Что кроется за названием TwinPower Turbo BMW N20?

Что кроется за названием TwinPower Turbo BMW N20?

С момента приобретения авто очень хотелось разобраться, что кроет столь пафосное маркетинговое название- Twin Power Turbo. Две турбины? Двойная мощность? А может скрытая возможность получить с одного мотора две модификации 520 и 528 (186 и 245 сил соответственно), или 320 и 328 в моделях третьей серии. Одно понятно сразу- данное название звучит круто, помогает продавать машины, и друзья с завистью смотрят на пластиковую крышку двигателя с данной надписью. Поиск в интернет дает много теории по турбо движкам и очень мало официальной информации по N20.

1. Определимся с терминами. Турбонаддув — вид наддува, при котором воздух в цилиндры двигателя подается под давлением за счет использования энергии отработавших газов. Итак мы «газуем», отработанные газы раскручивают крыльчатку турбины, давление воздуха увеличивается, едем быстрее. В старых турбо моторах отчётливо ощущалась турбояма, связанная с вынужденной задержкой на раскручивание турбины, так сказать, оборотами двигателя (упрощенно). Помимо того, что требовалось время на то, что бы «поехать», так и «поехать» было взрывным, как пинок под пятую точку. Факт мягко сказано не удобный, если вы не драг рейсер.
2. Основным элементом управления системы турбонаддува является регулятор давления наддува, который представляет собой перепускной клапан (вейстгейт, wastegate). Клапан ограничивает энергию отработавших газов, направляя их часть в обход турбинного колеса, тем самым обеспечивает оптимальное давление наддува.
3. Борьба с турбоямой осуществляется следующими основными методами: применение турбины с изменяемой геометрией; использование двух последовательных или параллельных турбокомпрессоров (twin-turdo или bi-turdo) и комбинированный наддув.

Система с двумя параллельными турбокомпрессорами применяется в основном на мощных V-образных двигателях (по одному на каждый ряд цилиндров). Принцип работы системы основан на том, что две маленькие турбины обладают меньшей инерцией, чем одна большая.
При установке на двигатель двух последовательных турбин максимальная производительность системы достигается за счет использования разных турбокомпрессоров на разных оборотах двигателя. Некоторые производители идут еще дальше и устанавливают три последовательных турбокомпрессора — triple-turbo (BMW) и даже четыре турбокомпрессора.
Комбинированный наддув (twincharger) объединяет механический и турбонаддув. На низких оборотах коленчатого вала двигателя сжатие воздуха обеспечивает механический нагнетатель. С ростом оборотов подхватывает турбокомпрессор, а механический нагнетатель отключается. Примером такой системы является двойной надув TSI от Volkswagen.

Что удалось найти на официальном сайте BMW цитирую весь текст:

Системы BMW с двумя турбокомпрессорами:
Технология Bi-turbo подразумевает параллельную установку двух одинаковых турбокомпрессоров. Каждый из них подает сжатый воздух в свою половину цилиндров. В сочетании с высокоточной системой впрыска эта технология обеспечивает высокую чувствительность двигателя и низкий расход топлива.

В отличие от описанной выше схемы, технология Variable Twin Turbo, применяемая в дизельных двигателях BMW, подразумевает использование большого и малого турбокомпрессоров, соединенных последовательно. При низких оборотах двигателя воздух свободно проходит сквозь неактивный большой турбокомпрессор и сжимается малым турбокомпрессором. В среднем диапазоне оборотов производится предварительное сжатие воздуха в большом турбокомпрессоре с последующим интенсивным сжатием в малом. При высоких оборотах двигателя сжатие воздуха осуществляется исключительно в большом турбокомпрессоре. Благодаря двухступенчатому наддуву дизельные двигатели BMW обладают одновременно высокой мощностью и сверхнизким расходом топлива, а также отличаются высокой стабильностью и предсказуемостью реакций.

Системы С ОДНИМ турбокомпрессором:
Технология BMW Twin Scroll подразумевает использование одного турбокомпрессора, приводимого в действие турбовентиляторами, расположенными в двух выхлопных трубах. Как и вариант с двумя меньшими по размеру раздельными турбокомпрессорами, такая схема двойного наддува обеспечивает ускоренное нагнетание давления и, как следствие, более высокую «отзывчивость» двигателя. Однако система на основе технологии Twin Scroll более компактна и имеет меньшую массу. В результате улучшаются динамические характеристики, увеличиваются мощности, снижается расход топлива.

Технология BMW TwinPower Turbo представляет собой сочетание специализированной технологии наддува с высокоточной системой впрыска BMW и системой VALVETRONIC (двигатели Otto). Технология BMW TwinPower Turbo обеспечивает уникальное сочетание экономичности и динамичности.

Из чего можно сделать вывод, что наш Твин Павер Турбо не состоит из двух турбин не параллельных, не последовательных. Идем дальше:

Смотрим, что за высокоточная система впрыска.
Опять с сайта BMW:
Высокоточная система впрыска топлива — это инновационная система прямого впрыска для бензиновых двигателей, созданная конструкторами BMW, которая позволяет повысить эффективность сжигания топлива. Двигатель развивает большую мощность, расходуя при этом меньше топлива.

Высокоточная система впрыска топлива является частью пакета технологий Twin Power Turbo и, таким образом, входит в состав пакета BMW EfficientDynamics, объединяющего в себе динамичность и экономичность.

Высокоточная система впрыска обеспечивает точную дозировку топлива, благодаря чему достигается беспрецедентная эффективность и экологичность его сгорания.

Благодаря пьезоинжекторам топливо впрыскивается всего за 0,27 миллисекунды, что позволяет производить впрыск несколько раз за один рабочий такт. Высокоэффективная гибкая электронная система управления корректирует фазу и дозировку впрыскиваемого топлива в соответствии с требуемой мощностью, рабочей температурой и давлением в цилиндре. Это позволяет полностью контролировать процесс сгорания, повысить его эффективность и уменьшить токсичность практически во всех режимах.

Кроме того, улучшенное внутреннее охлаждение камеры сгорания в процессе прямого впрыска топлива позволяет применять сверхвысокую степень сжатия, благодаря чему дополнительно увеличивается экономичность двигателей.

Зачем это все нужно:
Каким парадоксальным это ни покажется, но и поджечь топливно-воздушную смесь в цилиндре отнюдь не просто. Она может потухнуть. По этой причине в зоне свечи зажигания стараются уменьшить турбулентность смеси. Возможно и обратное — смесь самостоятельно детонирует, хлестнув по стенкам камеры сгорания, клапанам и поршню волной давления с разрушающей силой. На скорость сгорания влияет целый ряд параметров: температура, напряжение зажигания, качественный состав смеси и прочее. Конструкторы всегда мечтали приспособить двигатель к работе на обедненной смеси. В некоторых моторах весовое соотношение воздуха и бензина достигает 20:1 и даже 25:1. Это стало возможным с появлением системы впрыска, в которой форсунки распыляют порцию бензина непосредственно в камеру сгорания. Технология подсмотрена у дизельного двигателя. Запатентовавшая ее первой компания Mitsubishi (так называемый процесс GDI) предлагает пользоваться режимом сверхбедной (до 40:1) смеси для экономичной и экологичной езды в городском режиме. Впрыск топлива происходит после того, как поршень уже начал движение к верхней мертвой точке, попутно закручивая сжимаемый в полости цилиндра воздух. Благодаря особому гребню на рабочей поверхности (называемой днищем) поршня центр этого маленького смерча фокусируется возле свечи зажигания. Туда впрыскивается порция топлива и производится электрический разряд. Еще своеобразнее процесс протекает, когда в цилиндр на такте впуска распыляют предварительную, «пилотную» порцию топлива(у нас). Она смешивается с воздухом в ничтожной пропорции 60:1, попутно снижая температуру в цилиндре. Это уменьшает вероятность детонации. Затем происходят впрыскивание основной порции топлива и его воспламенение.
Принципы работы системы Valvetronic
Компания BMW разработала новую систему газораспределения, отказавшись от применения дроссельной заслонки, которая создает дополнительное сопротивление продвижению воздуха в цилиндры двигателя. Применение в конструкции дроссельной заслонки приводило к увеличению расхода топлива и увеличивало токсичность выхлопа. Но до появления системы Valvetronic альтернативы дроссельной заслонки не было. Повышение экономичности мотора без потери его мощности было достигнуто путём изменения высоты подъёма впускных клапанов. Это позволило дозировать рабочую смесь поступающую в цилиндры двигателя.

Турбонаддув N20 представлен системой twin-scroll — это одна турбина оснащенная двумя улитками (бытует иная интерпретация — что с двумя турбинами, но это не верно) разного диаметра за счет чего есть возможность получать максимальный крутящий момент как на больших, так и на малых оборотах двигателя.

По мере попадания ко мне интересной информации буду добавлять ее сюда.