2025-02-12
Одинарный турбокомпрессор с двойной спиралью
Двухспиральный одинарный турбокомпрессор представляет собой систему наддува, которая объединяет двухспиральную конструкцию выхлопа с однотурбинной конструкцией,
разработанную для оптимизации использования энергии выхлопных газов двигателя и улучшения отклика мощности и эффективности.
Ниже приводится подробный анализ его принципа работы и характеристик:
I. Базовая структура
1. Двухспиральная конструкция:
◦ Выпускной коллектор разделен на два независимых канала (спирали), а выхлопные импульсы цилиндров двигателя обычно
группируются поочередно в соответствии с порядком зажигания (например, четырехцилиндровый двигатель разделен на 1-3 цилиндра и 2-4 цилиндра).
◦ Каждый вихрь направляет выхлопной газ под разным углом или по разной траектории, чтобы избежать взаимного влияния выхлопных импульсов разных цилиндров.
2. Структура одинарной турбины:
◦ Хотя выхлоп разделен на две спирали, выхлопной газ в конечном итоге приводит в действие одну турбину вместе, и есть только один ротор турбины,
который более компактен по структуре, чем система с двумя турбинами.
II. Основные преимущества
1. Уменьшение помех выхлопа и улучшение использования энергии выхлопных газов:
◦ В традиционной конструкции с одной спиралью импульсы выхлопа разных цилиндров могут гасить друг друга, что приводит к задержке реакции турбины (турбозадержке).
◦ Двойная спираль группирует импульсы выхлопа, позволяя выхлопному газу воздействовать на лопатки турбины более непрерывно и упорядоченно,
улучшая скорость реакции турбины на низких скоростях.
2. Улучшение крутящего момента на низких скоростях:
◦ На низких скоростях меньший поток выхлопных газов все еще может эффективно приводить в действие турбину, улучшая производительность двигателя на низком крутящем моменте
(например, типичный случай двигателя BMW N20).
3. Баланс производительности и стоимости:
◦ По сравнению с системой с двумя турбинами, структура с одним турбиной проще, с меньшими производственными затратами и частотой отказов,
а конструкция с двумя улитками близка к характеристикам отклика с двумя турбинами.
III. Примеры рабочих сценариев
• Диапазон низких скоростей: Двойная улитка обеспечивает непрерывное приведение в действие турбины импульсов выхлопных газов, уменьшая гистерезис и быстро наращивая давление наддува.
• Диапазон высоких скоростей: Поток выхлопных газов достаточен, турбина работает эффективно, и поддерживается высокая выходная мощность.
4. Типичные области применения
• Двигатель BMW N20/N55: Благодаря конструкции с двумя улитками и одним турбиной достигается высокий крутящий момент на низких скоростях (например, 1250 об/мин для максимального крутящего момента).
• Двигатель Toyota 8AR-FTS: с учетом экономии топлива и отклика мощности.
5. Возможные недостатки
Повышенная сложность конструкции: литье и компоновка двойной улитки должны точно соответствовать времени выхлопа двигателя.
Ограниченный высокоскоростной потенциал: физический предел одиночной турбины может быть ниже, чем у параллельного решения с двумя турбинами.
Резюме Одиночный турбокомпрессор с двумя улитками достигает скорости отклика и эффективности, близких к показателям двойной турбины в однотурбинной
структуре за счет оптимизации пути потока выхлопных газов. Это инновационная конструкция, которая уравновешивает производительность, стоимость и надежность,
и особенно подходит для моделей, ориентированных на низкий крутящий момент и ежедневный опыт вождения.