lllbulatlll Блог BI-TURBO И TWIN-TURBO

Sequential

Sequential turbocharging refer to a set-up in which the engine uses one turbocharger for lower engine speeds, and a second or both turbochargers at higher engine speeds. This system is intended to overcome the limitation of large turbochargers providing insufficient boost at low RPM. On the other hand, smaller turbos are effective at low RPM (when there is less kinetic energy present in the exhaust gases) but are unable to provide the quantity of compressed intake gases required at higher RPM. Therefore, sequential turbocharger systems provide a way to decrease turbo lag without compromising power output at high RPM.

The system is arranged so that a small («primary») turbocharger is active while the engine is operating at low RPM, which reduces the boost threshold (RPM at which effective boost is provided) and turbo lag. As RPM increases, a small amount of exhaust gas is fed to the larger («secondary») turbocharger, to bring it up to operating speed. Then at high RPM, all of the exhaust gases are directed to the secondary turbocharger, so that it can provide the boost required by the engine at high RPM.

The first production car to use sequential turbocharging was the 1986-1988 , which used sequential twin-turbos on its flat-six engine. Sequential turbocharging can also be used with more than two turbochargers, such as in the 2012-2017 straight-six diesel engine, which uses three sequential turbos.

Sequential turbo operation: primary turbo at low RPM (left), pre-spooling secondary turbo (centre), secondary turbo operation (right)

Parallel

V8 engine with parallel twin-turbos

flat-six engine with parallel twin-turbos

A parallel configuration refers to using two equally-sized turbochargers which each receive half of the exhaust gases. Some designs combine the intake charge from each turbocharger into a single intake manifold, while others use a separate intake manifold for each turbocharger.

Parallel configurations are well suited to V6 and V8 engines, since each turbocharger can be assigned to one cylinder bank, reducing the amount of exhaust piping needed. In this case, each turbocharger is fed exhaust gases by a separate exhaust manifold. For and , both turbochargers can be mounted to a single exhuast manifold.

The aim of using parallel twin-turbos is to reduce by being able to use smaller turbochargers than if a single turbocharger was used for the engine. On engines with multiple cylinder banks (e.g. and ) use of parallel twin-turbos can also simplify the exhaust system.

The 1981-1994 was the first production car to use twin-turbochargers. The Biturbo used a 90-degree V6 engine with one turbocharger per cylinder bank.

Parallel configurations have also been used on engines with more than two turbochargers. One example is the 1991-1995 , which uses four turbochargers on its . The 2005-2015 uses four turbochargers— one per cylinder bank— on its .

Схема параллельного наддува Twin Turbo

Система параллельного Twin Turbo включает два одинаковых турбокомпрессора, работающих одновременно и параллельно друг другу. Параллельная работа реализуется путем равномерного разделения потока отработавших газов между турбокомпрессорами. Сжатый воздух от каждого компрессора поступает в общий впускной коллектор и далее распределяется по цилиндрам. Параллельный Twin Turbo применяется в основном на V-образных дизельных двигателях. Каждый турбокомпрессор закреплен на своем выпускном коллекторе. Эффективность параллельной схемы турбонаддува базируется на том, что две небольшие турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая. За счет этого сокращается «турбояма», турбокомпрессоры работают на всех оборотах двигателя, обеспечивая быстрое повышение давления наддува. Схема двухступенчатого турбонаддува Система двухступенчатого турбонаддува состоит из двух турбокомпрессоров разного размера, установленных последовательно в выпускном и впускном (воздушном) трактах. В системе используется клапанное регулирование потока отработавших газов и нагнетаемого воздуха. При низких оборотах двигателя перепускной клапан отработавших газов закрыт. Отработавшие газы проходят через малый турбокомпрессор (имеет минимальную инерцию и максимальную отдачу) и далее через большой турбокомпрессор. Давление отработавших газов невелико. Поэтому большая турбина почти не вращается. На впуске перепускной клапан наддува закрыт. Воздух проходит последовательно через большой (первая ступень) и малый (вторая ступень) компрессоры. С ростом оборотов осуществляется совместная работа турбокомпрессоров. Перепускной клапан отработавших газов постепенно открывается. Часть отработавших газов идет непосредственно через большую турбину, которая раскручивается все более интенсивно. На впуске большой компрессор сжимает воздух с определенным давлением, но оно недостаточно большое. Поэтому далее сжатый воздух поступает в малый компрессор, где происходит дальнейшее повышение давления. Перепускной клапан наддува при этом по прежнему закрыт. При полной нагрузке перепускной клапан отработавших газов открыт полностью. Газы практически полностью проходят через большую турбину, раскручивая ее до максимальной частоты. Малая турбина останавливается. На впуске большой компрессор обеспечивает максимальное давление наддува. Малый компрессор, наоборот, создает препятствие для воздуха, поэтому в определенный момент открывается перепускной клапан наддува и сжатый воздух поступает напрямую к двигателю. Таким образом, система двухступенчатого турбонаддува обеспечивает эффективную работу турбокомпрессоров на всех режимах работы двигателя. Система разрешает известное противоречие дизельных двигателей между высоким крутящим моментом на низких оборотах и максимальной мощностью на высоких оборотах. С помощью двухступенчатых турбокомпрессоров номинальный крутящий момент достигается быстро и поддерживается в широком диапазоне оборотов двигателя, обеспечивается максимальное повышение мощности.

Staged

Staged turbocharging (also called «serial turbocharging») is where the turbochargers are connected in series with the output of the first turbocharger then being further compressed by the second turbocharger.

A sequential turbo can also be of use to a system where the output pressure must be greater than can be provided by a single turbo, commonly called a staged twin-turbo system. In this case, multiple similarly sized turbochargers are used in sequence, but both operate constantly. The first turbo boosts provides the initial compression (for example to three times the intake pressure). Subsequent turbos take the charge from the previous stage and compress it further (for example to an additional three times intake pressure, for a total boost of nine times atmospheric pressure).

A downside of staged turbocharging is that it often leads to large amounts of turbo lag, therefore it is mostly used on piston engine aircraft which usually do not need to rapidly raise and lower engine speed. (and thus where is not a primary design consideration), and where the intake pressure is quite low due to low atmospheric pressure at altitude, requiring a very high pressure ratio. High-performance diesel engines also sometimes use this configuration, since diesel engines do not suffer from pre-ignition issues and can therefore use high boost pressures.

Cистема турбонаддува, в которой используется два турбокомпрессора, называется Twin Turbo.

Изначально два турбокомпрессора применялись для преодоления инерционности системы, т.н. турбозадержки (турбоямы). В дальнейшем область применения спаренных турбокомпрессоров расширилась и в настоящее время позволяет значительно повышать выходную мощность, поддерживать номинальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов двигателя, снижать удельный расход топлива. Различают три конструктивные схемы системы Twin Turbo: параллельную, последовательную и ступенчатую. Схемы различаются характеристиками, расположением и порядком работы турбокомпрессоров. Работу турбокомпрессоров регулирует электронная система управления, включающая входные датчики, блок управления и приводы клапанов управления потоком воздуха и отработавших газов. Twin Turbo – торговое название системы турбонаддува, другое используемое название (синоним) Biturbo. В некоторых истониках информации под названием Biturbo понимается система с параллельной схемой работы турбокомпрессоров, что не совсем верно.

Помогла статья? Оцените её
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...
Добавить комментарий
Adblock
detector