Эгиз жылдыргыч турбинасы: дизайн сүрөттөлүшү, иштөө принциби, жакшы жана жаман жактары

2024 Автор: Erin Ralphs | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-19 17:21

Атмосфералык варианттарга салыштырмалуу турбокомпрессордук кыймылдаткычтардын негизги кемчилиги турбинанын айлануусу белгилүү бир убакытты талап кылгандыгына байланыштуу азыраак жооп берүү болуп саналат. Турбокомпрессорлордун өнүгүшү менен, өндүрүүчүлөр алардын жооп кайтаруу жөндөмдүүлүгүн, өндүрүмдүүлүгүн жана эффективдүүлүгүн жогорулатуунун ар кандай жолдорун иштеп чыгууда. Эгиз жылдыргыч турбиналар эң жакшы вариант.

Жалпы функциялар

Бул термин турбинанын дөңгөлөктөрүнүн кош кириши жана кош дөңгөлөктүү турбокомпрессорлорун билдирет. Биринчи турбиналар пайда болгондон бери (болжол менен 30 жыл мурун) алар ачык жана өзүнчө кабыл алуучу варианттарга бөлүнгөн. Акыркысы заманбап эки айланма турбокомпрессорлордун аналогдору. Мыкты параметрлери аларды тюнингде жана автоспортто колдонууну аныктайт. Мындан тышкары, кээ бир өндүрүүчүлөр аларды Mitsubishi Evo, Subaru Impreza WRX STI, Pontiac Solstice GXP сыяктуу өндүрүштүк спорттук унааларда колдонушат.башкалар

Дизайн жана иштөө принциби

Эгиз айланма турбиналар кадимки турбиналардан эгиз турбиналык дөңгөлөк жана экиге бөлүнгөн кирүүчү бөлүгү менен айырмаланат. Ротор монолиттүү конструкцияда, бирок пычактардын өлчөмү, формасы жана ийрилиги диаметри боюнча өзгөрүп турат. Анын бир бөлүгү кичинекей, экинчиси чоң жүккө ылайыкталган.

Эки айланма турбиналардын иштөө принциби цилиндрлердин иштөө тартибине жараша турбинанын дөңгөлөктөрүнө ар кандай бурчта бөлүнүп чыккан газдарды өзүнчө берүүгө негизделген.

Дизайн өзгөчөлүктөрү жана эки жылдыруучу турбинанын иштеши төмөндө кеңири талкууланат.

Чыгуучу коллектор

Эгиз айланма турбокомпрессорлор үчүн чоң мааниге ээ. Ал жарыш коллекторлорунун цилиндрлерди бириктирүү концепциясына негизделген жана цилиндрлердин саны жана алардын күйүү тартиби менен аныкталат. Дээрлик бардык 4-цилиндр кыймылдаткычтар 1-3-4-2 тартипте иштейт. Бул учурда, бир канал 1 жана 4 цилиндрлерди бириктирет, экинчиси - 2 жана 3. Көпчүлүк 6-цилиндрлүү кыймылдаткычтарда, иштетилген газдар 1, 3, 5 жана 2, 4, 6 цилиндрлерден өзүнчө берилет. Өзгөчө катары, RB26 жана 2JZ белгилей кетүү керек. Алар 1-5-3-6-2-4 тартибинде иштешет.

Демек, бул кыймылдаткычтар үчүн 1, 2, 3 цилиндрлер бир дөңгөлөк үчүн, 4, 5, 6 экинчисине бириктирилет (турбинанын кыймылдаткычтары запаста ушундай тартипте уюштурулган). Ошентип аталганкыймылдаткычтар биринчи үч жана акыркы үч цилиндрди эки каналга бириктирген чыгаруучу коллектордун жөнөкөйлөштүрүлгөн конструкциясы менен айырмаланат.

Цилиндрлерди белгилүү бир тартипте туташтыруудан тышкары, коллектордун башка өзгөчөлүктөрү да абдан маанилүү. Биринчиден, эки канал бирдей узундукта жана бирдей сандагы ийилген болушу керек. Бул берилген газдардын бирдей басымын камсыз кылуу зарылчылыгы менен шартталган. Мындан тышкары, коллектордогу турбинанын фланеци анын киришинин формасына жана өлчөмдөрүнө дал келиши маанилүү. Акырында, эң жакшы иштеши үчүн, коллектордун дизайны турбинанын A/R менен тыгыз дал келиши керек.

Кош айланма турбиналар үчүн ылайыктуу конструкциядагы газ чыгаруучу коллекторду колдонуу зарылчылыгы кадимки коллектордун пайдаланылган учурда, мындай турбокомпрессор бир жылдыргыч катары иштей тургандыгы менен аныкталат. Бир сыдырма турбинаны эки жылдыруучу коллектор менен айкалыштырганда да ушундай болот.

Цилиндрлердин импульсивдүү аракеттешүүсү

Эки жылдыргыч турбокомпрессорлордун маанилүү артыкчылыктарынын бири, алардын бир сыдырмаларга караганда артыкчылыктарын аныктайт, бул цилиндрлердин газ импульстары менен өз ара таасирин олуттуу кыскартуу же жок кылуу.

Белгилүү болгондой, ар бир цилиндр бардык төрт такты өткөрүү үчүн ирек вал 720° айлануусу керек. Бул 4 жана 12 цилиндрлүү кыймылдаткычтарга да тиешелүү. Бирок, эгерде биринчи цилиндрлерде кранк вал 720° айланганда, алар бир циклди бүтүрсө, анда12-цилиндр - бардык циклдер. Ошентип, цилиндрлердин санынын көбөйүшү менен ар бир цилиндр үчүн бирдей штрихтер ортосундагы ирек валдын айлануу көлөмү азаят. Ошентип, 4-цилиндрдик кыймылдаткычтарда, электр соккусу ар кандай цилиндрлерде ар бир 180 ° пайда болот. Бул кабыл алуу, кысуу жана чыгаруу соккуларына да тиешелүү. 6 цилиндрлүү кыймылдаткычтарда кранк валдын 2 айлануусунда көбүрөөк окуялар болот, ошондуктан цилиндрлердин ортосундагы бирдей соккулар 120 ° аралыкта. 8 цилиндрлүү кыймылдаткычтар үчүн интервал 90 °, 12 цилиндрлүү кыймылдаткычтар үчүн - 60 °.

Белгилүү болгондой, экстрактордук валдардын фазасы 256дан 312°ка чейин же андан көп болушу мүмкүн. Мисалы, кирүүчү жана чыга турган жеринде 280° фазалуу кыймылдаткычты алсак болот. Мындай 4-цилиндрдүү кыймылдаткычта чыккан газдарды чыгарууда, ар бир 180 °, цилиндрдин чыгаруу клапандары 100 ° ачык болот. Бул цилиндрди чыгаруу учурунда поршеньди ылдыйдан өйдө өлүк борборго көтөрүү үчүн талап кылынат. Үчүнчү цилиндр үчүн 1-3-2-4 атуу тартиби менен, поршендик штрихтин аягында чыгаруу клапандары ачыла баштайт. Бул учурда, биринчи цилиндрде киргизүү инсульт башталат, ал эми чыгаруу клапандары жабыла баштайт. Үчүнчү цилиндрдин чыгаруучу клапандарынын ачылышынын биринчи 50° ичинде биринчи цилиндрдин чыгаруучу клапандары ачылат, ал эми анын алуу клапандары да ачыла баштайт. Ошентип, клапандар цилиндрлердин ортосунда бири-бирине дал келет.

Биринчи баллондон чыккан газдар чыгарылгандан кийин, чыгаруу клапандары жабылат жана алуучу клапандар ачыла баштайт. Ошол эле учурда үчүнчү баллондун чыгаруучу клапандары ачылып, жогорку энергиялуу газдарды бөлүп чыгарат. Маанилүү үлүшалардын басымы жана энергиясы турбинаны айдоо үчүн колдонулат, ал эми азыраак бөлүгү эң аз каршылыктын жолун издеп жатат. Турбинанын интегралдык киришине салыштырмалуу биринчи цилиндрдин жабылуучу чыгаруу клапандарынын басымы төмөн болгондуктан, үчүнчү цилиндрден чыккан газдардын бир бөлүгү биринчиге жөнөтүлөт.

Алуучу инсульт биринчи цилиндрде башталгандыктан, кабыл алуу заряды иштен чыккан газдар менен суюлтулуп, күчүн жоготот. Акыры биринчи цилиндрдин клапандары жабылып, үчүнчүнүн поршени көтөрүлөт. Акыркысы үчүн чыгаруу ишке ашырылат, ал эми 1-цилиндр үчүн каралган жагдай экинчи цилиндрдин чыгаруу клапандары ачылганда кайталанат. Ошентип, баш аламандык бар. Бул көйгөй 6- жана 8-цилиндрлүү кыймылдаткычтарда, тиешелүүлүгүнө жараша, 120 жана 90 ° цилиндрлер ортосундагы иштелген сокку интервалдары менен ого бетер айкын көрүнүп турат. Мындай учурларда, эки цилиндрдин чыгаруу клапандарынын дагы узунураак бири-бирине дал келиши байкалат.

Цилиндрлердин санын өзгөртүү мүмкүн болбогондуктан, бул көйгөйдү турбокомпрессордун жардамы менен окшош циклдердин аралыгын көбөйтүү жолу менен чечүүгө болот. 6-жана 8-цилиндрлуу кыймылдаткычтарда эки турбинаны колдонгон учурда, цилиндрлер алардын ар бирин айдоо үчүн бириктирилиши мүмкүн. Бул учурда, окшош чыгуучу клапан окуялардын ортосундагы интервалдар эки эсеге көбөйөт. Мисалы, RB26 үчүн сиз алдыңкы турбинага 1-3 жана арткы үчүн 4-6 цилиндрлерди бириктире аласыз. Бул бир турбина үчүн цилиндрлердин ырааттуу иштешин жокко чыгарат. Ошондуктан, чыгуучу клапан окуялардын ортосундагы аралыкбир турбокомпрессордун цилиндрлери 120дан 240°ка чейин жогорулайт.

Эгиз айланма турбинанын өзүнчө чыгаруучу коллектору бар болгондуктан, бул жагынан ал эки турбокомпрессорлуу системага окшош. Ошентип, эки турбинасы бар 4 цилиндрлүү кыймылдаткычтар же эки айланма турбокомпрессор окуялардын ортосунда 360 ° интервалга ээ. Окшош көтөрүү системалары бар 8 цилиндрлүү кыймылдаткычтар бирдей аралыкка ээ. Клапанды көтөрүүнүн узактыгынан ашкан өтө узак мезгил алардын бир турбинанын цилиндрлери үчүн бири-бирин кайталашын жокко чыгарат.

Мындай жол менен кыймылдаткыч көбүрөөк абаны тартып, калган газдарды төмөнкү басымда чыгарып, цилиндрлерди тыгызыраак жана тазараак заряд менен толтуруп, натыйжада интенсивдүү күйүү пайда болуп, иштин иштешин жакшыртат. Мындан тышкары, көбүрөөк көлөмдүү эффективдүүлүк жана жакшыраак тазалоо цилиндрдеги эң жогорку температураны кармап туруу үчүн от алдыруу кечиктирилишин колдонууга мүмкүндүк берет. Мунун аркасында эки жылдыруучу турбиналардын эффективдүүлүгү отундун үнөмдүүлүгү 5% жакшыраак болгон бир айланма турбиналарга салыштырмалуу 7-8% жогору.

Эгиз сыдырма турбокомпрессорлор цилиндрдин орточо басымына жана эффективдүүлүгүнө ээ, бирок Full-Race ылайык, бир сыдырма турбокомпрессорлорго салыштырмалуу цилиндрдин эң жогорку басымы жана розеткадагы арткы басымы төмөн. Эгиз сыдырма системалары төмөнкү айн / мүнөттө арткы басымга көбүрөөк ээ (күчтөнүүгө көмөктөшөт) жана жогорку айн / мүнөттө азыраак (өндүрүмдүүлүктү жакшыртат). Акыр-аягы, мындай күчөтүү системасы менен кыймылдаткыч кенен-фаза терс таасирин азыраак сезгич болуп саналаттарткычтар.

Аткаруу

Жогоруда кош айланма турбиналардын иштешинин теориялык позициялары көрсөтүлгөн. Бул иш жүзүндө эмне берет өлчөөлөр менен белгиленет. Мындай сыноо DSPORT журналы тарабынан KA 240SX долбоору боюнча бир жылдыргыч версияга салыштырмалуу жүргүзүлгөн. Анын KA24DET 700 л.с. чейин иштеп чыгат. менен. E85 дөңгөлөктөрүндө. Мотор ылайыкташтырылган Wisecraft Fabrication чыгаруучу коллектор жана Garrett GTX турбокомпрессор менен жабдылган. Сыноолордун жүрүшүндө бир гана турбинанын корпусу ошол эле A / R маанисинде өзгөртүлгөн. Сыноочулар кубаттуулуктун жана моменттин өзгөрүүсүнөн тышкары, окшош учуруу шарттарында белгилүү бир RPMге жетүү жана үчүнчү ылдамдыктагы басымды жогорулатуу үчүн убакытты өлчөө менен жооп берүү жөндөмдүүлүгүн өлчөштү.

Натыйжалар бардык айлануу диапазонунда кош айланма турбинанын эң жакшы иштешин көрсөттү. Ал 3500дөн 6000 айн / минге чейинки диапазондо кубаттуулуктун эң чоң артыкчылыгын көрсөттү. Эң жакшы натыйжалар ошол эле айн / мүнөттө жогорулатылган басымдын эсебинен болот. Мындан тышкары, көбүрөөк басым кыймылдаткычтын көлөмүн көбөйтүү таасири менен салыштыруу моментинин өсүшүн камсыз кылды. Ал ошондой эле орточо ылдамдыкта абдан айкын болот. 45тен 80 м/саатка (3100-5600 айн/мин) чейин ылдамдаганда, кош айланма турбина бир жылдыргычтан 0,49 секундага (2,93 vs. 3,42) ашып кетти, бул үч дененин айырмасын берет. Башкача айтканда, сигнал түрүндөгү турбокомпрессордук машина саатына 80 мильге жеткенде, эки жылдыруучу вариант саатына 95 миль алдыда 3 унаа узундугун басып өтөт. 60-100 м/саат (4200-7000 айн/мин) ылдамдык диапазонунда кош айланма турбинанын артыкчылыгыанча маанилүү эмес болуп чыкты жана 0,23 с (1,75 каршы 1,98 с) жана 5 м/саат (105 каршы 100 м/с) түздү. Белгилүү бир басымга жетүү ылдамдыгы боюнча эки айланма турбокомпрессор бир сыдырма турбокомпрессордон болжол менен 0,6 с алдыда турат. Ошентип, 30 psi ылдамдыкта айырма 400 айн/мин (5500 vs 5100 айн/мин).

Дагы бир салыштыруу Full Race Motorsports тарабынан BorgWarner EFR турбосу бар 2,3 литрлик Ford EcoBoost кыймылдаткычында жасалган. Мында ар бир каналдагы газдын агымынын ылдамдыгы компьютердик симуляция жолу менен салыштырылган. Кош айланма турбиналар үчүн бул маанинин таралышы 4%ке чейин, ал эми бир айланма турбина үчүн 15%ды түздү. Агым ылдамдыгынын жакшыраак дал келиши аралашма жоготууларын азыраак жана эки сыдырма турбокомпрессорлор үчүн көбүрөөк импульстук энергияны билдирет.

Плюс жана минус

Эгиз жылдыргыч турбиналар бир жылдыргыч турбинага караганда көптөгөн артыкчылыктарды сунуштайт. Аларга төмөнкүлөр кирет:

• айлануу диапазонунда өндүрүмдүүлүк жогорулады;
• жакшыраак жооп берүү;
• аралаштыруу жоготуусу азыраак;
• турбинанын дөңгөлөктөрүнө импульстук энергия көбөйдү;
• эффективдүүлүктү жакшыртат;
• эки турбо тутумуна окшош ылдыйкы учу көбүрөөк момент;
• клапандар цилиндрлердин ортосунда кагылышып калганда кабыл алуу зарядынын басаңдашы азаят;
• төмөн чыккан газ температурасы;
• мотордун импульстук жоготууларын азайтуу;
• күйүүчү май керектөөсүн азайтат.

Негизги кемчилиги - бул дизайндын чоң татаалдыгы, булбаасы. Мындан тышкары, жогорку ылдамдыкта жогорку басымда, газ агымынын бөлүнүшү бир айланма турбинадагыдай эң жогорку көрсөткүчтү алууга мүмкүндүк бербейт.

Структуралык жактан эки айланма турбиналар эки турбокомпрессорлуу системаларга окшош (би-турбо жана эки турбо). Алар менен салыштырганда, мындай турбиналар, тескерисинче, наркы жана конструкциясынын жөнөкөйлүгү боюнча артыкчылыктарга ээ. Кээ бир өндүрүүчүлөр мындан пайдаланып жатышат, мисалы, BMW, N54B30 1-Series M Coupeдеги кош турбо тутумун N55B30 M2деги эки жылдыргыч турбокомпрессор менен алмаштырды.

Белгилей кетчү нерсе, турбиналарды өнүктүрүүнүн эң жогорку баскычын чагылдырган техникалык жактан алда канча өркүндөтүлгөн варианттар – өзгөрүлмө геометриялуу турбокомпрессорлор. Жалпысынан алганда, алар кадимки турбиналарга караганда эгиз түрмөк сыяктуу эле артыкчылыктарга ээ, бирок көбүрөөк деңгээлде. Бирок, мындай турбокомпрессорлор бир топ татаал дизайнга ээ. Мындан тышкары, аларды кыймылдаткычтын башкаруу блогу башкаргандыктан, алгач мындай системалар үчүн иштелип чыкпаган моторлорго орнотуу кыйын. Акыр-аягы, бул турбиналардын бензин кыймылдаткычтарында өтө начар колдонулушун шарттаган негизги фактор - бул мындай кыймылдаткычтар үчүн моделдердин өтө кымбаттыгы. Ошондуктан, массалык өндүрүштө да, тюнингде да алар өтө сейрек кездешет, бирок алар коммерциялык унаалардын дизелдик кыймылдаткычтарында кеңири колдонулат.

SEMA 2015те BorgWarner эгиз жылдыруу технологиясын өзгөрүлмө геометриялык дизайн менен айкалыштырган дизайнды, Twin Scroll Variable Geometry Turbine-ди көрсөттү. Анын ичиндекош кирүүчү бөлүгүнө демпер орнотулган, ал жүккө жараша агымды дөңгөлөктөр арасында бөлүштүрөт. Төмөн ылдамдыкта бардык чыккан газдар ротордун кичинекей бөлүгүнө барат, ал эми чоң бөлүгү тосулуп калат, бул кадимки кош айланма турбинага караганда дагы тезирээк айланууну камсыз кылат. Жүктүн көбөйүшү менен демпфер акырындык менен ортоңку абалга жылат жана стандарттуу эки жылдыргыч конструкциядагыдай агымды жогорку ылдамдыкта бирдей бөлүштүрөт. Ошентип, бул технология өзгөрүлмө геометриялык технология сыяктуу, жүккө жараша A/R катышынын өзгөрүшүн камсыздайт, турбинаны кыймылдаткычтын иштөө режимине тууралап, иштөө диапазонун кеңейтет. Ошол эле учурда, дизайн бир кыйла жөнөкөй жана арзан экенин эске алуу менен, бул жерде жөнөкөй алгоритм боюнча иштеген бир гана кыймылдуу элемент колдонулат жана ысыкка чыдамдуу материалдарды колдонуу талап кылынбайт. Белгилей кетчү нерсе, ушуга окшош чечимдер буга чейин да кездешкен (мисалы, тез спулдук клапан), бирок эмнегедир бул технология популярдуулукка ээ боло элек.

Колдонмо

Жогоруда белгиленгендей, эки жылдыруучу турбиналар көбүнчө массалык түрдө чыгарылган спорттук унааларда колдонулат. Бирок, тюнингде, аларды бир жылдыргыч системалары бар көптөгөн моторлордо колдонууга чектелген мейкиндик тоскоолдук кылат. Бул, биринчи кезекте, баштын конструкциясына байланыштуу: бирдей узундукта, алгылыктуу радиалдык ийилиштер жана агымдын мүнөздөмөлөрү сакталышы керек. Мындан тышкары, оптималдуу узундугу жана ийилип, ошондой эле материалдык жана дубалдын калыңдыгы боюнча суроо бар. Full-Race айтымында, натыйжалуулугу жогорукош айланма турбиналар, диаметри кичине каналдарды колдонууга болот. Бирок, алардын татаал формасы жана кош кириши боюнча, мындай коллектор кандай болгон күндө да тетиктердин көптүгүнө байланыштуу адаттагыдан чоңураак, оор жана татаалыраак. Демек, ал стандарттуу жерге туура келбеши мүмкүн, анын натыйжасында картерди алмаштыруу керек болот. Кошумчалай кетсек, эки жылдыргыч турбиналардын өзү да ушуга окшош бир жылдыргыч турбинага караганда чоңураак. Мындан тышкары, башка appipe жана мунай капкан талап кылынат. Кошумчалай кетсек, эки жылдыргыч системалар үчүн тышкы таштанды эшиктери менен жакшыраак иштеши үчүн Y-түтүктүн ордуна эки таштанды эшик (ар бир дөңгөлөккө бир) колдонулат.

Кандай болгон күндө да ВАЗга кош айланма турбинаны орнотуп, анын ордуна Porsche бир айланма турбокомпрессорду коюуга болот. Айырмасы кыймылдаткычты даярдоо боюнча иштердин наркында жана көлөмүндө: эгерде сериялык турбо кыймылдаткычтарда бош орун болсо, адатта, соргучтарды жана башка тетиктерди алмаштыруу жана тууралоолорду киргизүү жетиштүү болсо, анда табигый аспирацияланган кыймылдаткычтар дагы көп нерсени талап кылат. турбо заряддоо үчүн олуттуу кийлигишүү. Бирок, экинчи учурда, эки жылдыргыч жана бир жылдыргыч системалардын ортосундагы орнотуунун татаалдыгынын айырмасы (бирок наркы боюнча эмес) анча деле чоң эмес.

Тыянактар

Эгиз сыдырма турбиналар бир сыдырма турбинага караганда жакшыраак иштөөнү, жооп кайтарууну жана эффективдүүлүктү камсыздайт, бул газдарды кош турбинанын дөңгөлөкүнө бөлүп, цилиндрдин тоскоолдуктарын жок кылат. Бирокмындай системаны куруу абдан кымбат болушу мүмкүн. Жалпысынан алганда, бул турбо кыймылдаткычтар үчүн максималдуу өндүрүмдүүлүктү жоготпостон, жооп кайтарууну жогорулатуу үчүн эң мыкты чечим.