Twin-turbo и bi-turbo

Разновидности BITURBO/TWIN-TURBO

Разобравшись с тем, что два эти названия взаимозаменяемы, можно поговорить о разных системах из двух турбин. Различают несколько видов системы BITURBO/TWIN-TURBO
:

  • Параллельный;
  • Последовательный;
  • Ступенчатый.

Поговорим о них подробнее.

Параллельная система наддува
– система двух турбин, относящихся к одному виду и размещенных параллельно. При этом турбины работают одновременно. Преимущества параллельной системы в том, что в ее случае две небольшие или средние турбины обладают меньшей инерционностью по сравнению с одной мощной, но большой турбиной.

Такая система соединения позволяет турбокомпрессорам равномерно распределять между собой потоки газов во время работы. Сначала сжатый воздух подается компрессорами в общий для них впускной коллектор. Затем этот воздух может распределяться по цилиндрам, или, реже, подаваться раздельно для каждого ряда цилиндров. Параллельная система наддува чаще всего используется в работе дизельных V-образных двигателях, где каждый турбонагнетатель зафиксирован на собственном выпускном коллекторе.

Таким образом, при параллельной системе турбонаддува турбины работают на всех оборотах двигателя, а так называемая «турбояма» становится существенно меньше.

Последовательная система турбонаддува
представляет собой систему из двух полностью одинаковых турбин. При этом существенное отличие работы такой системы в том, что одна турбина функционирует постоянно, а вторая подключается к работе только при возрастании числа оборотов мотора. Чтобы второй турбокомпрессор запускался вовремя, в систему введена схема электронной регулировки его работы с помощью специального клапана, что и делает эту систему более сложной.

Ступенчатая система турбонаддува
является самой сложной, эффективной и современной реализацией принципа BI/TWIN-TURBO
. В двухступенчатую систему объединяются две турбины – малая и большая. Они установлены во впускном и выпускном тракте. При работе турбокомпрессоров происходит клапанная регулировка отработанных газов и сжатого воздуха. При увеличении оборотов двигателя начинается одновременная слаженная работа обеих турбин. При этом происходит раскрытие перепускного клапана отработанных газов, вследствие чего некоторая их часть проходит через большую турбину, и она раскручивается сильнее. По достижении некоторого определенного уровня давления на впуске турбонагнетатель большой турбины сжимает воздух (при этом давление еще не достаточное). Затем сжатый воздух поступает в компрессор малой турбины, и там давление продолжает расти. Пи этом перепускной клапан наддува остается все еще закрытым. Когда, наконец, двигатель достигает максимальной нагрузки, происходит полное открытие перепускного клапана. Отработанные газы проходят через большую турбину, из-за чего она раскручивается до самой высокой частоты, а вот малый турбокомпрессор в это время прекращает движение. На впуске большой компрессор создает наибольшее давление наддува, а малый, в свою очередь, напротив, обеспечивает сопротивление воздушным потокам. В результате в некоторый момент перепускной клапан наддува раскрывается, и происходит поступление сжатого воздуха непосредственно в двигатель.

Как видно из всего вышесказанного, двухступенчатая система BI/TWIN-TURBO создана специально для того, чтобы поддерживать максимально возможную эффективную работу турбонагнетателя при всех без исключения режимах работы двигателя автомобиля.

Многим из вас приходилось слышать о существовании моторов, усиленных двумя турбинами. Конечно, такие силовые агрегаты доступны лишь избранным по причине высокой дороговизны, но все же, если не приобрести, то хотя бы поинтересоваться каждый из нас имеет право. А задумывались ли вы, чем отличается Твин-Турбо, от Би-Турбо, ведь на первый взгляд, можно подумать, что это одно и тоже – двигатель, оснащенный двумя турбинами. Давайте немного углубимся в технические характеристики и разберемся что к чему.

Некоторые ошибочно считают, что Twin-Turbo
и – это разные коммерческие название одной систем наддува. Уверяем, что разница не только в компании, но и в способе наддува.

Отличие в работе Bi-Turbo от Twin-Turbo

Итак, конструктивные особенности каждой из систем повлияли на общий характер поведения автомобиля. Если система Bi-Turbo, благодаря использованию разных по мощности турбин, обеспечивает автомобилю равномерный разгон, без потери, или резкого увеличения мощности, то главным приоритетом Twin-Turbo является снятие максимальной мощности с мотора. Twin-Turbo, в отличие от конкурента все еще страдает т.н. турбоямой, т.е. небольшой задержкой, пока раскрутится турбина и даст прирост. Отсюда возникает и резкий толчок в разгоне, с системой Bi-Turbo разгон происходит плавно.

Наконец, система Bi-Turbo может использоваться не только на трассе, или гоночных треках, но и в езде по городу. Автомобили с турбонаддувом Twin-Turbo такой возможности лишены.

Разумеется, обе системы турбонаддува являются очень дорогими и тяжелыми в обслуживании, поэтому встретить их можно только на автомобилях премиум-класса.

Какие разновидности схем подключения компрессоров существуют?

Системы типа Twin-Turbo и Biturbo отличаются между собой схемой подключения наддува. Как правило подключение реализуют по трем основным схемам: параллельная, последовательная, а также ступенчатая. Далее вы узнаете о каждой из них более детально.

Параллельная схема. Данный тип подключения предусматривает два одинаковых нагнетателя, которые работают одновременно, параллельно друг другу. Главная суть такого типа подключения состоит в том, чтобы снизить инерционность, которая наблюдается при использовании одной большой. Перед тем как поступить в цилиндры, воздух, который нагнетает Biturbo, отправляется во впускной коллектор, где происходит его смешивание с топливом и подача в камеры сгорания. Такую схему, как правило, применяют на дизельных моторах.

Последовательно-параллельная схема. Такой тип подключения представляет собой две одинаковые турбины, которые работают в разных режимах. Одна из турбин постоянно работает, обеспечивая экономию топлива и необходимую мощность на средних оборотах. А вторая «улитка» вступает в работу в случае увеличения нагрузки и повышении оборотов двигателя. За переключение режимов отвечает специальный клапан, который работает под управлением ЭБУ двигателя. Система позволяет эффективно избежать возникновения «турбоямы», обеспечивая плавный равномерный разгон. Как только ЭБУ замечает повышение оборотов в работу встает вторая вспомогательная турбина, в результате чего мотор имеет хороший подхват без провалов и задержек. Похожий принцип используют системы TripleTurbo, у которых не два, а целых три турбокомпрессора.

Ступенчатая схема. Двухступенчатая схема турбонаддува — это две турбины, которые имеют разный размер. Установленные «улитки» последовательно соединены с впускным и выпускным каналами. В каналах имеются перепускные клапана, способные регулировать потоки воздуха и выхлопных газов. Такая схема может работать в трех режимах.

На низких оборотах клапаны закрыты, а отработавшие газы идут по каналам через две «улитки». Из-за низкого давления газов, крыльчатки большой турбины почти не вращаются. Воздух свободно проходит мимо обеих ступеней компрессоров, при минимальном избыточном давлении.

Когда обороты двигателя увеличиваются происходит открытие клапана, в результате чего большая турбина начинает включаться в работу. Большой нагнетатель создает давление и сжимает воздух, затем подает его на малое колесо, тем самым еще больше сжимая его.

В момент максимальной нагрузки двигателя, оба перепускных клапана открыты на 100%, это приводит к тому, что поток отработавших газов идет сразу на большую «улитку» и проходя через нее нагнетается в цилиндры. Такой ступенчатый тип, как правило, используется на дизельных моторах.

Из преимуществ стоит выделить:

  1. Решение проблемы турбоямы;
  2. Прибавка в мощности при относительно небольших объемах силового агрегата;
  3. Обеспечение высокого крутящего момента, прекрасная динамика;
  4. Мотор с Biturbo будет иметь намного более экологичный выхлоп, по сравнению с обычным силовым агрегатом. Этого удается достичь благодаря более эффективному сгоранию топлива;
  5. Экономия топлива.

Недостатки у Битурбо следующие:

  1. Требовательность к качеству топлива и моторного масла;
  2. Высокая стоимость технологии, которая в конечном итоге приводит к удорожанию всего силового агрегата;
  3. Сложная конструкция;
  4. Дорогой и сложный ремонт.

На этом буду заканчивать. Как видите любая, даже самая сложная технология, имеет простое объяснение, главное вникнуть в суть вопроса

Спасибо за внимание, пишите в комментах доводилось ли вам попробовать технологию «Твинтурбо» и «Битурбо» лично, а также какие ваши впечатления о данных системах. Берегите себя, до новых встреч на savemotor.ru

Двухступенчатый Twin Turbo

В техническом плане система двухступенчатого турбонаддува является самой совершенной. Компания BorgWarner Turbo Systems ставит эту систему на дизельные двигатели Cummins и BMW, а с 2004 года начали применять систему двухступенчатого турбонаддува на некоторых дизельных двигателях от Opel.

Схема двухступенчатого турбонаддува

Принцип работы системы регулируемого двухступенчатого турбонаддува

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 компрессор на впуске с определённым давлением начинает сжимать воздух, но давление не слишком большое и сжатый воздух дальше поступает в малый компрессор, 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 системы Twin Turbo 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.

Видео про Твин Турбо: как работает

2. Biturbo на Opel

https://youtube.com/watch?v=avzbP2FYtSM

3. Triple-Turbo на BMW

Фотографии двигателя Twin Turbo BMW 760i V12:

Перепускной клапан

Вначале wastegate срабатывал сразу после падения давления. Впоследствии задача для предпускового клапана была усложнена. Wastegate стал слушаться как давления, так и электронике, следящей за температурой и детонацией. Но управлялся переливной клапан пневматикой. Он открывался, когда надо сбросить избыточное давление.

Требуемые характеристики достигаются настройкой клапана. Из-за этого даже на малых оборотах турбина может функционировать очень эффективно. Основная «беда» такой технологии — сложность и ненадежность, выражающаяся в сильной вибрации и больших температур.

Преимущества и недостатки двойного турбонаддува

В настоящее время TwinTurbo в основном устанавливается на мощных автомобилях. Применение этой системы позволяет добиться такого преимущества как обеспечение максимального крутящего момента в широком диапазоне оборотов двигателя. Также благодаря двойному турбонаддуву достигается увеличение мощности при относительно небольших габаритах двигателя, что делает его более экономичным по сравнению с атмосферным двигателем.

К основным недостаткам БиТурбо можно отнести высокую стоимость, что обусловлено сложностью конструкции. Так же, как и с классической турбиной, системы с двумя турбокомпрессорами нуждаются в более бережном отношении, качественном топливе и своевременной замене масла.

В настоящее время существуют такие виды движков, которые имеют две турбины. Однако из-за своей стоимости такие моторы могут позволить себе далеко не все автовладельцы. На сегодняшний день самыми популярными автомобильными движками, на которые спрос растет с каждым днем, являются Twin-Turbo и Bi-Turbo. Конечно, не каждый автолюбитель знает разницу между ними, а на первый взгляд и вовсе можно сказать, что они одинаковые. Однако это вовсе не так. Так же не стоит думать, что Bi и Twin – это одна и та же, одинаковая в своих свойствах и качествах система турбонаддува, но с разными названиями.

Двигатели с системой наддува Twin-Turbo

Представим себе, как действует турбина. Она создает определенное давление воздуха, закачиваемого в цилиндры двигателя. В процессе роста оборотов эффективность турбины снижается и, мощность мотора падает. Чтобы исключить падение мощности и обеспечить прирост даже на высоких оборотах, была установлена вторая аналогичная турбина.

Примечательно, что в работу турбины могут вступать по-разному. К примеру, можно настроить турбины таким образом, чтобы они действовали параллельно, либо же, есть возможность настроить так, чтобы сначала давление нагнетала одна турбина, затем, когда ее мощности становится недостаточно, подключалась вторая и, таким образом, компенсировала потерю.

Стоит вспомнить, что система наддува Twin-Turbo может устанавливаться как на V-образные двигатели, так и на рядные, здесь нет особой разницы.

Двигатель битурбо — что это и зачем нужна вторая турбина?

Эпоха турбированных двигателей уже находится в своем расцвете, все больше автопроизводителей начинают отказываться от атмосферных моторов. Многие автолюбители не считают такой подход правильным, ведь турбомоторы известны не самым высоким уровнем надежности и дорогостоящим обслуживанием. Но технологии не стоят на месте, и уже сейчас мы видим, как даже на обычные городские седаны начинают с завода ставить битурбированную систему . Сегодня мы поговорим о том, для чего нужны двигатели с двумя турбинами, и какие отличия они имеют по сравнению с обычными.

Как известно, турбина устанавливается в выхлопную систему автомобиля, что позволяет восполнить часть потраченной энергии. Таким образом достигается экономичность и повышенная эффективность силового агрегата , но есть и недостатки. В целом современные турбины не отличаются надежностью, они требуют регулярного обслуживания и ремонта. Использование некачественного топлива приводит к быстрому загрязнению вращающихся элементов конструкции, а при масложоре крыльчатка будет моментально засоряться . Получается, что битурбо имеет в два раза больше проблем? Давайте разбираться.

Технология с парой турбин была разработана для достижения нескольких целей. Основное отличие битурбированных двигателей — почти полное отсутствие турбоямы . На обычных турбированных моторах устанавливают большую крыльчатку, которая раскручивается только после 2,5-3 тысяч оборотов. Соответственно, динамика разгона непостоянна и некомфортна для водителя .

Битурбо позволяет избавиться от проблемы с турбоямой. В конструкции подобного двигателя имеются две турбины — маленькая и большая. Они работают последовательно, на низких оборотах раскручивается маленькая, а затем большая . В результате динамика разгона становится более стабильной и комфортной.

Битурбированные двигатели отличаются повышенной эффективностью даже по сравнению с турбированными . Уже сейчас известны случаи, когда производители внедряют четыре турбины для достижения максимальных показателей. Так что в этом смысле предела развития пока нет.

На V-образные двигатели традиционно ставят две турбины из-за конструктивных особенностей силового агрегата. Установить пару конструкций проще и намного эффективнее, чем одну. Зато на обычных рядных моторах задача инженеров по внедрению битурбо усложняется .

В целом битурбированные двигатели еще сложнее, поэтому и проблем у автолюбителей с ними больше. Думаю, большинство автолюбителей по-прежнему будут предпочитать атмосферные моторы, несмотря на их относительно низкую эффективность, которая восполняется надежностью и неприхотливостью .

Источник

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.

BITURBO и TWINTURBO: есть ли разница?

В наше время современными производителями нередко используется турбонаддув, при котором увеличивается объём топлива, поступающего в цилиндр. Тем самым увеличивается мощность мотора. Машины с двумя турбинами чаще всего называют Twinturbo, Biturbo или Double Turbo. Однако в среде автомобилистов не прекращаются споры о серьёзных отличиях Битурбо и Твинтурбо. Сегодня мы постараемся выяснить истину: действительно ли стоит говорить о различиях данных систем, или нет.

Суть вопроса

Если взять Битурбо и Твинтурбо, то мы не увидим никаких важных различий. Обе системы наддува имеют два компрессора. Обе имеют различные вариации технических частей. Даже касаемо названий приставка — twin, так же как и — bi означает наличие двойных элементов, или пары. В нашем случае — двух турбин.

Несколько вариантов названий придумали маркетологи, чтобы выделить свою продукцию из общей массы машин, имеющих аналогичную компоновку. Как правило, Японские производители предпочитают писать на своих авто Твинтурбо, а европейские — Битурбо. Так как в Россию поступают автомобили со всего света, именно на этой почве и возникли споры о различии этих двух систем. Поэтому, спорить о различиях не имеет смысла. Зато вам наверняка будет любопытно узнать про абсолютно разные варианты этих систем, которые используются в мире.

Классический подход

Если вам известно что представляет собой турбонаддув, тогда вы знаете о сложностях установки двойного турбокомпрессора. Обычно на одну выхлопную магистраль ставятся обе турбины Biturbo на некотором расстоянии друг от друга. Получается следующее: турбокомпрессор, который установлен дальше, получает меньшее количество энергии, и соответственно, менее активно работает. Раньше такая проблема решалась просто: на второй турбине системы Twinturbo ставили разные подшипники, и меняли форму крыльчатки. Это позволяло сбалансировать работу всей системы, и повышало мощность мотора с помощью системы Biturbo.

Спустя некоторое время выявились присущие данному методу недостатки, а именно:

  • Наличие турбоямы. То есть определённого диапазона в оборотах, когда турбины перестают работать
  • Долгий отклик на подачу газа
  • Быстрое изнашивание ближней турбины
  • Сложности с установкой на V — образных моторах

Возникшую задачу пробовали решить разными способами, но наилучший вариант оказался возможен благодаря компании Toyota, установившая турбокомпрессоры Biturbo в своём варианте. При низких оборотах двигателя и закрытых клапанах весь выхлоп идёт в первую турбину, тем самым она раскручивается, что обеспечивает лёгкость выхода из турбоямы. Когда достигается планка в 3500 об/мин, при избыточном давлении газов в системе, срабатывает датчик, и открывается специальная заслонка. При этом происходит устремление горячего потока ко второму компрессору, который больше по размеру. Следовательно, мощность двигателя увеличивается в несколько раз.

Современные варианты

При сильном распространении V — образных двигателей, значительно уменьшилось использование системы Biturbo из-за неудобства технического процесса. Годах в 80-ых был разработан альтернативный вариант Twinturbo, при котором за каждой турбиной закреплялись несколько цилиндров разных половин блока. Данный метод позволял располагать турбины близко к впускному и выпускному коллекторам, что в свою очередь помогало увеличить мощность силового агрегата, и частично избавиться от эффекта турбоямы.

Самый интересный вариант Twinturbo был осуществлён компанией BMW, которая предложила расположить турбины в развале V8, вместо расположения с разных сторон цилиндров. В свою очередь, оба турбокомпрессора были запитаны от всех цилиндров двигателя. Эта сложная задача была блестяще реализована инженерами компании BMW, а результат смог превзойти все ожидания. Были решены следующие задачи:

  • Уменьшилась вибрация двигателя
  • Увеличилась его мощность и стабильная работа
  • Снизился эффект турбоямы практически в половину

В заключение

На основе вышеизложенного мы делаем вывод об отсутствии разницы между Twinturbo и Biturbo. Так же, впрочем, как и Double Turbo

Если вы действительно хотите узнать различия в системах турбонаддува, то можно направить внимание на параллельную и последовательную компоновку. А так же на разницу между механическим наддувом и турбокомпрессором, и возможностью их совместного применения

Последовательный Twin Turbo

Система последовательного Twin Turbo включает два соизмеримых по характеристикам турбокомпрессора. Первый турбокомпрессор работает постоянно, второй включается в работу при определенных режимах работы двигателя (частота оборотов, нагрузка).

Схема системы Twin Turbo
1.перепускной клапан наддува (bypass);
2.клапан управления подачей воздуха;
3.датчик разности давлений;
4.клапан управления подачей отработавших газов;
5.вторичный турбокомпрессор;
6.интеркулер;
7.первичный турбокомпрессор;
8.перепускной клапан отработавших газов (wastegate)

Переход между режимами обеспечивает электронная система управления, которая регулирует поток отработавших газов ко второму турокомпрессору с помощью специального клапана. При полном открытии клапана управления подачей отработавших газов оба турбокомпрессора работают параллельно, поэтому правильно систему называть последовательно-параллельная. Сжатый воздух от двух турбокомпрессоров подается в общий впускной коллектор и распределяется по цилиндрам.

Система последовательного Twin Turbo минимизирует последствия турбозадержки и позволяет достичь максимальной выходной мощности. Применяется на бензиновых и дизельных двигателях. В 2011 году компания BMW представила систему с тремя последовательными турбокомпрессорами – Triple Turbo.