появлению альтернативы — twinturbo, в которой каждая турбина закреплена с помощью нескольких цилиндров к какой-либо из двух половин блока. Турбокомпрессоры обычно располагались ближе либо впускному, либо к выпускному коллектору, что значительно уменьшало уровень потерь, а также повышало мощность работы двигателя. Такое решение инженерной мысли не только смогло улучшить мощность двигателя, но и полностью избавиться от возможности попадания в турбояму, из-за которых страдал страдала комплектовка мотора biturbo.
Плюсом альтернативной схемы Твинтурбо является еще и то, что использование общего впускного коллектора значительно упрощает использование системы в целом и делает ее менее затратной для обслуживания. Однако здесь есть и оборотная сторона медали, так как такая система ограничивает динамику автомобиля полностью, и поэтому альтернативным вариантом стала компоновка biturbo уже с раздельными выпускными трактами и коллекторами. Это обеспечило возможность устанавливать ее на рядовых моторах, которые прежних моделях оснащались лишь двумя турбокомпрессорами, которые были расположены в последовательном порядке.
Еще одно нововведение в альтернативной схеме twin-turbo: это то же самое, что и предыдущая версия Twin Turbo, только от компании BMW. Главное отличие такой схемы заключалось в том, что турбина располагалась в развале v8, а не по сторонам от блока цилиндров, питавших турбокомпрессор, как в предыдущих версиях. Результат не заставил себя долго ждать, и положительным моментом стало то, что возможность попадания в турбоямы снизилась более чем на 40%, двигатель повысил свою работу, интенсивность его вибраций снизилась.
Точность формул ировок
Стоит отметить, что время от времени twinturbo путают с twinscroll, которая предполагает использование только одной турбины. Разница в том,что в ней всего два канала и два участка крыльчатки, которые имеют различную форму лопастей. Благодаря этому клапан, который ведет к маленькой на низких оборотах открывается, тем самым разгоняя компрессор и способствуя автоматичесому увеличению мощности – без возможности попадания в турбояму. Однако стоит отметить, что при растущей скорости вращения коленного вала давление, исходящее от выхлопных газов, может стать избыточным, и только в таком случае открывается второй клапан с большой крыльчаткой, и, как следствие, производительность автомобиля растет.
Среди недостатков такой системы можно выявить меньшую эффективность, в отличие от классической системы biturbo, но в сравнении с одной турбиной возможности двигателя определенно возрастают. Безусловно, такая компоновка, как твинскролл немного сложнее в производстве, и в последнее время она числится в списке ненадежных, хотя ее по-прежнему продолжают применять как отдельно, так и в качестве составной части системы biturbo.
Черное и белое
Если вы опытный автолюбитель и знаете, в чем отличие компрессора и турбокомпрессора, то должны понимать, почему эти системы инженеры считают несовместимыми. В первую очередь, различие в том, что компрессор приводится в действие от коленвала, в то время как турбокомпрессор в основном работает на энергии выхлопных газов и, соответственно, понятно, почему совместить системы становится нереальным решением. Однако выход из этой ситуации нашли инженеры компании Volkswagen. Они предложили включить два узла в свой вариант системы твинтурбо, благодаря чему эта турбина начинает работать постоянно, в то время как компрессор является лишь помощником в устранении турбоям. Компрессор постепенно начнет отключаться, но если вы резко нажмете на газ, он начнет работу, параллельно улучшая работу двигателя на момент подачи топлива. Конечно, разница при езде для водителя не сильно очевидна, но на уровне производства система, которая была разработана инженерами Volkswagen оказалась не такой-то простой и не совсем надежной. Оттого на брендовых автомобилях используется всего один из двух предложенных вариантов.
