пятница, 2 декабря 2011 г.

Турбина под капотом

Идея турбокомпрессора не нова, она фактически - ровесница самого двигателя внутреннего сгорания.
В поисках воздуха
Такие известные инженеры-изобретатели, как Пэтлиб Даймлер, Рудольф Дизель и иже с ними быстро поняли, что нарастание мощности движков за счет простого увеличения количества цилиндров долго продолжаться не может. Всему есть предел. Автомобиль с шестиметровым капотом, пожирающий уйму топлива и при этом везущий максимум двух-четырех седоков, как «массовый» абсолютно нерентабелен и попросту обречен иметь статус «диковинки», не больше.
Надо было искать другие пути. И одним из таких путей увеличения подкапотного «табуна» явилось улучшение качества горючей смеси, в частности —-принудительная подача воздуха в камеры сгорания.
Двигатель внутреннего сгорания не может работать без воздуха — это аксиома. Первоначально забортных «атмосфер» казалось достаточно, но вскоре их перестало хватать. Где взять еще? Приделать к двигателю насос? А как синхронизировать его с работой самого движка? Ведь количество необходимого воздуха диктуется в первую очередь оборотами двигателя.
Ответы на эти вопросы были найдены швейцарским изобретателем Альфредом Дж. Буши еще в 1900 году. Он первым предложил систему, позволяющую использовать без толку пропадавшие выхлопные газы двигателя. Турбинка, стоящая в выхлопной системе, вращается выхлопными газами и, в свою очередь, крутит насос, подающий воздух в смесительную камеру. Больше оборотов двигателя - больше газов, следовательно, больше воздуха поступает в камеру сгорания и наоборот.
Идея была хороша, оригинальна. Она позволяла убить сразу двух зайцев: получить необходимое количество воздуха для создания топливной смеси, да еще и за счет бесполезного и даже вредного выхлопа.
Идею покрутили, повертели и... отложили в сторонку до лучших времен. Причина отказа от нее проста: не было подходящих материалов для изготовления, собственно, турбины.
Выхлопные газы, идущие по выпускной системе, особым дружелюбием не отличаются. Ведь сотые доли секунды назад они буквально «горели» могучим пламенем, а потому еще какое-то время способны быстро уничтожить все, что может встретиться им на пути. Именно это и произошло с первым экспериментальным образцом турбины Буши.
Можно было, конечно, достигнуть прочности турбины за счет увеличения ее размеров. Но тут появлялась проблема возрастающей массы. Тяжелая турбина обладает очень большой инерцией, пока она еще раскрутится... А все это время двигатель будет вхолостую сжигать топливо и, скорее всего, просто захлебнется. Эта проблема (момент запаздывания турбины, который так еще и не решен окончательно) очень хорошо заметна на современных грузовиках-монстрах. Водитель давит на газ, из выхлопных труб валом валит черный дым и... внезапно пропадает — это означает, что турбина раскрутилась до нужных оборотов (100-150 тысяч), и система турбонаддува вступила в действие.
Первый нагнетатель
Но вернемся пока в прошлый век. В 1910 году сотрудник фирмы «Дженерал Электрик» инженер Сэнфорд Мосс самостоятельно построил свой собственный «сверхтурбонагнетатель» и в качестве эксперимента, установил его на авиационный двигатель «Либерти V-12». Без нагнетателя 354 лошадиных сил двигателя V-12, поднятого на высоту свыше четырех километров,- быстро сократились до 230 «лошадей». Десятидюймовая турбина позволила увеличить мощность этого же мотора до 377 лошадиных сил.
Первая мировая война дала слабый толчок дальнейшему развитию турбонаддува. Но уже по ее окончании турбины начали широко использоваться в авиационных, судовых и промышленных двигателях. Правда, в автопроме наличием турбокомпрессора могли похвастаться только специально подготовленные, спортивные автомобили.
Первый «гражданский» автомобиль, снабженный турбонаддувом, вышел, разумеется, из Детройта. Это был «Олдсмобил Джетфайер» образца 1962 года. «Дженерал моторе» «зарядила» его восьмицилиндровый алюминиевый двигатель турбиной от фирмы «Гаррет».
Это была опция, от наличия которой, при желании, легко было избавиться. Всего за полсотни долларов дилеры снимали турбину с машин тех покупателей, которых она не устраивала, и вместо специально подготовленного устанавливали обычный карбюратор.
В то же самое время «Шевроле» выпустила свой вариант турбированного автомобиля —-печально известный «Корвейр», а-ля «"Порше" от Детройта», отправивший на тот свет немало человеческих жизней, а потому под давлением восставших потребителей быстро покинувший конвейер. Европа откликнулась на американский вызов только в 1973 году. Тогда BMW предложила своим покупателям модель «BMW 2002 турбо», которая и стала первым европейским серийным автомобилем, оснащенным турбонаддувом, но на этом все и заглохло.
Новая проблема
В 70-х годах наличие турбины на двигателе воспринималось неоднозначно. Гаражные умельцы, любители тюнинга, мельком слышавшие о чудесах турбонаддува, покупали для своих машин продукцию от «Гаррет», «Турбосоник» и других фирм безо всякого понятия о том, как эти турбины устанавливать и как они вообще работают. Большая же часть водителей пребывала в уверенности, что мощность двигателя прямо пропорциональна его размерам и никак иначе, и этим довольствовалась.
Шильда BMW турбо 1972 года
Все изменила угроза назревающего в 80-х годах топливного кризиса. Правительства большинства стран в приказном порядке велели автопроизводителям разработать небольшие, экономичные, дефорсированные двигатели. И единственным способом компенсировать потерю мощности с потерей размера движка оказался переход на дизельные двигатели плюс установка турбонаддува.
Первой ласточкой в эпохе легковых турбированных дизелей был выпущенный в 1978 году «Мерседес 300 SD». В 1981 году за ним последовал Фольксваген со своим «турбодизелем». Вскоре уже в начале 80-х годов практически каждая автомобильная фирма имела в своей линейке ряд автомобилей с турбонаддувом.
Вскоре лидерство в производстве турбированных двигателей (как дизельных, так и бензиновых) перехватили японцы. Именно они первыми научились из литровых и даже 600-кубовых движков выжимать чуть ли не по «лошадке» с каждого десятка «кубиков», что долге время считалось недостижимым.
Ваша турбина
На сегодняшний день поставить турбокомпрессор (естественно, предварительно посоветовавшись со специалистом) можно практически на любой двигатель — выбор богат. Но любителям подобного «сложного» тюнинга нужно помнить одно: подобные переделки повлекут за собой другие, очень существенные изменения в конструкции автомобиля. Бессмысленно ждать небывалого увеличения мощности или экономии топлива просто «прикрутив» турбину. Особенно если сам двигатель не был изначально предназначен для подобного тюнинга. Чтобы получить действительно значимые результаты, нужно будет основательно поработать: над системой питания и выпуска отработавших газов; системой охлаждения и смазки; системой зажигания и над многим другим.
Необходимо также учесть, что наличие турбины предусматривает выполнение некоторых правил, не всегда обязательных для обычных двигателей, но способных существенно продлить срок работы вашего турбонаддува.
Скажем, при запуске турбодвигателя крайне вредно «газовать». Необходимо хотя бы минуту подержать его на самых низких оборотах, чтобы турбина смогла получить необходимую смазку. А перед тем как заглушить движок, надо дать ему немного поработать на холостых оборотах. Дело в том, что резкое выключение зажигания создает быстрые перепады температур в турбине и существенно уменьшает жизнь турбокомпрессора. Также желательно не оставлять турбированный двигатель долго работающим вхолостую (более получаса). При холостых оборотах турбина создает низкое давление и возможно протекание паров масла через ее соединения.




Комментариев нет:

Отправить комментарий