Turbokompresoru veidi: Turbo, Twin turbo, Twin-scroll, vai jūs tos visus zināt?
Turbo, Twin turbo, Bi-turbo, Twin-scroll vai elektriskā turbo? Kurš no tiem ir labākais, un kādas ir to priekšrocības un trūkumi?
Šajā rakstā aplūkosim visus minētos turbokompresoru veidus un runāsim par to uzbūvi.
Saturs
Kam domāts turbokompresors?
Turbokompresors jeb, sarunvalodā, turbo ir ierīce, kas palielina iekšdedzes dzinēja jaudu, iespiežot gaisu sadegšanas kamerā.
Jaudas pieaugums ir tāds, ka dzinējs saņem daudz vairāk skābekļa molekulu no viena un tā paša gaisa tilpuma, jo gaiss tiek saspiests, padarot maisījumu sprādzienbīstamāku.
Turbokompresors: kādas ir tā priekšrocības un kas ir turbo lag?
Tādējādi dzinējs ar turbokompresoru paātrinās vieglāk, tam ir lielāka jauda un tas nepatērē vairāk degvielas nekā atmosfēras dzinējs. Turbokompresors tiek darbināts ar izplūdes gāzēm, kas nozīmē, ka tas izmanto enerģiju, kas pretējā gadījumā tiktu izšķiesta.
Turbokompresora piedziņa, izmantojot izplūdes gāzes, ir ļoti efektīva, jo turbo neņem enerģiju no dzinēja, atšķirībā no kompresora, kuru mehāniski darbina dzinēja jauda.
No kā sastāv turbokompresors?
Galvenā turbokompresora daļa ir turbīna, t.i., dzenskrūve. Tas var griezties ar ātrumu līdz 300 000 apgr./min, un tam ir vislielākā ietekme uz dažiem turbokompresora veiktspējas parametriem. Turbīnas izmērs nosaka gaisa daudzumu, kas ieplūdīs dzinējā. Kopumā, jo lielāka ir turbīna, jo lielāka ir gaisa plūsmas jauda.
Turbokompresora veiktspēja ir cieši saistīta ar tā izmēru. Lieliem turbokompresoriem ir nepieciešams lielāks izplūdes gāzu spiediens, kas izraisa turbo lag pie maziem apgriezieniem. Mazie turbo griežas ātri, bet tiem var nebūt tāda pati jauda pie liela paātrinājuma.
Turbo lag: kas tas ir un kā to samazināt?
Dažādas turbokompresoru variācijas efektīvi apvieno lielo un mazo turbokompresoru priekšrocības.
Viens turbokompresors - Vienkāršākais turbokompresora veids
Šis vienkāršais turbokompresors tika izmantots jau tad, kad kompresors bija sākumstadijā. Tomēr vienkāršam turbokompresoram ir zināmi ierobežojumi attiecībā uz dzinēja regulēšanu.
Kā jau minēts, turbokompresoru darbina izplūdes gāzes. Nelielam turbokompresoram ir zema inerce, tāpēc turbīnas griešanai pietiek ar nelielu enerģijas daudzumu no izplūdes gāzēm.
Dzinēja jauda un griezes moments: kurš no šiem parametriem ir svarīgāks?
Dzinējs ar šādu turbokompresoru nodrošina lielu griezes momentu jau pie ļoti zemiem apgriezieniem, tāpēc tas izceļas ar elastību pat pie zemākiem apgriezieniem. Tiesa, tai nav jaudas pie lieliem apgriezieniem, jo turbīnai gribētos griezties ātrāk, taču tā sasniedz maksimālo apgriezienu skaitu, ko dod konstrukcija.
Tāpēc maza turbo sasniegs maksimālo apgriezienu skaitu ar mazāku dzinēja apgriezienu skaitu nekā lielāka. No otras puses, liels turbokompresors darbojas tikai pie lieliem dzinēja apgriezieniem. Tas nozīmē, ka jo lielāks ir dzinēja apgriezienu skaits, jo lielāka ir tā jauda.
Dzinējs ar šāda veida turbokompresoru darbojas ar noteiktiem apgriezieniem, piemēram, agregāts bez kompresora. Kad tas pārsniedz noteiktu apgriezienu diapazonu, tas izpaužas ļoti asā un spēcīgā iedarbībā un grūdienā.
Priekšrocības:
- Cena
- Uzticamība
- Vienkārša konstrukcija
Trūkumi:
- Ievērojama turbo nobīde
- Kompromiss starp dzinēja veiktspēju un elastību
Mainīgas ģeometrijas turbo
Mainīgas ģeometrijas turbokompresoros (jeb īsumā VGT) tiek izmantotas kustīgas lāpstiņas, lai pielāgotu gaisa plūsmu uz turbīnu, tādējādi visā jaudas līknē atdarinot optimāla izmēra turbokompresoru. Rezultāts ir turbokompresors bez novērojamas turbo nobīdes.
Šāda veida turbokompresors tiek izmantots tikai dīzeļdzinējiem. Iemesls ir asmens mehānisma jutīgums pret augstām temperatūrām. Skaidrības labad jāsaka, ka benzīna dzinēju izplūdes gāzu temperatūra ir par vairākiem simtiem grādu pēc Celsija augstāka nekā dīzeļdzinējiem.
Mainīgas ģeometrijas turbokompresors (VGT): kā tas darbojas?
Tomēr pat šajā gadījumā ir izņēmumi, lai jūs varētu satikt šāda veida turbokompresoru pat ar benzīna dzinēju.
Priekšrocības:
- Darbojas plašā dzinēja apgriezienu diapazonā
- Cena ir salīdzināma ar vienkārša turbokompresora cenu
Trūkumi:
- Zemāka uzticamība salīdzinājumā ar vienkāršu turbokompresoru
- Paredzēts galvenokārt dīzeļdzinējiem (benzīna dzinējiem šim risinājumam ir jāizmanto dārgi, izturīgāki materiāli)
Bi-turbo, Twin-turbo
Twin-turbo vai Bi-turbo ir divi turbokompresori, kas darbojas paralēli (kopā) vai secīgi (atsevišķi). Paralēlā konfigurācijā abas turbo ir vienāda izmēra, vienu turbo darbina viena puse, bet otra otra puse no dzinēja izplūdes, un abas darbojas vienlaicīgi. Jūs varat saskarties ar šādu risinājumu, it īpaši ar daudzcilindru dzinējiem.
Mazajiem turbokompresoriem ir zema inerce, tāpēc būtībā turbīnas griešanai ir nepieciešams tikai neliels enerģijas daudzums no izplūdes gāzēm, tāpēc bieži tiek izmantoti divi mazi turbokompresori, nevis divi lieli.
Biežāk izmantotajā secīgajā konfigurācijā mazākais turbokompresors darbojas ar zemiem apgriezieniem, vidējiem apgriezieniem un augstākiem iepriekš noteiktiem dzinēja apgriezieniem. Tikai lielais turbokompresors darbojas viens.
Secīgi strādājoši turbokompresori atbilst gan augstas veiktspējas prasībām, gan dzinēja elastībai pie maziem apgriezieniem. Tomēr šim dizainam ir nepieciešami sarežģīti cauruļu komplekti, lai pabarotu abus turbokompresorus.
Priekšrocības:
- Tie atbilst augstas veiktspējas prasībām, bet arī prasībām attiecībā uz dzinēja elastību pie maziem apgriezieniem
- Novērš turbo lagu
Trūkumi:
- Augsta cena
- Sarežģīta būvniecība
- Augstākas apkalpošanas izmaksas
Twin-scroll turbokompresors
Šim turbokompresora tipam ir divi kanāli izplūdes gāzu ieplūdei turbīnas daļā. Izplūdes caurules no cilindriem ved uz vienu un otru Twin-scroll turbo kanālu, lai vakuums nepaņemtu enerģiju no viena cilindra izplūdes gāzēm.
Turpretim otra cilindra izplūdes vārsts vēl nav aizvērts, bet tā ieplūdes vārsts jau sācis atvērties.
Twin-scroll turbo: kādi ir tā plusi un mīnusi?
Ja aizdedze cilindros ir kārtībā 1-3-4-2, 1. un 4. cilindri, vadi vedīs uz vienu kanālu, bet 2. un 3. cilindri - uz otru. Šajā gadījumā nebūs izplūdes gāzu enerģijas zuduma, jo 3. cilindrs, kas ņemtu enerģiju no izplūdes gāzēm no 1. cilindra, nav savienots ar vienu un to pašu cauruli.
Twin-scroll turbokompresora trūkums ir tā prasīgā izplūdes cauruļu konstrukcija. Ir nepieciešams arī pāra cilindru skaits, lai izplūdes gāzes no tāda paša cilindru skaita ieplūstu katrā kanālā.
Priekšrocības:
- Cena līdzīga vienam turbokompresoram
- Efektivitāte, kas līdzīga diviem turbokompresoriem
- Uzticamība
Trūkumi:
- Sarežģīta izplūdes cauruļu konstrukcija
- Sarežģīts konstrukcijas risinājums dzinējiem ar lielāku cilindru skaitu
Elektriskais turbokompresors
Tas navturbo, bet gan elektrisks kompresors. Šāda veida turbokompresora piedziņai nav nepieciešama enerģija no izplūdes gāzēm, jo tā piedziņai izmanto elektromotoru un speciālu akumulatoru. Pateicoties tam, elektriskajam turbo ir vairākas priekšrocības. Iespējams, lielākā ir pilnīga turbo lag likvidēšana.
Elektriskais turbokompresors var regulēt savas turbīnas ātrumu, mainot elektromotora ātrumu. Tāpēc šim turbo tipam nav vajadzīgas nekādas papildu ierīces, piemēram, izplūdes vārsts, atkritumvārsts vai maināmi lāpstiņas turbo lag regulēšanai.
Elektriskā turbo: vai tas ir turbokompresors vai kompresors?
Šis turbokompresors netiek izmantots viens pats, lai dzinēju uzlādētu. Pie lieliem dzinēja apgriezieniem ar speciālā akumulatora enerģiju nepietiktu, lai turbīnu pagrieztu pietiekamā ātrumā. Izmantojot spēcīgāku akumulatoru vai lielāku skaitu šādu akumulatoru, elektriskā turbo cena pārsniegtu visas automašīnas cenu.
Tāpēc elektriskais turbokompresors darbojas tikai pie zemiem un vidējiem dzinēja apgriezieniem, un pie lieliem apgriezieniem tas izslēdzas un atstāj kompresora funkciju klasiskajam turbokompresoram.
Priekšrocības:
- Pilnīga turbo lag neesamība
- Nav nepieciešams papildu aprīkojums uzpildes spiediena regulēšanai
- Nav pakļauts lielai termiskai slodzei
Trūkumi:
- Augsta cena
- Jautājums par uzticamību
- Nepieciešams īpašs akumulators, kas darbina šo turbo