Кен Блок, Focus и турбина
Другое
Новости автоспорта
Ford Focus RS станет другом Кена Блока не только в чемпионате мира по ралли-кроссу, но и в девятой части «Джимханы».
Ксения Турок
Кен Блок никак не уймется. В этом сезоне он выступит в Чемпионате мира по ралли-кроссу, первый этап которого стартует 15 апреля в Португалии. Выступать он будет на Ford Focus RS. Автомобиль RS доведут до ума в британской команде M-Sport. Хэтчбек оснастили 2-литровым турбомотором EcoBoost, работающим в паре с 6-ступенчатой секвентальной коробкой передач Sadev с карбоновым 3-дисковым сцеплением.Установлены 45-мм рестриктор, программа управления Cosworth, доработанные для ралли-кросса интеркулер и радиатор.
После всех манипуляций двигатель выдаст 600 л.с. и 900 Нм. На разгон до сотни потребуется 2 секунды!
За торможение будут отвечать 4-поршневые тормоза Brembo с 350-мм дисками и гидравлический ручник.
Помимо прочего, нельзя не отметить регулируемые в трех положениях амортизаторы и настраиваемые механические дифференциалы спереди и сзади.
Естественно, автомобиль оснащен каркасом безопасности и креслом Recaro,
Напомним, что тизер этого Focus RS был показан в конце восьмой части «Джимханы» и станет едва ли не главным персонажем в десятом эпизоде.
Formula 1,
Руководство АНО «Росгонки» сообщило, что соревнования Формулы 2 состоятся 24–27 сентября, в рамках уикенда Гран-при России Формулы 1.
Formula 1,
Пилот программы SMP Racing Сергей Сироткин вернется к роли резервного гонщика команды Формулы 1 Renault DP World в сезоне 2020 года.
Новости автоспорта,
Формула Е завершит сезон в ударном темпе: шесть последних этапов пройдут в течение девяти дней на одной и той же трассе в Берлине.
Formula 1,
Организаторы чемпионата Формула 1 объявили даты и места проведения еще двух этапов в календаре 2020 года.
РСКГ,
Новый сезон чемпионата, Кубка и Первенства страны, объединенных промоутером SMP Racing в Российскую серию кольцевых гонок, стартует на автодроме под Дорогобужем 11–12 июля.
Formula 1,
Французская команда Renault 16–17 июня проводит частные тесты на австрийском автодроме «Ред Булл Ринг» накануне старта сезона Формулы 1.
Новости автоспорта,
Пилот программы SMP Racing Сергей Сироткин в сезоне 2020 года примет участие в гонках на выносливость GT World Challenge Europe Endurance Cup.
Новости автоспорта,
Организаторы ежегодной гонки «24 часа Спа», которая проходит в Бельгии, сообщили о неожиданном увеличении длительности известного марафона.
Formula 1,
Автоспорт постепенно начинает возвращаться к своей обычной жизни.
Последовательный наддув Bi-turbo
Последовательный наддув Bi-turbo — схема наддува двумя турбинами, включающимися в работу по очереди, друг за другом.
Двигатель
Турбонаддув – это тип наддува, использующий энергию выхлопных газов для нагнетания воздуха в цилиндры мотора. Этот принцип был запатентован в 1911 году швейцарцем Альфредом Бюхи в патентном ведомстве США. Не смотря на то, что прообразы турбин были разработанны еще в конце XIX века, все же массовое использование этой схемы началось лишь 70-х годах прошлого века. И хотя все системы автомобиля постоянно совершенствуются, механические нагнетатели, разработанные более века назад, не отступают. Уменьшаются допуски при производстве, увеличивается точность изготовления, используются более технологичные материалы и сплавы (например на Ниссан Скайлайн GT-R 34 версии N1 лопасти нагнетателей делали керамическими), так что потенциал турбо нагнетателей еще далеко не исчерпан.
Различия между bi-turbo и twin-turbo и путаница в понятиях
Зачастую даже опытные и подкованные не только теоретически, но и практически люди, считают, что twin-turbo (твин-турбо) и bi-turbo (би-турбо) – лишь варианты названия одной и той же схемы наддувных двигателей с двумя турбинами. Так сказать коммерческие названия, как с наименованиями систем полного привода разными производителями (у тех же немецких производителей: quattro – от Ауди, 4matic – Мерседеса, имеют одну суть – полный привод). В подтверждение же названий наддува приводят примеры Мицубиси 3000GT в версии VR-4 несет на двигателе надпись «твин-турбо», там V6 и две турбины, каждая питает свои 3 цилиндра и имеет выход в общий коллектор, такая же схема на Ауди моделей S4 или Allroad с 2,7 литра под капотом несет название би-турбо. Но название не всегда отображает схему работы турбин (параллельное или последовательное, оно же секвентальное. Так же в подтверждение приводят известный в кругах японоводов 2JZ-GTE, устанавливаемый в том числе и на Toyota Supra, ставшие известными после фильма «Форсаж», в котором главный герой управляя ярко-красной машиной, «сделал» Феррари.
Рядный шестицилиндровый двигатель там то же несет надпись твин-турбо, а турбины там работают по своему алгоритму, включением и выключением которых заведуют специальные перепускные клапана (последовательно-параллельная схема). Субару Легаси В4 — там две турбины, и работают они секвентально: на низких оборотах работает одна – маленькая турбина, на высоких к ней подключается вторая — большая. Можно еще поспорить с применением таких терминов как твинскрол, даунсазинг, но не будем уходить от основной темы.
Названиями этих систем породили популярное заблуждение, корни которого идут из словообразования. twin – с английского — двойня или близнец, т.е. одинаковые механизмы наддува, нагнетатели (или как говорят в среде гонщиков – «улитки», подразумевая похожесть этих агрегатов с одноименными слизняками), в то время как с немецкого би-турбо – это система с двумя турбинами. Получается что твин-турбо на автомобиле японского производства, в котором традиционно используются английские термины для названий, в то время как немецкие автопроизводели пользуются названиями на родном для них языке.
Потому на какой-нибудь Тойоте Супра вы не встретите шильдика «би-турбо», а на Мерседес-Бенц – «твин»…
Последовательный наддув Bi-turbo и его преимущества
Би-турбо (bi-turbo) – она же секвентальный или последовательный наддув, т.е. система наддува двигателя внутреннего сгорания, которая состоит из двух последовательно включаемых в работу турбин. В такой системе применяют две турбины, одну меньшего размера другую большого. Это сделано для того, чтобы маленькая турбина, которая раскручивается значительно быстрее, вступая в работу первой, обеспечивает хорошую тягу на более низких оборотах, затем, при достижении более высоких оборотов двигателя, раскручивается вторая , большая турбина, и нагнетает гораздо больший объем воздуха. Такая схема во-первых уменьшает так называемый турболаг (или турбояму – т.е. движение автомобиля с выключенными нагнетателями), образуя более ровную динамическую характеристику машины, без излишнего рывка, свойственного схемам с одной большой турбиной или системам с несколькими одновременно включающимися нагнетателями, во-вторых делается возможным применение больших нагнетателей на моторах, применяемых в машинах используемых не только для гонок по трекам, но и оставляя возможность езды по дорогам общественного пользования, когда отсутствует возможность, а зачастую и необходимость поддерживать высокие обороты двигателя.
Не стоит забывать и о том, что излишняя мощность в условиях города – крайне опасный фактор, так как при динамике подготовленного автомобиля возникает не только большая вероятность «догнать» соседнюю, как правило менее динамичную машину, находящуюся рядом в потоке, как и при торможении чаще смотреть назад, т.к. характеристики тормозов у гражданских автомобилей то же уступают спортивным.
Системы турбонаддува могут устанавливаются как на бензиновых, так и на дизельных агрегатах. На первых использование турбонаддува сопровождается появлением риска детонации вследствие резкого возрастания количества оборотов. Также, в результате более высокой температуры выхлопа сама система турбонаддува нагревается, что требует дополнительного ее охлаждения. На дизельных же агрегатах турбонаддув не имеет таких проблем. Там степень сжатия намного больше, а обороты коленвала ниже. В результате адиабатного расширения, температура выхлопа у бензиновых двигателей составляет 1000 градусов, а дизельных моторов гораздо меньше — 600.
Поэтому применение турбонаддува на дизельных агрегатах является более простым и эффективным.
Проблема в том, что ротор турбокомпрессора нельзя сделать большим- чем больше диаметр турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если водитель при разгоне более резко нажмет на педаль акселератора, быстрого ускорения как у атмосферного двигателя, он не получит, потому что придется подождать не только, пока коленвал двигателя, но затем и крыльчатка турбины наберут соответствующие обороты. Значит, турбину следует сделать меньше по диаметру. Но поступление воздуха так же зависит от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше диаметр ротора: увеличение оборотов упирается в ограничение по предельным нагрузкам используемых материалов.
Интересные факты о последовательном наддуве Bi-turbo
Помимо последовательного наддува Bi-turbo в автомобилях применяются и более сложные схемы с большим количеством нагнетателей. К примеру, в нашумевшем Бугатти Вейрон, для получения мощности в 1001 лошадиную силу на двигателе стоит 4 турбонагнетателя.
Sequential Turbos: как они работают и почему они редки Но с этим приходит турбо-лаг, который может стать настоящим нарушителем условий сделки.
Хотя это касается только больших одинарных турбин. Если вам нужны все преимущества турбонаддува за вычетом запаздывания, вы можете рассмотреть последовательные турбонаддувы.
Есть причина, по которой и MK4 Supra, и FD RX-7 имели последовательно расположенные двойные турбины. Излишне говорить, что эти автомобили абсолютно правили улицами в 9-м веке.0 с.
В этой статье мы рассмотрим, что делают последовательные турбины, их достоинства и почему их популярность среди производителей автомобилей с годами снизилась, несмотря на ряд преимуществ.
Параллельный и последовательный турбонаддув
Прежде чем обсуждать, как работает этот тип турбонаддува, давайте вкратце обсудим разницу между параллельным и последовательным турбонаддувом.
Компоновки с двойным турбонаддувом или битурбо впервые были представлены в параллельной компоновке, чаще всего на двигателях с V-образной компоновкой.
Это означало, что каждый ряд цилиндров мог иметь свою собственную турбину, а не объединять оба цилиндра в один.
Не путать с составными турбинами. В этой установке использовались две маленькие турбины, а не одна большая, потому что для раскрутки двух маленьких турбин требуется меньше времени, чем для одной большой турбины.
Другими словами, сила, необходимая для вращения большой турбины, намного больше силы, необходимой для вращения маленькой.
По сути, параллельные турбины намного быстрее достигают максимального наддува благодаря меньшим колесам турбины и компрессора, которые испытывают меньшую инерцию. Это означает сокращение времени задержки.
Несмотря на то, что параллельные турбонаддувы заметно улучшают реакцию, система по-прежнему демонстрирует отставание. Это потому, что способ, которым он направлен, требует, чтобы воздух проходил большее расстояние, прежде чем он сможет попасть в камеру сгорания.
Таким образом, несмотря на то, что отставание уменьшилось, диапазон мощности остается почти таким же на низких оборотах.
Вот тут-то и появляются последовательные турбины, поскольку они работают немного по-другому.
Как работают последовательные турбины?
В отличие от параллельного турбонаддува, при котором две маленькие турбины постоянно работают вместе, в последовательном турбонаддуве используются две турбины — маленькая и большая.
Маленькая турбина быстро раскручивается, чтобы вы могли работать без задержек в диапазоне низких оборотов, после чего вступает в действие более крупная турбина. Таким образом, вы получаете лучшее из обоих миров.
Вы получаете значительно меньшее время задержки и постоянное ускорение в более широком диапазоне оборотов, гарантируя, что автомобиль не чувствует себя недостаточно мощным на низких оборотах.
Просто знайте, что некоторое отставание все равно будет присутствовать, хотя и не такое сильное, как при параллельном турбонаддуве.
Важное различие между параллельной и последовательной компоновкой заключается в том, что турбины в параллельной конфигурации питаются отдельно, тогда как последовательные турбины используют одни и те же выхлопные газы.
Например, параллельная рядная шестерка с двойным турбонаддувом будет иметь выхлопные газы, направляемые таким образом, что цилиндры 1-3 будут питать одну турбину, а цилиндры 4-6 — другую.
Но в последовательной настройке, при низких оборотах двигателя, выхлопные газы (из всех цилиндров) направляются в первичную турбину, а затем в большую турбину через заслонку или клапан.
Стоит отметить, что в обеих конфигурациях используется интеркулер с турбонаддувом, если только они не используются для быстрых соревнований, где отставание может быть разницей между победой или поражением.
Переключение зависит от производителя, но обычно происходит на отметке от 4000 об/мин до 5000 об/мин.
Почему в настоящее время не используются последовательные турбины?
Простой ответ — стоимость и сложность. В отличие от параллельных турбин, которые очень распространены в наши дни, последовательные турбины требуют множества труб, чтобы обе турбины были подключены ко всем цилиндрам.
Это увеличивает стоимость и накладывает ограничения на упаковку — две вещи, которые не очень нравятся OEM-производителям.
Mazda определенно потратилась на свой 3-роторный последовательный двигатель 20B с турбонаддувом, как это видно на Eunos Cosmo 9.0002 Дополнительный вес и сложность также могут вызвать проблемы с надежностью.Последовательная установка может не обязательно иметь больше проблем, чем параллельная установка. Тем не менее, у него есть потенциал, чтобы иметь больше проблем. Чем сложнее становится система, тем больше шансов, что что-то пойдет не так.
Например, заслонка или клапан последовательной системы (вакуумный или другой) можно легко считать уязвимым элементом. В случае сбоя вся установка становится бесполезной.
Другой причиной является использование турбин с двойной спиралью, которые используют отдельные каналы для сбора выхлопных газов. Гораздо проще использовать эти турбины в параллельной схеме, чем в последовательной.
Кроме того, послепродажное обслуживание в основном предпочитает одинарные турбины из-за их простой, более надежной конструкции и приличного прироста мощности.
Наконец, большинство основных OEM-производителей (кроме BMW) перешли на V-образные двигатели с двойным турбонаддувом для 6- и 8-цилиндровых двигателей. А поскольку имеется два ряда цилиндров, спроектировать параллельную установку намного проще, если принять во внимание стоимость и компоновку.
Заключительные мысли
Несмотря на то, что последовательные или составные турбины не так распространены в 2022 году, многие энтузиасты выбирают эту компоновку для своих сборок FI.
Некоторые даже решили придумать собственное исполнение этого макета и выбрать полностью индивидуальную сборку.
Какая ваша любимая схема принудительной индукции? Кого бы вы поддержали в дебатах между нагнетателем и турбонаддувом? Дайте нам знать, оставив комментарий ниже!
Что случилось с последовательным турбонаддувом?
В один из самых странных и крутых дней, которые у меня когда-либо были на этой работе, я водил Porsche 959. Автомобиль принадлежал музею Porsche.
Его смотрители бросили мне ключи для быстрой езды по дорогам Sonoma Raceway без присмотра.
Весь опыт казался сбивающим с толку, в немалой степени благодаря исключительному опыту вождения 959. Его 2,85-литровая оппозитная шестерка во многом была обязана доминирующим прототипам Porsche 956 и 962 и использовала два турбонагнетателя для (вероятно, недооцененной) мощности. мощностью 450 л.с. и крутящим моментом 370 Нм. Турбины работают последовательно. Ниже 4000 об/мин выхлопные газы всех шести цилиндров раскручивают правый турбонагнетатель; выше 4000 об / мин выхлопные газы из левого цилиндра перенаправляются на соответствующий турбонаддув.
Porsche 959.
Porsche Пола Фрера В истории Porsche 911 есть невероятное объяснение сложной водопроводной системы 959, но все, что нам действительно нужно знать, это то, что система значительно уменьшила турбо-задержку. Если бы водитель полностью открыл дроссельную заслонку при 2500 об / мин, 959 достиг бы своего максимального наддува в 14,2 фунта на квадратный дюйм за две секунды, тогда как с простой параллельной установкой с двойным турбонаддувом то же самое заняло бы 6,5 секунды.
В окрестностях Сономы 959-й не был похож ни на что другое. Ниже 5000 оборотов в минуту это похоже на довольно резвую старую девятку.11; выше, это поразительно, с почти резким всплеском до пика мощности 6500 об / мин. Пара коллег также ездила на 959-м в тот день. Все мы говорили вполголоса о том, что произошло, когда заработал второй турбодвигатель.
Тем не менее, в следующий раз, когда Porsche предложил автомобиль с двойным турбонаддувом, 911 Turbo поколения 993, от секвентальной системы 959 отказались. Porsche никогда не пересматривал эту концепцию. У немногих автопроизводителей есть.
Принцип системы последовательного турбонаддува довольно прост. Большой турбонаддув может обеспечить желаемую пиковую мощность, но для раскрутки большого турбонаддува требуется много времени, что приводит к большой задержке турбонаддува. Двойные турбонагнетатели, работающие последовательно, когда один питает другой, имеют ту же проблему. Две турбины, работающие последовательно, теоретически обеспечивают быстрое вращение небольшой одиночной турбины с достаточной мощностью для подачи большого количества воздуха и, следовательно, увеличения мощности на более высоких оборотах двигателя.
Двухроторный двигатель 13B-REW Mazda RX-7.
MazdaMazda
Модель 959 оказала влияние, особенно на японских автопроизводителей. Конец восьмидесятых был эпохой пузырей в Японии, когда у автопроизводителей был практически неограниченный бюджет, чтобы проектировать все, что они, черт возьми, хотели. (Забавно: Nissan купил 959 для сравнения, когда разрабатывал Skyline GT-R поколения R32. Он не копировал последовательный турбонаддув 959, хотя GT-R черпал вдохновение из системы переменного полного привода Porsche. .) Mazda использовала последовательные турбокомпрессоры для RX-7 третьего поколения и для трехроторного Eunos Cosmo. Subaru сделала то же самое с различными (в основном JDM) моделями Legacy. Тем не менее, самым известным японским автомобилем с последовательным турбонаддувом является Toyota Supra с ее двойным турбонаддувом 2JZ-GTE. Все эти системы используют тот же базовый принцип, что и 959 — выхлопные газы направляются на один турбонагнетатель при низких оборотах, затем около 4000 об/мин часть этих газов направляется на второй турбонагнетатель.
Итак, последовательный турбонаддув работает? Да и нет. В то время эти установки были огромным технологическим шагом вперед, и мы были очень впечатлены в то время, но по сегодняшним меркам автомобили с последовательным турбонаддувом кажутся странными. Вы бы не назвали их суперзапаздывающими, но внедрение второго турбокомпрессора никогда не бывает на 100% безупречным. Это почти как если бы в подаче энергии возникло мгновенное затишье, а потом бац! Вне конкуренции.
Трубопровод турбонагнетателя двигателя Toyota Supra 2JZ-GTE.
Toyota Впрочем, это не главное. Последовательный турбонаддув требует всевозможных запутанных трубопроводов и клапанов для управления путем выхлопных газов. Это приводит к затратам, связанным как с проектированием, так и с производством, а также с гораздо большим количеством точек отказа. Разработка 959 стоила так дорого, что чуть не сломала Porsche. У японских автопроизводителей, вдохновленных моделью 959, дополнительные деньги на разработку подобных сложных систем иссякли, когда в 1919 году лопнул пузырь цен на активы в Японии.
Кроме того, прирост производительности за счет последовательного турбонаддува был сомнительным. Конечно, 959 кажется огромным шагом вперед по сравнению с более ранними 911 Turbo, но 993 Turbo с его более простой настройкой параллельного турбонаддува — по одному турбонагнетателю на каждый ряд — не кажется шагом назад. «Низкая инерция колес турбины и компрессора, а также их малый диаметр обеспечивают быструю реакцию, — писал Фрер о модели 993. — Это было намного быстрее, чем в случае с Porsche 9».59 (что, по идее, должно было произойти почти сразу), хотя следует помнить, что на 26 процентов больше мощности 3,6-литрового двигателя M64 [993 Turbo] помогает». о том, какую мощность мы можем получить с наименьшим количеством претензий по гарантии и с наименьшими затратами», — говорит тюнер BMW и производитель двигателей Стив Динан. «Это больше, чем стоит технология.
Большинство моделей 2JZ, предназначенных для большой мощности, отказываются от сложной последовательной разводки в пользу одной большой турбины или двух меньших турбин, работающих одновременно. «Я уверен, что есть некоторый уровень инженерии, который вы могли бы сделать, чтобы оптимизировать определенный уровень мощности, используя установку с двойным последовательным турбонаддувом, — говорит легендарный производитель двигателей Стефан Пападакис, — но сложности в инженерии и сложности в выхлопной системе с клапанами и управление клапанами, турбонагнетатели немного другого размера… есть гораздо более простые способы добиться не менее хорошей производительности».
Papadakis Racing использует исключительно одинарные турбины в своих сборках 2JZ, поскольку простота и надежность двигателей, подготовленных для автоспорта, важнее, чем приемистость на низких оборотах.
Многие до сих пор производят 2J с двойным турбонаддувом, но редко вы найдете такой с неповрежденной секвентальной настройкой. Большинство тюнингованных двухроторных двигателей RX-7 отказываются от установки последовательного турбонаддува по тем же причинам, а также потому, что система Mazda ненадежна.
Покомпонентное изображение двухроторного двигателя Mazda RX-7 с двойным турбонаддувом.
Архив R&T Стоит также отметить, что к концу девяностых турбонаддув в серийных дорожных автомобилях вышел из моды. Они вернулись в значительной степени только в 2010-х годах, когда автопроизводители поняли, что двигатели с турбонаддувом уменьшенного размера обеспечивают превосходную производительность при все более строгих испытаниях на выбросы и топливную экономичность. К этому моменту как технология внутреннего сгорания, так и технология турбонаддува более конкретно развились, чтобы сделать последовательный турбонаддув нежелательным, помимо той сложности, которую он привнес.
Более легкие материалы для колес турбины и компрессора означают, что турбины раскручиваются быстрее, а сложные органы управления двигателем помогают развивать большую мощность на низких оборотах, устраняя необходимость в больших одинарных или сдвоенных турбонагнетателях.
BMW провела небольшой эксперимент с рядными шестицилиндровыми двигателями с последовательным турбонаддувом и двигателями V-8 с четырьмя турбонагнетателями, но можно предположить, что они умерли по тем же причинам стоимости и сложности. Тем не менее, автопроизводители все еще внедряют новые технологии, помогающие уменьшить запаздывание и улучшить реакцию двигателей с турбонаддувом. Возможно, наиболее распространенными являются турбокомпрессоры с двойной спиралью, в которых используются выпускные коллекторы, предназначенные для парного продувки турбины, что обеспечивает подачу большего количества энергии в турбокомпрессор и обратно в двигатель. Более экзотичными являются турбокомпрессоры с регулируемыми лопастями, в которых используются заслонки для эффективного изменения формы турбинного колеса, что помогает повысить производительность в широком диапазоне мощностей.
Более поздней разработкой является электрический турбокомпрессор, который соединяет электродвигатель с общим валом между турбиной турбокомпрессора и компрессором. Электроусилитель моментально обеспечивает практически полное давление наддува. Mercedes-AMG использует их на новых C43 и C63, в то время как рядные шестицилиндровые модели бренда 53-й серии используют дополнительный электрический компрессор. Этот компрессор работает как турбо, но использует электродвигатель для вращения колеса компрессора, а не выхлопные газы. Вспомогательный электрический компрессор может направлять наддув непосредственно на впуск двигателя или нагнетать воздух через турбонагнетатель отработавших газов.
Bugatti
Bugatti
Пока еще есть один автопроизводитель, использующий последовательный турбонаддув — Bugatti.
Для двигателя Chiron W-16 простая система с клапанами направляет наддув на один турбонагнетатель на ряд цилиндров до 3800 об/мин. В этот момент клапан открывается и начинают работать третий и четвертый турбонагнетатели. По словам тест-пилота Bugatti Энди Уоллеса, максимального наддува можно достичь с помощью первичных турбонагнетателей на каждом ряду, но по мере увеличения оборотов 16-цилиндровому двигателю требуется больше воздуха, а значит, и больше турбин.
Показательно, что единственный автомобиль с последовательным турбонаддувом в наши дни стоит более 3 миллионов долларов. Скоро также прекратится производство W-16, потому что даже Bugatti не застрахован от ужесточения правил.
Возможно, следующий серийный двигатель Bugatti останется с последовательным турбонаддувом, но для подавляющего большинства будущих автомобилей, если у вас будет два (или более) турбокомпрессора, гораздо более целесообразно, чтобы они работали параллельно. Чаще всего самое простое решение является лучшим.