Турбокомпресори у двигунах внутрішнього згорання, у тому числі Biturbo і TwinTurbo: BMW i8, Mercedes AMG, Sprinter 2.2CDI, Audi Q7

Турбокомпресором є пристрій, що складається з турбінної і компресорної частин. Має нагнітаючий ротор турбіни і компресора. Обидва ротори посаджені на спільному валу. Ротор турбіни, переважно постійно з’єднаний з валом, що потрібно з огляду на те, що з цієї сторони виступає висока температура, яка стимулює ротор вихлопних газів. Ротор компресора є елементом, який можна демонтувати, що встановлюється строго на валу і зазвичай, утримується за допомогою гайки. Посадка вала здійснюється на підшипниках ковзання, дуже рідко на інших підшипниках, напр. голкових (турбокомпресор IHI, Opel). Ротори посаджені у равликоподібних корпусах, поєднаних з випускним та всмоктувальним колекторами.

У моторизації робота турбокомпресора має на меті зарядити двигун внутрішнього згорання. Турбіна живиться вихлопними газами з двигуна, а стиснене повітря за допомогою частини ротора компресора живить двигун вводячи до циліндрів більшу кількість повітря (кисню), що впливає на зростання потужності двигуна.

Система турбонаддування була запатентована вже в 1905 році швейцарцем др. Альфредом Бюхі, а у 1938 р. вперше її було застосовано у вантажному автомобілі.

1973 рік – це початок застосування турбокомпресора в легковому автомобілі. Тут першопрохідцями стали, зокрема, Saab, Lotus та інші марки, які зараз не так популярні.

TwinTurbo (twin-scroll, twin-power turbo)

Цікавими рішеннями є використання двох турбокомпресорів у сумісному з тісним співробітництвом комплексі. Перше, це так званий Twin Turbo, де два турбокомпресори у послідовний спосіб стискають повітря, яке надходить.

Два турбокомпресори мають різну будову. Перший є меншим і працює при низьких режимах оборотної швидкості двигуна (до 1500 об./хв.), другий більший, працює при вищих оборотних та навантажувальних режимах двигуна. Обидва вмикаються поступово, разом з наростанням навантаження і додатково регулюються вентилями (керування через контролер двигуна). Під навантаженням і вище 2500 об./хв., другий більший (ефективніший) турбокомпресор відіграє вирішальну роль у процесі наповнення двигуна. Застосування двох різних величин турбокомпресорів покращило обсяг ефективної роботи пристрою при всіх режимах оборотів двигуна і знижує так звану турбояму під час пришвидшення при середніх оборотах.

Менший турбокомпресор характеризується малою інерційністю лопаток, що дає можливість швидкої реакції при невеликих навантаженнях, коли наявна мала змінність кількості вихлопних газів при яких більші ротори не спроможні відреагувати. Перемикання живлення струменя повітря на окремі турбокомпресори регулюється пневматичними вентилями (переважно вони знаходяться під тиском).

У цій системі один турбокомпресор безперервно живиться вихлопними газами, а другий запускається у момент виникнення необхідності більшої потужності. Тоді два турбокомпресори послідовно живлять стиснене повітря, так зване TwinTurbo. Застосування такого рішення в двигуні diesel, renault з об’ємом 1598 см3 знизило споживання палива на 25% при потужності двигуна 160 KM. У спорті таке рішення в двигуні з об’ємом 1600 см3 може отримати 700 KM потужності.

Переваги Twin-Turbo:

При низьких навантаженнях діє один менший турбокомпресор, а його швидка реакція на зміни ліквідовує так звану турбояму.

При виникненні необхідності більшої потужності, більший турбокомпресор одержує попередньо стиснене повітря, що впливає на швидку реакцію при необхідності потужності.

Знижує споживання палива і емісію вихлопних газів навіть до 25%

Недоліки:

Складна система впускних та випускних каналів. Що ускладнює перевірку можливої неполадки.

У випадку ремонтів, зазвичай, пошкоджуються два турбокомпресори одночасно, а додатково, неполадка одного турбокомпресора часто впливає на другий турбокомпресор (напр. якийсь відірваний елемент ротора пошкоджує ротор іншого турбокомпресора)

Застосування:

Renault 1.6 DCi TwinTurbo

Peugeot 308GT двигун 1.6 THP twin-scroll з потужністю 205KM

Peugeot RCZ R

BMW M двигун 3,0 Twin-turbo

BMW 535d E60

BMW i8 двигун R3 1,5l Twin-Power Turbo 131 KM

Прочитати як дбати про турбокомпресор

Ford Mustang Cobra 5.0L Ti-VCT engine

Прикладом використання цього рішення є Ford/PSA (DW12BTED4).

 

BiTurbo – принцип дії і застосування

 

Bi-turbo – Mercedes Sprinter 2.2CDI
Twin-turbo – Mercedes Sprinter 2.2CDI

Система живлення BiTurbo – це комплекс двох турбокомпресорів, що працюють паралельно. Це впливає на покращення ефективності роботи турбонаддування до змінних умов навантаження. Скорочується час реакції турбокомпресора на короткочасне навантаження (напр. форсування, раптове прискорення, і т.п.).

Bi-Turbo
Twin-Turbo

Система двох турбокомпресорів характерна для двигунів з більшим об’ємом робочого циліндра (понад 2500 см³). Зменшує явища інерційності турбокомпресора шляхом застосування двох паралельних компресорів і збільшує кількість стисненого повітря. До турбокомпресорів повітря надходить окремо (інакше як в twinturbo), що вказано у двигунах з більшим об’ємом робочого двигуна, оскільки у області низьких оборотних моментів двигун має достатню кількість вихлопних газів, які живлять ротори турбіни (з випускної сторони). У двигунах з меншим об’ємом застосовується система twin-turbo, описана вище.

Неполадки в турбокомпресорах – прочитати

Рішення bi-turbo застосовується в рядних та V-подібних двигунах (напр. Audi V6 2.7BiT). Як показує опис системи bi-turbo, тобто паралельне з’єднання, яке означає, що два турбокомпресори працюють в однаковий і незалежний від себе спосіб. Живильні вихлопні гази часто розподіляються з поділом на циліндри двигуна (зокрема у V-подібних системах). Крім легкових транспортних засобів такі системи ми можемо відшукати в малотонажних вантажних транспортних засобах. Турбіни можуть розміщуватися на двох випускних колекторах (згаданий V-подібний двигун) або у рядних двигунах на одному колекторі у відповідно виведених каналах турбін.

Застосування Biturbo:

BMW Alpina 535i E34

Mercedes Sprinter 2.2CDI двигун 906

Mercedes C63 AMG 4.0 V8

Mercedes G63 AMG 5.5 V8

Brabus 850 6.0 Biturbo Coupe

BMW Alpina D3 Bi-Turbo

BMW Alpina B7 Biturbo 4.4 V8 xDrive

BMW 335D xdrive ALPINA B3 Bi-Turbo

BMW 530d biturbo

Opel Insignia CDTI biturbo

Opel Insignia, Cosmo, 2.0 CDTI BiTurbo 4×4 SS

Volkswagen Golf, Passat B8, 2.0TDI biturbo

Audi A6, A4 3.0 TDI Biturbo

Audi A8, 3.0 TDI Biturbo

Audi Q7 2.7litr TDI

 

Приклади різних неполадок в турбокомпресорах:

Пошкоджений ротор компресора внаслідок чужорідного тіла
Пошкоджений ротор компресора внаслідок чужорідного тіла

 

Wirnik sprężarkowy turbosprężarki - usterka powstała wskutek przedostania się elementów z zewnątrz
Wirnik sprężarkowy turbosprężarki – usterka powstała wskutek przedostania się elementów z zewnątrz

 

SONY DSC
Відірваний вал зі сторони ротора компресора, додатково на валу видно сліди неправильного змащування – надмірне забарвлення

 

SONY DSC
Пошкоджений експлуатаційний підшипник ковзання (плаваюча втулка) валу турбокомпресора

 

SONY DSC
Ущільнююче покриття та видимий відірваний вал ротора компресора

 

SONY DSC
Видимий нагар на частині компресора у турбокомпресорі – це означає просочування масла і пошкодження ущільнення турбокомпресора

 

SONY DSC
Вал і ротори турбокомпресора – видиме неправильне змащування

 

Інші транспортні засоби з турбонаддуванням:

Porsche 918 Spyder Weissach, Volkswagen CC 2.0 TDI 170 KM, Jaguar XJ LWB 5.0 S/C Supersport Ultimate, Lamborghini Aventador LP 700 Roadster, Ford Mondeo 2.2 TDCI 200 KM, Aston Martin Vanquish V12, Rolls-Royce Phantom 6.7 V12 EWB, Alfa Romeo 166, Atlas 1304, Audi A4 1.9TDI, Audi A6 3.0TDI, Audi RS4, BMW E65 730, BMW X5, Citroen Jumpy, Claas Lexion 480, Daf XF 430, DAF XF 105, Deutz 913, Fiat Stilo 1.9JTD, Ford Focus C-max 1.8TD, Hyundai Santafe  28231-27900, Iveco Trater Cursor 13 H080629015, John Deere 4040, Komatsu PW130, Kramer Allrad 720-2 727264-5004S, GT2052, Wola Henschel – двигун, Man TGA, Mercedes 320 CDI, Mercedes Actros, Mercedes Atego, Mercedes 814, Mercedes E270, Mercedes 2546, Mercedes Vito 2.2CDI, Opel Astra 1.3 CDTI, Opel Meriva, Opel Vectra 2.2DI, Opel Vivaro, KIA CRDI, Peugeot 3008 1.6HDI, Peugeot 308 1.6 HDI, Peugeot 307, Renault Kangoo 54359880002, Renault Laguna, Renault Mascot, Renault Midlum, Renault Velsatis, Scania XPI, Seat Leon, Skoda Octavia 1.9TDI, Steyr 17S18, Toyota Avensis Verso 2.0, Toyota RAV 4 D4D, Valtra T191, Volvo V50, GT15, 753420-5005, Volkswagen Bora 1.9TDI, Volkswagen Passat 2.0TDI, Volkswagen Caddy 2.0TDI, Volkswagen Crafter 2.5TDI, Citroen, Mazda3, Peugeot, Volvo S40, volvo V50; GT1544V, 753420, Mercedes Sprinter 211CDI i 311CDI GT1852V. 709836, Iveco Truck Euro 3 HY55V, 4046945,  Caterpillar 3406E, 3406C, C16 Engine Turbo S410G, 177148, Volkswagen Golf 1.9TDI, Volkswagen LT 35, 2.5TDI, Volkswagen LT 28, Volkswagen Multivan 1.9, Toyota Hilux SW4, Landr Cruiser 1KD-FTV turbo CT16V, 17201-01L040, Volkswagen T5, T4, 1.9 I 2.5 TDI, Volvo A40, A6510905780 – mercedes