Это сладкое слово – TURBO

Чего же особенного у него под капотом. Давайте заглянем внутрь вопроса, посмотрим чем здесь гордиться.

Немного теории

Наддув – радикальное средство форсирования поршневого двигателя внутреннего сгорания, состоящее в предварительном сжатии воздуха, используемого в рабочем цикле.

Турбокомпрессор – агрегат для наддува поршневого двигателя использующий энергию потока выхлопных газов для повышения давления воздуха на впуске в двигатель. Состоит турбокомпрессор (ещё его называют турбонагнетателем) из объединённых в один узел центробежного компрессора и приводящей его в действие газовой турбины. Рабочие колёса турбины и компрессора жёстко закреплены на одном валу.

Давняя история

Выгоды, которые мог бы принести наддув инженеры видели давно. В 1885 году Готлиб Даймлер получил патент на наддув керосинового двигателя. Немного позже, в самом начале двадцатого века, специалисту по лопаточным машинам Альфреду Бюхи пришла в голову мысль приводить в действие центробежный компрессор для наддува от газовой турбины, вращаемой отработавшими газами. Инженер теоретически обосновал и в 1905 году запатентовал свою идею.

Появившийся в результате агрегат сейчас всем известен как турбокомпрессор, а наддув его использующий получил название турбонаддува. Именно такой наддув стал в последствии наиболее распространённым. Наддув механически приводимым компрессором активно применявшийся в автомотоспорте 20-х, 30-х годов и поршневой авиации времён второй мировой войны позже потерял популярность и стал скорее экзотикой, хотя применяется по сей день и даже, по мнению специалистов, имеет некоторые перспективы.

Теория утверждает, что с точки зрения термодинамики поршневой двигатель внутреннего сгорания, комбинированный с турбокомпрессором выгоднее чем мотор с впуском воздуха из атмосферы. Однако, реализовать преимущества на практике оказалось непросто. Спустя четверть века после изобретения турбонаддува появились первые сколько-нибудь работоспособные конструкции. Ещё почти полвека потребовалось турбонаддуву для проникновения под капот легкового автомобиля. Лишь за последние 20 лет интенсивное развитие конструкции и технологии двигателестроения привело к тому что теория начала подтверждаться практикой и применение турбонаддува перестало быть чем-то необычным даже на небольшом и не слишком дорогом легковом автомобиле.

Зарождение и расцвет

Однако, всё по порядку. В 1963 году концерн General Motors впервые выпустил на рынок Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire – легковые автомобили оснащённые турбонагнетателями. Дебют не был блестящим. Низкая надёжность, огромные задержки в отклике на нажатие педали газа при высоком расходе топлива привели к тому, что в течение года турбоверсии перестали выпускаться. Американский центр экспериментов с турбонаддувом переместился в Индианаполис. В результате к 1970 году все автомобили серии Indicar обзавелись турбомоторами.

В 1967 году впервые потребителю были предложены наборы, содержащие всё необходимое для оснащения европейских моделей Ford турбонаддувом. Это был безусловный конструкторский успех идейного вдохновителя проекта инженера Михаэля Мая. Двигатель заметно прибавив в мощности работал достаточно надёжно.

В 1969 году на гоночной трассе дебютирует BMW 2002 оснащённый двигателем с турбонаддувом. 280 лошадиных сил с двух литров рабочего объёма – в те времена это здорово впечатляло. Добыть медали помешали частые выходы из строя, но потенциал идеи был продемонстрирован и отзыв не заставил себя ждать.

На международном автосалоне во Франкфурте 1973 года с турбоавтомобилями появились сразу несколько знаковых производителей. Концерн BMW представил дорожную версию 2002 turbo. Porsche презентовал будущую автомобильную икону дорожный 911 Turbo и гоночный 911CanAm с невероятно мощным двигателем. 1200 л.с.. Цифра впечатляет и сейчас. Европейский пионер строительства турбокомпрессоров Kuhnle, Kopp & Kausch (KKK) на своём стенде выставил оснащённый собственным турбонагнетателем двигатель Opel с выдающимися характеристиками. Активное сотрудничество этих двух фирм (Opel и KKK) продолжается по сей день. Далее применение турбонаддува и его совершенствование стало очень активным и перечислить все примеры просто нереально.

Мощный технологический подъём двигателестроения в 80е годы прошлого века позволил дизельному двигателю прочно обосноваться в подкапотном пространстве легкового автомобиля. В силу особенностей рабочего цикла дизельного двигателя турбонаддув подходит для него как нельзя лучше и сейчас автомобильных дизельных двигателей без турбонаддува практически не встречается.

Суперкары с турбонаддувом оставили ярчайший след в истории мирового автомобилестроения. Индекс "TURBO" всегда обозначал исключительность. Турбоавтомобиль по определению был дорогим, но похоже всё меняется. В последнее время отмечается возврат интереса к форсированию при помощи турбонаддува бензиновых двигателей обычных дорожных автомобилей классов В и С. Такие моторы рабочим объёмом 1,4 … 1,6 литра появились в производственной гамме большинства мировых автопроизводителей.

За и против

На сегодняшний день общепризнанными являются следующие преимущества двигателей с турбонаддувом:

1. При помощи турбонаддува можно улучшить силовые показатели двигателя не увеличивая его рабочего объёма.

2. Развиваемый уже на низких частотах вращения высокий крутящий момент позволяет, при соответствующем подборе передаточных чисел трансмиссии, снизить расход топлива по сравнению с атмосферным двигателем даже равного рабочего объёма.

3. По сравнению с атмосферным двигателем равной мощности турбомотор имеет меньший вес и габариты.

4. По сравнению с атмосферным двигателем равной мощности турбомотор имеет меньшие насосные и механические потери.

5. Наличие турбонагнетателя способствует повышению акустического комфорта автомобиля. Газовая турбина на выпуске глушит шум выпуска отработавших газов, а центробежный компрессор на впуске снижает шум впуска.

6. Появление турбонагнетателя и клапанов управляющих давлением газов в разных ветвях газопроводов предоставляет системе управления двигателем дополнительные возможности.

К недостаткам двигателей с турбонаддувом традиционно относят:

1. Высокую термическую и механическую нагруженность деталей двигателя.

2. Высокую инерционность системы в целом и наличие у бензиновых двигателей т.н. турбоямы.

3. Высокую стоимость.

4. Усложнение системы управления двигателем.

Всё описанные выше события происходили за рубежом. А что же у нас? Перспективы турбонаддува в отечественном легковом автомобилестроении попробуем прояснить в следующем номере «АМ».

avtomeridian.ru