Категория - Статьи

История двигателей с турбонаддувом


Автопроизводители старались создавать такие двигатели, чтобы машины ехали быстрее. С течением времени инженеры разрабатывали различные методы достижения этой цели. Пытались увеличить объём силовых агрегатов, увеличивать механические части, применять грубые формы тюнинга для получения максимальной мощности двигателя. Двигатели становились всё больше, тяжелее и менее эффективными. Турбонаддув показался наилучшим способом повышения мощности. Однако этот метод развивался в течение многих лет, прежде чем достиг своей нынешней стадии, и на этом пути возникло множество проблем. С момента получения первого патента прошло почти пять десятилетий, прежде чем турбины стали доступны для серийных автомобилей.

Первые разработки

Сегодня существует два распространённых способа принудительного впрыска: турбонаддув и обычный наддув. Однако на первых порах такого не было, поскольку наддув был единственным способом принудительной индукции.

Первый прототип турбодвигателя был создан в 1915 г., но проблемы с надёжностью не позволяли продолжать его разработку ещё почти 10 лет. Впервые турбодвигатель был использован в 1925 году Альфредом Бучи, именно он запатентовал разработку в начале 20-го века. Технология приводила в действие 10-цилиндровый дизельный двигатель, использовавшийся на двух больших пассажирских судах, принадлежавших Министерству транспорта Германии. Компания Daimler-Benz тоже начала производить турбодизельные двигатели для питания крупной техники. В дальнейшем турбонаддув стал применяться в самолётах времён Второй мировой войны. Авиационные двигатели с турбонаддувом позволили устранить потерю мощности на больших высотах из-за недостатка кислорода.

Полноценные исследования для использования турбин в автомобильной промышленности начались лишь в 1950-х годах, а первый серийный автомобиль с турбонаддувом появился в 1960-х годах. Первым прототипом турбодизельного грузовика стал MAN MK26, но в производство он пошёл только в 1954 г. под названием MAN 750 TL1. К 1960-м годам спрос на дизельные грузовики возрос, и серийные двигатели стали создаваться известными производителями дизельных двигателей Cummins, Detroit Diesel, Scania и Caterpillar.

Oldsmobile

Oldsmobile Turbo Jetfire: первый автомобиль с турбонаддувом

Первый серийный бензиновый двигатель с турбонаддувом был выпущен в 1962 г. под названием Oldsmobile Turbo Jetfire. Он представлял собой V-образную восьмёрку с одной турбиной. Автомобиль развивал мощность 215 л.с. Это была турбированная версия двигателя Oldsmobile rocket V8, который выпускался с 1949 года. Но внутри компании этот двигатель получил название «турбо-ракета».

Неизвестно, кто первым создал турбированный двигатель для серийных машин, но спустя всего лишь месяц Chevrolet выпустил свой автомобиль с турбонаддувом. Это был Flat-6, известный, который использовался в Chevrolet Corvair Monza spyder. Chevrolet выпускал свой автомобиль до 1966 г., а Oldsmobile снял Jetfire с производства в 1963 г. из-за проблем с надёжностью.

Распространение технологии в 70-х гг.

Вплоть до 70-х гг. существовало всего два серийных автомобиля с турбонаддувом. А затем появились спортивные модели и даже машины люкс-класса. В 1973 году BMW выпустил 2002 Turbo, а в 1974 году появился Porsche 911 Turbo. К названию каждого автомобиля прилагалось слово, означающее, что автомобиль оснащён турбиной, поскольку в то время такие автомобили не были распространены и стоили дорого.

В 1978 г. впервые турбина появилась на серийном дизельном автомобиле. Им стал седан W116 Mercedes Benz 300SD. Он оснащался рядным пятицилиндровым турбодизельным двигателем. Первоначально этот силовой агрегат был прототипом экспериментального автомобиля Mercedes C111 1976 года. Машина продавалась только в Америке и Японии.

Через год французская компания Peugeot выпустила модель 604 D Turbo, которая стала первым автомобилем с турбодизелем, который продавался на территории Европы.

Pexels

Первые проблемы

Ранние турбины полагались на выхлопные газы для подачи воздуха. Поэтому одной из первых проблем стала задержка, с которой подавалась мощность. Чем крупнее была турбина, тем дольше приходилось ждать между нажатием на педаль газа и ощущением ускорения. В этом вопросе безнаддувные двигатели и моторы с обычным наддувом выигрывали у турбин, так как они реагировали мгновенно, соответственно, машина получала большую динамику. Но современные технологии прошли долгий путь и практически устранили любую форму задержки мощности.

Кроме того, турбодвигатели были намного сложнее обычных силовых агрегатов. Нужны дополнительные детали, лучшая система охлаждения, маслопроводы, настройка и многое другое. Поскольку в то время турбины использовались редко, то и их ремонт могли осуществить не все мастера.

Вышеупомянутые сложности привели к снижению надёжности самих автомобилей. В двигатель подавалось больше воздуха, что приводило к повышению температуры, и как результат — больший износ компонентов мотора.

Стоимость турбированных автомобилей была выше, чем у обычных моделей. И это означало, что за владение ими приходилось платить больше. Автомобили с турбонаддувом были дорогими как в производстве, так и в обслуживании. Детали изнашивались быстрее, а интервалы технического обслуживания стали короче.

С годами технология претерпела различные изменения и стала более эффективной и надёжной.

Как технология стала популярной

В 1980-х годах появилось много новых автомобилей с турбонаддувом, особенно японских спортивных моделей различных конфигураций. Эти автомобили были построены по самым высоким стандартам, и добавление турбонаддува — это всё, что им требовалось, чтобы стать быстрее конкурентов. Это привело к созданию одних из самых надёжных двигателей современной эпохи. Другие производители взяли на заметку и изучили компоновку силовых агрегатов, что повлияло на будущее массовое применение технологии. Сегодня практически каждый автомобиль с ДВС оснащён турбиной — от трёхцилиндровых однотурбинных экономичных машин до многоцилиндровых экзотических гиперкаров.

Pexels

Современное применение

Существует две основные цели применения двигателя с турбонаддувом: повышение мощности или эффективности.

Ради увеличения производительности турбины устанавливаются в спортивные и гоночные автомобили или в грузовики и пикапы для повышения буксировочной способности. В большинстве двигателей этой категории используются V8 и V6, которые при использовании турбонаддува способны развивать такую же мощность, как и V10 или V12.

Ради повышения эффективности турбонаддув используют, чтобы добиться высокого крутящего момента на низких оборотах. Это делает передачу мощности более лёгкой и снижает нагрузку на двигатель. Кроме того, турбины могут даже экономить топливо, это применимо к большинству обычных городских машин с невысокой мощностью. Большинство автомобилей используют небольшие четырёх- и даже трёхцилиндровые двигатели с турбонаддувом, чтобы компенсировать меньший рабочий объём.

Существуют несколько типов турбонаддува. Single Turbo — одна турбина, в основном для маломощных двигателей. Твин-турбо — две турбины, самый распространённый вариант для мощных машин. Tri-Turbo — три турбины, которые устанавливаются на высокопроизводительные автомобили, например, F10 BMW M550d, Audi SQ7, SQ8 и A8. И Quad Turbo — четыре турбины, которые применяются для суперкаров и гиперкаров, например, Bugatti Chiron и Zenvo Aurora.

Современные автомобили с турбонаддувом прошли долгий путь по сравнению с первыми моделями 60-х годов. Сейчас мы переживаем золотую эру автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Нынешние законы о выбросах стали гораздо более строгими, чем когда-либо. Раньше турбонаддув представляется наилучшим способом снижения выборов и экономии топлива.

На смену большим двигателям с естественным всасыванием пришли уменьшенные версии с турбонаддувом. Затем появились гибридные силовые установки, которые сочетают в себе все преимущества ДВС и электромоторов. Следующий этап эволюции автомобильной промышленности — электромобили, для силовых установок которых больше не нужен воздушный наддув, чтобы быстрее крутить вал.



  • Новости партнеров

Сегодня в СМИ