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La lutte pour augmenter l'efficacité (efficience) dure depuis l'apparition même du moteur. combustion interne en tant que tel. Et presque immédiatement après le moteur à combustion interne, ils ont inventé des turbocompresseurs et simplement des soufflantes mécaniques. Pour une meilleure compréhension, il convient de savoir que le principe de fonctionnement du moteur repose sur le rapport correct entre le carburant et l'air entrant dans les cylindres du moteur. Ce rapport correct est égal à 1:14,7. C'est sous cette forme que sont assurées la répartition de qualité du mélange dans tout le cylindre et sa combustion. L'installation d'une turbine, voire de deux turbines sous forme de biturbo, augmentera considérablement la quantité d'air et la pression avec laquelle il entrera dans le moteur.
Les bases
Si nous traduisons littéralement twin turbo en anglais, cela donnera soit « double turbo » soit « double turbo ». En principe, les deux options sont correctes. Autrement dit, d'après le nom, vous pouvez comprendre qu'il n'y a pas une, mais deux turbines. Il existe plusieurs façons d’utiliser deux compresseurs en même temps :
- Fait un pas.
- Parallèle.
- Cohérent.
N'importe lequel des systèmes, d'une manière ou d'une autre, est contrôlé par une unité de commande électronique, sans laquelle il sera impossible de créer un fonctionnement efficace du bi-turbo. L'ECU contrôle les capteurs d'entrée des turbocompresseurs, les systèmes d'entraînement électriques des soupapes de commande d'air, grâce auxquels le fonctionnement du double turbo est réglé très finement.
Principe de fonctionnement parallèle
Un biturbo parallèle est le fonctionnement simultané de deux turbocompresseurs fonctionnant en parallèle l'un par rapport à l'autre. Le travail identique de deux turbines est obtenu du fait que chaque turbine arrache la même portion les gaz d'échappement. Chaque compresseur laisse également la même quantité d’air à la même pression. L'air comprimé entre dans un commun collecteur d'admission, où la distribution se produit alors entre les cylindres. Le double turbo parallèle est typique des moteurs en forme de V, notamment des moteurs diesel, où le degré d'inertie est très important. Deux petites turbines offrent moins d'inertie qu'une grande.
Fonctionnement cohérent
La signification du double turbo séquentiel est que les turbocompresseurs ne fonctionnent pas simultanément, mais se remplacent séquentiellement. C'est-à-dire que lorsque le moteur démarre, un compresseur fonctionne et, selon le degré d'augmentation du nombre de tours vilebrequin le deuxième s'allume. Cette solution permet d'économiser du carburant et de ne pas utiliser constamment l'une des turbines. D'ailleurs, un tel système biturbo comprend deux compresseurs aux caractéristiques identiques. La transition entre les turbines permet également l'unité électronique gestion. Dans un tel système, sa tâche principale est de réguler et de répartir le flux de gaz brûlés entre les turbines. Le débit de gaz vers le deuxième compresseur est contrôlé par un électrovanne. De plus, ces caractéristiques des turbines sont souvent saisies dans l'ECU afin de minimiser effet secondaire décalage du turbo. L'utilisation du biturbo a été observée à la fois sur l'essence et moteur diesel.
Fonctionnement par étapes des turbines
Lorsque l’on considère le système à deux étages turbo, il est important de noter qu’il s’agit du système le plus techniquement compétent et le plus avancé, qui détermine la plus grande augmentation d’efficacité. Dans un tel système, il y a contrôle électronique les gaz brûlés et le flux d'échappement air comprimé. Ici, contrairement aux options précédentes, il est possible d'utiliser deux turbocompresseurs de tailles différentes. Lorsque le régime moteur est bas, la vanne de dérivation des gaz brûlés est fermée. Les gaz suivent le système double turbo, visitant d’abord un petit compresseur, où ils reçoivent une pression maximale avec une inertie minimale. Ils entrent ensuite dans une grande turbine. Lorsque la vitesse augmente, les turbines commencent à travailler ensemble. La vanne de dérivation s'ouvre progressivement et commence à faire tourner progressivement la deuxième turbine, laissant les gaz la traverser directement. Lorsque la vitesse atteint son maximum, la soupape s'ouvre complètement et la grande turbine commence à fonctionner à pleine puissance et l'air en sort dans le moteur.
Les moteurs turbocompressés ne sont pas aussi simples qu’il y paraît ; il existe de nombreux malentendus et incertitudes autour de ce sujet. L'une d'elles concerne deux structures : « bi-turbo » et « twin-turbo ». Il n'y a pas si longtemps, j'ai personnellement été témoin d'une conversation entre deux propriétaires de voitures, l'un assurait qu'il y avait une différence, mais l'autre qu'il n'y avait pas de différence ! Alors, quelle est la vérité ? En effet, en quoi ces deux structures de moteurs TURBO diffèrent-elles, voyons cela...
Pour être honnête, bien sûr il y aura une différence, mais elle ne sera pas catégorique ! Seulement parce que les noms sont tirés de différents fabricants, qui installent leurs unités avec des agencements et des structures différentes.
Cependant Système "Bi-turbo" et "Twi-nturbo" - essentiellement la même chose. Si tu prends langue anglaise et regardez la désignation, Bi-Turbo et Twin-Turbo, vous pouvez voir deux préfixes « Bi" et " Double" - si on le traduit grossièrement, il s'avère - "DEUX" ou "DEUX". Rien de plus qu'une désignation pour la présence de deux turbines sur un moteur, et les deux noms peuvent s'appliquer au même moteur, c'est-à-dire qu'ils sont absolument interchangeables. Ces noms ne comportent aucune différence technique, il s’agit donc de « marketing nu ».
Deux turbines par moteur – comment et pourquoi ?
Maintenant, la question peut se poser : pourquoi ? C’est simple, il n’y a que deux questions qu’ils sont conçus pour résoudre :
- L'élimination, on peut dire que c'est le problème principal.
- Puissance accrue.
- Structure du moteur.
Je vais peut-être commencer par le point le plus simple : celui-ci structure du moteur . Bien entendu, il est facile d'installer un turbo lorsque l'on dispose d'un moteur 4 ou 6 cylindres en ligne. Il n'y a qu'un seul silencieux. Mais que faire quand on a, par exemple, un moteur en forme de V ? Et trois à quatre cylindres de chaque côté, alors il y a deux silencieux ! Ils ont donc mis sur chacun une turbine de puissance moyenne ou faible.
Éliminer le décalage du turbo – comme je l’ai déjà écrit plus haut, il s’agit de la tâche numéro « 1 ». Le fait est qu'un moteur turbocompressé tombe en panne - lorsque vous appuyez sur le gaz, les gaz d'échappement doivent traverser et faire tourner la turbine de la turbine, c'est cette fois que la puissance « s'affaisse », cela peut durer de 2 à 3 secondes ! Et si vous devez effectuer une manœuvre de dépassement à grande vitesse, ce n’est pas sûr ! Ils installent donc diverses turbines, et souvent un compresseur + turbine. On travaille pour bas régime, c'est-à-dire au début pour éviter le « turbo lag », le second - à la vitesse où il faut quitter la traction.
Augmentation de puissance – c'est le cas le plus banal. Autrement dit, pour augmenter la puissance du moteur, une autre turbine puissante est installée sur la turbine de faible puissance, de sorte qu'il y en a deux qui soufflent, ce qui augmente considérablement les performances. D'ailleurs, sur certains voitures de courses, il y a aussi trois et même quatre turbines, mais c'est très compliqué et, en règle générale, ne va pas en série !
Ce sont en fait les solutions pour lesquelles « TWINTURBO » ou « BITURBO » sont utilisés, et vous savez, c'est vraiment la solution pour se débarrasser du turbo lag et augmenter la puissance.
À propos de la structure
De nos jours, de nombreuses voitures n'utilisent que deux structures principales : la disposition de deux turbines. Ceux-ci sont parallèles et séquentiels (également appelés séquentiels).
Par exemple, certains Mitsubishi ont « TWINTURBO », mais le fonctionnement en parallèle, comme je l'ai noté plus haut, signifie deux turbines sur un bloc V6, une de chaque côté. Ils soufflent collecteur commun. Mais par exemple, sur certaines AUDI, il existe également un fonctionnement en parallèle sur le moteur V6, mais le nom est « BITURBO ».
Les voitures Toyota, en particulier la SUPRA, ont un six en ligne, mais il y a aussi deux compresseurs - ils fonctionnent dans un ordre délicat, deux peuvent fonctionner en même temps, un peut fonctionner, l'autre non, ils peuvent s'allumer alternativement . Tout dépend de votre style de conduite - ce travail est réalisé avec des vannes de dérivation « délicates ». Voici un travail série-parallèle pour vous.
Comme sur certaines voitures SUBARU - la première (petite) pompe l'air à basse vitesse, la seconde (grande) n'est connectée que lorsque la vitesse a considérablement augmenté, vous avez ici une connexion parallèle.
Alors, y a-t-il encore une différence ou n’y a-t-il aucune différence ? Vous savez, en coulisses, les constructeurs distinguent encore ces deux bâtiments, rentrons plus en détail.
BI-TURBO (BI-TURBO)
En règle générale, il s'agit de deux turbines connectées en série. Un exemple frappant est SUBARU - un petit puis un autre grand.
Le petit tourne beaucoup plus vite, car il n'a pas beaucoup d'énergie d'inertie - il est logiquement inclus dans le travail en bas, c'est-à-dire en premier. Pour les basses vitesses et jusqu'aux bas régimes, cela suffit amplement. Mais quand vitesses élevées et à régime, ce "bébé" est pratiquement inutile: ici, un volume d'air comprimé beaucoup plus important est nécessaire - une deuxième turbine, plus lourde et plus puissante, est activée. Ce qui donne la puissance et les performances requises. Que donne cette disposition séquentielle dans BI-TURBO ? C'est presque l'élimination du turbo lag (accélération confortable) et des performances élevées à vitesses élevées lorsque la traction reste même à des vitesses supérieures à 200 km/h.
A noter qu'ils peuvent être installés aussi bien sur un bloc V6 (avec sa propre turbine de chaque côté) que sur une version en ligne (ici le collecteur d'échappement peut être divisé, par exemple, l'un souffle de deux cylindres, et l'autre des deux autres).
Les inconvénients incluent le coût élevé et le travail requis pour mettre en place un tel système. Après tout, des réglages fins des vannes de dérivation sont utilisés ici. Par conséquent, l'installation est requise sur les voitures de sport coûteuses, telles que TOYOTA SUPRA, ou sur les voitures classe d'élite– MASERATTI, ASTON MARTIN, etc.
BI-TURBO (DOUBLE-TURBO)
La tâche principale ici n'est pas de se débarrasser du « turbo lag », mais de maximiser la productivité (injection d'air comprimé). En règle générale, un tel système fonctionne sur grande vitesse, lorsqu'un compresseur ne peut pas faire face à la charge accrue, un autre du même type est installé (en parallèle). Ensemble, ils pompent deux fois plus d'air, vous offrant presque la même amélioration des performances !
Mais qu’en est-il du « turbo lag » qui sévit ici ? Mais non, elle est également effectivement vaincue, mais d'une manière légèrement différente. Comme je l'ai déjà dit, les petites turbines tournent beaucoup plus vite, alors imaginez - elles remplacent 1 grande par 2 petites - les performances ne baissent pratiquement pas (elles fonctionnent en parallèle), mais le « YAMA » s'en va car la réaction est plus rapide . Par conséquent, il s'avère créer une traction normale depuis le bas.
L'installation peut être la même que pour les modèles en ligne unités de puissance, et en forme de V.
Elle est beaucoup moins chère à fabriquer et à installer, c'est pourquoi cette structure est utilisée par de nombreux fabricants.
Turbine + compresseur
Cela peut également être appelé « BI-TURBO » ou « TWIN-TURBO » - comme vous le souhaitez. En fait, le compresseur et l'option turbo font le même travail, un seul (mécanique) est beaucoup plus efficace en bas, l'autre (issu des gaz d'échappement) en haut ! .
DANS dernières années constructeurs automobiles Ils commencent de plus en plus à utiliser des systèmes de suralimentation dans leurs moteurs. Ils compensent ainsi la tendance à la diminution de la cylindrée et, par conséquent, à la baisse de puissance. Mais si auparavant une seule turbine était utilisée dans les moteurs, il peut désormais y en avoir plusieurs. Voyons ce qui se cache derrière les termes mystérieux « bi-turbo » et « twin-turbo » ?
Si vous « creusez plus profondément », il s'avère qu'il n'y a pratiquement aucune différence, et les différences entre « bi-turbo » et « bi-turbo » résident dans des approches différentes des ingénieurs et astuces de marketing entreprises. Certains passionnés de voitures pensent que la différence entre les systèmes biturbo et biturbo reflète le mode de fonctionnement du système de suralimentation dans son ensemble, par exemple séquentiel ou parallèle. Et ils auront en partie raison. Mais pour bien comprendre le problème, comprenons l'essence même du système de suralimentation.
Pour augmenter la puissance du moteur, trois systèmes d'injection d'air différents sont utilisés :
- résonnant;
- mécanique;
- dynamique des gaz.
Le terme « turbocompression » fait référence à cette dernière option – la dynamique gazeuse. Ce système est basé sur le principe de l'alimentation en air des cylindres du moteur appareil spécial appelé un compresseur. Un tel dispositif est constitué d'une partie compresseur et d'une turbine à air. Ces deux pièces indépendantes sont situées sur un même arbre de transmission, la turbine à air est entraînée par les gaz d'échappement évacués des cylindres du moteur. Arbre de transmission En conséquence, il commence à faire tourner la partie compresseur et à pomper de l'air dans les cylindres.
Le principal avantage d'un tel système est l'absence de pertes de puissance liées à l'élimination d'une partie de l'énergie du moteur. Son principal inconvénient peut être considéré comme l’effet dit « turbo lag ».
C’est contre cette dernière que les systèmes à double turbocompression sont conçus pour lutter. L'essence du concept de « turbo lag » réside en surface : la pression des gaz d'échappement lors de l'accélération à partir d'un arrêt n'est pas suffisante pour pomper rapidement de l'air dans les cylindres. Si vous appuyez brusquement sur la pédale d'accélérateur, la voiture ne réagira pratiquement pas à cette action et ce n'est qu'après quelques secondes qu'elle commencera à accélérer avec une secousse notable. Cette « maladie » ne concerne que les unités équipées d'un système de suralimentation dynamique à gaz ; les moteurs équipés d'un compresseur mécanique ne souffrent pas de cette fonctionnalité.
L'utilisation de systèmes « bi-turbo » et « twin-turbo » permet d'oublier presque complètement la notion de turbo lag. Nous avons abordé la partie théorique des systèmes gonflables, il faut maintenant comprendre pourquoi un deuxième turbocompresseur est utilisé dans de tels systèmes.
Les ingénieurs ont donc dû augmenter la pression pompée dans les cylindres, et cela peut être réalisé de deux manières.
La première méthode consiste à utiliser un turbocompresseur plus petit, pour lequel même une petite quantité de gaz d'échappement suffira à pomper efficacement l'air dans la seconde turbine, plus grande. Après avoir atteint pression maximale une grande turbine commence à fournir la quantité d'air requise aux cylindres. Cette structure du système de suralimentation est appelée séquentielle ou biturbo. La plus grande efficacité d'un tel système se manifeste dans les moteurs en ligne avec une petite cylindrée et, par conséquent, une petite quantité de gaz d'échappement. L'une des principales entreprises utilisatrices ce type systèmes de suralimentation, on peut citer l'allemand Alpina, qui utilise des moteurs en ligne de BMW. L'entreprise le souligne particulièrement dans les noms de ses modèles.
La deuxième méthode implique l’utilisation de deux turbocompresseurs de taille identique dans la conception du système de suralimentation. De plus, ils ne sont pas installés en série (comme dans le premier cas), mais en parallèle. Autrement dit, ils fonctionnent indépendamment les uns des autres. Cette option est généralement appelée biturbo. L'essence d'un tel système est de séparer la « zone de responsabilité », c'est-à-dire que chaque turbine reçoit la quantité requise de gaz d'échappement de sa partie des cylindres.
L'utilisation la plus justifiée d'un tel système est sur Moteurs en V, qui, en règle générale, ont de grands volumes de travail. Chaque bloc d'un tel moteur possède un turbocompresseur et, par conséquent, chaque turbine reçoit son propre flux de gaz d'échappement. L'installation parallèle de turbines est la plus largement utilisée par les constructeurs automobiles britanniques et allemands. Société BMW, qui a longtemps refusé obstinément de construire des moteurs suralimentés, a décidé de rattraper son retard et d'installer un tel système même sur ses moteurs en ligne.
Nous pouvons conclure que les deux systèmes sont conçus pour combattre le principal ennemi de tous les moteurs suralimentés : le turbo lag. Les systèmes bitubro et biturbo sont basés sur le même principe consistant à utiliser deux compresseurs pour pressuriser l'air dans les cylindres. Et les principales différences entre eux résident dans la manière dont ils sont installés sur le moteur et dans la conception des turbocompresseurs. N'oubliez pas que le bi-turbo signifie utiliser deux compresseurs des tailles différentes, biturbo (twinturbo) - deux compresseurs de même taille. AVEC point technique D'un point de vue, les deux termes peuvent être appelés termes marketing, et le type qu'il est préférable d'utiliser est décidé par le constructeur automobile lui-même.
- , 17 juin 2015
Le bi-turbo (biturbo) est un système de turbocompression composé de deux turbines connectées en série. Dans un tel système, 2 turbines sont utilisées, une petite et l'autre grande, car la petite turbine tourne beaucoup plus vite et commence à fonctionner en premier, puis, lorsque des régimes moteur plus élevés sont atteints, la seconde turbine, plus grande, tourne et ajoute beaucoup plus de charge d'air. De cette manière, tout d'abord, le décalage est minimisé, une caractéristique d'accélération assez douce de la voiture est formée sans les à-coups caractéristiques des grandes turbines, et il est possible d'utiliser de grandes turbines sur des moteurs installés dans des voitures destinées non seulement à rouler sur les pistes de course, mais aussi sur les routes de la ville, où il est possible de faire tourner le moteur, de manger toujours, pas toujours, mais d'obtenir plus de pouvoir d'un petit moteur a du sens, pour une raison quelconque, par exemple liée à la législation fiscale d'un pays donné sur la cylindrée du moteur. Les systèmes bi-turbo sont très chers et sont donc généralement installés en production de masse sur les voitures. haute société, comme MASERATI ou ASTON MARTIN (compresseurs là-bas).
Un tel système peut être installé aussi bien sur un moteur V6, chaque turbine pendra sur sa propre tête le long de l'échappement, l'admission est commune, et sur un moteur en ligne, par exemple un 4 en ligne, en l'occurrence le les turbines peuvent être allumées le long de l'échappement en parallèle, 2 cylindres par un, 2 par un autre et séquentiellement - d'abord une grande turbine, puis une petite. Il existe également des options lorsque les gaz d'échappement de seulement 2 cylindres s'approchent de la petite turbine et de la grande, respectivement, des 2 autres cylindres et de la sortie de la petite turbine.
Twin-turbo (twinturbo) - dans ce système, contrairement au système bi-turbo, la tâche principale n'est pas de réduire le décalage, mais d'obtenir une plus grande productivité dans l'air pompé ou une pression de suralimentation plus élevée. Les performances de l'air pompé sont nécessaires dans les cas où le moteur, fonctionnant à des régimes élevés, consomme plus d'air que la turbine n'est capable de fournir, une baisse de la pression de suralimentation est donc possible. Les systèmes Twinturbo utilisent deux turbines identiques. En conséquence, les performances d'un tel système sont 2 fois supérieures à celles d'un système composé d'une turbine, tandis que si vous utilisez 2 petites turbines dont les performances sont égales à une grande, vous pouvez alors obtenir l'effet de réduire le décalage avec des performances identiques. . Il existe également des situations où les performances des grandes turbines disponibles ne sont pas suffisantes, par exemple lors de la construction d'un moteur de dragster, une combinaison de 2 turbines est également utilisée. Ce schéma, comme la version biturbo, peut fonctionner aussi bien sur les moteurs avec têtes de carrossage en forme de V que sur moteurs en ligne. Les options pour allumer les turbines sont les mêmes qu'en biturbo.
Il existe également des systèmes constitués de 3 turbines identiques ou plus, le résultat est le même qu'en twinturbo. De tels systèmes ne sont généralement pas répandus dans l'usage civil et sont généralement utilisés pour construire de puissants moteurs de sport pour les voitures impliquées dans les courses d'accélération.
Dans les moteurs turbocompressés modernes (en particulier le diesel RRS V8), les turbines ont une géométrie de roue variable. Cela minimise le problème du turbo lag et offre un potentiel de suralimentation élevé même aux régimes moteur les plus bas. De plus, cela ajoute une économie de carburant.
