Twin Turbo turboşarj sistemi
Içerik
Bir dizel motor varsayılan olarak bir türbin ile donatılmışsa, bir benzinli motor turboşarj olmadan kolayca yapabilir. Bununla birlikte, modern otomotiv endüstrisinde, bir otomobil için bir turboşarj artık egzotik olarak kabul edilmiyor (ne tür bir mekanizma olduğu ve nasıl çalıştığı hakkında ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. başka bir makalede).
Bazı yeni araba modellerinin açıklamasında biturbo veya ikiz turbo gibi bir şeyden bahsediliyor. Nasıl bir sistem olduğunu, nasıl çalıştığını, içine kompresörlerin nasıl bağlanabileceğini düşünelim. İncelemenin sonunda, bir ikiz turbonun artılarını ve eksilerini tartışacağız.
Twin Turbo nedir?
Terminoloji ile başlayalım. Biturbo ifadesi her zaman, ilk olarak, bunun turboşarjlı bir motor türü olduğu ve ikincisi, silindirlere cebri hava enjeksiyonu şemasının iki türbin içereceği anlamına gelecektir. Biturbo ve ikiz turbo arasındaki fark, ilk durumda iki farklı türbin kullanılması ve ikincisinde aynı olmalarıdır. Neden - biraz sonra anlayacağız.
Yarışta üstünlük elde etme arzusu, otomobil üreticilerini, tasarımında sert müdahaleler olmaksızın standart bir içten yanmalı motorun performansını iyileştirmenin yollarını aramaya yöneltti. Ve en etkili çözüm, silindirlere daha fazla hacim girmesi ve ünitenin verimliliğinin artması nedeniyle ek bir hava üfleyicinin tanıtılmasıydı.
Hayatları boyunca en az bir kez türbin motorlu bir araba kullananlar, motor belirli bir hıza dönene kadar, böyle bir arabanın dinamiğinin yavaş olduğunu fark ettiler. Ancak turbo çalışmaya başlar başlamaz, sanki silindirlere nitröz oksit girmiş gibi motorun tepkisi artar.
Bu tür kurulumların ataleti, mühendisleri türbinlerde başka bir modifikasyon oluşturmayı düşünmeye sevk etti. Başlangıçta, bu mekanizmaların amacı, tam olarak alım sisteminin verimliliğini etkileyen bu olumsuz etkiyi ortadan kaldırmaktı (bunun hakkında daha fazla bilgi edinin) başka bir incelemede).
Zamanla içten yanmalı motorun performansını artırırken yakıt tüketimini azaltmak için turboşarj kullanılmaya başlandı. Kurulum, tork aralığını genişletmenize izin verir. Klasik türbin, hava akışının hızını artırır. Bundan dolayı, silindire aspire edilenden daha büyük bir hacim girer ve yakıt miktarı değişmez.
Bu işlem nedeniyle, motor gücünü etkileyen temel parametrelerden biri olan sıkıştırma artar (nasıl ölçüleceğini okuyun burada). Zamanla, araba ayarlama meraklıları artık fabrika ekipmanından memnun kalmadılar, bu nedenle spor otomobil modernizasyon şirketleri, silindirlere hava enjekte eden farklı mekanizmalar kullanmaya başladı. Ek bir basınçlandırma sisteminin getirilmesi sayesinde, uzmanlar motorların potansiyelini genişletmeyi başardılar.
Motorlar için turbonun bir başka evrimi olarak Twin Turbo sistemi ortaya çıktı. Klasik bir türbine kıyasla, bu kurulum, içten yanmalı motordan daha da fazla güç çekmenize olanak tanır ve otomatik ayarlama meraklıları için araçlarını yükseltmek için ek potansiyel sağlar.
Twin Turbo nasıl çalışır?
Geleneksel bir doğal emişli motor, giriş kanalındaki pistonlar tarafından oluşturulan bir vakum vasıtasıyla temiz havada çekme prensibine göre çalışır. Akış yol boyunca ilerlerken, karbüratörlü bir araba ise az miktarda benzin girer (benzinli motor durumunda) veya enjektörün çalışması nedeniyle yakıt enjekte edilir (ne hakkında daha fazla bilgi edinin) zorunlu yakıt ikmali türleri).
Böyle bir motordaki sıkıştırma doğrudan bağlantı çubuklarının parametrelerine, silindir hacmine vb. Bağlıdır. Egzoz gazlarının akışı üzerinde çalışan geleneksel bir türbine gelince, pervanesi silindirlere giren havayı arttırır. Bu, hava-yakıt karışımının yanması sırasında daha fazla enerji açığa çıktığı ve tork arttığı için motorun verimliliğini artırır.
Twin turbo benzer şekilde çalışır. Sadece bu sistemde, türbin çarkı dönerken motorun "düşünceliğinin" etkisi ortadan kaldırılır. Bu, ek bir mekanizma kurarak elde edilir. Küçük bir kompresör, türbinin hızlanmasını hızlandırır. Sürücü gaz pedalına bastığında, böyle bir araba daha hızlı hızlanır, çünkü motor sürücünün hareketine neredeyse anında tepki verir.
Bu sistemdeki ikinci mekanizmanın farklı bir tasarım ve çalışma prensibine sahip olabileceğinden bahsetmekte fayda var. Daha gelişmiş bir versiyonda, daha küçük bir türbin daha düşük bir egzoz gazı akışı ile döndürülür, böylece daha düşük hızlarda gelen akışı artırır ve içten yanmalı motorun sınıra kadar döndürülmesine gerek kalmaz.
Böyle bir sistem aşağıdaki şemaya göre çalışacaktır. Motor çalıştırıldığında, araç hareketsizken, ünite rölanti hızında çalışır. Giriş yolunda, silindirlerdeki vakumdan dolayı doğal bir temiz hava hareketi oluşur. Bu işlem, düşük devirde dönmeye başlayan küçük bir türbin tarafından kolaylaştırılır. Bu eleman, çekişte hafif bir artış sağlar.
Krank mili devri yükseldikçe egzoz daha yoğun hale gelir. Bu sırada, daha küçük süperşarjör daha fazla döner ve fazla egzoz gazı akışı ana üniteyi etkilemeye başlar. Pervanenin hızındaki artışla birlikte, daha fazla itme kuvveti nedeniyle artan hava hacmi giriş kanalına girer.
İkili güçlendirme, klasik dizellerde bulunan sert güç kaymasını ortadan kaldırır. İçten yanmalı motorun orta hızında, büyük türbin dönmeye başladığında, küçük süperşarjör maksimum hızına ulaşır. Silindire daha fazla hava girdiğinde, egzoz basıncı oluşur ve ana süperşarjı çalıştırır. Bu mod, maksimum motor hızının torku ile türbinin dahil edilmesi arasındaki göze çarpan farkı ortadan kaldırır.
İçten yanmalı motor maksimum hıza ulaştığında, kompresör de limit seviyeye ulaşır. İkili güçlendirme tasarımı, büyük bir süper şarj cihazının dahil edilmesi, daha küçük muadilinin aşırı yüklenmeden aşırı yüklenmesini önleyecek şekilde tasarlanmıştır.
İkili araba kompresörü, giriş sisteminde geleneksel süper şarj ile elde edilemeyen basıncı sağlar. Klasik türbinli motorlarda, her zaman bir turbo gecikmesi vardır (güç ünitesinin gücünde, maksimum hızına ulaşma ile türbini çalıştırma arasında gözle görülür bir fark). Daha küçük bir kompresörün bağlanması bu etkiyi ortadan kaldırarak düzgün motor dinamiği sağlar.
İkiz turboşarjda tork ve güç (bu kavramlar arasındaki farkı okuyun başka bir makalede) güç ünitesinin bir süperşarjlı benzer bir motora göre daha geniş bir devir aralığında gelişir.
İki turboşarjlı süperşarj şeması türleri
Bu nedenle, turboşarjların çalışma teorisi, motorun tasarımını değiştirmeden güç ünitesinin gücünü güvenli bir şekilde artırmak için pratikliklerini kanıtlamıştır. Bu nedenle, farklı şirketlerden mühendisler üç etkili tipte ikiz turbo geliştirdiler. Her sistem türü kendine göre düzenlenecek ve biraz farklı bir çalışma prensibine sahip olacaktır.
Bugün, arabalara aşağıdaki tipte çift turboşarj sistemleri kurulmuştur:
- Paralel;
- Tutarlı;
- Basamaklı.
Her tip, üfleyicilerin bağlantı şemasında, boyutlarında, her birinin devreye alınacağı anda ve basınçlandırma işleminin özelliklerinde farklılık gösterir. Her bir sistemi ayrı ayrı ele alalım.
Paralel türbin bağlantı şeması
Çoğu durumda, V şeklinde silindir bloğu tasarımına sahip motorlarda paralel tipte bir turboşarj kullanılır. Böyle bir sistemin cihazı aşağıdaki gibidir. Her silindir bölümü için bir türbin gereklidir. Aynı boyutlara sahiptirler ve birbirlerine paralel uzanırlar.
Egzoz gazları egzoz yolunda eşit olarak dağıtılır ve her turboşarja eşit miktarlarda gider. Bu mekanizmalar, tek türbinli sıralı bir motorda olduğu gibi çalışır. Tek fark, bu tür biturbo'nun iki özdeş üfleyiciye sahip olmasıdır, ancak her birinden gelen hava bölümlere dağıtılmaz, ancak sürekli olarak giriş sisteminin ortak yoluna enjekte edilir.
Böyle bir şemayı sıralı bir güç ünitesindeki tek bir türbin sistemi ile karşılaştırırsak, bu durumda ikiz turbo tasarımı iki küçük türbinden oluşur. Bu, pervanelerini döndürmek için daha az enerji gerektirir. Bu nedenle, süperşarjörler bir büyük türbinden daha düşük bir hızda bağlanır (daha az atalet).
Bu düzenleme, tek bir süperşarjlı geleneksel içten yanmalı motorlarda meydana gelen böylesine keskin bir turbo gecikmesinin oluşumunu ortadan kaldırır.
Sıralı dahil etme
Biturbo serisi aynı zamanda iki özdeş üfleyicinin kurulumunu sağlar. Sadece işleri farklı. Böyle bir sistemdeki ilk mekanizma kalıcı olarak çalışacaktır. İkinci cihaz yalnızca belirli bir motor çalışma modunda bağlanır (yükü arttığında veya krank mili hızı yükseldiğinde).
Böyle bir sistemde kontrol, geçen akımın basıncına tepki veren elektronikler veya valfler tarafından sağlanır. ECU, programlanan algoritmalara göre ikinci kompresörü hangi anda bağlayacağını belirler. Tahriki, bağımsız motoru çalıştırmadan sağlanır (mekanizma hala yalnızca egzoz gazı akışının basıncıyla çalışır). Kontrol ünitesi, egzoz gazlarının hareketini kontrol eden sistemin aktüatörlerini çalıştırır. Bunun için, ikinci üfleyiciye erişimi açan / kapatan elektrikli valfler kullanılır (daha basit sistemlerde, bunlar akan akışın fiziksel kuvvetine tepki veren sıradan valflerdir).
Kontrol ünitesi ikinci dişlinin pervanesine erişimi tamamen açtığında, her iki cihaz da paralel olarak çalışır. Bu nedenle, bu modifikasyona seri-paralel de denir. İki üfleyicinin çalışması, besleme pervaneleri bir giriş yoluna bağlı olduğundan, gelen havanın daha yüksek bir basıncının ayarlanmasını mümkün kılar.
Bu durumda, geleneksel bir sisteme göre daha küçük kompresörler de kurulur. Bu aynı zamanda turbo gecikme etkisini azaltır ve daha düşük motor hızlarında maksimum torku mümkün kılar.
Bu tür bir biturbo, hem dizel hem de benzinli güç ünitelerine kurulur. Sistemin tasarımı, birbirine seri olarak bağlanmış iki değil, üç kompresör bile kurmanıza izin verir. Böyle bir değişikliğin bir örneği, 2011'de sunulan BMW'nin (Triple Turbo) geliştirilmesidir.
Adım şeması
Kademeli ikiz kaydırma sistemi, en gelişmiş ikiz turboşarj türü olarak kabul edilir. 2004'ten beri var olmasına rağmen, iki aşamalı süperşarj türü, verimliliğini en teknik olarak kanıtlamıştır. Bu Twin Turbo, Opel tarafından geliştirilen bazı dizel motor tiplerine monte edilmiştir. Borg Wagner Turbo Sistems'in kademeli süperşarjlı karşılığı, bazı BMW ve Cummins içten yanmalı motorlara takılmıştır.
Turboşarj şeması, iki farklı boyutta süper şarj cihazından oluşur. Sırayla kurulurlar. Egzoz gazlarının akışı, çalışması elektronik olarak kontrol edilen elektrovanalar tarafından kontrol edilir (ayrıca basınçla tahrik edilen mekanik vanalar da vardır). Ek olarak sistem, tahliye akışının yönünü değiştiren valflerle donatılmıştır. Bu, ikinci türbini etkinleştirmeyi ve birinciyi kapatmayı mümkün kılar, böylece başarısız olmaz.
Sistem aşağıdaki çalışma prensibine sahiptir. Egzoz manifolduna, ana türbine giden hortumdan akışı kesen bir baypas valfi takılmıştır. Motor düşük devirde çalışırken bu dal kapanır. Sonuç olarak, egzoz küçük bir türbinden geçer. Minimum atalet nedeniyle, bu mekanizma düşük ICE yüklerinde bile ek hava hacmi sağlar.
Daha sonra akış, ana türbin çarkından geçer. Bıçakları, motor orta hıza ulaşana kadar daha yüksek basınçta dönmeye başladığından, ikinci mekanizma hareketsiz kalır.
Giriş yolunda bir baypas valfi de vardır. Düşük hızlarda kapalıdır ve hava akışı pratik olarak enjeksiyonsuz gider. Sürücü motoru çalıştırdıkça, küçük türbin daha sert dönerek giriş kanalındaki basıncı artırıyor. Bu da egzoz gazlarının basıncını artırır. Egzoz hattındaki basınç güçlendikçe, atık kapağı hafifçe açılır, böylece küçük türbin dönmeye devam eder ve akışın bir kısmı büyük üfleyiciye yönlendirilir.
Yavaş yavaş, büyük üfleyici dönmeye başlar. Krank mili hızı arttıkça, bu süreç yoğunlaşır, bu da valfin daha fazla açılmasına ve kompresörün daha fazla dönmesine neden olur.
İçten yanmalı motor orta hıza ulaştığında, küçük türbin zaten maksimumda çalışmaktadır ve ana süper şarj cihazı daha yeni dönmeye başlamıştır, ancak maksimuma ulaşmamıştır. İlk aşamanın çalışması sırasında, egzoz gazları küçük mekanizmanın pervanesinden geçer (kanatları giriş sisteminde dönerken) ve ana kompresörün kanatları vasıtasıyla katalizöre çıkarılır. Bu aşamada hava, büyük kompresörün çarkından emilir ve dönen küçük dişliden geçirilir.
İlk aşamanın sonunda, atık kapağı tamamen açılır ve egzoz akışı zaten tamamen ana takviye pervanesine yönlendirilir. Bu mekanizma daha güçlü bir şekilde dönüyor. Baypas sistemi, bu aşamada küçük üfleyicinin tamamen devre dışı kalacağı şekilde ayarlanır. Bunun nedeni, büyük bir türbinin orta ve maksimum hızına ulaşıldığında, o kadar güçlü bir kafa yaratır ki, ilk aşama basitçe silindirlere düzgün şekilde girmesini engeller.
Güçlendirmenin ikinci aşamasında, egzoz gazları küçük pervaneden geçer ve gelen akış küçük mekanizmanın etrafına - doğrudan silindirlere yönlendirilir. Bu sistem sayesinde otomobil üreticileri, minimum devirde yüksek tork ile maksimum krank mili hızına ulaşıldığında maksimum güç arasındaki büyük farkı ortadan kaldırmayı başardılar. Bu etki, herhangi bir geleneksel süperşarjlı dizel motorun değişmez bir yoldaşıydı.
Çift turboşarjın artıları ve eksileri
Biturbo, düşük güçlü motorlara nadiren kurulur. Temel olarak, bu güçlü makineler için güvenilen ekipmandır. Yalnızca bu durumda, optimum tork göstergesini daha düşük devirlerde almak mümkündür. Ayrıca, içten yanmalı motorun küçük boyutları, güç ünitesinin gücünü artırmaya engel değildir. İkiz turboşarj sayesinde, aynı gücü geliştiren doğal emişli muadiline kıyasla makul bir yakıt ekonomisi elde edilir.
Bir yandan, ana süreçleri stabilize eden veya verimliliklerini artıran ekipmandan bir fayda var. Ancak öte yandan, bu tür mekanizmalar ek dezavantajlara sahip değildir. Ve ikiz turboşarj bir istisna değildir. Böyle bir sistemin sadece olumlu yönleri değil, aynı zamanda bazı sürücülerin bu tür arabaları satın almayı reddetmesi nedeniyle bazı ciddi dezavantajları da vardır.
Öncelikle, sistemin avantajlarını göz önünde bulundurun:
- Sistemin temel avantajı, geleneksel bir türbinle donatılmış tüm içten yanmalı motorlar için tipik olan turbo gecikmesinin ortadan kaldırılmasıdır;
- Motor güç moduna daha kolay geçer;
- Maksimum tork ve güç arasındaki fark önemli ölçüde azalır, çünkü giriş sistemindeki hava basıncını artırarak, Newton'ların çoğu daha geniş bir motor devri aralığında kullanılabilir durumda kalır;
- Maksimum güce ulaşmak için gereken yakıt tüketimini azaltır;
- Otomobilin ek dinamikleri daha düşük motor hızlarında mevcut olduğundan, sürücünün onu çok fazla döndürmesine gerek kalmıyor;
- İçten yanmalı motordaki yükü azaltarak, yağlayıcıların aşınması azaltılır ve soğutma sistemi artırılmış bir modda çalışmaz;
- Egzoz gazları sadece atmosfere deşarj edilmez, ancak bu işlemin enerjisi fayda ile kullanılır.
Şimdi ikiz turbonun temel dezavantajlarına dikkat edelim:
- Ana dezavantaj, emme ve egzoz sistemlerinin tasarımının karmaşıklığıdır. Bu özellikle yeni sistem değişiklikleri için geçerlidir;
- Aynı faktör, sistemin maliyetini ve bakımını etkiler - mekanizma ne kadar karmaşıksa, onarımı ve ayarlanması o kadar pahalıdır;
- Diğer bir dezavantaj da sistem tasarımının karmaşıklığı ile ilişkilidir. Çok sayıda ek parçadan oluştukları için, kırılmanın meydana gelebileceği daha fazla düğüm de vardır.
Ayrıca, turboşarjlı makinenin çalıştırıldığı bölgenin ikliminden de bahsedilmelidir. Süper şarj cihazının pervanesi bazen 10 bin rpm'nin üzerinde döndüğünden, yüksek kaliteli yağlamaya ihtiyaç duyar. Araba bir gecede terk edildiğinde, gres kartere gider, bu nedenle türbin dahil ünitenin çoğu parçası kurur.
Motoru sabah çalıştırırsanız ve ön ısıtma yapmadan yeterli yüklerle çalıştırırsanız, süper şarj cihazını öldürebilirsiniz. Nedeni, kuru sürtünmenin sürtünen parçaların aşınmasını hızlandırmasıdır. Bu sorunu ortadan kaldırmak için motoru yüksek devire getirmeden önce, yağın tüm sisteme pompalanması ve en uzak noktalara ulaşması için biraz beklemeniz gerekir.
Yaz aylarında bunun için çok fazla zaman harcamanıza gerek yok. Bu durumda, karterdeki yağ, pompanın hızlı bir şekilde pompalayabilmesi için yeterli akışkanlığa sahiptir. Ancak kışın, özellikle şiddetli donlarda bu faktör göz ardı edilemez. Kısa bir süre sonra, yeni bir türbin satın almak için uygun bir miktar atmaktansa, sistemi ısıtmak için birkaç dakika harcamak daha iyidir. Ek olarak, egzoz gazları ile sürekli temas nedeniyle blower çarklarının bin dereceye kadar ısınabildiğinden de bahsetmek gerekir.
Mekanizma, paralel olarak cihazı soğutma işlevini yerine getiren uygun yağlama almazsa, parçaları birbirine kuru sürtünecektir. Bir yağ filminin olmaması, parçaların sıcaklığında keskin bir artışa neden olarak, onlara termal genleşme ve bunun sonucunda hızlanan aşınmalarını sağlayacaktır.
İkiz turboşarjın güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için, geleneksel turboşarjlarla aynı prosedürleri izleyin. Öncelikle, sadece yağlama için değil, aynı zamanda türbinleri soğutmak için de kullanılan yağı zamanında değiştirmek gerekir (yağ değiştirme prosedürü hakkında, web sitemizde ayrı makale).
İkincisi, üfleyicilerin çarkları egzoz gazları ile direkt temas halinde olduğu için yakıt kalitesinin yüksek olması gerekir. Bu sayede kanatların üzerinde karbon birikintileri birikmeyecek ve bu da pervanenin serbest dönüşüne engel olacaktır.
Sonuç olarak, farklı türbin modifikasyonları ve farklılıkları hakkında kısa bir video sunuyoruz:
Sorular ve Cevaplar:
Daha iyi bi-turbo veya ikiz-turbo nedir? Bunlar motor turboşarj sistemleridir. Çift turbolu motorlarda turbo gecikmesi yumuşatılır ve hızlanma dinamikleri dengelenir. Çift turbolu bir sistemde bu faktörler değişmez, ancak içten yanmalı motorun performansı artar.
Bi-turbo ve twin-turbo arasındaki fark nedir? Biturbo, seri bağlantılı bir türbin sistemidir. Sıralı dahil edilmeleri sayesinde, hızlanma sırasında turbo deliği ortadan kalkar. İkiz turbo, gücü artırmak için sadece iki türbindir.
Neden çift turboya ihtiyacınız var? İki türbin, silindire daha büyük bir hava hacmi sağlar. Bu nedenle, BTC'nin yanması sırasında geri tepme artar - aynı silindirde daha fazla hava sıkıştırılır.
