Твинскролл турбина что это
ТвинСкролл Турбина: Зачем и Почему?
Всем привет! Это, как всегда Клепачевский и сегодня у нас ТвинСкролл турбины!
Комментарии 12
На Ютубе все умиляются в каментах).
Это ж надо с таким умным видом нести всякую ересь не понимая о чем говоришь…
Что бы не терпеть этот поток сознания 19 минут
Отработавшие газы, выходя из цилиндра, попадают в выпускной коллектор, и далее в турбину. Разница с «single-scroll» турбиной в том, что в корпусе турбины присутствуют два радиальных канала, раскручивающих рабочее колесо (крыльчатку) турбины. Наличие двухканального корпуса позволяет наиболее полно использовать принцип импульсного наддува, разделив общий поток отработавших газов на две части. Например, в четырехцилиндровом двигателе с порядком работы цилиндров
1-3-4-2, объединены 1, 4 и 3, 2 цилиндры, то есть, один канал турбины питается 1 и 4 цилиндрами, а второй канал — 3 и 2 цилиндрами.
если так рассказать, то видео на минуту выходит =)
V8 турбо. Твинскролл. Стереотипы. Против системы.
Всем привет. Решил все таки зафиксировать свои мысли и доводы по теме V8 турбо, коих не встречал нигде в сети.
*Можете в коментарии скинуть картинки либо схемы установки турбо на V8 которые вы считаете правильными.
Начнем с самого начала и разбрем на примере 2UZ FE.
V8 порядок работы: 1-8-4-3-6-5-7-2
это по сути два 4х цилиндровых мотора: 1-4-6-7 и 8-3-5-2 скрепленные со смещением 90 градусов.
Вот тут и нужно заострить внимание. Это не 2 мотора, слева (2 4 6 8) и справа. (1 3 5 7)
Синим цветом обозначен мотор #1, соответсвенно красным- мотор #2.
в этой картинке кроется ответ:), но все же я задам вопрос.
Что принципиально не правильного в этой схеме расположения и почему?
(Именно в схеме. Длинну и диаметр ранеров, отсутствие кулера и тд мы вообще не учитываем в данный момент)
всем спасибо;)
Первому, кто даст правильный ответ- футболка «RVT_ecu_TECH» 🙂
Есть еще вопрос, как реализовать твинскролл или его подобие на V8?
Прислали правильный ответ по твинскролу, оставим его тут.
Супертурбо: все продвинутые системы наддува
Битурбо, твинтурбо, твинскролл. Наверняка вы давно хотели разложить для себя по полочкам, что как работает и чем отличается. Мы подготовили для вас подробный рассказ о плюсах, минусах и надежности каждой из технологий.
Прогресс не стоит на месте, и каждое новое поколение автомобилей должно быть быстрее, экономичнее и мощнее. Часто для повышения мощности используются комбинированные системы наддува, да и «обычные» турбины вовсе не так просты, как кажется на первый взгляд. Каким же образом инженеры научили турбомоторы быть одновременно мощными, эластичными и экономичными? Какие технологии позволяют создавать массовые двигатели с удельной мощностью в 150 л.с. на литр и отличной тягой на низах, и тысячесильных монстров?
«Обычная» турбина
Как я уже писал, турбокомпрессор прост на первый взгляд, но является высокотехнологичным устройством, которое работает в очень жестких условиях. И любое его усложнение сильно сказывается на надежности. Для примера я постараюсь подробнее описать устройство типичного турбокомпрессора без особых усложнений.
Основной частью турбокомпрессора является средний корпус, в нем расположены подшипники скольжения, упорный подшипник и седло уплотнения с кольцами. В самом корпусе есть каналы для прохождения через него масла и охлаждающей жидкости. На совсем старых конструкциях обходились только маслом и для смазки и для охлаждения, но такие турбины не применяются на серийных машинах уже давно. Для предохранения среднего корпуса от воздействия горячих выхлопных газов служит жароотражатель.
В средний корпус устанавливается турбинный вал. Эта деталь не просто вал, конструктивно он соединен с турбинным колесом неразъемным соединением, чаще всего сваркой трением или выполнен из цельного куска металла. Иногда для создания крыльчатки используется керамика-прочности и коррозийной устойчивости лучших конструкционных сталей может не хватать. Сам вал имеет сложную форму, на нем есть утолщение для уплотнения и упорный выступ, а форма цилиндрической части рассчитана с учетом теплового расширения во время работы.
На турбинный вал надевается компрессорное колесо. Оно изготовлено обычно их алюминия и фиксируется на валу гайкой.
Конструкция из среднего корпуса, установленного в него турбинного вала и компрессорного колеса называется картриджем. После сборки этот узел тщательно балансируется, ведь работает он при очень высоких оборотах и малейший дисбаланс быстро выведет его из строя.
Еще турбине нужны две «улитки» — турбинная и компрессорная. Часто они индивидуальны для каждого производителя машин, тогда как центральная часть — картридж и размеры турбинного и компрессорного колеса являются признаками конкретной модели турбины и ее модификации.
Для предохранения от слишком высокого давления наддува используется клапан сброса давления газов, он же вастегейт. Обычно он является частью турбинной улитки и управляется вакуумом. Он закрыт при обычном режиме работы турбины и открывается в случае слишком высокого давления наддува или других проблем в работе мотора, сбрасывая скорость вращения турбины.
А теперь о том, как используют турбины и какие технологии применяют, чтобы достичь самых высоких показателей моторов.
Twin-turbo и Bi-turbo
Чем больше и мощнее мотор, тем больше воздуха нужно подавать в цилиндры. Для этого нужно сделать турбину больше или быстрее. А чем больше размер турбины, тем тяжелее ее крыльчатки и тем инерционнее она получается. При нажатии на педаль газа открывается дроссельная заслонка и больше горючей смеси попадает в цилиндры. Образуется больше выхлопных газов и они раскручивают турбину до более высокой частоты вращения, что, в свою очередь, увеличивает количество подаваемой горючей смеси в цилиндры. Чтобы сократить время раскрутки турбин и сопутствующую им «турбояму», изначально испробовали способы, которые называются твин-турбо и би-турбо.
Это две разные технологии, но маркетологи компаний-производителей внесли немало путаницы. Например, на Maserati Biturbo и Mercedes AMG Biturbo на самом деле используют технологию твин-турбо. Так в чем же разница? Изначально Twin Turbo («турбины-близнецы») называлась технология, при которой выхлопные газы разделялись на два равных потока и распределялись на две одинаковые турбины малого размера. Это позволяло получить лучшее время отклика, а иногда и упростить конструкцию мотора, используя недорогие турбокомпрессоры, что очень актуально для V образных двигателей с выхлопными коллекторами «вниз».
Фото:twin turbo Nissan
Обозначение Biturbo («двойная турбина») же относят к конструкциям, в которых применяются последовательно подключенные ко впуску две турбины-маленькую и большую. Маленькая хорошо работает на малой нагрузке, быстро раскручивается и обеспечивает тягу «на низах», а потом в действие вступает большая турбина, более эффективная на большой нагрузке. Маленькая турбина в этот момент отключается системой дроссельных заслонок.
Преимуществом такой схемы является большая эффективность одной большой турбины на большой нагрузке: она обеспечивает лучшее давление и меньший нагрев воздуха при большом ресурсе. А еще вместо маленького турбокомпрессора можно использовать механический или электронагнетатель. Они нагревают воздух меньше, чем турбокомпрессор, и не инерционны.
Но как же потери мощности, которые нужны для их раскрутки? Потери на их привод при малой нагрузке не так существенны. Но расплатой за улучшение характеристик турбин является усложнение впускной системы, приходится использовать много труб и дроссельные заслонки, переключающие потоки воздуха.
Обе технологии используются до сих пор всеми производителями, но все они значительно удорожают мотор, ведь дорогих турбокомпрессоров становится в два раза больше, а система управления ими — сложнее. Для сильно форсированных моторов альтернативы этим технологиям нет или почти нет. Но иногда можно просто улучшить конструкцию стандартной турбины.
Тонкое управление вастегейтом
Wastegate – это, дословно, «ворота для сброса», то есть перепускной клапан. На первых турбинах вастегейт работает очень просто: когда давление на впуске преодолевало натяжение пружины, он открывался, стравливал газы и давление падало. Позже систему усложнили: теперь его открытием руководила не только разница давлений, но и электроника, учитывающая множество параметров — обогащение смеси, режим движения, температуру, детонацию и умеющую избегать нежелательных режимов работы самой турбины. Но управлялся он точно так же — пневматикой. Когда нужно было сбросить давление, клапан просто открывался.
Получить качественный скачок характеристик позволяла плавная регулировка степени открытия перепускного клапана. В этом случае турбина может чаще работать с максимальной отдачей, даже при малых оборотах, а на средних нагрузках уже вступает в действие регулирование и в опасные режимы турбина не переходит.
К сожалению, такой способ сложнее. Для его реализации потребовалось разместить электропривод регулировки рядом с турбиной, что понизило ее надежность: электронике приходится работать в очень жестких условиях, при высокой температуре и высокой вибрации. Но улучшение характеристик стоит того и почти все современные турбины высокофорсированных небольших моторов имеют такую конструкцию.
Более эффективное турбинное колесо. Twinscroll
В поисках повышения эффективности одиночной турбины конструкторская мысль придумала способ, который позволял увеличить эффективность работы турбины и на малых и на больших нагрузках. Турбинное колесо, на которое воздействуют выхлопные газы, разделили на две части, отсюда и название технологии – twin scroll (“двойная улитка”), одна часть турбины более эффективна на большой нагрузке, а другая — на малой, но раскручивают они одно и то же компрессорное колесо на общем валу. Турбина получается не намного сложнее, но несколько эффективнее.
Немного про турбонаддув. Часть 2
Часть 2. Различные технологии турбонаддува.
В этой части я опишу различные технологии турбонаддува, а именно:
— Twin-turbo (Bi-turbo) и основные его разновидности;
— турбонагнетатель с изменяемой геометрией;
— турбонагнетатель Twin-scroll.
Twin-turbo & Bi-turbo
Сразу стоит отметить, что это одно и то же. Оба понятия подразумевают использование двух турбонагнетателей. В зависимости от типа двигателя существуют разные варианты двойного турбонаддува. На V-образных моторах чаще всего используется параллельная схема, когда два турбонагнетателя одинакового размера устанавливаются на разные «половинки» двигателя. Такая схема по сути аналогична классической схеме с одним турбонагнетателем, описанной в первой части. Две половинки мотора в такой схеме можно рассматривать как два отдельных двигателя.
Есть также последовательная схема, когда два одинаковых турбонагнетателя ставятся последовательно друг за другом. Такая схема используется в основном в рядных бензиновых 4- и 6-цилиндровых моторах. Тогда на низких оборотах, когда выхлопных газов недостаточно для того, чтобы раскрутить обе турбины, работает только один турбонагнетатель. При повышении оборотов двигателя подключается и второй. Работа их регулируется с помощью перепускных клапанов, которые могут перекрывать подачу выхлопных газов на одну из турбин и таким образом отключать ее.
Но меня в данном случае больше интересуют дизельные двигатели с двумя турбонагнетателями. Так вот на них чаще всего используется немного другая схема. Из-за того, что дизельные двигатели менее «оборотистые», чем бензиновые, то на малых оборотах они производят недостаточно выхлопных газов для раскрутки большой турбины. При этом турбонагнетатели также устанавливаются последовательно, но они разные по размеру. Такая схема на примере рядного 6-цилиндрового дизельного двигателя BMW N57 представлена на рис. 1 ниже:
На схеме отчетливо видно, что один из турбонагнетателей меньше другого. Также на рис. 1 представлено 3 сценария работы — на малых, средних и высоких оборотах. Кроме двух турбонагнетателей на схеме изображены три клапана, которые регулируют работу турбин. На малых оборотах все клапаны закрыты и поток выхлопных газов принудительно направляется на маленькую турбину, а затем на большую. Таким образом большая турбина предварительно сжимает входящий поток воздуха, а маленькая сжимает его еще сильнее и подает в цилиндры.
На средних оборотах один из перепускных клапанов приоткрывается и большая турбина включается в работу более активно, тогда оба нагнетателя работают вместе. На высоких же оборотах два перепускных клапана полностью открыты. При этом поток выхлопных газов идет по кратчайшему пути сразу на большую турбину и не попадает в маленькую, маленькая турбина отключается и работает только большая. То же самое происходит и в системе впуска — полностью открытый клапан не позволяет уже сжатому большой турбиной потоку входящего воздуха попасть на маленькую турбину, а идет сразу в цилиндры. Третий клапан (вверху слева на схеме) нужен для того, чтобы не перегрузить большую турбину.
Такая схема называется Variable Twin Turbo (из-за разных размеров турбин) и используется не только для устранения турбо-ямы, но и для увеличения мощности двигателя. Устанавливается как правило на самые мощные дизельные двигатели в гамме. На менее мощных дизелях используется другая технология, про которую я расскажу ниже.
Турбонагнеталь с изменяемой геометрией турбины
Эта технология еще называется Variable Geometry Turbine (VGT) или Variable Nozzle Turbine (VNT). Суть ее заключается в использовании одного турбонагнетателя, но за счет определенного ухищрения она позволяет устранить турбо-яму и одновременно расширить полку максимального крутящего момента.
Ухищрение состоит в том, что в корпусе турбины, в которой находится горячая крыльчатка, установлены лопасти, которые позволяют регулировать пропускную способность этой турбины (т.е. регулировать ее геометрию). Эти лопасти установлены на осях и могут поворачиваться. Схема такого турбонагнетателя изображена на рис. 2 ниже:
Так, на малых оборотах, когда поток выхлопных газов недостаточно интенсивен, лопасти прикрываются, чтобы уменьшить поперечное сечение турбины и таким образом увеличить скорость потока. Это позволяет избежать турбо-ямы на низких оборотах. Тогда как на высоких оборотах лопасти полностью открыты, что увеличивает сечение турбины до максимума и не дает ей крутиться слишком быстро. Лопасти закреплены на кольце, которое встроено в корпус турбины, а их положение регулируется с помощью актуатора (см. рис. 2 выше).
Таким образом, это решение является неким компромиссом между использованием одного классического турбокомпрессора и твит-турло схемы. К тому же, такая инсталляции легче и дешевле агрегата с твин-турбо. Но с другой стороны, мощность двигателя при использовании такой схемы ниже, чем в варианте с твин-турбо. Стоит отметить, что в абсолютном большинстве современных дизельных двигателей используется именно турбонагнетатель с изменяемой геометрией. Только лишь на самые мощные варианты устанавливают твин-турбо.
Twin-scroll
Наконец, последняя технология, о которой я хотел бы рассказать в этой статье, это технология под названием твин-скролл (twin-scroll). Используется эта технология на бензиновых 4- и 6-цилиндровых рядных турбомоторах. С виду турбокомпрессор твин-скролл сложно отличить от обычного классического турбокомпрессора. Разница видна только если посмотреть на твин-скролл в разрезе (см. рис. 3 ниже).
Суть технологии заключается в том, что выхлопные газы из одной половины цилиндров поступают в турбину изолированно от выхлопных газов из другой половины цилиндров. Рис. 4 показывает, как выглядит выпускной коллектор при использовании турбонагнетателя twin-scroll:
Таким образом, за счет того, что два потока выхлопных газов подаются на турбину по разным каналам, есть возможность сделать эти каналы разного сечения и формы. Также можно запустить поток выхлопных газов на крыльчатку турбины под разными углами. В итоге, один из потоков идет по каналу меньшего сечения, но с более высокой скоростью, что позволяет избежать турбо-ямы на низких оборотах. Второй поток имеет большее сечение и подает большее количество выхлопных газов на крыльчатку при средних и высоких оборотах двигателя. Эта технология на бензиновых турбомоторах позволяет решать те же задачи, что и турбина с изменяемой геометрией на дизельных двигателях, а именно — минимизация эффекта турбо-ямы и увеличение диапазона, в котором доступен максимальный крутящий момент двигателя (расширение полки крутящего момента).
Твинскрольная турбина. Зачем нужна и какие отличия от классической?
Оставлю чтобы было
Турбина
Турбина – это устройство, нагнетающее воздух в двигатель. Используется для повышения мощностных характеристик мотора. В основе принципа работы турбодвигателя лежит простая идея – спалить как можно больше воздушно-топливной смеси и получить максимальный КПД двигателя.
Турбины бывают разного размера и разной конструкции – твинскрольные, с изменяемой геометрией, классические. В зависимости от поставленной задачи, автопроизводитель собирает тот набор, который наиболее точно будет отвечать нужным потребительским качествам. К примеру, сейчас все больше и больше набирают популярность малообъемные турбовжики. Они экономичны, но при этом действительно “едут”. Обеспечивается это за счет высокого вращающего момента в широком диапазоне оборотов.
Твинскрольная турбина
Твинскрольная турбина – это та же турбина, но имеющая сразу два канала в горячей части и одну сдвоенную крыльчатку. На первый взгляд крыльчатка кажется простой, но разобравшись, становится понятно, что ее лопасти имеют разный изгиб, форму и длину на разных ее диаметрах.
Что такое горячая часть турбины?
“Горячка”, как ее называют в народе, – это та часть турбины, где проходят выхлопные газы и идет непосредственно процесс “раскручивания” турбины (набор оборотов).
Турбояма – это отсутствие наддува в определенном диапазоне оборотов, пока турбина еще не раскрутилась выхлопными газами до нужных оборотов, чтобы “наддуть” требуемое давление воздуха.
Почему нельзя подобрать классическую турбину такого размера, чтобы она дула во всем диапазоне?
На малых объемах это вполне реально. К примеру, у Peugeot есть серийный турбомотор 1.2 литра, развивающий 205 N/M c 1750-5500 об/мин, где используется одна турбина. Конечно же, такой широкий диапазон момента это исключительный плюс для потребителей, ведь двигатель готов выдать свой максимальный крутящий момент по первому требованию, а расход при этом будет умеренный.
На больших и средних двигателях это, увы, практически невозможно, ведь на высоких оборотах потребуется много воздуха с большой интенсивностью – значит крыльчатка горячей части в принципе не может быть маленькой. Раз она не маленькая, для ее “раскручивания” требуется много выхлопных газов, которых нельзя добиться на малых оборотах двигателя. Круг замкнулся.
1) Немалая стоимость твинскрольной турбины, по сравнению с классической.
2) Придется изготовить новый выпускной колектор, поскольку одна пара цилиндров будет дуть на малую часть крыльчатки турбины, другая – на большую.
3) Логичный вывод из второго пункта: если “давка” будет более двух бар, а двигатель планируется “крутить” в небеса, уход половины выхлопных газов на малую часть крыльчатки не позволит добиться максимально возможной производительности по сравнению с одной большой крыльчаткой горячей части турбины (как в классической “сингловой” трубе).
4) Потребуется недешевая перенастройка электронного мозга двигателя, чтобы получить эффект от твинскрола.