Пролистать: № 47, 46, 45,
Авто Фото Продажа
Пролистать: № 11
ТестДрайв
Поиск по марке и модели

Новости в формате

Как помогает турбина под капотом?

№13,27 березня 12  Комментарии (0) Энциклопедия автомобилестроения   

На одном валу турбины размещены ротор и компрессор
На одном валу турбины размещены ротор и компрессор


Турбокомпрессор под давлением нагнетает воздух в цилиндры
Турбокомпрессор под давлением нагнетает воздух в цилиндры


Схема турбонаддува с интеркулером
Схема турбонаддува с интеркулером


В турбине с изменяемой геометрией применены специальные заслонки, изменяющие размер и форму отверстия
В турбине с изменяемой геометрией применены специальные заслонки, изменяющие размер и форму отверстия


Oldsmobile Cutlass Jetfire  1962 года оснастили 3,5-литровым турбомотором
Oldsmobile Cutlass Jetfire 1962 года оснастили 3,5-литровым турбомотором


Porsche 911 Turbo 1974 года
Porsche 911 Turbo 1974 года


Турбонаддув применили в двигателе американского истребителя Р-47 Thunderbolt
Турбонаддув применили в двигателе американского истребителя Р-47 Thunderbolt


Mercedes-Benz 300 SD 1978 года – первая легковушка с турбодизелем
Mercedes-Benz 300 SD 1978 года – первая легковушка с турбодизелем


У Bugatti Veyron турбин целых четыре
У Bugatti Veyron турбин целых четыре


Honda CX500 Turbo
Honda CX500 Turbo


Рост цен на топливо заставляет автопроизводителей искать новые методы экономии. Иногда они обращают внимание на технологии, которым уже не один десяток лет. Возьмем, к примеру, турбонаддув. Ранее его использовали исключительно ради увеличения мощности двигателя, то теперь применение турбин все чаще направлено на снижение расхода топлива. Рассмотрим же особенности турбонаддува.
Исследования в области турбированных двигателей внутреннего сгорания начал еще один из "отцов" автомобиля – Готлиб Даймлер. Он искал пути повышения мощности мотора без увеличения его рабочего объема. Инженер понял, что для улучшения сгорания рабочей смеси в цилиндрах необходимо больше кислорода. Чтобы доставить его в двигатель, Даймлер предложил принудительно нагнетать воздух. Он разработал для этого специальный насос с приводом от коленвала, но конструкция оказалась не очень работоспособной. Немного другим путем пошел швейцарский конструктор Альфред Бюхи: в 1905 году он разработал первую турбину, приводимую в движение выхлопными газами. Но патент на изобретение выдали лишь шесть лет спустя.

Первыми преимущества новой технологии оценили в авиации: самолеты постепенно ставали быстрее и тяжелее, а потому нуждались в более мощных моторах. К тому же, на больших высотах ощущался недостаток кислорода, и топливная смесь сгорала хуже. В 1918 году инженер из США Сэнфорд Александр Мосс установил экспериментальную турбину на авиационный двигатель Packard Liberty, а в 20-х годах в Великобритании было налажено производство турбомоторов Bristol Lioness. Широкое распространение турбонаддув получил в боевых самолетах – таких, как американские "летающие крепости" B-17 и В-24, истребители Р-38 и Р-47.

В послевоенное время поршневые самолеты постепенно вытеснялись реактивными, поэтому многие технологии нашли свое применение в других транспортных средствах. Так, в 50-х годах появились первые дизели с турбонаддувом Cummins и Caterpillar для грузовиков и прочей тяжелой техники. В 1962 году представили купе Oldsmobile Cutlass Jetfire с 3,5-литровым турбированным V8 мощностью 215 л. с., но из-за ненадежности конструкции выпустили лишь 3765 машин. За ним последовал заднемоторный Chevrolet Corvair Monza с 2,7-литровым 180-сильным турбомотором. В 1973 году этой технологией оснастили небольшую серию спортивных BMW 2002. А год спустя представили Porsche 911 Turbo, ставший первым массовым автомобилем с турбонаддувом. Первой легковушкой с турбодизелем стал Mercedes-Benz 300 SD 1978 года, а на Maserati Biturbo 1981 года дебютировал двойной турбонаддув. В 1982 году увидел мир первый серийный мотоцикл с турбомотором – Honda CX500 Turbo.
На первый взгляд идея Альфреда Бюхи не так уж и сложна. Отработавшие газы, выходя из двигателя по специальному патрубку, попадают на ротор турбины с множеством лопастей, и под действием кинетической энергии он начинает вращаться. Регулировочный клапан дозирует количество подаваемых газов. На одном валу с ротором вращается компрессор, который засасывает воздух и нагнетает его в цилиндры.
В камере сгорания при сжатии кислород очень сильно нагревается, что увеличивает риск детонации. Выход из этой ситуации нашли очень простой – степень сжатия в турбомоторах гораздо меньше, чем в атмосферных двигателях. Также нередко применяется промежуточное охлаждение в интеркулере – специальном радиаторе, куда попадает воздух на пути из компрессора в цилиндры.

Главное преимущество турбонаддува – резкое увеличение коэффициента полезного действия мотора, то есть большая мощность получается при меньшем расходе топлива. Ощутимо увеличивается и крутящий момент, что особенно заметно в турбодизелях. К тому же, у турбодвигателей гораздо выше литровая мощность, а потому сейчас наблюдается тенденция к созданию относительно небольших (объемом 1,0-1,6 л) бензиновых и дизельных турбированных двигателей. У них "аппетит" гораздо меньше, чем у атмосферных моторов объемом 1,8-2,0 л аналогичной мощности, и тяговые характеристики гораздо лучше. В спортивных моделях турбонаддув, как правило, применен только для увеличения мощности и крутящего момента.

Но у конструкции существует несколько серьезных недостатков, над минимизацией вреда которых и работают инженеры. Один из главных – так называемая турбояма, возникающая, как правило, при резком разгоне. Отработанные газы попросту не успевают раскрутить турбину до рабочей скорости и, соответственно, она сразу не способна нагнетать нужное количество воздуха в цилиндры. Поэтому перед приливом тяги наблюдается некоторая пауза. Ее длительность прямо пропорциональна размеру турбины, ведь большему агрегату нужно большее количество газов, чтобы набрать обороты. С турбоямой научились бороться очень просто: вместо одного турбокомпрессора устанавливают несколько (чаще всего два, отсюда и название двойной турбонаддув). Первой подключается турбина меньшего размера, ведь она быстрее раскрутится. А на более высоких оборотах двигателя к ней присоединяется и второй нагнетатель. Эту схему называют последовательным наддувом, но есть еще и параллельный. В этом случае вместо большой турбины устанавливают несколько маленьких, но одинакового размера, и включаются они все одновременно. Например, в Bugatti EB 16/4 Veyron их целых четыре. А в двигателе Volkswagen Twincharger турбина работает в паре с механическим компрессором, который нагнетает воздух в нижнем диапазоне оборотов мотора.

Еще одно решение – турбина с изменяемой геометрией. Специальные заслонки изменяют форму и размер отверстия, через которое засасывается воздух. На малых оборотах оно становится меньше, а на больших – увеличивается. Таким образом, одна подобная турбина заменяет собою две – большую и маленькую. Подобная схема применена на Porsche 911 Turbo последних поколений.
Вторая проблема турбонаддува – надежность. Некоторые турбины вращаются с неимоверной скоростью – до 250 000 об/мин, а температура выхлопных газов может превышать 1000?С. Поэтому со временем детали могут износиться, что приводит к выходу агрегата из строя. А его ремонт, как правило, недешевый – даже для доступных моделей новая турбина стоит примерно 2000-3000 у. е. Ради увеличения турбонаддув задействован не постоянно, а лишь в некотором диапазоне оборотов двигателя. Также рекомендуется сразу не глушить мотор на стоянке, а дать ему поработать некоторое время на холостых оборотах. Дело в том, что при выключении зажигания прекращается подача масла на подшипники турбины, а она по инерции еще продолжает вращаться без смазки. Впрочем, на современных автомобилей предусмотрен специальный турботаймер, не дающий сразу заглушить мотор.
В современных турбомоторах большинство недостатков конструкции побороли или уменьшили их негативное влияние. Современные тенденции развития двигателей внутреннего сгорания дают понять, что за турбонаддувом – будущее и, скорее всего, атмосферные моторы будут постепенно вытесняться.


№13,27 березня 12  Комментарии (0) Энциклопедия автомобилестроения   

Метки новости: Chevrolet | Honda | Maserati | Mercedes | Porsche


Комментариев на тему «Как помогает турбина под капотом?»: 0



"Руссо-Балт": российские автомобили рижского покроя



Берег Левый – Берег Правый…



Братья Доджи – семейный подряд во всем



Самые маленькие автомобили мира, ставшие легендой



Тормозная система



Переход на сайт еженедельника Авто Фото Продажа Переход на сайт журнала Тест Драйв Переход на сайт еженедельника Авто Тема Переход на сайт еженеделька Недижимость Комфорт Переход на сайт журнала Космо Леди Переход на сайт журнала Аренда