Принцип функционирования Твин турбо в Subaru
Материал из SubaruWiki
Статья рассказывает о том как работает Twin turbo в автомобилях Субару, на примере Subaru Legacy, на которой данная система устанавливалась с 1999 по 2002 года.
Содержание |
ВВЕДЕНИЕ
Собственно, нельзя не упомянуть, в такого рода описательной работе, имени Herr Gottlieb Wilhelm Daimler, именно ему приписывается инженерная разработка устройства повышающая мощность двигателя, именуемого механическим компрессором - приводимым в действие путём передачи крутящего момента от коленчатого вала. Также нельзя не упомянуть Herr Alfred Büchi, которому жутко не нравилось отбирать на вращение компрессора (механического нагнетателя) энергию двигателя, и он построил нагнетатель, приводимый во вращение от энергии выхлопных газов - турбокомпрессор (турбонагнетатель). Особо следует отметить, что все эти новаторства осуществлялись на рубеже 19-20 веков.
Турбокомпрессор по сути прост, часть энергии выхлопных газов тратится на раскрутку рабочего колеса компрессора, что позволяет закачать в цилиндр больше воздуха (окислителя), чем это происходит в процессе всасывания воздуха в обычном атмосферном двигателе (где засасывание осуществляется из-за разности атмосферного давления и давления в цилиндре на такте всасывания). Мощность двигателя прямо зависит от количества сжигаемой топливно-воздушной смеси, преобразуемой в рабочее тело, при помощи турбонагнетателя мы получили очень весомую прибавку к мощности двигателя, не изменяя объёма его цилиндров. Схематически турбонагнетатель можно представить на нижеприведённой схеме:
Дополнительно хочется в настоящем эссе внести ясность в далее используемые определения и описание, так как в связи с некомпетентностью автомобильной прессы, распространение информации в Интернете с использованием жаргона, существует небольшая неразбериха с терминами.
Собственно устройство, использующее энергию выхлопных газов для сжатия воздуха и подачи его во впускной тракт, называется турбокомпрессор, турбонагнетатель, turbocharger. Турбина, компрессор - это составляющие узлы турбонагнетателя - турбиной называется та часть турбокомпрессора, которая получая на вход энергию выхлопных газов, воздействующих на турбинное колесо и преобразует эту энергию в энергию вращения, компрессор - та часть турбонагнетателя, которая получая через вал турбины энергию вращения, при помощи колеса компрессора преобразует полученную энергию в сжатие нагнетаемого воздуха. Таким образом, функционально турбокомпрессор разделён на три части: турбина, компрессор и корпус подшипников (в корпусе подшипников размещена подшипниковая система вала, обеспечивается подвод смазывающей и охлаждающей жидкости). Корпус подшипников часто называют картриджем турбины.
(1-Компрессор, 2-Корпус подшипников, 3-Турбина)
Далее, в настоящей статье, эти термины будут употребляться в значении, каком они изложены выше. Для увеличения эффективности наддува, в схему наддува в посткомпрессорный тракт включён промежуточный охладитель, представляющий собой радиатор. Так как плотность воздуха повышается с его охлаждением, то на единицу объёма наддуваемого в цилиндр воздуха, получаем большее количество кислорода, окисляющего топливо, то есть увеличиваем количество поступаемой топливовоздушной смеси без увеличения давления. Произведённые теоретиками и проверенные практиками расчёты показывают, что охлаждение сжатого воздуха на 30 градусов Цельсия даёт прибавку к мощности около 10 лошадиных сил.
ОБЩАЯ СТРУКТУРА
2х ступенчатая система Twin turbo состоит из первичного и вторичного турбокомпрессоров, промежуточного охладителя воздуха (Intercooler), клапана управления потоком выпускных(отработанных) газов (Exhaust gas supply control valve), преддроссельного клапана перепуска (Air bypass valve), разгрузочным клапаном давления наддува (Supercharged pressure relief valve), датчика разности давлений (Differential pressure sensor), блока э/магнитных клапанов (Solenoid box) и т.д.
Появление двух ступенчатой системы Twin turbo было обусловлено тем, что эффективный наддув на малых оборотах получить затруднительно, если мы используем большой турбокомпрессор, с большими размерами лопастей турбинного и компрессорного колёс. На эффективную раскрутку такого турбокомпрессора энергии выхлопных газов на малых оборотах не хватает. Появляются явления, называемые турбоямой, турболагом, когда машина "не тянет" на низких оборотах. "Стрелять" такие системы будут от 3500-4000 оборотов в минуту, ниже увы. А при использовании маленьких колёс компрессора и турбины, можно практически избавиться от "турбоямы", но и прибавка к мощности не значительна.
Система Twin turbo использует два небольших турбокомпрессора, пока обороты двигателя невелики, наддув обеспечивается только небольшим первичным турбокомпрессором. С ростом оборотов двигателя, наддув обеспечивается обоими компрессорами - первичным и вторичным (что можно, условно, приравнять к наддуву, одним "большим" турбокомпрессором на высоких оборотах). Таким образом, достаточно эффективный наддув начинается уже с малых оборотов, и крутящий момент нарастает с меньшим провалом (турболагом) при переходе к высоким оборотам двигателя, в сравнении с системами наддува одним турбокомпрессором.
Используя эффективное управление переключением между режимами наддува одним компрессором и двумя, 2х ступенчатый наддув Twin turbo обеспечивает более гладкую переходную характеристику значения крутящего момента по оборотам.
Турбокомпрессоры
Турбина (колесо турбины, "горячая часть") заключена в легкосплавный, тонкостенный, жаропрочный литой корпус. Корпус компрессора("холодная часть") изготовляется из тонкостенного алюминиевого сплава. Вал турбокомпрессора расположен в плавающей подшипниковой системе (втулка с масляным клином со стороны вала).
Следует отметить в качестве справки, что предыдущие выпуски автомобилей Legacy оснащались вторичным т\компрессором, также оборудованным клапаном "Wastegate".
| 
| |
| Первичный турбокомпрессор (Primary turbocharger) | Вторичный турбокомпрессор (Secondary turbocharger) | |
| Производитель | IHI | IHI |
| Тип | VF33 | VF32 |
| Число лопастей колеса компрессора | 6 больших + 6 маленьких | 10 |
| Число лопастей колеса турбины | 9 | 9 |
| Диаметр ротора компрессора | 47мм /35.4мм | 52.5 мм / 36.6 мм |
| Диаметр ротора турбины | 46.5мм / 35.4мм | 46.5мм / 35.4мм |
| Максимальная скорость | 190 000 об/мин | 180 000 об/мин |
| Диафрагма "Вейстгейт" | 17 мм | - |
| Давление срабатывания "Вейстгейт" | 78 кПа | - |
| Точка эффективности | 1900 об/мин при 760 мм рт. ст.(101,3 кПа) | |
| Коэффициент A/R | 11 | 18 |
См. также
- Принцип функционирования штатного турбонаддува на Subaru
- Турбины (турбокомпрессоры), используемые в Subaru
Автор и источник
- Автор статьи ArbMonster (bdb@211.ru). Оригинал статьи размещен по адресу: http://arbmonster.narod.ru/twin/twin.html.
- Автор в статье также высказывает благодарность форумчанам подраздела форума Subaru сайта Drom.ru Владимиру mayday за рецензию и наводку и Александру Sasha_A80 за помощь в адаптации англоязычных терминов
