По сути, твин-турбо и биТурбо-это лишь разные коммерческие названия системы наддува, состоящей из 2-х турбин.
Би-турбо (biturbo) — система турбонаддува, состоящая из двух последовательно включаемых в работу турбин. В такой системе применяют 2 турбины, одну маленького размера другую большого, сделано это потому, что маленькая турбина раскручивается значительно быстрее, и вступает в работу первой, затем, при достижении более высоких оборотов мотора, раскручивается вторая, большая турбина, и добавляет значительно больший воздушный заряд. Таким образом прежде всего минимизируется лаг, образуется достаточно ровная разгонная характеристика автомобиля без рывка, свойственного большим турбинам, и достигается возможность использовать большие турбины на двигателях устанавлеваемых в автомобилях предназначенных не только для езды по гоночным трассам, но и по городским дорогам, где возможность крутить мотор постоянно есть не всегда, а получить больше мощности с мотора небольшого объема имеет смысл, по каким либо причинам, например связанным с законодательством по налогам данной страны на литраж мотора. Системы би-турбо весьма дороги, и по этому их установка, как правило в серийном производстве, производится на автомобили высокого класса, типа MASERATI или ASTON MARTIN (там компрессоры).
Такая система может быть установлена как на двигатель V6, каждая турбина будет висеть на своей головке по выхлопу, впуск общий, так и на рядном моторе например рядная 4-ка, в этом случае турбины можно включить по выхлопу как парралельно, 2 цилиндра на одну, 2 на другую, так и последовательно — сначала большая турбина, потом маленькая. Встречаются так же варианты, когда к маленькой турбине подходит выхлоп только с 2-х цилиндров, а к большой соответственно с 2-х оставшихся, и с выхода малой турбины.
Твин-турбо (twinturbo) — в данной системе в отличии от системы би-турбо, основной задачей является не снизить лаг, а добиться большей производительности по прокачиваемому воздуху, либо большего давления наддува. Производительность по прокачиваемому воздуху необходима, в случаях когда мотор работая на высоких оборотах, потребляет воздух больше, чем турбина способна обеспечить, таким образом возможно падение давления наддува. В системах Twinturbo применяются две одинаковые турбины.Соответственно производительность такой системы в 2 раза больше чем системы состоящей из одной турбины, при этом если применить 2 небольших турбины которые по производительности будут равны одной большой, то можно достигнуть эффекта снижения лага, при идентичной производительности. Существуют так же ситуации, когда производительности имеющихся в наличии больших турбин, оказывается недостаточно, например при построении мотора дрэгстера, тогда так же используется комбинация из 2-х турбин. Данная схема как и вариант biturbo может работать как на двигателях с V образным развалом головок, так и на рядных двигателях. Варианты включения турбин такие же как и в битурбо.
Существуют так же системы состоящие из 3-х и более одинаковых турбин, результат преследуется тот же что и в twinturbo. Такие системы в гражданском применении как правило не имеют распостранения, и применяются как правило, для построения мощных спортивных моторова, для автомобилей участвующих в драгрэйсинге.
В современных турбированных двигателях (в частности RRS V8 дизель) турбины имеют изменяемую геометрию крыльчаток. Это минимизирует проблему турбоямы и даёт высокий потенциал турбонадувва уже на самых низких оборотах коленвала двигателя. Кроме того это добавляет экономию топлива.
Твинтурбо и битурбо — системы, ориентированные на применение двух турбин для повышения мощности, устранения эффекта турбоямы и решения вопроса с конструктивными особенностями двигателя.
Оглавление
- Для чего нужны две турбины в двигателе
- Разница между битурбо и твинтурбо
- Параллельный битурбо
- Последовательный битурбо
- Двухступенчатый турбонаддув
- Видео «Наддув ДВС. Как работает турбонаддув?»
Ниже рассмотрим, для чего инженеры применяют такое решение, в чем особенности систем, и как они работают. Разберемся со схемами последовательного, параллельного и 2-ступенчатого турбированного наддува.
Для чего нужны две турбины в двигателе
Главный элемент турбированного наддува — компрессор, который сжимает воздух и направляет его к цилиндрам силового агрегата. Внешне он похож на вентилятор с крыльчаткой, которая вращается и втягивает поток. Вращение обеспечивается через ремни двигателя или от энергии выхлопных газов.
С раскручиванием крыльчатки начинает вращаться компрессор, обеспечивающий подачу воздушного потока в камеру сгорания и, соответственно, увеличение мощности.
Важно
Классическая турбина имеет недостатки, которые заставили инженеров искать альтернативный вариант.
Две турбины решают следующие проблемы:
- Конструктивны особенности. Один компрессор легко становится на рядном 4-х или 6-ти цилиндровом двигателе. В случае с V-образным силовым агрегатом приходится на каждую сторону ставить свою турбину.
- Устранение турбоямы. Главная проблема классическогоturbo — провал при нажатии на педаль газа. Это связано с тем, что отработавшему потоку нужно пройти через крыльчатку и раскрутить ее. На это уходит около 2-3 секунд. При необходимости резкого набора скорости такая проблема актуальна. Установка двух устройств решает проблему.
- Повышение мощности. Две турбины работают в паре, что увеличивает производительность. На некоторых спорткарах предусматривается квадротурбо, когда количество компрессоров увеличивается до четырех.
В зависимости от типа двигателя и технологии производители применяют разные виды turbo—bi или twin. Они похожи по конструкции, но имеют ряд характерных отличий. На них подробно остановимся ниже.
Разница между битурбо и твинтурбо
Biturbo—система турбированного наддува, предусматривающая последовательное подключение турбин. Одна из них имеет меньшие, а вторая — большие габариты. Первая быстро набирает обороты, но из-за быстрой раскрутки мотора не справляется с созданием требуемого давления. Для таких случаев предусмотрена турбина большего размера.
Система имеет сложную конструкцию и устанавливается на дорогих автомобилях. Она предусмотрена для моторов V6, где с каждой из сторон установлен свой компрессор, но впуск один. Второй вариант — установка на рядном двигателе с распределением по цилиндрам: по два на каждую турбину. К примеру, Субару В4 также установлено два турбированных компрессора разных размеров, которые подключены последовательно.
Twinturbo— альтернативная система, ориентированная на улучшение динамики и повышение мощности. Как и в моторах битурбо, здесь применяется две турбины, но с одинаковым размером. Такая конструкция позволяет свести к минимуму турбояму. Конструкция твинтурбо может использоваться на V-образных или рядных моторах. Принципы подключения меняются в зависимости от типа системы и конструкции.
Системы twinturbo предусматриваются на многих автомобилях. Примеру — Митсубиси 3000 VR4. Здесь установлен мотор V6, а каждая из турбин работает на три цилиндра. В машинах Тойота Супра также предусмотрена твинтурбо, работающая в определенной последовательности.
С учетом сказанного выделим главные отличия biturbo от twinturbo.
| Критерий | Битурбо | Твинтурбо |
|---|---|---|
| Размеры турбин | Разные | Одинаковые |
| Цена | Выше | Ниже |
| Решение турбо-ямы | Да | Нет |
| Плавность динамики пуска двигателя | Нет | Да |
Параллельный битурбо
Особенность подключения — разделение отработавших газов между двумя компрессорами с последующей подачей в общей коллектор впуска и распределением по камерам сгорания. Схема популярна в моторах V-образного типа, где каждая турбина крепится на индивидуальном коллекторе выпуска.
Эффективность параллельного подключения обусловлена повышением мощности, уменьшением проблемы турбоямы и эффективной работе на всех оборотах силового агрегата. Сфера применения такого битурбо — дизель. На бензиновых моторах схема почти не используется из-за сложности реализации.
Последовательный битурбо
Особенность системы в последовательном подключении и работе двух турбин: меньшего и большего размера. Первая быстро набирает обороты и гарантирует отличную тягу в начале движения. Вторая принимает на себя максимальную нагрузку и передает больший воздушный поток.
Применение последовательного битурбо устраняет проблему с турбоямой и обеспечивает равномерную динамику. Машина движется без рывков, что повышает комфорт движения и делает двигатель более приемистым. Но большая динамика может быть опасной в условиях города, где при резком нажатии газа можно врезаться во впереди идущий автомобиль.
Последовательный битурбо предусматриваются на бензиновых двигателях и дизелях. В первом случае имеется риск детонации из-за резкого роста оборотов и повышение температуры выхлопа. На дизельном моторе такие трудности не возникают из-за большей степени сжатия. По этой причине система более проста и надежна.
Двухступенчатый турбонаддув
В состав системы входит два турбированных компрессора с индивидуальными габаритами. Они монтируются последовательно на коллекторе впуска и выпуска. Для обеспечения работы системы применяется регулировка выходящего и нагнетаемого потока с помощью клапана. Рассмотрим алгоритм функционирования:
- При небольших оборотах выход закрыт, и газы идут через компрессор небольшого размера, а после этого поступают в более крупный. Из-за минимального давления турбина большего размера практически не крутится.В момент впуска на двигателе турбо клапан закрыт, поэтому поток идет через большую, а потом — малую турбину.
- С повышением оборотов компрессоры начинают работать одновременно, происходит постепенное открытие клапана. Часть сгоревших газов направляется в крупную турбину, которая развивает скорость. При впуске турбина большего размера сдавливает воздух под небольшим давлением. По этой причине поток идет в малый компрессор, обеспечивающий сдавливание до нужного параметра. Перепускной клапан находится в закрытой позиции и открывается при достижении максимальной мощности.
- При наибольшей нагрузке клапан ОГ открывается. Газы идут через крупный компрессор и увеличивают частоту ее вращения. Отработавшие газы идут только в крупный компрессор, а меньший не работает.В момент впуска турбина большего размера гарантирует достаточное давление, а маленький компрессор создает преграду для воздуха. В конкретный момент происходит открытие клапана и воздушный поток направляется к мотору.
- Получается, что система 2-ступенчатого наддува гарантирует эффективность работы компрессора во всех режимах. Применение системы решает проблему дизелей, связанную с несоответствием крутящего момента на минимальных оборотах и чрезмерной мощностью на больших. Применение такой схемы гарантирует быстрое достижение необходимых параметров и отличную динамику.
Система 2-ступенчатого наддува в автомобилях Опель и БВМ. В качестве отдельных производителей выступает завод Cummins и BorgWarnerTurboSystems. В последнем случае система состоит из охладителя, перепускных клапанов наддува и отработавших газов, 2-х турбин высокого и низкого давления.
На моторах TSIреализован немного иной подход. Здесь предусмотрено несколько режимов работы:
- до 1000 об/мин — без наддува;
- 1000-2400 об/мин — работает механический нагнетатель;
- 2400-3500 об/мин — взаимное выполнение функций нагнетателем и турбированным компрессором;
- более 3500 об/мин — запуск турбины.
Получается, что на «холостых» мотор работает без наддува, нагнетатель отключен, а заслонка закрыта. С повышением оборотов активируется наддув, и создается давление в 0.17 МПа.
Как только частота вращения превышает 2400 об/мин, активируется турбина, а нагнетатель срабатывает по необходимости. Давление поднимается до уровня 0.25 МПа. В дальнейшем работает только турбина, а заслонка закрывается. Во избежание детонации давление снижается до 0.18 МПа.
Заключение
Битурбо и твинтурбо— современные системы, предусматривающие использование двух турбин разного и идентичного размера соответственно.
Их применение позволило устранить конструктивные сложности, выровнять динамику мотора, добиться большей мощности и исключить проблему турбоямы. Каждый производитель использует свою схему, но принцип работы во всех случаях почти идентичный.
Всего оценок: 3
Комментариев: 3
Просмотров: 828
Автор статьи: Анатолий Горобцов /
Дата публикации: 14-09-2022
/ Обновлено: 05-02-2023
Если
раньше двигателями с турбонаддувом оснащались преимущественно
спортивные автомобили, то теперь ими оснащают даже городские
малолитражки. А всё благодаря доблестным экологам, которые днём и ночью
борются за чистоту воздуха на планете, но сейчас не об этом.
Что такое турбонаддув знает каждый автолюбитель. Так же каждый знает, что турбонаддув бывает двойным, который обычно называют Bi-Turbo или Twin-Turbo. Мнений о том, что это такое и в чём разница в сети Интернет настолько много, что технически не грамотному человеку разобраться в этом будет не просто. На фоне этого я собственно и решил написать эту статью, в которой максимально понятно расскажу, что же такое Bi-Turbo и Twin-Turbo, а так же есть ли в этом разница.
Итак,
приставка «bi» в названии технологии Bi-Turbo это сокращённое от
binary, что в переводе с английского языка означает «двухкомпонентный», а
слово «twin» в названии технологии Twin-Turbo с английского языка
переводится как «близнец».
В связи с этим есть мнение, что технология Bi-Turbo это две турбины разных размеров, которые задействуются по мере необходимости. В частности на низких оборотах двигателя задействована только маленькая турбина, а когда обороты двигателя повышаются, то срабатывает перепускной клапан, в результате чего маленькая турбина отключается и задействуется большая, более мощная турбина.
В
свою очередь, что касается технологии Twin-Turbo, то по мнению
некоторых это две одинаковых турбины, которые задействованы постоянно.
На первый взгляд кажется, что всё логично и правильно, но это не так.
Первый серийный автомобиль с двойным турбонаддувом
Дело в том, что первым серийным автомобилем, оснащённым двигателем с двойным турбонаддувом, был появившийся в 1981 году Maserati Biturbo. Примечательно, что автомобиль Maserati Biturbo оснащался двумя одинаковыми турбонагнетателями производства IHI, которые были задействованы постоянно, что по мнению некоторых является технологией Twin-Turbo, а не Bi-Turbo.
Неужели глупые итальянцы всё перепутали, а автомобиль правильнее было назвать Maserati Twinturbo? Нет, ничего итальянцы не перепутали!
Что такое Twin-Turbo и Bi-Turbo на самом деле
В действительности Twin-Turbo и Bi-Turbo это просто торговые названия, придуманные маркетологами для обозначения двигателей с двойным турбонаддувом и эти названия, по сути, не имеют никакого отношения к той или иной технологии двойного турбонаддува.
Технологии двойного турбонаддува
Технологии двойного турбонаддува разделяются не на Twin-Turbo и Bi-Turbo, а на параллельную, последовательную и ступенчатую.
Самая простая технология, которую, как я уже писал выше, многие ошибочно называют Twin-Turbo, это параллельная, которая состоит из двух одинаковых и постоянно задействованных турбин. Такой вид двойного турбонаддува идеально подходит для V-образных двигателей, поскольку выход каждой турбины можно направить не только в один общий впускной коллектор, но и раздельно во впускной коллектор каждого из двух блоков цилиндров.
Последовательная
технология, которую ошибочно называют Bi-Turbo, состоит из основной и
вспомогательной турбин, выходы которых соединяются параллельно и
направлены в один общий впускной коллектор. При этом последовательной
эта технология называется потому, что турбины задействуются
последовательно. Основная турбина может быть задействована, как только
на низких оборотах двигателя, так и постоянно, а вот вспомогательная,
задействуется только на высоких оборотах двигателя.
Самая
сложная технология двойного турбонаддува это ступенчатая, которая
является подвидом последовательной технологии. Главное её отличие в том,
что вспомогательная турбина соединена с основной не параллельно, а
последовательно, то есть с выходом основной турбины. В этом случае
основная турбина задействована постоянно и когда задействуется
вспомогательная турбина, то она увеличивает давление, создаваемое
основной турбиной.
Любая
из этих технологий двойного турбонаддува у разных автопроизводителей
может называться как Twin-Turbo, так и Bi-Turbo или просто Turbo.
Ещё публикации по теме:
«Правила эксплуатации автомобиля с турбокомпрессором»
Понравилась публикация? Поделись!
Automotive industry terminology can be complex enough to make your head spin. But often it’s actually really simple. Consider the difference between twin-turbo and biturbo for instance.
You’d think that they’re completely different forced induction systems like sequential and parallel turbos, but in reality, the difference is so simple that it will surprise you.
In this guide, we’ll clarify the difference between twin-turbo and biturbo. We’ll also touch on the misconceptions associated with twin-scroll turbos and briefly compare sequential and parallel twin-turbo systems.
Biturbo vs Twin: How Do They Differ?
Truth be told, there isn’t really any difference between biturbo and twin-turbo engines. In other words, these terms are basically interchangeable — synonyms, if you will.
Manufacturers typically add their own spin on shared industry tech to differentiate themselves. Nissan’s VVEL and BMW’s Valvetronic for instance.
“Bi” and “twin” both imply “two”. So, twin-turbo and biturbo both refer to engines that have two turbochargers. There’s nothing else to it.
As for usage, Mercedes-Benz is popularly associated with the biturbo badge on their twin-turbocharged engines. Most other automakers stick to using twin-turbo.
Biturbo or twin-turbo is the use of two turbochargers, but twin-scroll systems use a single turbocharger with two separate scrolls.
In order to reduce exhaust interference for a faster spool time, the twin-scroll setup separates the exhaust pulses by collecting gases from different pairs of cylinders in an alternating sequence.
For example, a four-cylinder engine with a firing order of 1-3-4-2 will require a twin-scroll system that pairs cylinders 1 and 4, while the other channel pairs cylinders 2 and 3.
This way the cylinders have a better scavenging effect, and the exhaust pulses remain strong, spooling the turbo faster as a result.
Sequential vs Parallel
The most common twin-turbo designs are sequential and parallel. The latter involves the use of two turbochargers of the same size working together as one massive turbo. With this layout, the exhaust gases are routed to both turbos equally.
For instance, a six-cylinder motor has cylinders 1-3 powering the first turbo, while cylinders 4-6 are connected to the second turbo. These engines have a weaker bottom end but are known to pull hard in the midrange.
Some cars that use this setup include BMWs with the N54 engine and exotics like the Ferrari F40.
Sequential turbocharging is different and makes use of differently sized turbines. This design makes it easier to maintain the boost across a wider rev range. The smaller turbo functions at low rpm, while the larger turbo is active only at the top end.
This design ensures quick response at lower engine speeds. And, as the revs build, the additional exhaust flow can be diverted to the bigger turbo, effectively keeping the engine under boost across the entire rev range.
Some cars with sequential twin-turbos include the MK III Toyota Supra and exotics like the Bugatti Chiron and Porsche 959.
Concluding Thoughts
Turbochargers and superchargers both have several sub-types and categories that you should know about, especially if you’re seriously considering aftermarket forced induction for your car.
Both systems can run extremely hot, though intercoolers are most common on turbocharged cars.
We love big single turbos. What type of turbocharger is your favorite? Let us know by leaving a comment.
Don’t forget to read our guides to blow off valves, and turbo flutter, too!
Это означает что в этом автомобиле установлен битурбированный двигатель, то есть мотор с двумя турбинами (турбонаддувами).
Как правило, две турбины ставятся на V-образные двигатели, по одному турбонаддуву на каждую сторону. В зависимости, от двигателя, эти турбины могут работать одновременно или на разных оборотах. Обычно мощность битурбированных моторов превышает 400 лошадиных сил.
Для справки: один из самых знаменитых двигателей битурбо — V8 Biturbo ставится на Mercedes-Benz G 63 AMG, мощность составляет 544 лошадиные сил при объеме 5,5 литра.
Битурбомотор V8 от AMG