Турбина: история и современность

Содержание

1. Начало истории
2. Немного теории
3. Хронология событий
4. Турбированные двигатели в современном автомобилестроении

Существует мнение, что изобретение турбомотора входит в 10-ку самых важных событий всей автомобильной промышленности. Автомобильные инженеры, занимающиеся проблемой увеличения мощности автомобильных двигателей, уже в 30-е годы прошлого века „уперлись в стену”, и простое увеличение литража двигателей не приводило к нужному эффекту. Одним из вариантов решения проблемы было увеличение воздуха в цилиндрах двигателя. Рост насыщения воздушно-топливной смеси кислородом приводит к выработке большего количества энергии при сжигании, тем самым увеличивая крутящий момент и мощность двигателя..

Начало истории

Первоначально для подачи добавочного объема воздуха автомобилестроители стали использовать технологию приводных нагнетателей. Данные агрегаты работают непосредственно от вращения мотора, которое передаётся на нагнетатель через привод/ремень или более сложные системы. Основными минусами приводных нагнетателей является то, что для обеспечения его работы расходуется часть индикаторной мощности двигателя и увеличение расхода топлива. Поэтому сегодня данная технология подачи воздуха в двигатели используется в основном к тюнинге американских автомобилей, обладающих большими объемами двигателей, где потеря мощности не так ощутима, а отсутствие «турбо ямы», то есть линейный прирост мощности в соотношении к оборотам двигателя, цениться больше экономичности.

Но автопроизводители не переставали искать лучшего решения, которым впоследствии оказался турбонагнетатель, он же турбокомпрессор или в простонародии турбина. (PS: термины «нагнетатель» и «компрессор» имеют разные технические значения, где «нагнетатель» следует относить к всему агрегату, а «компрессор» к его узлу).

Немного теории

Турбокомпрессор/турбонагнетатель/турбина в контексте автомобилестроения – один из видов нагнетателей воздуха в камеру сгорания двигателя.

Поскольку турбина при работе использует энергию выхлопных газов, то не забирает ощутимую часть мощности от двигателя, как это имеет место при использовании приводных нагнетателях. Установка турбокомпрессора/турбины значительно увеличивает КПД двигателя, увеличивая мощность, а также уменьшая расход топлива при существенно меньших массе и габаритах, чем в обычном, «атмосферном» двигателе.
Основной принцип турбокомпрессора заключается в использовании кинетической энергии выхлопных газов для раскручивания вала турбины, который уже передаёт вращение на колесо компрессора, тем самым подавая воздух в цилиндры двигателя через систему интеркулеров под большим давлением.

Хронология событий

Идея о разработке мотора, который мог бы сам себя снабжать сжатым воздухом без лишних затрат энергии, несмотря на простоту, ждала реализации около 100 лет, если считать от времени изобретения двигателя внутреннего сгорания.

В итоге в 1905 году швейцарский инженер Альфред Бюши (Alfred Büchi) провел первые успешные испытания и запатентовал систему турбонаддува.  

Первые турбокомпрессора/турбины были испытаны на авиационных моторах в годы Первой мировой войны. Инженер из Франции Огюст Рато устанавливал турбины на авиационные двигатели Renault. Турбины также стали устанавливать на судовые дизельные двигатели. В 1923 году на германских пассажирских лайнерах Danzig и Preussen стали применять турбодизели.

В конце 50-х годов первые серийные автомобили с турбинами стали производить североамериканские автопроизводители. В 1962-1963-х годах начали выпускаться турбированные Chevrolet Corvair Monza и хардтоп-купе Oldsmobile F-85 Jetfire, но по причине низкой надёжности были быстро сняты с производства Техническая ненадежность этих турбомоторов надолго дискредитировала идею их развития в США, где на долгие годы стали популярными именно механические компрессоры.

Но в  Европе продолжались работы над совершенствованием турбокомпрессоров и в конце 60-х, начале 70-х годов фирма Porsche совместно с фирмой ККК (3K-Warner, в 2003 году переименованную в BorgWarner Turbo Systems GmbH) и компания BMW выпустили легковые автомобили с моторами оснащенными в турбины:

Турбированная модель BMW 2002 Turbo, выпущенная в 1973 году была на 40 л.с. мощнее безнаддувного варианта;

3-х литровый Porsche 911 1974 года в 930-м кузове выдавал рекордные 260 л.с.

Во второй половине 70-х годов компании Mercedes, Saab и Volkswagen также выпустили серийные автомобили с турбонаддувом:

 

• в 1977 году был произведен Saab 99 Turbo;
• турбодизель Mercedes-Benz 300 SD был выпущен в 1978 г.;
• Volkswagen Golf Turbodiesel появился в 1981 г.

 

Также двигатели оснащенные турбиной начали использоваться в автогонках. Так в 1977 году Renault представил первый в мире болид Формулы 1 Renault RS01 с турбокомпрессором. Автомобиль хорошо себя зарекомендовал в гонке 24-часа Ле-Мана, заняв 2 место в 1977 году и 1 в 1978. Данный факт продемонстрировал всему миру, что турбодвигатели могут быть не только мощными, но и надежными.

 

Турбины, также начали активно использоваться производителями спорт и суперкаров. Так вслед за Porsche 930 в 1986 году знаменитая компания из Штутгарда показала миру 959 модель. Автомобиль был оснащён 2,85 литровым мотором плоской компоновки на 444 лошадиных сил с двумя турбинами (twin-turbo). Porsche 959 на тот момент стал квинтэссенцией того, как должен был выглядеть современный суперкар и стал самым быстрым легальным для городского использования серийным автомобилем с максимальной скоростью в 317 км/ч.

Ответ из Маранелло не оставил себя долго ждать и в 1987 году Ferrari представил F40 с мотором V8 на 471 л.с. Также как и Porsche, болид был укомплектован двумя турбинами в системе twin-turbo. Автомобиль мог развить 321 км/ч, тем самым забрав пальму первенства у Porsche.

Первые, мощные модели двигателей автомобилей, оборудованные турбиной, к сожалению были не свободны от проблем. Так, например, турбокомпрессоры бензиновых двигателей раскалялись, что называется, «до красна» и легко выходили из строя. Но все эти проблемы, относящиеся к детским проблемам роста, были впоследствии успешно решены.

 

Турбированные двигатели в современном автомобилестроении

В настоящее время доля автомобилей с турбированными двигателями превышает долю с атмосферными моторами. По некоторым прогнозам ожидалось, что в 2020 во всём мире доля автомобилей с турбиной достигнет 70%. Около 80% всех турбомоторов относятся к дизельным и это не случайно, поскольку именно дизели существенно лучше приспособлены к установке турбины.

 

Высокая степень сжатия и отсутствие необходимости в дроссельной заслонке на впуске дизельного мотора, гарантирует более высокое давление, мощность и экономичность.

Компания Polbel (г. Минск) специализируется на обслуживании и ремонте турбин, а также на их продаже и картриджей к ним. Наша компания:

• имеет 20-и летний опыт работы с турбинами автомобилей;
• производится бесплатная дефектовка турбины с выявлением причин поломки;
• работы проводятся с соблюдением всех заводских требований производителя;
• после проведения ремонтных работ все турбины испытываются на высокоскоростных стендах компаний VISCOM и SCHENCK.

 

Наш девиз: «Мы умеем ремонтировать турбины, и у нас есть для этого все. Мы ценим Ваше время и поэтому свою работу стараемся делать качественно!».