- Wyjaśnia różnicę między BiTurbo a Twin-Turbo w samochodach
- Opisuje działanie turbosprężarki i podstawowe komponenty: turbina, sprężarka, wał
- Historia doładowania: 1896 Diesel, pierwszy turbo 1925, problem opóźnienia
- Turbo dodaje moc i oszczędności, rozwój po kryzysie naftowym
DailyDriven oferuje usługi naprawy, weryfikacji i regeneracji turbin.
Jeśli nie chcesz czytać całego artykułu, możesz skontaktować się z nami bezpośrednio używając jednej z dwóch ikon na dole ekranu lub telefonicznie pod numerem 0790449291.
W dzisiejszym artykule poruszymy, naszym zdaniem, dość interesujący temat. Omówimy różnice między systemem BiTurbo a Twin-Turbo. Wiele z nas słyszało o tych dwóch pojęciach, zwłaszcza w odniesieniu do nowszych i droższych samochodów. Większość samochodów na rynku jest doładowana, wiele jest wyposażonych w prosty turbo (jedna turbina), jednak ostatnio pojawia się coraz więcej samochodów BiTurbo lub Twin-Turbo, czyli z dwiema turbinami. Właśnie o różnicy między nimi będziemy rozmawiać w tym artykule.
Ale na początku musimy zrozumieć, jak działa pojedyncza turbina, aby potem przejść do bardziej zaawansowanych rzeczy, jak systemy z dwiema turbinami.
Przede wszystkim ważne jest, aby wiedzieć, że pomysł doładowywania silnika za pomocą turbosprężarki sięga uruchomienia pierwszego silnika spalinowego. Na przykład już w 1896 roku Rudolf Diesel (wynalazca [silnika diesla]) szukał sposobów na zwiększenie mocy i zmniejszenie zużycia silnika spalinowego za pomocą sprężania powietrza zasysanego przez silnik.
Pierwszy doładowany silnik pojawił się 29 lat po wynalazku pierwszego silnika spalinowego, dokładniej w 1925 roku, i wytwarzał o 40% więcej mocy niż silnik atmosferyczny. Niestety, technologia tamtych czasów nie była wystarczająco zaawansowana i silnik doładowany został porzucony z powodu niskiej niezawodności.
Po wielkim kryzysie naftowym w 1973 roku koncepcja doładowanego silnika wróciła na czołówkę, prawdopodobnie ze względu na to, że technologie się poprawiły i z uwagi na kryzysy zasobowe.
Doładowanie turbo stało się coraz bardziej używane, zwłaszcza w pojazdach komercyjnych z silnikami diesla, ponieważ pozwalało na znaczne zmniejszenie zużycia paliwa i oferowało znacznie lepszą wydajność.
Poważne problemy ekonomiczne były spowodowane efektem “[turbo-lag]”, ponieważ klienci, przyzwyczajeni dotąd tylko do dużych silników atmosferycznych, które reagowały natychmiast na przyspieszenie, nie akceptowali tego opóźnienia, dopóki turbina nie stworzyła ciśnienia i silnik nie zaczął rozwijać pełnej mocy.
System doładowania turbo składa się głównie z: turbiny, wału napędowego, sprężarki i innych komponentów ([intercoolera], jeśli to konieczne, kanałów, czujników, jeśli to konieczne, itp.).
Turbina (gorąca część, tak zwana, ponieważ jest napędzana przez spaliny) i sprężarka (zimna część, tak zwana, ponieważ spręża powietrze z atmosfery) są połączone wałem napędowym.
Turbosprężarka działa w ten sposób: spaliny mają bardzo wysoką prędkość i energię kinetyczną, dlatego są zbierane i kierowane do turbiny, która, znajdując się w kontakcie z spalinami, wprawia w ruch łopatki turbiny. Gdy łopatki gorącej części turbiny są wprawiane w ruch (wykonują ruch obrotowy), łopatki sprężarki są również wprawiane w ruch za pośrednictwem wału napędowego, który z kolei zasysa powietrze z atmosfery i spręża je w [kanałach dolotowych]. W wielu samochodach sprężone powietrze przechodzi przez specjalnie zaprojektowany chłodnicę, aby ochłodzić powietrze (zimne powietrze jest znacznie gęstsze niż ciepłe powietrze).
Teraz, gdy wyjaśniliśmy krótko, jak działa system doładowania z turbosprężarką (czyli potocznie silnik turbo), przejdźmy do poważniejszych i bardziej zaawansowanych koncepcji.
Jak już wspomniano, “turbo-lag” zawsze stanowił problem, więc inżynierowie głównych producentów samochodów nieustannie szukali rozwiązania, aby zmniejszyć ten efekt. Ale aby to wszystko zrozumieć, muszę krótko wyjaśnić, jak działa ten efekt.
“Turbo-lag” to właściwie opóźnienie między momentem, gdy naciskasz pełnię gazu, a momentem, gdy [turbina] osiągnie maksymalne ciśnienie (dla tego obrotu silnika) i silnik zaczyna rozwijać pełną moc. W pewnych przypadkach to opóźnienie jest większe, w innych jest mniejsze.
To opóźnienie jest wpływane przez wiele czynników, takich jak: rozmiar intercoolera (jeśli jest obecny), wymiary turbiny, kształt ścieżki dolotowej i wydechowej. Jeśli silnik jest wyposażony w większą turbinę, wtedy rozwinie większą moc maksymalną, ale będzie też miał znaczne opóźnienie przy nagłych przyspieszeniach.
Na ten problem inżynierowie znaleźli różne rozwiązania, na przykład turbiny o zmiennej geometrii, ponieważ częściowo redukują ten efekt dzięki pewnym wewnętrznym łopatkom w turbinie, które dostosowują swoje kąty w zależności od objętości spalin i prędkości obrotowej silnika, tak aby już poniżej 2000 obrotów/min turbina była w stanie stworzyć ciśnienie i zredukować opóźnienie. Te małe łopatki zmieniają swoją pozycję, przyspieszając lub spowalniając przepływ gazów wewnątrz turbiny, a tym samym również prędkość obrotową łopatek.
Z czasem technologia postępowała i silniki zaczęły rozwijać coraz większą moc, nawet przy małej pojemności skokowej. Aby osiągnąć więcej mocy, logiczne jest, że zamontowano większą turbinę, ale opóźnienie było bardzo duże, zbyt duże, i zmienna geometria przestała wystarczać, stając się bezużyteczną. Wtedy inżynierowie pomyśleli o zamontowaniu większej turbiny i mniejszej, aby zredukować opóźnienie, ale jednocześnie osiągnąć większą moc maksymalną. Ten system nazywa się Twin-Turbo.
System twin-turbo to system doładowania sekwencyjnego, wyposażony w dwie turbosprężarki, jedną większą i jedną mniejszą. Mniejsza działa przy niskich obrotach, podczas gdy większa działa przy wysokich obrotach, redukując tym samym opóźnienie i zwiększając maksymalną moc. Obwód między dwiema turbosprężarkami jest oddzielony zaworem.
Systemy Twin-Turbo i BiTurbo powodują dużo zamieszania wśród kierowców. Większość osób myli system Twin-Turbo z BiTurbo, ale nie martw się, ten artykuł został stworzony właśnie w tym celu.
System doładowania równoległego używa dwóch turbosprężarek o jednakowej wielkości, identycznych pod każdym względem. W tym systemie każda turbina ma swoją część cylindrów, na przykład w silniku V8 każda turbina będzie napędzana spalinami z 4 cylindrów. Ten system nazywany jest BiTurbo, kiedy turbiny są identyczne.
To jest duża różnica: system Twin-Turbo używa dwóch turbin o różnych rozmiarach, podczas gdy system BiTurbo używa dwóch turbin tej samej wielkości. Zwróć uwagę, że duża bawarska firma BMW używa terminu TwinPower Turbo, który wielu myli z Twin-Turbo.
Termin TwinPower Turbo używany przez Niemców został również przyłożony do silników z jednoma turbosprężarką mającymi dwa wyjścia spalin do turbiny. Te nazywane są twin-scroll i pomagają turbosprężarce łatwiej pracować, nawet jeśli obroty są różne.
To właśnie jest wielka różnica między tymi dwiema technologiami, a każda z nich ma swoje zalety i wady.
Jak wyjaśniliśmy powyżej, Twin-Turbo jest bardziej elastyczne i rozwija moc w bardziej liniowy sposób i na szerszym zakresie obrotów, podczas gdy system BiTurbo rozwija wyższą moc maksymalną, ale jednocześnie moc dostępna jest dopiero po 2500 obrotach/min, poniżej tego obrotu silnik rozwija moc, ale nie za dużo, będzie wolniejszy, dopóki turbiny nie zaczną tworzyć ciśnienia. Utrzymanie samochodów wyposażonych w ten system jest nieco droższe, ponieważ cały system wymaga więcej oleju, ale różnica nie jest aż tak znacząca.
Źródło zdjęcia: pistonheads.com, enginelabs.com, auto-types.com
