Twin Turbo turboşarj sistemi
Məzmun
Dizel mühərrik standart olaraq bir turbinlə təchiz olunmuşdursa, benzin mühərriki turboşarj olmadan asanlıqla edə bilər. Buna baxmayaraq, müasir avtomobil sənayesində bir avtomobil üçün bir turboşarj artıq ekzotik sayılmır (hansı mexanizm olduğu və necə işlədiyi barədə ətraflı şəkildə izah olunur) başqa bir məqalədə).
Bəzi yeni avtomobil modellərinin təsvirində biturbo və ya əkiz turbo kimi bir şeydən bəhs olunur. Gəlin hansı sistem olduğunu, necə işlədiyini, içərisindəki kompressorların necə bağlanacağını nəzərdən keçirək. Baxış sonunda əkiz turbonun müsbət və mənfi cəhətlərini müzakirə edəcəyik.
Twin Turbo nədir?
Terminologiyadan başlayaq. Biturbo ifadəsi həmişə o demək olacaq ki, birincisi, bu, turbomühərrik növüdür, ikincisi, silindrlərə məcburi hava enjeksiyonu sxeminə iki turbin daxildir. Biturbo və twin-turbo arasındakı fərq ondan ibarətdir ki, birinci halda iki müxtəlif turbin istifadə olunur, ikincisində isə eynidir. Niyə - bunu bir az sonra anlayacağıq.
Yarışda üstünlük qazanmaq istəyi, avtomobil istehsalçılarının dizaynında kəskin müdaxilələr olmadan standart daxili yanma mühərrikinin performansını yaxşılaşdırma yollarını axtarmasına səbəb oldu. Və ən təsirli həll, daha böyük bir həcm silindrlərə daxil olduğu və bölmənin məhsuldarlığını artırdığı üçün əlavə bir hava üfləyicisinin tətbiqi idi.
Həyatlarında ən azı bir dəfə turbin mühərriki olan bir avtomobil idarə edənlər, mühərrikin müəyyən bir sürətə qədər fırlanana qədər belə bir avtomobilin dinamikasının yumşaq desək, ləng olduğunu fərq etdilər. Ancaq turbo işə başlamazdan sonra mühərrikin reaksiya qabiliyyəti artır, sanki azot oksidi silindrlərə girdi.
Bu cür qurğuların hərəkətsizliyi mühəndisləri turbinlərin başqa bir modifikasiyası yaratmaq barədə düşünməyə sövq etdi. Əvvəlcə bu mexanizmlərin məqsədi suqəbuledici sistemin səmərəliliyinə təsir göstərən bu mənfi təsiri aradan qaldırmaq idi (bu barədə daha çox oxuyun başqa bir baxışda).
Zamanla, yanacaq istehlakını azaltmaq, eyni zamanda daxili yanma mühərrikinin performansını artırmaq üçün turboşarjdan istifadə olunmağa başladı. Quraşdırma fırlanma anını genişləndirməyə imkan verir. Klassik turbin hava axınının sürətini artırır. Bu səbəbdən, silindirə aspirasiya edilmişdən daha böyük bir həcm daxil olur və yanacaq miqdarı dəyişmir.
Bu proses sayəsində mühərrik gücünü təsir edən əsas parametrlərdən biri olan sıxılma artır (onu necə ölçmək üçün oxuyun burada). Vaxt keçdikcə avtomobil tənzimləmə həvəskarları artıq fabrik avadanlıqlarından razı qalmadılar, buna görə idman avtomobillərinin modernləşdirilməsi şirkətləri silindrlərə hava vuran fərqli mexanizmlərdən istifadə etməyə başladılar. Əlavə bir təzyiq sisteminin tətbiqi sayəsində mütəxəssislər mühərriklərin potensialını genişləndirməyi bacardılar.
Mühərriklər üçün turbonun daha da təkamülü olaraq, Twin Turbo sistemi ortaya çıxdı. Klassik bir turbinlə müqayisədə bu quraşdırma daxili yanma mühərrikindən daha çox güc çıxartmağınıza imkan verir və avtomatik tənzimləmə həvəskarları üçün nəqliyyat vasitələrini yeniləmək üçün əlavə potensial təmin edir.
İkiz turbo necə işləyir?
Konvensional təbii aspirasiya edilmiş mühərrik, giriş traktındakı pistonlar tərəfindən yaradılan vakum vasitəsi ilə təmiz havada çəkmə prinsipi üzərində işləyir. Axın yol boyunca irəlilədikdə, az miqdarda benzin daxil olur (benzinli daxili yanma mühərriki vəziyyətində), əgər karbürator maşınıdırsa və ya bir injektorun işləməsi səbəbindən yanacaq vurulursa (nə haqqında daha çox oxuyun məcburi yanacaq təchizatı növləri).
Belə bir mühərrikdə sıxılma birbaşa birləşdirici çubuqların parametrlərindən, silindr həcmindən və s. İşlənmiş qazların axını üzərində işləyən adi bir turbinə gəldikdə, onun pervanesi silindrlərə daxil olan havanı artırır. Bu, mühərrikin səmərəliliyini artırır, çünki hava yanacağı qarışığının yanması zamanı daha çox enerji ayrılır və fırlanma anı artır.
İkiz turbo oxşar şəkildə işləyir. Yalnız bu sistemdə, turbin çarkı dönərkən motorun "düşüncəli" təsiri aradan qaldırılır. Buna əlavə bir mexanizm quraşdırmaqla nail olunur. Kiçik bir kompressor turbin sürətlənməsini sürətləndirir. Sürücü qaz pedalına basdıqda, belə bir avtomobil daha sürətli sürətlənir, çünki motor demək olar ki, sürücünün hərəkətinə reaksiya verir.
Bu sistemdəki ikinci mexanizmin fərqli bir dizayn və iş prinsipinə sahib ola biləcəyini xatırlatmaq lazımdır. Daha inkişaf etmiş bir versiyada daha kiçik bir turbin daha az güclü işlənmiş qaz axını ilə bükülür, bu da aşağı sürətlərdə gələn axını artırır və daxili yanma mühərrikinin həddinə qədər fırlanmasına ehtiyac yoxdur.
Belə bir sistem aşağıdakı sxemə uyğun işləyəcəkdir. Mühərrik işə salındıqda, avtomobil dayandıqda, bölmə boş sürətlə işləyir. Giriş kanalında, silindrlərdəki boşluq səbəbindən təbii bir təmiz hava hərəkəti meydana gəlir. Bu prosesi aşağı dövr / dəqiqədə dönməyə başlayan kiçik bir turbin asanlaşdırır. Bu element dartmada cüzi bir artım təmin edir.
Krank mili dövrü yüksəldikcə egzoz daha sıx olur. Bu zaman daha kiçik supercharger daha çox fırlanır və işlənmiş qaz axınının artması əsas bölməyə təsir göstərməyə başlayır. Çarkın sürətindəki bir artımla, daha çox itələmə səbəbindən artan bir hava həcmi giriş traktına daxil olur.
İkili gücləndirmə, klassik dizellərdə mövcud olan sərt güc dəyişikliyini aradan qaldırır. Daxili yanma mühərrikinin orta sürətində, böyük turbin yeni fırlanmağa başlayanda, kiçik supercharger maksimum sürətə çatır. Silindrə daha çox hava daxil olduqda, egzoz təzyiqi artır və əsas super şarjı idarə edir. Bu rejim, maksimum mühərrik sürətinin fırlanma anı ilə turbin daxil edilməsi arasındakı nəzərə çarpan fərqi aradan qaldırır.
Daxili yanma mühərriki maksimum sürətə çatdıqda, kompressor da limit səviyyəsinə çatır. İkiqat gücləndirmə dizaynı, böyük bir superşarj cihazının daxil edilməsi kiçik həmkarının həddindən artıq yüklənməsinin qarşısını alacaq şəkildə hazırlanmışdır.
İkili avtomobil kompressoru giriş sistemində ənənəvi superşarjla əldə edilə bilməyən təzyiq verir. Klassik turbinli mühərriklərdə həmişə bir turbo gecikmə var (maksimum sürətə çatmaq və turbini açmaq arasında güc biriminin gücündə nəzərəçarpacaq bir fərq). Kiçik bir kompressorun bağlanması bu effekti aradan qaldırır, hamar motor dinamikası təmin edir.
İkiz turboşarjda, tork və gücdə (bu konsepsiyalar arasındakı fərq haqqında oxuyun başqa bir məqalədə) güc vahidi, bir superşarjlı oxşar motora nisbətən daha geniş bir rpm aralığında inkişaf edir.
İki turboşarjlı super şarj sxemlərinin növləri
Beləliklə, turboşarjların işləmə nəzəriyyəsi, mühərrikin öz dizaynını dəyişdirmədən enerji blokunun gücünü etibarlı şəkildə artırmaq üçün praktikliyini sübut etdi. Bu səbəbdən fərqli şirkətlərin mühəndisləri üç effektiv cüt turbo növü inkişaf etdirdilər. Hər bir sistem növü özünəməxsus şəkildə düzəldiləcək və bir az fərqli işləmə prinsipinə sahib olacaqdır.
Bu gün avtomobillərdə aşağıdakı tip cüt turboşarj sistemləri quraşdırılıb:
- Paralel;
- Ardıcıl;
- Addımladı.
Hər bir növ üfleyicilərin əlaqə diaqramında, ölçülərində, hər birinin işə düşmə anında və təzyiq prosesinin xüsusiyyətlərində fərqlənir. Hər bir sistem növünü ayrıca nəzərdən keçirək.
Paralel turbin əlaqə diaqramı
Əksər hallarda V formalı silindr bloku dizaynı olan mühərriklərdə paralel bir turboşarj növü istifadə olunur. Belə bir sistemin cihazı aşağıdakı kimidir. Hər silindr bölməsi üçün bir turbin tələb olunur. Eyni ölçülərə malikdirlər və eyni zamanda bir-birinə paraleldirlər.
Egzoz qazları egzoz traktında bərabər paylanır və eyni miqdarda hər turbokompressorun yanına gedir. Bu mexanizmlər bir turbinli bir sıra mühərrik vəziyyətində olduğu kimi işləyir. Yeganə fərq budur ki, bu tip biturbo iki eyni üfləyiciyə malikdir, lakin hər birindən olan hava bölmələr üzrə paylanmır, həm də giriş sisteminin ümumi yoluna vurulur.
Belə bir sxemi bir xətt içi güc vahidindəki tək bir turbin sistemi ilə müqayisə etsək, bu halda əkiz turbo dizaynı iki kiçik turbindən ibarətdir. Bunun üçün çarklarını fırlatmaq üçün daha az enerji lazımdır. Bu səbəbdən də, super şarj cihazları bir böyük turbindən (daha az ətalətdən) daha aşağı sürətlə bağlanır.
Bu tənzimləmə bir superşarjlı şərti daxili yanma mühərriklərində meydana gələn belə bir kəskin turbo gecikməsinin meydana gəlməsini aradan qaldırır.
Ardıcıl daxiletmə
Seriya Biturbo tipi eyni iki üfləyicinin quraşdırılmasını da təmin edir. Yalnız onların işləri fərqlidir. Belə bir sistemdəki ilk mexanizm qalıcı bir şəkildə işləyəcəkdir. İkinci cihaz yalnız mühərrikin müəyyən bir iş rejimində bağlanır (yükü artdıqda və ya krank mili sürəti artdıqda).
Belə bir sistemdə nəzarət keçən axının təzyiqinə reaksiya verən elektronika və ya klapanlar tərəfindən təmin edilir. ECU, proqramlaşdırılmış alqoritmlərə uyğun olaraq, ikinci kompressorun hansı anda bağlanacağını təyin edir. Sürücüsü fərdi mühərriki açmadan təmin edilir (mexanizm hələ də yalnız işlənmiş qaz axınının təzyiqi ilə işləyir). İdarəetmə bloku işlənmiş qazların hərəkətini idarə edən sistemin aktuatorlarını aktivləşdirir. Bunun üçün elektrik ventilləri istifadə olunur (daha sadə sistemlərdə bunlar axan axının fiziki gücünə reaksiya verən adi valflardır), ikinci üfleyiciyə giriş / açma imkanı.
İdarəetmə bölməsi ikinci dişli çarxa girişini tam açdıqda, hər iki cihaz da paralel işləyir. Bu səbəbdən bu modifikasiyaya serial-paralel də deyilir. İki üfləyicinin işləməsi, gələn havanın daha yüksək bir təzyiqini təşkil etməyə imkan verir, çünki onların təchizatı çarkları bir giriş traktına bağlıdır.
Bu vəziyyətdə, adi bir sistemə nisbətən daha kiçik kompressorlar da quraşdırılır. Bu, eyni zamanda turbo gecikmə effektini azaldır və daha az mühərrik sürətində maksimum tork əldə etməyə imkan verir.
Bu cür biturbo həm dizel, həm də benzin mühərriklərində quraşdırılmışdır. Sistemin dizaynı bir -birinə ardıcıl olaraq bağlanan iki deyil, üç kompressor quraşdırmağa imkan verir. Belə bir modifikasiyaya misal olaraq 2011 -ci ildə təqdim olunan BMW (Triple Turbo) modelini göstərmək olar.
Addım sxemi
Mərhələli əkiz sürüşmə sistemi, ən inkişaf etmiş əkiz turboşarj növü hesab olunur. 2004-cü ildən bəri mövcud olmasına baxmayaraq, iki mərhələli super yükləmə növü texniki cəhətdən səmərəliliyini sübut etdi. Bu Twin Turbo, Opel tərəfindən hazırlanmış bəzi dizel mühərriklərinə quraşdırılmışdır. Borg Wagner Turbo Sistems -in pilləli super yükləmə həmkarı bəzi BMW və Cummins daxili yanma mühərrikləri ilə təchiz edilmişdir.
Turboşarj sxemi iki fərqli ölçülü super şarj cihazından ibarətdir. Ardıcıl olaraq quraşdırılırlar. Egzoz qazlarının axını, işləməsi elektron qaydada idarə olunan elektro-klapanlar tərəfindən idarə olunur (təzyiqlə idarə olunan mexaniki klapanlar da var). Bundan əlavə, sistem boşaltma axınının istiqamətini dəyişdirən valflarla təchiz edilmişdir. Bu, ikinci turbini işə salmağa və birincisini söndürməyə imkan verəcək ki, sıradan çıxmasın.
Sistem aşağıdakı iş prinsipinə malikdir. Egzoz manifolduna əsas turbinə gedən şlanqdan axını kəsən bir bypass valfi quraşdırılmışdır. Mühərrik aşağı rpm-də işləyəndə bu qol bağlanır. Nəticədə egzoz kiçik bir turbindən keçir. Minimum ətalət sayəsində bu mexanizm aşağı ICE yüklərində belə əlavə bir hava həcmi təmin edir.
Sonra axın əsas turbin çarkından keçir. Bıçaqları mühərrik orta sürətə çatana qədər daha yüksək təzyiqlə dönməyə başladığı üçün ikinci mexanizm hərəkətsiz qalır.
Qəbul yolunda bir bypass klapanı da var. Aşağı sürətlərdə bağlanır və hava axını praktik olaraq enjeksiyasız gedir. Sürücü mühərriki yüksəltdikcə kiçik turbin daha sərt fırlanır və giriş traktındakı təzyiqi artırır. Bu da işlənmiş qazların təzyiqini artırır. Egzoz xəttindəki təzyiq gücləndikcə, zibil qapısı bir qədər açılır, beləliklə kiçik turbin dönməyə davam edir və axının bir hissəsi böyük üfleyiciyə yönəldilir.
Tədricən, böyük üfləyici fırlanmağa başlayır. Krank mili sürəti artdıqca, bu proses daha da güclənir və bu da klapanı daha çox açır və kompressor daha böyük dərəcədə fırlanır.
Daxili yanma mühərriki orta sürətə çatdıqda, kiçik turbin onsuz da maksimum işləyir və əsas supercharger təzə fırlanmağa başlamış, lakin maksimuma çatmamışdır. Birinci mərhələnin istismarı zamanı işlənmiş qazlar kiçik mexanizmin pervanəsindən keçir (bıçaqlar suqəbuledici sistemdə dönərkən) və əsas kompressorun bıçaqları vasitəsilə katalizatora çıxarılır. Bu mərhələdə hava böyük kompressorun pervanəsindən sorulur və fırlanan kiçik dişli dişlilərdən keçir.
Birinci mərhələnin sonunda zibil qapısı tamamilə açılır və egzoz axını onsuz da əsas təkər pervanəsinə yönəldilir. Bu mexanizm daha güclü bir şəkildə fırlanır. Baypas sistemi elə qurulub ki, bu mərhələdə kiçik üfləyici tamamilə söndürülsün. Səbəbi budur ki, böyük bir turbinin orta və maksimum sürətinə çatdıqda elə güclü bir baş yaradır ki, birinci mərhələ sadəcə silindrlərə düzgün daxil olmasının qarşısını alır.
Təzyiqin ikinci mərhələsində, işlənmiş qazlar kiçik pervanenin yanından keçir və gələn axın kiçik mexanizm ətrafında - birbaşa silindrlərə yönəldilir. Bu sistem sayəsində avtomobil istehsalçıları maksimum krank mili sürətinə çatdıqda minimum dövr / dəqədəki yüksək fırlanma anı ilə maksimum güc arasındakı böyük fərqi aradan qaldırmağı bacardılar. Bu təsir hər hansı bir şərti supercharged dizel mühərrikin daimi tərəfdaşı olmuşdur.
İkili turboşarjın müsbət və mənfi cəhətləri
Biturbo nadir hallarda az güclü mühərriklərdə quraşdırılır. Əsasən, bu güclü maşınlar üçün etibar olunan avadanlıqdır. Yalnız bu vəziyyətdə optimal fırlanma göstəricisini onsuz da aşağı dövrlərdə götürmək mümkündür. Həm də daxili yanma mühərrikinin kiçik ölçüləri enerji blokunun gücünün artırılmasına mane olmur. İkiz turboşarj sayəsində, eyni gücü inkişaf etdirən təbii aspirantı ilə müqayisədə layiqli yanacaq qənaəti əldə edilir.
Bir tərəfdən, əsas prosesləri sabitləşdirən və ya onların səmərəliliyini artıran avadanlıqdan bir fayda var. Digər tərəfdən, bu cür mexanizmlər əlavə çatışmazlıqlardan da kənar deyildir. Və əkiz turboşarj da istisna deyil. Belə bir sistemin yalnız müsbət tərəfləri deyil, həm də bəzi ciddi çatışmazlıqlar var, buna görə bəzi sürücülər bu cür avtomobillər almaqdan imtina edirlər.
Əvvəlcə sistemin üstünlüklərini nəzərdən keçirin:
- Sistemin əsas üstünlüyü şərti turbinlə təchiz olunmuş bütün daxili yanma mühərrikləri üçün tipik olan turbo gecikməsinin aradan qaldırılmasıdır;
- Mühərrik güc rejiminə daha asan keçir;
- Maksimum tork və güc arasındakı fərq əhəmiyyətli dərəcədə azalır, çünki suqəbuledici sistemdəki hava təzyiqini artıraraq, yenilərin çoxu daha geniş mühərrik sürət aralığında mövcud qalır;
- Maksimum güc əldə etmək üçün tələb olunan yanacaq istehlakını azaldır;
- Avtomobilin əlavə dinamikası daha az mühərrik sürətində mövcud olduğundan sürücü onu bu qədər fırlatmaq məcburiyyətində deyil;
- Daxili yanma mühərrikindəki yükü azaltmaqla, sürtkü yağlarının aşınması azalır və soyutma sistemi artan rejimdə işləmir;
- Egzoz qazları sadəcə atmosferə axıdılmır, ancaq bu prosesin enerjisi fayda ilə istifadə olunur.
İndi əkiz turbo əsas çatışmazlıqlarına diqqət yetirək:
- Əsas dezavantaj, giriş və egzoz sistemlərinin dizaynının mürəkkəbliyidir. Bu, xüsusilə yeni sistem dəyişiklikləri üçün doğrudur;
- Eyni amil sistemin maya və istismarına təsir göstərir - mexanizm nə qədər mürəkkəbdirsə, təmir və tənzimləmə o qədər bahalıdır;
- Digər bir dezavantaj da sistem dizaynının mürəkkəbliyi ilə əlaqələndirilir. Çox sayda əlavə hissədən ibarət olduğundan, qırılmanın baş verə biləcəyi daha çox qovşaq var.
Ayrı-ayrılıqda turbo mühərrikin işlədiyi ərazinin iqlimindən də danışmaq lazımdır. Superşarj çarxı bəzən 10 min rpm-dən yuxarı fırlandığından, yüksək keyfiyyətli yağlamağa ehtiyac var. Avtomobil bir gecədə qaldıqda, yağ qarterə tökülür, beləliklə qurğunun əksər hissələri, o cümlədən turbin quruyur.
Mühərriki səhər işə salsanız və əvvəlcədən istiləşmədən layiqli yüklərlə işləsəniz, superşarjı öldürə bilərsiniz. Səbəbi odur ki, sürtünmə sürtünmə hissələrinin aşınmasını sürətləndirir. Bu problemi aradan qaldırmaq üçün mühərriki yüksək dövriyyəyə gətirmədən əvvəl, yağ bütün sistemdən pompalanana və ən uzaq qovşaqlara çatana qədər bir az gözləmək lazımdır.
Yayda buna çox vaxt sərf etmək lazım deyil. Bu vəziyyətdə, karterdəki yağ kifayət qədər akışkanlığa malikdir ki, nasos onu tez bir zamanda aşsın. Ancaq qışda, xüsusilə şiddətli donlarda bu amil göz ardı edilə bilməz. Sistemin istiləşməsinə bir neçə dəqiqə sərf etmək, qısa bir müddətdən sonra yeni bir turbin almaq üçün layiqli bir miqdar atmaqdan daha yaxşıdır. Əlavə olaraq, işlənmiş qazlarla daima təmasda olduğu üçün üfleyicilərin pervanesinin min dərəcəyə qədər istiləşə biləcəyi xatırlanmalıdır.
Mexanizm paralel olaraq cihazın soyutma funksiyasını yerinə yetirən müvafiq yağlama almazsa, hissələri bir-birinə qurudulur. Yağ filminin olmaması hissələrin istiliyində kəskin bir artım meydana gətirəcək, onları istilik genişləndirməsini və nəticədə sürətlənmiş aşınmasını təmin edəcəkdir.
İkili turboşarjın etibarlı işini təmin etmək üçün adi turboşarj cihazları ilə eyni prosedurlara əməl edin. Birincisi, yalnız yağlama üçün deyil, həm də turbinlərin soyudulması üçün istifadə olunan yağı vaxtında dəyişdirmək lazımdır (veb saytımızda ayrı məqalə).
İkincisi, üfleyicilərin pervaneleri işlənmiş qazlarla birbaşa təmasda olduğundan yanacağın keyfiyyəti yüksək olmalıdır. Bu sayədə çarkın sərbəst dönməsinə mane olan bıçaqlarda karbon çöküntüləri yığılmayacaqdır.
Nəticədə fərqli turbin modifikasiyaları və fərqləri haqqında qısa bir video təqdim edirik:
Suallar və cavablar:
Bi turbo və ya iki turbo daha yaxşı nədir? Bunlar mühərrik turbo doldurma sistemləridir. Biturbo mühərriklərdə turbo lag hamarlanır və sürətlənmə dinamikası düzəldilir. İki turbo sistemdə bu amillər dəyişmir, lakin daxili yanma mühərrikinin məhsuldarlığı artır.
Bi-turbo və twin-turbo arasındakı fərq nədir? Biturbo seriyalı birləşdirilmiş turbin sistemidir. Onların ardıcıl daxil edilməsi sayəsində sürətlənmə zamanı turbo dəliyi aradan qaldırılır. Əkiz turbo gücü artırmaq üçün sadəcə iki turbindir.
Niyə əkiz turbo lazımdır? İki turbin silindrə daha böyük həcmdə hava verir. Bununla əlaqədar olaraq, BTC-nin yanması zamanı geri çəkilmə güclənir - eyni silindrdə daha çox hava sıxılır.
