В данной статье мы поможем разобраться, какие типы турбокомпрессоров существуют в автомобиле? и в чем их основное отличие. Одинарные, двойные (ТВИН-турбо), БИ-турбо и тройные или четырехтурбо. А также гибридные и электрические турбокомпрессоры.

Одинарный турбокомпрессор

Самым популярным типом автомобильного турбокомпрессора является одинарный или свободно плавающий турбокомпрессор. Он называется так, потому что поток выхлопных газов не контролируется. Одноступенчатый турбокомпрессор – это основной тип нагнетателя, который используется в бензиновых и дизельных двигателях. Он работает, используя энергию выхлопных газов для вращения турбинного колеса, которое затем вращает компрессорное колесо. Давление наддува, создаваемое турбокомпрессором, тесно связано со скоростью двигателя и размером рабочих колес. Это простой и проверенный метод наддува, позволяющий увеличить мощность двигателя, сохраняя при этом относительно низкие затраты на производство и обслуживание.

Одинарные турбокомпрессоры, управляемые перепускным клапаном или сменной геометрией. Это технологически более совершенные турбины, предлагающие большую гибкость в изменении потока наддува. Они используются как в бензиновых, так и в дизельных двигателях. На фотографии ниже показан турбокомпрессор 887552-0001 от Garrett, разработанный для Mercedes-Benz Sprinter с 3-литровым двигателем OM642DE30LA, представленным в 2019 году.

Двойной турбонаддув (ТВИН-турбо)

Двойной турбонаддув, также известный как ТВИН-турбо, – это усовершенствованная система турбонаддува, состоящая из двух параллельных турбокомпрессоров. Каждый турбокомпрессор имеет собственное турбинное колесо и компрессор, что обеспечивает оптимизированную работу в разных диапазонах оборотов двигателя. Двойной турбонаддув в основном используется в крупнообъемных дизельных и бензиновых двигателях, требующих улучшенной реакции на низких оборотах и ​​высокой мощности на более высоких оборотах. Использование двух турбокомпрессоров позволяет увеличить выходную мощность, сохраняя при этом эффективность и производительность двигателя. Эти двойные турбокомпрессоры, BMTS 40008485+40008486, установлены в 6,0-литровом двигателе W12 Bentley Bentayga мощностью 600 л.с. (447 кВт) и использовались в моделях, выпущенных с 2015 по 2019 год.

Twin-turbo BMTS 40008485+40008486

Bi-turbo

БИ-турбо – это система наддува, базирующаяся на двух турбокомпрессорах, расположенных друг за другом. В этой версии система наддува состоит из "малого" турбокомпрессора (низкого давления) и "большого" турбокомпрессора (высокого давления). Меньшая турбина включается на низких оборотах, поскольку ей требуется меньше энергии для быстрого запуска. После достижения желаемого давления наддува или оборотов подключается большая турбина, способная подавать больший объем воздуха. Эта технология обеспечивает низкий расход топлива (до 8 литров на 100 км) при высокой мощности (свыше 200 л.с.). Она в основном используется в дизельных двигателях, позволяя оптимально использовать энергию выхлопных газов. Каждый турбокомпрессор отвечает за наддув двигателя в определенном диапазоне оборотов. Хорошим примером является система БИ-турбо 823559-0005+823540-0004, которая используется в дизельных двигателях модели Opel Astra K 1.6 CDTI с 2015 года.

Bi-turbo 823559-0005+823540-0004 od Garrett Motion

Тройной или четырехтурбонаддув

Как следует из названия, эта система использует три или четыре турбокомпрессора на двигателе. Принцип работы очень похож на систему с ТВИН-турбонаддувом, за исключением того, что три или четыре турбины используются последовательно. Это позволяет достигать высокой мощности при относительно низком расходе топлива. Однако конструкция очень сложна и дорогостояща в обслуживании. На сегодняшний день подобные проекты выполняли только инженеры BMW. Однако бренд отказался от системы с четырьмя турбонаддувами из-за чрезмерных затрат на производство и обслуживание автомобилей с этим типом турбированного двигателя. Одним из таких проектов был 3-литровый двигатель BMW N57S Tri-Turbo с непосредственным впрыском, который устанавливался на BMW M550d, X5 M50d и X6 M50d.

BMW B57 Quad-Turbo-Diesel Engine

Технология гибридного наддува

Это несколько условный термин, поскольку его часто применяют к модифицированным турбокомпрессорам. В настоящее время на рынке существуют два решения, объединяющие уже привычную технологию турбонаддува с электродвигателями.

Первый тип – это электрические нагнетатели, которые предназначены для быстрого увеличения оборотов двигателя к оборотам, при которых турбины эффективны. Впервые технологию использовали в Audi 4.0 TDI, где система двойного турбонаддува поддерживалась электрическим компрессором Valeo.

Второй тип является подлинным прорывом на рынке – использование электродвигателя в корпусе подшипника турбокомпрессора. Благодаря такой конструкции электропривод вращает вал турбины на низких оборотах, используя энергию аккумулятора. После достижения достаточного давления выхлопных газов вал приводится в движение энергией выхлопных газов, также заряжает электрические аккумуляторы.

Гибридный турбокомпрессор

Это инновационное решение, используемое в автоспорте, позволяющее увеличить мощность двигателя путем модификации оригинального турбокомпрессора или замены его более эффективным. Какие преимущества предлагает такой турбокомпрессор? Главной целью гибридных турбокомпрессоров является повышение эффективности без необходимости значительных изменений в системах впуска и выпуска. Благодаря большим компонентам и оптимизированной конструкции, гибридные турбокомпрессоры достигают более высоких рабочих параметров, что приводит к увеличению мощности и крутящему моменту двигателя.

Ниже показан гибридный турбокомпрессор IS38 с шариковым подшипником от IHI Turbo Systems, который имеет модифицированный корпус компрессора, колесо компрессора и вал турбины. Он разработан для 2,0-литрового Audi TTS quattro Roadster мощностью 228 кВт, выпускавшегося между 2014 и 2019 годами.

Modyfikowana hybrydowa turbosprężarka IS38 od IHI Turbo Systems

Электрические турбокомпрессоры

Электрический турбокомпрессор, также известный как E-Turbo, использует электродвигатель для приведения в движение колеса компрессора. Это устраняет задержки в подаче воздуха к двигателю, улучшая эффективность и скорость реагирования. Он в основном используется в двигателях внутреннего сгорания, обеспечивая максимальную мощность и крутящий момент при разных оборотах двигателя. Его можно использовать для рекуперации энергии из выхлопных газов.

Электрические турбокомпрессоры в основном используются в двигателях внутреннего сгорания, в частности в гоночных автомобилях и высокопроизводительных автомобилях, где достижение максимальной мощности и крутящего момента при разных оборотах двигателя важно. Кроме того, E-turbo можно использовать для рекуперации энергии из отходящего газа путем регенерации электрической энергии. На фотографии ниже показан новый электрический турбокомпрессор 904398-0004 для автомобилей Mercedes-Benz AMG.

Elektryczna turbosprężarka 904398-0004 od Garrett Motion