Система турбонаддува, в которой используется пара турбокомпрессоров, носит название Twin Tubro.
В самом начале такая система использовалась для преодоления инерционности системы, т.н. турбозадержки или турбоямы. В дальнейшем сфера применения парных турбокомпрессоров расширилась и сейчас позволяет значительно повышать выходную мощность, поддерживать номинальный крутящий момент в широком диапазоне оборотов двигателя, снижать удельный расход топлива.
Есть три конструктивные схемы системы Twin Turbo:
1. Параллельный.
Параллельный Twin Tubro включает два одинаковых турбокомпрессора, работающих одновременно и параллельно друг другу. параллельная работа реализуется путем равномерного разделения потока отработавших газов между турбокомпрессорами. Сжатый воздух от каждого компрессора поступает в общий впускной коллектор и далее распределяется по цилиндрам.
Такая система применяется в основном на V-образных дизельных двигателях. Каждый турбокомпрессор закреплен на своем впускном коллекторе. Эффективность параллельной системы турбонаддува базируется на том, что две небольшие турбины имеют меньшую инерционность, чем одна большая. За счет этого сокращается "турбояма", турбокомпрессоры работают на всех оборотах двигателя, обеспечивая быстрое повышение давления наддува.
2. Последовательный Twin Tubro.
Система последовательного Twin Tubro включает в себя два соизмеримых по характеристикам турбокомпрессора. Первый турбокомпрессор работает постоянно, второй включается в работу при определенных режимах работы двигателя (Частота оборотов, нагрузка).
Схема системы:
1. Перепускной клапан наддува (Bypass).
2. Клапан управления подачей воздуха.
3. Датчик разности давлений.
4. Клапан управления подачей отработавших газов.
5. Вторичный турбокомпрессор.
6. Интеркулер.
7. Первичный турбокомпрессор.
8. перепускной клапан отработавших газов (Wastegate).
Переход между режимами обеспечивает электронная система управления, которая регулирует поток отработавших газов ко второму турбокомпрессору с помощью специального клапана. При полном открытии клапана управления подачей отработавших газов оба турбокомпрессора работают параллельно, поэтому правильно систему называть последовательно-параллельная. Сжатый воздух от двух турбокомпрессоров подается в общий впускной коллектор и распределяется по цилиндрам.
Система последовательного Twin Tubro минимизирует последствия турбозадержки и позволяет достичь максимальной выходной мощности. применяется на бензиновых и дизельных двигателях. В 2011 году компания BMW представила систему с тремя последовательными турбокомпрессорами - Triple Turbo.
3. Двухступенчатый турбонаддув.
Самой совершенной в техническом плане является система двухступенчатого турбонаддува. С 2004 года система двухступенчатого турбонаддува применяется на ряде дизельных двигателей от Opel. Другой производитель - компания BornWarner Turbo Systems внедряет систему на дизельные двигатели BMW и Cummins.
Схема системы:
1. Охладитель наддувного воздуха.
2. перепускной клапан наддува (Bypass).
3. Турбокомпрессор ступени высокого давления.
4. Турбокомпрессор ступени низкого давления.
5. перепускной клапан отработавших газов (Wastegate).
Система двухступенчатого турбонаддува состоит из двух турбокомпрессоров разного размера, установленных последовательно в выпускном и впускном трактах. В системе используется клапанное регулирование потока отработавших газов и нагнетаемого воздуха.
при низких оборотах двигателя перепускной клапан отработавших газов закрыт. Отработавшие газ проходят через малый турбокомпрессор и далее через большой турбокомпрессор. Давление отработавших газов невелико. Поэтому большая турбина почти не вращается. на впуске перепускной клапан наддува закрыт. Воздух проходит последовательно через большой и малый компрессоры.
С ростом оборотов осуществляется совместная работа турбокомпрессоров. Перепускной клапан отработавших газов постепенно открывается. Часть отработавших газов идет непосредственно через большую турбину, которая раскручивается все более интенсивно. На впуске большой компрессор сжимает воздух с определенным давлением, но оно недостаточно большое. Поэтому далее сжатый воздух поступает в малый компрессор, где происходит дальнейшее повышение давления. Перепускной клапан наддува при этом по прежнему закрыт.
При полной нагрузке отработавших газов открыт полностью. Газы практически полностью проходят через большую турбину, раскручивая ее до максимальной частоты. Малая турбина останавливается. На впуске большой компрессор обеспечивает максимальное давление наддува. Малый компрессор наоборот создает препятствие для воздуха, поэтому в определенный момент открывается перепускной клапан наддува и сжатый воздух поступает напрямую к двигателю.
Таким образом система двухступенчатого турбонаддува обеспечивает эффективную работу турбокомпрессоров на всех режимах работы двигателя. Система разрешает известное противоречие дизельных двигателей между высоким крутящим моментом на низких оборотах и максимальной мощностью на высоких оборотах. С помощью двухступенчатых турбокомпрессоров номинальный крутящий момент достигается быстро и поддерживается в широком диапазоне оборотов двигателя, обеспечивая максимальное повышение мощности.
