Турбомечта - мечта о максимально возможном наполнении цилиндров. Это та мечта, которой грезили двигателестроители начиная с Отто и Дизеля. Они грезили о двигателе, который не надо было "наддувать", но чтобы он своими силами обеспечивал подачу сжатого воздуха в цилиндры. Лучшее наполнение цилиндров означает большее количество кислорода в камере сгорания и значительно больше энергии, что в итоге выливается в значительном приросте мощности и крутящего момента.
В турбированном двигателе наполнение цилиндров осуществляется посредством "дополнительно осуществляемой работы" выхлопных газов, которые, обладая высокой энергией с большим давлением вырываются из выпускного коллектора. Естественно, двигателестроители ухватились за идею использовать энергию выхлопных газов для нагнетания свежего воздуха в двигатель. Это звучит как идея о Perpetuum Mobile, но самое странное, что она работает!
Несмотря на кажущуюся простоту, понадобилось много лет для осуществления этой идеи в автомобилестроении - турбокомпрессоры появились лишь спустя столетие после изобретения двигателя внутреннего сгорания!
Впервые принцип работы турбонагнетателя был описан и запатентован швейцарским изобретателем Альфредом Бюхли в далеком 1905 году.
Двигателестроители никогда не сталкивались с проблемой нехватки воздуха: даже небольшой турбокомпрессор может передать двигателю достаточное количество воздуха. Реальная проблема крылась в другом: как "подогнать" количество воздуха к условиям вождения, как контролировать давление наддува при закрытии дроссельной заслонки между ускорениями и при переключении передач.
Первоначально турбированные двигатели устанавливались на самолеты и корабли с их плавными изменениями оборотов, а затем и на дизельные двигатели грузовиков. В 50-х годах турбокомпрессоры стали устанавливать и на гоночные автомобили для американских "гонок по овалам", где также скорость была в известной степени постоянной, что не налагало значительных требований на регулировку давления наддува. Вдохновленные успехом в гонках, инженеры General Motors предприняли попытку пустить турбодвигатели в серию, но неуспешно - турбонагнетатели, выйдя на заданные обороты, производили давление воздуха значительно превышавшее необходимое. В то же время при ускорении с малых скоростей турбокомпрессор "отзывался" слишком медленно на нажатие педали акселератора. Именно в те ранние времена был выявлен этот феномен. Его назвали "Турболагом" или "Турбоямой".
Молодой швейцарский инженер Михаэль Мэй выяснил, что необходимо делать турбокомпрессоры возможно меньших объемов для того, чтобы получать достаточно свежего воздуха на малых оборотах. Благодаря малой массе, небольшой турбокомпрессор имеет меньшую инертность и реагирует гораздо быстрее на изменение скорости.
К концу 60-х сильно возрос спрос на мощные автомобили и Мэй построил и протестировал турбонагнетатель для двигателя V6 Ford Capri. Рынок встретил его модель с воодушевлением.
С 60-х годов концепцией турбированного двигателя заинтересовалась фирма Porsche, но она не видела будущего в американских разработках. Когда турбированная Capri Мэя появилась в шоурумах дилеров Ford, Глава Отделения Исследований Porsche Фердинанд Пих дал указание Отделу Испытаний Двигателей купить этот автомобиль.
Взглянув на автомобиль в шоуруме местного дилера Ford, молодые инженеры ушли с пустыми руками. Они сообщили Фердинанду Пиху о том, что в том виде, в каком турбонагнетатель был поставлен на данный автомобиль, его использование в дорожных условиях не представлялось возможным. Они предложили приобрести лишь турбокомпрессор и продолжить работу самостоятельно.
В то время турбокомпрессоры для дизельных и авиационных двигателей производились в США фирмой Garrett, в то время как в Германии компании Bosch - лидирующий производитель дизельных топливных насосов и производитель глушителей Eberspacher, располагавшийся в городе Эсслинген недалеко от Штутгарта, вели разработки в этом направлении. Представители Porsche были направлены фирмой Bosch в компанию Eberspacher, которая, в свою очередь, направила их в маленькую почти никому не известную компанию Kuhnle, Kop & Kausch в городе Франкентал. Для краткости эту компанию называли ККК? Эта компания получила права на производство турбокомпрессоров у фирмы Eberspacher.
Партнерские отношения компаний Porsche и KKK в начале 70-х положили начало истории успеха турбокомпрессоров в автомобилестроении. Ключ к успеху лежал в вопросе регулирования давления наддува - то, что инженеры Porsche подметили в самом начале.
Регулирование давления наддува необходимо для контроля за отдачей турбокомпрессора. Дело в том, что, как известно, в дорожных условиях положение дроссельной заслонки постоянно изменяется. В турбомоторах при нажатии на педаль акселератора давление наддува должно возрастать как можно быстрее, в то время как при закрытии дроссельной заслонки давление наддува должно резко упасть или полностью исчезнуть. Таким образом, при закрытии дроссельной заслонки избыточное давление должно быть "стравлено" через специальные клапана. Регулирование давления наддува со стороны впускного коллектора имеет такой недостаток как медленная реакция на изменение положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя.
Инженеры Porsche Хайнц Дорш, Пауль Хенслер и Юлиус Вебер разработали систему контроля за давлением наддува, которая работала наоборот, со стороны выпуска. Когда давление превышало требуемое, выхлопные газы перепускались мимо турбины. Эта концепция сродни хирургии сердца. Когда дроссельная заслонка закрывается, стравливаются выхлопные газы. При этом крыльчатка турбокомпрессора еще вращается, но не в полную силу. Когда же давление наддува снова будет необходимо, перепускной клапан закрывается, и турбина быстрее раскручивается.
Другой проблемой была температура. Если в турбонагнетателях для дизельных двигателях температура находилась в пределах 600-700 градусов по Цельсию, то в турбокомпрессорах для бензиновых двигателях температура достигает 900 и даже 1050 градусов. Это дало толчок к поиску новых алюминиевых сплавов.
В турбированном двигателе наполнение цилиндров осуществляется посредством "дополнительно осуществляемой работы" выхлопных газов, которые, обладая высокой энергией с большим давлением вырываются из выпускного коллектора. Естественно, двигателестроители ухватились за идею использовать энергию выхлопных газов для нагнетания свежего воздуха в двигатель. Это звучит как идея о Perpetuum Mobile, но самое странное, что она работает!
Несмотря на кажущуюся простоту, понадобилось много лет для осуществления этой идеи в автомобилестроении - турбокомпрессоры появились лишь спустя столетие после изобретения двигателя внутреннего сгорания!
Впервые принцип работы турбонагнетателя был описан и запатентован швейцарским изобретателем Альфредом Бюхли в далеком 1905 году.
Двигателестроители никогда не сталкивались с проблемой нехватки воздуха: даже небольшой турбокомпрессор может передать двигателю достаточное количество воздуха. Реальная проблема крылась в другом: как "подогнать" количество воздуха к условиям вождения, как контролировать давление наддува при закрытии дроссельной заслонки между ускорениями и при переключении передач.
Первоначально турбированные двигатели устанавливались на самолеты и корабли с их плавными изменениями оборотов, а затем и на дизельные двигатели грузовиков. В 50-х годах турбокомпрессоры стали устанавливать и на гоночные автомобили для американских "гонок по овалам", где также скорость была в известной степени постоянной, что не налагало значительных требований на регулировку давления наддува. Вдохновленные успехом в гонках, инженеры General Motors предприняли попытку пустить турбодвигатели в серию, но неуспешно - турбонагнетатели, выйдя на заданные обороты, производили давление воздуха значительно превышавшее необходимое. В то же время при ускорении с малых скоростей турбокомпрессор "отзывался" слишком медленно на нажатие педали акселератора. Именно в те ранние времена был выявлен этот феномен. Его назвали "Турболагом" или "Турбоямой".
Молодой швейцарский инженер Михаэль Мэй выяснил, что необходимо делать турбокомпрессоры возможно меньших объемов для того, чтобы получать достаточно свежего воздуха на малых оборотах. Благодаря малой массе, небольшой турбокомпрессор имеет меньшую инертность и реагирует гораздо быстрее на изменение скорости.
К концу 60-х сильно возрос спрос на мощные автомобили и Мэй построил и протестировал турбонагнетатель для двигателя V6 Ford Capri. Рынок встретил его модель с воодушевлением.
С 60-х годов концепцией турбированного двигателя заинтересовалась фирма Porsche, но она не видела будущего в американских разработках. Когда турбированная Capri Мэя появилась в шоурумах дилеров Ford, Глава Отделения Исследований Porsche Фердинанд Пих дал указание Отделу Испытаний Двигателей купить этот автомобиль.
Взглянув на автомобиль в шоуруме местного дилера Ford, молодые инженеры ушли с пустыми руками. Они сообщили Фердинанду Пиху о том, что в том виде, в каком турбонагнетатель был поставлен на данный автомобиль, его использование в дорожных условиях не представлялось возможным. Они предложили приобрести лишь турбокомпрессор и продолжить работу самостоятельно.
В то время турбокомпрессоры для дизельных и авиационных двигателей производились в США фирмой Garrett, в то время как в Германии компании Bosch - лидирующий производитель дизельных топливных насосов и производитель глушителей Eberspacher, располагавшийся в городе Эсслинген недалеко от Штутгарта, вели разработки в этом направлении. Представители Porsche были направлены фирмой Bosch в компанию Eberspacher, которая, в свою очередь, направила их в маленькую почти никому не известную компанию Kuhnle, Kop & Kausch в городе Франкентал. Для краткости эту компанию называли ККК? Эта компания получила права на производство турбокомпрессоров у фирмы Eberspacher.
Партнерские отношения компаний Porsche и KKK в начале 70-х положили начало истории успеха турбокомпрессоров в автомобилестроении. Ключ к успеху лежал в вопросе регулирования давления наддува - то, что инженеры Porsche подметили в самом начале.
Регулирование давления наддува необходимо для контроля за отдачей турбокомпрессора. Дело в том, что, как известно, в дорожных условиях положение дроссельной заслонки постоянно изменяется. В турбомоторах при нажатии на педаль акселератора давление наддува должно возрастать как можно быстрее, в то время как при закрытии дроссельной заслонки давление наддува должно резко упасть или полностью исчезнуть. Таким образом, при закрытии дроссельной заслонки избыточное давление должно быть "стравлено" через специальные клапана. Регулирование давления наддува со стороны впускного коллектора имеет такой недостаток как медленная реакция на изменение положения дроссельной заслонки и оборотов двигателя.
Инженеры Porsche Хайнц Дорш, Пауль Хенслер и Юлиус Вебер разработали систему контроля за давлением наддува, которая работала наоборот, со стороны выпуска. Когда давление превышало требуемое, выхлопные газы перепускались мимо турбины. Эта концепция сродни хирургии сердца. Когда дроссельная заслонка закрывается, стравливаются выхлопные газы. При этом крыльчатка турбокомпрессора еще вращается, но не в полную силу. Когда же давление наддува снова будет необходимо, перепускной клапан закрывается, и турбина быстрее раскручивается.
Другой проблемой была температура. Если в турбонагнетателях для дизельных двигателях температура находилась в пределах 600-700 градусов по Цельсию, то в турбокомпрессорах для бензиновых двигателях температура достигает 900 и даже 1050 градусов. Это дало толчок к поиску новых алюминиевых сплавов.
Последнее редактирование модератором: