Авто / Моторный отсек

Twin-turbo, Bi-turbo, Wastegate и Twinscroll

Технологии для максимальной отдачи мотора

  
7146
Ferrari 488 GTB twin-turbo V8 engine
Ferrari 488 GTB twin-turbo V8 engine (Фото: forcegt.com)

В современном мире к автомобилям предъявляют жесткие требования. При смене поколений они должны стать мощнее, быстрее и при этом экономичнее. Поэтому инженеры вовсю «шаманят» с системой турбонаддува. Благодаря их стараниям из условного ДВС объемом в 1 литр удалось «выжать» порядка 150 вполне реальных «лошадок». Постараемся разобраться, как такое возможно.

«Двойная турбина» и «турбины-близнецы»

Кто хотя бы немного знаком с устройством силового агрегата, знает, что габаритному и мощному мотору необходимо большое количество воздуха в цилиндрах. Справиться с этой задачей способна турбина, причем увеличенная в размерах и максимально шустрая.

Вес крыльчатки напрямую зависит от величины турбины. Чем больше последняя, тем тяжелее первая. Когда водитель нажимает на газ, дроссельная заслонка открывается и в цилиндры отправляется необходимое количество «горючки». Это приводит к появлению в больших количествах выхлопных газов, что способствует сильному раскручиванию турбины. Чтобы сэкономить время на ее «раскачку» и минимизировать ущерб от традиционной «турбоямы», в современном моторостроении используют две технологии — twin-turbo («турбины-близнецы») и bi-turbo («двойная турбина»).

На деле, это непохожие друг на друга технологии. Но из-за неточных формулировок маркетологов произошла путаница. Запуталась даже «элита» — Maserati и Mercedes AMG имеют модели с пометкой «Biturbo». На деле, в этих автомобилях используется система твин-турбо.

Первоначально под twin-turbo подразумевалась конструкция, разделяющая выхлопные газы на два одинаковых «отряда». И каждый из них направлялся «нести службу» на свою, небольшую турбину. Благодаря такому распределению уменьшался вес крыльчаток, сокращалось время «раскачки», а также упрощался сам силовой агрегат (можно было задействовать более простые турбокомпрессоры).

Конструкция bi-turbo отличается тем, что к впуску последовательно присоединены две разные по размеру турбины — одна меньше, другая, соответственно, побольше. Первая обеспечивает эффективную тягу «на низах», при небольшой нагрузке, и хорошо раскручивается. Как только нагрузка возрастает, в дело вступает большая турбина, а дроссельные заслонки в это время отключают ее маленькую «сестру». Главная проблема «двойной турбины» — усложнение всего узла. Ведь там «налеплено» множество трубок, плюс дроссельные заслонки. Эти технологии сильно влияют на цену силового агрегата. Но для форсированных двигателей пока альтернативы не придумали.

Wastegate

Изначально от wastegate (перепускной клапан) не требовалось ничего фантастического. Он срабатывал после того, как давление справлялось с натяжением рабочей пружины. Благодаря открывшемуся клапану газы отводились и давление падало.

Затем для wastegate задачку усложнили. Он стал подчиняться не только давлению, но и электронике, которая следила за происходящим (температура, режим движения, детонация и так далее). Но управлялся перепускной клапан по старинке — пневматикой. Когда появлялась необходимость снизить давление, он открывался.

Необходимые изменения характеристик достигаются за счет точной регулировки работы клапана. Благодаря этому турбина даже на небольших оборотах способна работать максимально эффективно. Главная проблема этой технологии — это ее сложность и невысокие показатели надежности. Ведь электронике приходится трудиться в неблагоприятных условиях: тут и температура зашкаливает, и вибрация сильная.

Twinscroll

Мысль об улучшении работоспособности одной турбины долго время не давала конструкторам покоя. И решение, как увеличить ее эффективность при различных нагрузках, все-таки было найдено.

Турбинное колесо взяли, да и разделили на две части. Собственно, twinscroll переводится как «двойная улитка». Это решение привело к тому, что один «кусок» турбины эффективнее всего при малой нагрузке, а другой — при высокой. В результате, конструкция получается не слишком сложной, а КПД системы увеличивается. Однако из-за «жесткого» разделения турбины агрегат все-таки не способен реализовать максимум возможностей.

Механика турбин

Как известно, подшипники качения имеют определенное преимущество перед «коллегами» — подшипниками скольжения. Заключается оно в уменьшенном трении. Поэтому подшипникам с шариками под силу сделать раскручивание турбины еще более быстрым и легким, снизить вес вала и уменьшить роль давления.

Именно турбины, оснащенные керамическими подшипниками качения, отличаются надежностью и долговечностью. Они не слишком чувствительны к изменению давления наддува, и не слишком восприимчивы к перегреву и сильной вибрации (в отличие от турбин традиционной конструкции).

Понятно, что турбины с такими «наворотами» получаются существенно дороже. Тем не менее, ими постепенно стали оснащать и серийные авто. А всю прелесть керамических турбин по полной программе оценили в автомобильном спорте.

Итог

Новые технологии через короткий промежуток времени перестают быть эксклюзивными. А значит, теряют в цене и становятся более доступными для массового производства.

Например, большинство современных двигателей оснащено электронным контролем турбины. Twinscroll постепенно уходит «в народ». А без twin-turbo не обходится практически не один серьезный V-образный силовой агрегат. Проблемы, конечно, остаются. Главная из них — невысокий запас прочности турбин, дороговизна их ремонта и обслуживания. Но ведь приходится чем-то жертвовать ради технического прогресса!

Новости СМИ2
Новости 24СМИ
Новости Лентаинформ
Последние новости
Цитаты
Андрей Бунич

Президент Союза предпринимателей и арендаторов России

Олег Смирнов

Заслуженный пилот СССР

Комментарии
Новости партнеров
Фоторепортаж дня
Новости СМИ2
Новости 24СМИ
Новости Лентаинформ
10 лет Свободной Прессе
Алексей Журавлев
Алексей Журавлев

От всей души поздравляю «Свободную прессу» с десятилетним юбилеем! Особенно приятно, что руководителями этого замечательного проекта являются мои друзья — писатели Захар Прилепин и Сергей Шаргунов, также мой коллега по парламенту. «Свободная пресса» не боится брать самые острые темы, освещать их с различных точек зрения, тем самым развивая лучшие традиции отечественной и мировой журналистики. Уверен, минувшие 10 лет для «СП», — только начало, а впереди у издания — долгое и блестящее будущее! С праздником, коллеги!

Новости Финам
Рамблер/новости
Новости НСН
Новости Жэньминь Жибао
Новости Медиаметрикс
СП-ЮГ
СП-Поволжье
В эфире СП-ТВ
Фото
Цифры дня