В даній статті ми допоможемо розібратись які типи турбокомпресорів існують в автомобілі? і в чому їх основна відмінність. Одинарні, подвійні (ТВІН-турбо), БІ-турбо та потрійні або чотиритурбо. А також гібридні та електричні турбокомпресори.

Одинарний турбокомпресор

Найпопулярнішим типом автомобільного турбокомпресора є одинарний турбокомпресор або вільно плаваючий. Він називається так, тому що потік вихлопних газів не контролюється. Одноступеневий турбокомпресор - це основний тип нагнітача, який використовується в бензинових та дизельних двигунах. Він працює, використовуючи енергію вихлопних газів для обертання турбінного колеса, яке потім обертає компресорне колесо. Тиск наддуву, що створюється турбокомпресором, тісно пов'язаний зі швидкістю двигуна та розміром робочих коліс. Це простий та перевірений метод наддуву, який дозволяє збільшити потужність двигуна, зберігаючи при цьому відносно низькі витрати на виробництво та обслуговування.

Одинарні турбокомпресори, керовані перепускним клапаном або змінною геометрією. Це технологічно більш досконалі турбіни, які пропонують більшу гнучкість у зміні потоку наддуву. Вони використовуються, як у бензинових, так і в дизельних двигунах. На фотографії нижче показано турбокомпресор 887552-0001 від Garrett, розроблений для Mercedes-Benz Sprinter з 3-літровим двигуном OM642DE30LA, представленим у 2019 році.

 

Подвійний турбонаддув (ТВІН-турбо)

Подвійний турбонаддув, також відомий, як ТВІН-турбо, — це вдосконалена система турбонаддуву, що складається з двох паралельних турбокомпресорів. Кожен турбокомпресор має власне турбінне колесо та компресор, що забезпечує оптимізовану роботу в різних діапазонах обертів двигуна. Подвійний турбонаддув в основному використовується у великооб'ємних дизельних та бензинових двигунах, які потребують покращеної реакції на низьких обертах та високої потужності на вищих обертах. Використання двох турбокомпресорів дозволяє збільшити вихідну потужність, зберігаючи при цьому ефективність та продуктивність двигуна. Ці подвійні турбокомпресори, BMTS 40008485+40008486, встановлені в 6,0-літровому двигуні W12 Bentley Bentayga потужністю 600 к.с. (447 кВт) та використовувалися в моделях, випущених з 2015 по 2019 рік.

Twin-turbo BMTS 40008485+40008486

Bi-turbo

БІ-турбо – це система наддуву, що базується на двох турбокомпресорах, розташованих один за одним. У цій версії система наддуву складається з «малого» турбокомпресору (низького тиску) та «великого» турбокомпресору (високого тиску). Менша турбіна вмикається на низьких обертах, оскільки їй потрібно менше енергії для швидкого запуску. Після досягнення бажаного тиску наддуву або обертів, підключається більша турбіна, яка здатна подавати більший об'єм повітря. Ця технологія забезпечує низьку витрату палива (до 8 літрів на 100 км) при високій потужності (понад 200 к.с.). Вона в основному використовується в дизельних двигунах, дозволяючи оптимально використовувати енергію вихлопних газів. Кожен турбокомпресор відповідає за наддув двигуна в певному діапазоні обертів. Гарним прикладом є система БІ-турбо 823559-0005 + 823540-0004, яка використовується в дизельних двигунах моделі Opel Astra K 1.6 CDTI з 2015 року.

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

 

 

Потрійний або чотиритурбонаддув

Як випливає з назви, ця система використовує три або чотири турбокомпресори на двигуні. Принцип роботи дуже схожий на систему з ТВІН-турбонаддувом, за винятком того, що три або чотири турбіни використовуються послідовно. Це дозволяє досягати високої потужності при відносно низькій витраті палива. Однак конструкція дуже складна та дорога в обслуговуванні. На сьогоднішній день подібні проекти виконували лише інженери BMW. Однак бренд відмовився від системи з чотирма турбонаддувами через надмірні витрати на виробництво та обслуговування автомобілів з цим типом турбованого двигуна. Одним з таких проектів був 3-літровий двигун BMW N57S Tri-Turbo з безпосереднім уприскуванням, який встановлювався на BMW M550d, X5 M50d та X6 M50d.

BMW B57 Quad-Turbo-Diesel Engine

 

Технологія гібридного наддуву

Це дещо умовний термін, оскільки його часто застосовують до модифікованих турбокомпресорів. Наразі на ринку існують два рішення, що поєднують уже звичну технологію турбонаддуву з електродвигунами.

Перший тип – це електричні нагнітачі, які призначені для швидкого збільшення обертів двигуна до обертів, при яких турбіни ефективні. Впершецю технологію використали в Audi 4.0 TDI, де система подвійного турбонаддуву підтримувалася електричним компресором Valeo.

Другий тип є справжнім проривом на ринку – використання електродвигуна в корпусі підшипника турбокомпресора. Завдяки такій конструкції електропривід обертає вал турбіни на низьких обертах, використовуючи енергію акумулятора. Після досягнення достатнього тиску вихлопних газів вал приводиться в рух енергією вихлопних газів, що також заряджає електричні акумулятори.

Гібридний турбокомпресор

Це інноваційне рішення, що використовується в автоспорті, яке дозволяє збільшити потужність двигуна шляхом модифікації оригінального турбокомпресора або заміни його більш ефективним. Які переваги пропонує такий турбокомпресор? Головною метою гібридних турбокомпресорів є підвищення ефективності без необхідності значних змін у системах впуску та випуску. Завдяки більшим компонентам та оптимізованій конструкції, гібридні турбокомпресори досягають вищих робочих параметрів, що призводить до збільшення потужності та крутного моменту двигуна.

Нижче показано гібридний турбокомпресор IS38 з кульковим підшипником від IHI Turbo Systems, який має модифікований корпус компресора, колесо компресора та вал турбіни. Він розроблений для 2,0-літрового Audi TTS quattro Roadster потужністю 228 кВт, що випускався між 2014 та 2019 роками.

Modyfikowana hybrydowa turbosprężarka IS38 od IHI Turbo Systems

Електричні турбокомпресори

Електричний турбокомпресор, також відомий як E-turbo, використовує електродвигун для приведення в рух колеса компресора. Це усуває затримки в подачі повітря до двигуна, покращуючи ефективність та швидкість реагування. Він в основному використовується в двигунах внутрішнього згоряння, забезпечуючи максимальну потужність і крутний момент за різних обертів двигуна. Його також можна використовувати для рекуперації енергії з вихлопних газів.

Електричні турбокомпресори в основному використовуються в двигунах внутрішнього згоряння, зокрема в гоночних автомобілях і високопродуктивних автомобілях, де досягнення максимальної потужності та крутного моменту за різних обертів двигуна є важливим. Крім того, E-turbo можна використовувати для рекуперації енергії з відпрацьованих газів шляхом регенерації електричної енергії. На фотографії нижче показано новий електричний турбокомпресор 904398-0004 для автомобілів Mercedes-Benz AMG.

Elektryczna turbosprężarka 904398-0004 od Garrett Motion