Послідовний наддув Bi-turbo

Турбонаддув – це тип наддуву, що використовує енергію вихлопних газів для нагнітання повітря в циліндри двигуна. Цей принцип був запатентований в 1911 році швейцарцем Альфредом Бюхі в патентному відомстві США. Не дивлячись на те, що прообрази турбін були розроблені ще в кінці XIX століття, все ж масове використання цієї схеми почалося лише 70-х роках минулого століття. І хоча всі системи автомобіля постійно удосконалюються, механічні нагнітачі, розроблені понад століття тому, не відступають. Зменшуються допуски при виробництві, збільшується точність виготовлення, використовуються більш технологічні матеріали і сплави (наприклад на Nissan Skyline GT-R 34 версії N1 лопаті нагнітачів робили керамічними), так що потенціал турбо нагнітачів ще далеко не вичерпаний.

 

Відмінності між bi-turbo і twin-turbo і плутанина в поняттях

Часто навіть досвідчені і підковані не тільки теоретично, але і практично люди, вважають, що twin-turbo (твін-турбо) і bi-turbo (бі-турбо) – лише варіанти назви однієї і тієї ж схеми наддувних двигунів з двома турбінами. Так сказати комерційні назви, як з найменуваннями систем повного приводу різними виробниками (у тих же німецьких виробників: quattro – від Ауді, 4matic – Мерседеса, мають одну суть – повний привід). На підтвердження ж назв наддуву наводять приклади Mitsubishi 3000GT у версії VR-4 несе на двигуні напис «твін-турбо», там V6 і дві турбіни, кожна живить свої 3 циліндра і має вихід в загальний колектор, така ж схема моделей Ауді S4 або Allroad з 2,7 літра під капотом несе назва бі-турбо. Але назва не завжди відображає схему роботи турбін (паралельне або послідовне, воно ж секвентальное. Так само на підтвердження наводять відомий у колах японоводов 2JZ-GTE, встановлюваний в тому числі і на Toyota Supra, які стали відомими після фільму «Форсаж», в якому головний герой керуючи яскраво-червоною машиною, «зробив» Феррарі. Рядний шестициліндровий двигун там те ж несе напис твін-турбо, а турбіни там працюють за своїм алгоритмом, включенням і вимиканням яких завідують спеціальні перепускні клапани (послідовно-паралельна схема). Субару Легасі В4 - там дві турбіни, і працюють вони секвентально: на низьких обертах працює одна – маленька турбіна, на високих до неї підключається друга - велика. Можна ще посперечатися із застосуванням таких термінів як твинскрол, даунсазинг, але не будемо відходити від основної теми.

Назвами цих систем породили популярне оману, коріння якого йдуть з словотвору. twin – з англійської - двійня або близнюк, тобто однакові механізми наддуву, нагнітачі (або, як кажуть в середовищі гонщиків – «равлики», маючи на увазі схожість цих агрегатів з однойменними слимаками), в той час як з німецького бі-турбо – це система з двома турбінами. Виходить що твін-турбо на автомобілі японського виробництва, в якому традиційно використовуються англійські терміни для назв, у той час як німецькі автопроізводелі користуються назвами рідною для них мовою. Тому на якийсь Тойоті Супра ви не зустрінете шильдика "бі-турбо", а Мерседес-Бенц – "твін"...

 

Послідовний наддув Bi-turbo і його переваги

Бі-турбо (bi-turbo) – вона ж секвентальный або послідовний наддув, тобто система наддуву двигуна внутрішнього згоряння, яка складається з двох послідовно включаються в роботу турбін. У такій системі застосовують дві турбіни, одну меншого розміру іншу великого. Це зроблено для того, щоб маленька турбіна, яка розкручується значно швидше, вступаючи в роботу першої, забезпечує хорошу тягу на низьких обертах, потім, при досягненні більш високих обертів двигуна, розкручується друга , більша турбіна, і нагнітає набагато більший об'єм повітря. Така схема по-перше зменшує так званий турболаг (або турбояму – тобто рух автомобіля з вимкненими нагнітачами), утворюючи більш рівну динамічну характеристику машини, без зайвого ривка, властивого схемами з однією великою турбіною або систем з декількома одночасно включаються нагнітачами, по-друге робиться можливим застосування великих нагнітачів на моторах, які застосовуються в машинах використовуються не тільки для гонок по треках, але і залишаючи можливість їзди по дорогах загального користування, коли відсутня можливість, а часто і необхідність підтримувати високі обороти двигуна. Не варто забувати і про те, що зайва потужність в умовах міста – вкрай небезпечний фактор, так як при динаміці підготовленого автомобіля виникає не тільки велика ймовірність «наздогнати» сусідню, як правило, менш динамічну машину, що знаходиться поруч у потоці, як і при гальмуванні частіше дивитися назад, т. к. характеристики гальм у цивільних автомобілів той же поступаються спортивним.

Системи турбонаддува можуть встановлюються як на бензинових, так і дизельних агрегати. На перших використання турбонаддува супроводжується появою ризику детонації внаслідок різкого зростання кількості обертів. Також, в результаті більш високої температури вихлопу сама система турбонаддува нагрівається, що вимагає додаткового охолодження. На дизельних ж агрегатах турбонаддув не має таких проблем. Там ступінь стиснення набагато більше, а обороти коленвала нижче. В результаті адиабатного розширення, температура вихлопу у бензинових двигунів становить 1000 градусів, а дизельних моторів набагато менше - 600. Тому застосування турбонаддува на дизельних агрегатах є більш простим і ефективним.

Проблема в тому, що ротор турбокомпресора можна зробити великим - чим більше діаметр турбіни, тим вище її момент інерції. Стало бути, навіть якщо водій при розгоні більш різко натискає на педаль акселератора, швидкого прискорення як у атмосферного двигуна, він не отримає, тому що доведеться почекати не тільки, поки коленвал двигуна, але потім і крильчатка турбіни наберуть відповідні обороти. Значить, турбіну слід зробити менше по діаметру. Але надходження повітря так само залежить від окружної швидкості лопаток, яка тим менше, чим менше діаметр ротора: збільшення оборотів впирається в обмеження щодо граничних навантажень використовуваних матеріалів.

 

Цікаві факти про послідовному наддуве Bi-turbo

Крім послідовного турбонаддуву Bi-turbo в автомобілях застосовуються і більш складні схеми з великою кількістю нагнітачів. Приміром, в гучному Бугатті Вейрон, для отримання потужності 1001 кінську силу на двигуні коштує 4 турбонагнітача.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read