Как работает турбина в машине: Что такое турбонаддув — ДРАЙВ

Содержание

Что такое турбонаддув — ДРАЙВ

Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.

Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? Тут-то нас и поджидают проблемы.

Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.

Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14–15 частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.

Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?

Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.

Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.

Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов.

Проще говоря, он придумал турбонаддув.

Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.

В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода.

Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.

Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.

А вот так выглядит интеркулер.

Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут по-прежнему быстро, но более холодные.

Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.

У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.

Во-первых, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, во-вторых, температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.

Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.

По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В 50-х годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.

Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.

Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.

На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор twin-scroll (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах

Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для V-образных турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору twin-scroll получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.

Турбина twin-scroll имеет двойную «улитку» турбины — одна эффективно работает на высоких оборотах двигателя, вторая — на низких

Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.

Турбина с изменяемой геометрией.

Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».

Принцип работы турбины. Как работает турбонаддув в автомобиле

Для более ясного представления о том, как работает турбина в автомобиле, прежде всего необходимо ознакомится с принципом работы двигателя внутреннего сгорания. Сегодня, основная масса грузовых и легковых автомобилей оснащаются 4-х тактными силовыми агрегатами, работа которых контролируется впускными и выпускными клапанами.

Каждый из рабочих циклов такого двигателя состоит из 4 тактов, при которых коленвал делает 2 полных оборота

 

Впуск — при этом такте осуществляется движение поршня вниз, при этом в камеру сгорания поступает смесь топлива и воздуха (если это бензиновый двигатель) или только воздуха в случае если это дизельный агрегат.

Компрессия — при этом такте происходит сжатие горючей смеси.

Расширение — на этом этапе происходит воспламенение горючей смеси при помощи искры, вырабатываемой свечами. В случае с дизельным двигателем, воспламенение осуществляется произвольно под действием высокого давления впрыска.

Выпуск — поршень двигается вверх, при этом освобождаются выхлопные газы.

Такой принцип работы двигателя определяет следующие способы повышения его эффективности:

— Установка турбонаддува
— Увеличение рабочего объёма двигателя
— Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Как работает турбина в автомобиле?

 

 

 

Увеличение рабочего объёма двигателя

Увеличение объёма двигателя возможно двумя путями: либо увеличением объема камер сгорания, либо — увеличением количества цилиндров в силовом агрегате. Однако такой способ повышения мощности не совсем оправдан, так как имеет ряд недостатков, среди которых: повышенный расход топлива.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя

Еще один возможный способ повышения производительности двигателя заключается в увеличении числа оборотов коленчатого вала. Это достигается путем увеличения количества ходов поршня за единицу времени. Но использование такого способа имеет жесткие ограничения, которые обусловлены техническими возможностями двигателя. Кроме этого, такая модернизация приводит к падению эффективности работы силового агрегата из-за потерь при впуске и других операциях.

Турбонаддув

В двух предыдущих способах двигатель использует воздух, который поступает благодаря собственному нагнетанию. При использовании турбокомпрессора в цилиндр поступает тот же объем воздуха но с предварительным его сжатием. Это дает возможность поступлению большего количества воздуха в цилиндр, благодаря чему появляется возможность сжигания большего объема топлива. При использовании такой технологии, мощность двигателя возрастает по отношению к количеству потребляемого топлива и объему двигателя.

Охлаждение воздуха

В процессе компрессии воздух может нагреваться вплоть до 180 С. Однако воздух имеет свойство увеличения плотности при охлаждении, что дает возможность значительно увеличить объем воздуха, попадающего в цилиндр. Кроме этого, увеличение плотности воздуха существенно снижает расход топлива и количество выбросов продуктов сгорания.

Также существует два разных типа турбонаддува: турбокомпрессор, основанный на использовании энергии выхлопных газов и турбонагнетатель с механическим приводом.

Турбонагнетатель с механическим приводом

В случае использования такого типа компрессии, воздух сжимается благодаря специальному компрессору, который работает от привода двигателя. Но такой метод имеет один большой недостаток. Все дело в том, что при использовании механического турбокомпрессора часть мощность двигателя уходит на обеспечение работы самого компрессора, по этому двигатель, оборудован таким нагнетателем, имеет больший расход топлива чем обычный двигатель такой же мощности.

Турбокомпрессор основанный на использовании энергии выхлопных газов

Такой метод основан на использовании энергии выхлопных газов, которая направлена на привод турбины. При использовании такого способа отсутствует механическое соединение с двигателем, благодаря чему потери мощности не происходит.

Основные преимущества двигателей с турбонаддувом

1) Турбодвигатель имеет меньшее показатели по расходу топлива нежели двигатель без турбины той же мощности и при прочих равных условиях.

2) Силовой агрегат с с турбонаддувом имеет заметно лучшие показатели соотношения веса двигателя к развиваемой им мощности.

3) Использование турбокомпрессора открывает новые возможности по оптимизации других параметров и характеристик двигателя, а также улучшения крутящего момента, что позволит избежать очень часто переключения передач при езде в пробках или гористой местности.

4) Турбодвигатели работают тише чем агрегаты такой же мощности без турбонаддува.

Принцип работы турбины – как она работает


Турбокомпрессор или попросту турбина – это дополнительное устройство двигателя, которое для своей работы использует энергию отработавших газов. Что позволяет увеличить мощность двигателя на величину от 25% до 100%. Прежде чем понять, как работает турбокомпрессор, стоит рассмотреть функционирование двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы ДВС

Любой двигатель внутреннего сгорания, дизельный или бензиновый, работает на принципе получения энергии, образующейся от воспламенения топливовоздушной смеси в камерах сгорания. Через впускные клапаны в цилиндр подается отфильтрованный внешний воздух и впрыскивается топливо, причем при пассивной подаче воздуха, в цилиндр подается дозированное количество топлива. Именно эта смесь сгорает в цилиндре и заставляет двигаться поршень, который передает свою кинетическую энергию на ходовую систему автомобиля. Чем больше такой смеси подается и сгорает в цилиндрах, тем больше выходной крутящий момент и соответственно выше общая мощность мотора.

Принцип работы турбины

Для увеличения подачи воздуха в цилиндр, без изменения объема самого цилиндра, используют турбокомпрессор. При работе турбины используются продукты сгорания топливной смеси, которые приводят в действие роторный механизм турбокомпрессора, с помощью которого атмосферный воздух принудительно нагнетается в цилиндры (турбонаддув). И, благодаря этому, в цилиндр подается и большая дозировка топлива. Во время нагнетания, воздух может нагреваться, из-за чего уменьшается его плотность и масса в цилиндрах. Для подачи большего количества воздуха, его необходимо охладить. Для лучшего охлаждения используется радиаторное устройство, называемое интеркулером, который устанавливается на выходе из холодной части турбокомпрессора и через который проходит воздух перед попаданием в цилиндры. На следующем этапе поршень всасывает этот охлажденный воздух через впускные клапаны и одновременно в камеру сгорания подается топливо, образуется топливовоздушная смесь. Возгорание топливной смеси происходит от искры (бензиновые двигатели), либо от сжатия (дизельные двигатели). После того, как произошло сгорание порции смеси, продукты горения выбрасываются через выпускной клапан и попадают снова в турбину, на ее ротор. Таким образом, она работает без участия движущих частей двигателя, используя энергию потока выхлопных газов.

Для каждого двигателя турбокомпрессор подбирается индивидуально, исходя из его собственной мощности и объема. Причем величина наддува зависит от геометрических параметров (размеров) улиток, компрессорного колеса, ротора турбины. Некоторые конструкции двигателей оборудуют не одной турбиной, а двумя: одинакового размера – би-турбо, разного размера – твин-турбо. В последнее время широкое распространение получили турбокомпрессоры с механизмом изменяемой геометрии. Стоит отметить, что сложность, а соответственно и стоимость ремонта турбины зависит от ее конструктивных особенностей и модификации.

Механизм изменяемой геометрии

Такой механизм позволяет дозировать подачу отработавших газов на колесо в турбине (ротор). Тем самым, позволяет оптимизировать работу турбокомпрессора на различных оборотах.

Это достигается за счет движения специальных лопаток, смонтированных на кольце геометрии. Они синхронно передвигаются, получая движение от вакуумного актуатора или электронного сервопривода в определенный момент, и контролируют наддув. Как правило, устанавливаются они на дизельных ДВС, потому как температура выхлопных газов у бензиновых моторов выше, чем у дизеля, соответственно лопатки геометрии могут деформироваться. Такие турбины позволяют оптимизировать процесс турбонаддува, что приводит к уменьшению расхода топлива и вредных выбросов при одновременном повышении мощности и крутящего момента.

Многие автомобилисты ошибочно полагают, что турбокомпрессор начинает включаться в работу с оборотов мотора от 1500-2000 об/мин. На самом деле, он запускается сразу после заводки автомобиля и работает на холостом ходу. А оптимальных оборотов достигает в диапазоне свыше 1500 об/мин.

Турбокомпрессор достаточно надежный агрегат, однако если Вы столкнулись с его поломкой, решить проблему Вам помогут специалисты ТурбоМикрон. Мы производим замену турбины на автомобиле, а также ремонт снятых с авто турбокомпрессоров.

Как работает турбина в авто

Если разговор заходит о мощных гоночных спортивных машинах, как правило, всегда затрагивают тему турбокомпрессоров (турбин). Они значительно увеличивают мощность двигателя без заметного увеличения массы авто. Именно благодаря этому преимуществу турбины стали настолько популярны. Рассмотрим более подробно, как работает турбина в авто.

Принцип работы турбины в авто

Основные элементы практически любого турбокомпрессора – это центробежный насос и турбина. Они соединены между собой жесткой осью. Турбина и насос вращаются с одной и той же скоростью, в одном направлении. Энергия потока отработавших (выхлопных) газов трансформируется в крутящий момент и таким образом приводит в действие агрегат-компрессор. Осуществляется это таким образом:
Отработанные газы, которые выходят из цилиндров поршневого двигателя, передаются на турбинную крыльчатку, и она уже преобразует их в крутящий момент (кинетическую энергию вращения).
Компрессор втягивает воздух, пропускает его через воздушный фильтр, сжимает и затем опять подает в цилиндры двигателя.

  • Таким образом, двигатель внутреннего сгорания развивает большую мощность.
  • Турбиной могут быть оснащены различные двигатели: дизельные, работающие на газу или бензине. На сегодняшний день они широко используются на легковых и на грузовых авто.

Монтаж турбокомпрессоров на двигатели внутреннего сгорания, которые работают на бензине, ускорился благодаря практике их использования на авторалли и автогонках. Расширение ассортимента материалов, которые обладают высокими температурными свойствами, повышение качественного состава моторных масел, использование электронного управления клапанами и жидкостного охлаждения корпуса турбины в авто – эти перечисленные факторы способствовали тому, что турбины уже стали устанавливать на мелкосерийные двигатели внутреннего сгорания (бензиновые). Сегодня на любой двигатель можно установить турбину, однако делать это должен только опытный мастер СТО.

 Что такое турбины и для чего они нужны?

 

           Что такое турбины и для чего они нужны?

 

   Основная задача турбин – это повышение мощности двигателя автомобиля. При помощи турбины можно значительно повысить мощность авто.

 

    Принцип работы турбокомпрессора прост: через выпускной коллектор отработанные газы попадают в корпус турбины в которой установлено турбинное колесо, которое приводится в движение. На одной оси с турбинным колесом установлено компрессорное колесо, которое в свою очередь сжимает воздух и падет его в впускной коллектор двигателя. Из всего этого следует, что обороты турбины очень высоки и напрямую зависят от мощности двигателя, скорость вращение турбины достигает 150.000 об/мин и более.

 

    При использовании турбины, в двигатель поступает воздух под высоким давлением, что позволяет увеличиться мощности автомобиля по отношению к объему двигателя и количеству топлива.Наиболее эффективными являются турбокомпрессоры высокого давления. Отличие в конструкции от обычных турбин в том, что турбины повышенного давления имеют клапан, который устраняет избыточное давление на высоких оборотах.Так же большинство турбокомпрессоров оснащены интеркулером.

 

   Основная задача интеркулера – охлаждение воздуха. Так как турбинаработает на больших оборотах, воздух в ней нагревается, тем самым понижается содержание кислорода и плотность воздуха. Интеркулер справляется с этой проблемой.Одной из проблем турбин всегда была небольшая задержка реакции(инерция), но сейчас эти недостатки уже практически устранены. С появлением двух параллельно расположенных турбин, одна из которых предназначена для работы на высоких оборотах, другая на низких, инерция турбины была значительно уменьшена.

   

    Так же, появились турбины, в которых стало возможно изменять угол наклона ротора, что в свою очередь так же позволяет бороться с проблемами связанными с задержкой в реакции. Хорошо уменьшена инерция в турбокомпрессорах с керамическими лопастями ротора, за счет того, что вес их меньше чем у стандартных аналогов.

Принцип работы турбокомпрессора (турбины) его конструкция и типы.

  Принцип работы любого турбокомпрессора основан на использовании энергии отработавших выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания. Поток выхлопных газов попадает на колесо турбины (закреплённую на валу), тем самым раскручивая её и одновременно с этим раскручивая колесо компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя.

 

   Так как при использовании наддува воздух в цилиндры подаётся принудительно (под давлением), а не только за счёт разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определённое количество смеси воздуха с топливом), то в двигатель попадает большая смесь воздуха с топливом. Как следствие, при сгорании увеличивается объём сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ занимает больший объём и соответственно возникает большая сила, давящая на поршень.

 

   Двигатели внутреннего сгорания снабженные турбокомпрессором более производительные, т.е. меньше удельный эффективный расход топлива (грамм на киловатт-час, г/(кВт•ч)), и выше литровая мощность (мощность, снимаемая с единицы объёма двигателя — кВт/л), что даёт возможность увеличить мощность небольшого мотора без увеличения оборотов двигателя.Вследствие увеличения массы воздуха, сжимаемой в цилиндрах, температура в конце такта сжатия заметно увеличивается и возникает вероятность детонации.

 

   Поэтому, конструкцией двигателей с турбокомпрессором предусмотрена пониженная степень сжатия, применяются высокооктановые марки топлива, а также в системе предусмотрен промежуточный охладитель наддувочного воздуха (интеркулер)- радиатор для охлаждения воздуха. Уменьшение температуры воздуха требуется также и для того, чтобы плотность его не снижалась вследствие нагрева от сжатия после турбины, иначе эффективность всей системы значительно упадёт.

 

   Особенно эффективен турбонаддув у дизельных двигателей тяжёлых грузовиков. Он повышает мощность и крутящий момент при незначительном увеличении расхода топлива. Наиболее мощные (по отношению к мощности двигателя) турбокомпрессоры применяются на тепловозных двигателях. Например на дизеле Д 49 мощностью 4000 л.с. установлен турбокомпрессор мощностью 1100 л.с.Наибольшей (по абсолютной величине) мощностью обладают турбокомпрессоры судовых двигателей, которая достигает 7000 л.с. .Современные турбокомпрессоры можно разделить на два основных типа: 1- с изменяемой геометрией соплового аппарата ( VNT турбокомпрессоры) и 2- без геометрии. Все они в свою очередь могут быть моно, твинскролы (двойные турбины) и т.д.

Профилактика и рекомендации.

     При запуске двигателя необходимо дать ему поработать на холостом ходу не менее шестидесяти секунд и прибавлять газ постепенно. Это обеспечивает достаточную смазку движущихся элементов турбины и предохраняет их от преждевременного износа. Чтобы не создавалось низкое давление в двигателе и пропускание паров масла, не эксплуатируйте турбину на холостом ходу более тридцати минут.

​    Обязательно давайте остыть турбокомпрессору перед выключением зажигания, поскольку быстрое выключение создаст резкий перепад температур в системе. Такие переходы быстро изнашивают любой механизм.

    Что касается эксплуатации авто зимой, когда двигатель быстро остывает или после долгого перерыва в работе необходимо сначала провернуть двигатель, и только потом запускать его на холостых оборотах. Это позволит наладить быструю циркуляцию масла и быстро заполнить систему компрессора рабочей жидкостью.

    Рекомендуется регулярная диагностика двигателя, особенно если Вы не уверены в качестве дизельного топлива.

По каким признакам можно определить неисправность турбины?

 Профессионально это сделать может только опытный мастер, но есть поломки, сразу бросающиеся в глаза. Это повышенный расход масла, синий дым из выхлопной трубы, посторонние шумы в работе мотора. 

Принцип работы турбины, как работает турбина на дизельном двигателе

Если вам интересно, каков принцип работы турбины на дизельном двигателе, значит вы попали по адресу. О том, что такое дизельный турбокомпрессор и как он работает, вы узнаете в данной статье.

Как работает турбина на дизеле? Как работает турбина в дизельном двигателе?

Итак, турбокомпрессор — это небольшой воздушный насос, которых осуществляет работу всех элементов турбины. Как известно, турбина вращается с помощью особого тока, получаемого от собранных в процессе езды автомобиля газов. Учитывая тот факт, что скорость лопаток турбины разгоняются почти до скорости света, маневренность во время езды на автомобиле с турбиной значительно выше, чем в автомобилях без неё. Во время “зажигания”, турбина соединяется с жесткой осью и подает его в коллектор двигателя. Чем больше воздуха — тем выше мощность двигателя. Такие воздушные подушки позволяют сделать каждую поезду максимально комфортной, эффектной и маневренной. Именно эти причины вынуждают автолюбителей со всего мира покупать турбины высокого класса за доступную цену. Качество работы турбины на дизеле определяется уровнем всасываемого воздуха, уровнем сжатие этого воздуха, соотношении входа и выхода отработанных газов, мощность компрессора и турбины.

Как проверить работает ли турбина на дизеле? Как проверить справность турбины?

Турбина — штука непростая, но стоит всего лишь из корпуса и ротора. Газы, о которых мы говорили выше, попадают в специальных патрубок, проходят по небольшому каналу, ускоряются и приводят в движения лопатки турбокомпрессора. Как видите, принцип работы дизельного двигателя с турбиной заключается в скорости вращения турбины, благодаря переработанному воздуху. Что логично, скорость вращения лопаток напрямую зависит от размеров “улитки” турбины. К примеру, устройство грузовика может в несколько раз превышать размеры устройства легкового автомобиля, так как для полноценной работы турбины в большом агрегате, её корпус должен быть разделен на два отельных канала, которые поочередно перерабатывают воздух. Чтобы максимально облегчить давление воздушного потока, специалисты советуют устанавливать на турбине специальное кольцо. Компрессор, в свою очередь, производится из ротора и корпуса. Лопатки ротора, как правило, изготавливают из надежного алюминия, а форму имеют особую — улиточную. Это необходимо для того, чтобы воздух направлялся строго в центр ротора. Обычный режим работы турбокомпрессора включает в себя большое давление, которое регулярно сжимается. Важно знать, что все динамические прибора работают по принципу разности давлений.

СТО “Центр Турбин” предлагает вашему вниманию услуги по установке, реставрации и ремонту автомобильных турбин. Все наши специалисты имеют колоссальные знания и стаж работы с автомобильными турбинами. Именно поэтому качество наших услуг находится на высоком уровне. Если вы не знаете, какая турбина подходит именно вам, обратите внимание на мобильный номер, указанный на нашем сайте. Наши консультанты с радостью помогут вам выбрать модель турбины, удовлетворяющую все ваши запросы.

Устройство и принцип действия турбокомпрессора авто

Устройство и принцип действия турбокомпрессора направлены на увеличение давления топлива в коллекторе впуска для обеспечения максимального поступление кислорода в камеру, где происходит сгорание. Основное назначение турбины – значительное увеличение мощности двигателя. Даже увеличение давления на 1 атмосферу в коллекторе приводит к попаданию в двигатель двойной порции кислорода. Это позволяет даже небольшому двигателю отдавать такую мощность, как вдвое больший его аналог, но не оснащенный турбонаддувом.


Турбонаддув – принцип работы

Рассмотрим, принцип работы турбины на авто. Поток выхлопных газов поступает из выпускного коллектора в горячую часть турбины, там воздействует на лопасти крыльчатки, приводя ее в движение вместе с валом. На нем закреплена также крыльчатка компрессора, расположенного в холодном отсеке турбины. Она при вращении повышает давление в системе впуска, обеспечивая увеличенное поступление в камеру сжигания топлива и воздуха.

Устройство турбины автомобиля не сложное, она состоит из:
  • Улитки компрессора, которая всасывает воздух, а затем нагнетает его в коллектор впуска;
  • Улитки, расположенной в горячей части – здесь выхлопные газы заставляют вращать турбину, после чего выбрасываются в систему отработанных газов на выход;
  • Крыльчатки компрессора, а также ее аналога в горячей части;
  • Шарикоподшипникового картриджа;
  • Корпуса, соединяющего улитки, имеющего систему охлаждения и системы подшипников.

Во время работы устройство подвергается значительным термодинамическим нагрузкам. Попадающие в турбину выхлопные газы достигают температуры 900°С, из-за чего ее корпус делают чугунным, причем для отливки используется особая технология. Обороты турбинного вала могут достигать показателя 200 000 об/мин, поэтому в конструкцию устанавливают высокоточные детали, которые тщательно подгоняют и затем балансируют. Также для турбины предъявляются высокие требования к смазочным материалам. Отдельные турбонагнетатели оборудованы так, что система смазки является одновременно охлаждением узла подшипников.


Система охлаждения и устройство турбокомпрессора автомобиля

Охлаждающая система турбокомпрессоров необходима для улучшения передачи тепла от его механизмов и частей. Наиболее распространенные варианты охлаждения деталей — масляный способ и комплексное охлаждение антифризом и маслом. Оба типа имеют свои преимущества, но не лишены и недостатков.

Охлаждение маслом

Достоинства:
  • Простая конструкция;
  • Удешевление турбокомпрессора.
Недостатки:
  • Меньшая эффективность в сравнении с системой, где выполняется использование антифриза с маслом;
    Высокая требовательность к составу масла;
  • Необходимость часто его менять;
  • Требовательность к контролированию температурного режима.

Изначально устройство турбокомпрессора имело только масляное охлаждение, которое быстро достигало высоких температур, проходя через подшипники. Такое масло начинает сразу закипать, возникает эффект коксования, из-за которого забиваются каналы, существенно ограничивая доступ охлаждения и смазки к подшипникам.


В результате подшипники изнашиваются, их заклинивает, необходим дорогостоящий ремонт. У такой неполадки имеется несколько причин:
  • Некачественное или не то, которое рекомендовано для двигателя масло;
  • Превышение сроков замены масла;
  • Неисправности смазочной системы двигателя автомобиля.

Комплексное охлаждение турбины антифризом и маслом

Преимуществом этого варианта становится большая эффективность получаемого охлаждения. Существенный недостаток – усложнение конструкции турбонагнетателей, что повышает их стоимость.

Устройство турбонаддува в варианте охлаждения турбин антифризом и маслом более сложное, поскольку в нем имеется отдельный масляный контур, а также система с охлаждающей жидкостью. Зато повышается эффективность работы, устраняются проблемы закипания масла.

Для такого турбонагнетателя масло служит, как и прежде, для охлаждения и смазки подшипников, а антифриз, подаваемый из общей цепи охлаждения двигателя, предотвращает перегрев и не дает закипать маслу. Из-за такой сложности увеличивается цена турбонагнетателя.

Что такое интеркулер на авто?

При работе горячей турбины воздух, нагнетаемый компрессором в ее корпусе, сильно сжимается, отчего происходит его нагрев. Это вызывает нежелательные последствия, поскольку при высокой температуре в воздухе меньше кислорода. Значит, эффективность наддува также снижается. Для борьбы с подобным явлением начали, используя рекомендации ученых, устанавливать в турбину интеркулер – вспомогательный охладитель воздуха.

Конструкторы устройства отмечают, что нагрев воздуха далеко не единственная задача, которую им приходится решать при проектировании турбины. Насущной проблемой также становится ее инерционность – задержка реакции двигателя на открытие в коллекторе дроссельной заслонки.

Турбина максимально эффективна, когда достигаются определенные обороты вращения коленчатого вала. Среди автолюбителей даже распространено мнение, что турбонаддув включается только тогда, когда скорость автомобиля достигает определенного значения. Хотя турбина работает постоянно, а значение числа оборотов, при которых ее действие наиболее эффективно, для каждого двигателя индивидуальное.

Отличия твин турбо и битурбо

Решая проблемы устройства турбин, конструкторами была разработана схема, в которой соединились нагнетатели двух компрессоров. Эта конструкция получила название twin-turbo.


Твинтурбо – это система, в которой несколько одинаковых турбин соединены параллельно. Их задача – повысить давление и объем поступающего воздуха. Система управления включает твин-турбо в момент, когда необходимо получить на повышенных оборотах максимальную мощность.

Подобный компрессор реализован в прославленном японском авто бренда Nissan, который получил имя Skyline Gt-R.

В нем установлен мотор rb26-dett. Аналогичная система, однако, оснащенная одинаковыми небольшими турбинами позволяет получить заметный прирост мощности даже при малых оборотах, при этом поддерживать турбонаддув постоянно.

Последовательное соединение разных турбин получило название «битурбо».

Конструкция сделана так, что при невысоких оборотах функционирует лишь маленькая турбина, которая обеспечивает «отзывчивость» при плавно изменяемой скорости. Если обороты резко возрастают, включается «крупная» турбина». Это позволяет машине получить значительный прирост производительности, причем в любом диапазоне функционирования двигателя. Подобная система реализована в моделях BMW biturbo, тюнинг которых вызывает восхищение.



Инновационные разработки

В числе современных разработок, уже радующих автовладельцев, турбина VGT, у которой лопатки крыльчатки изменяют свой угол наклона, направляя ее в сторону, куда направлены выхлопные газы.


Когда обороты двигателя небольшие, становится более узким пропускное сечение выхода в турбину выхлопных газов, поэтому «выхлоп» получается более быстрым. Чаще эту систему применяют для дизельных агрегатов, но есть разработки и для бензиновых двигателей.

Также к инновационным разработкам относится система twinscroll, где благодаря двойному контуру, по которому совершают обход выхлопные газы, получается, что их энергия вращает общий ротор с компрессором и крыльчаткой.

При этом имеется два варианта реализации:
  1. Выхлопные газы проходят одновременно оба контура и система функционирует как twinturbo.
  2. Второй тип работает наподобие схемы biturbo – имеется два контура, у которых разная геометрия. Когда обороты невысокие, выхлопные газы идут по краткому контуру, увеличивающему энергию и скорость благодаря небольшому диаметру. Если обороты повышаются, выхлопные газы поступают в контур, имеющий больший диаметр – при этом рабочее давление сохраняется во впускной системе и отсутствует запор для выхлопных газов. Распределение регулируют механические элементы — клапаны, переключающие потоки.

Сейчас  выпускают усовершенствованные турбины, поэтому их популярность возрастает все больше . Турбокомпрессоры перспективны как в плане форсирования моторов, так и потому, что повышают экономичность двигателя, чистоту его выхлопа.

Газотурбинных машин: дурной ветер?

Подавляющее большинство автомобилей на наших дорогах оснащено поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Однако газовая турбина не имеет поршней.

Вместо этого воздух сжимается и подается в камеру сгорания, в которую распыляется топливо. Затем воспламеняется топливно-воздушная смесь, и образующиеся газы используются для питания турбины. Вообще говоря, мощность, производимая этой турбиной, используется для работы компрессора, который нагнетает воздух, подаваемый в камеру сгорания, а не также используется для движения.Затем выхлопные газы проходят через вторую турбину (известную как «свободная турбина»), прикрепленную к валу, тем самым создавая механическую мощность, используемую для движения.

Газотурбинные двигатели обычно легче и имеют лучшее соотношение мощности к массе, чем поршневые двигатели, а также могут использовать различные виды топлива. Поэтому неудивительно, что идея использования газовой турбины для привода автомобиля существует уже давно. На самом деле, очень давно: патент на первый газотурбинный двигатель, предназначенный для безлошадного экипажа, был выдан англичанину Джону Барберу в 1791 году.

Собственный эскиз Джона Барбера, представленный вместе с его заявкой на патент

К сожалению, двигатель Барбера был неспособен производить достаточную мощность, чтобы быть жизнеспособным, и прошло более века, прежде чем норвежский инженер Эгидус Эллинг построил первую газовую турбину, которая вырабатывала больше энергии, чем требовалось. для питания собственных компонентов. И пройдет еще почти 50 лет, прежде чем автомобиль с газотурбинным двигателем увидит свет.

В мае 1946 года статья в журнале Popular Science показала, что Роберт Кафка и Роберт Энгерштейн, инженеры из нью-йоркской компании Carney Associates, разработали компактный газотурбинный двигатель для использования в автомобилях.Хотя предложенный двигатель был заявлен как мощный (100 л.с.) и экономичный (40 миль на галлон), он так и не увидел свет.

Кафка и Энгерштейн, однако, были не единственными инженерами, рассматривавшими возможность использования газовых турбин в качестве двигателя автомобиля.

Поскольку Соединенное Королевство, благодаря новаторской работе Фрэнка Уиттла, на раннем этапе добилось превосходства в разработке и использовании газовых турбин для двигателей самолетов, было, вероятно, естественным, что британская компания должна была первой производить Автомобиль с газотурбинным двигателем.

Этой компанией был Ровер.

Rover JET1 (предоставлено Эндрю Боун)

Работая в партнерстве с Power Jets, компанией Фрэнка Уиттла, над реактивными двигателями в конце 1930-х — начале 1940-х годов, Rover имел хорошие возможности для адаптации технологии газовых турбин для дорожного использования. В 1950 году компания представила JET 1, двухместный автомобиль с открытым верхом, основанный на сильно модифицированной платформе Rover P4. Электроэнергия обеспечивалась установленной сзади турбиной, которая приводила в движение задние колеса. Первоначально турбина JET 1 выдавала 100 л.с., что было достаточно, чтобы он мог разогнаться до 60 миль в час примерно за 14 секунд и разогнаться до максимальной скорости чуть менее 90 миль в час.Но если его производительность была приличной, то расход топлива в 6 миль на галлон был совсем другим.

Rover JET1 — кредит Oxyman

В ходе разработки JET 1 он получил как увеличение мощности (до 230 л.с.), так и более скользкий нос. Эти усовершенствования прошли испытания в 1952 году, когда он разогнался до 152 миль в час на пролетном километре в Джаббеке в Бельгии.

Создание прототипа — это одно, но разработка серийного газотурбинного автомобиля была более сложной задачей.Тем не менее, Rover продолжал разрабатывать газотурбинные дорожные автомобили до 1960-х годов, но работа над газотурбинными автомобилями закончилась после того, как Rover был поглощен Leyland Motor Corporation в 1967 году, оставив привлекательный переднеприводный T4 на базе P6 1961 года в качестве ближайший к тому момент, когда компания подошла к выпуску жизнеспособного серийного автомобиля.

Credit Matthias v.d.Elbe

На другой стороне Атлантики General Motors была первым производителем, выпустившим автомобиль с газовой турбиной XP-21 (позже переименованный в Firebird 1).Впервые показанный в 1953 году, одноместный XP-21, который выглядел как реактивный истребитель на колесах, был первым из трех концептуальных автомобилей с газотурбинными двигателями, кульминацией которых стал Firebird III 1959 года (более поздний Firebird IV был не бегун). Однако серия Firebird была скорее демонстрацией как космического дизайна, так и новых технологий, таких как антиблокировочные тормоза, круиз-контроль, дисковые тормоза по кругу и титановой конструкции, а не серьезным исследованием использования в производстве газотурбинные двигатели.

Credit Karrmann

Chrysler, с другой стороны, очень серьезно относился к газотурбинным двигателям, начав проводить исследования по использованию таких двигателей в автомобилях еще до Второй мировой войны. Работа над проектом возобновилась после окончания войны, но только после этого. В 1954 году был представлен первый газотурбинный автомобиль компании. Основанный на седане Plymouth Belvedere, автомобиль (известный внутри как CR1) был оснащен двигателем мощностью 100 л.с., при этом он был примерно на 200 фунтов легче, чем сопоставимый шестицилиндровый двигатель Plymouth.

Credit Greg Gjerdingen

Два года спустя седан Plymouth с газовой турбиной отправился в путешествие из Нью-Йорка в Лос-Анджелес, расстояние немногим более 3000 миль. Произошло несколько технических сбоев, но «Плимут» прибыл в Лос-Анджелес через четыре дня после отъезда. Несмотря на то, что поездка во многих отношениях была успешной, она высветила одну из главных проблем газотурбинных двигателей — их жажду. Работает как на неэтилированном бензине, так и на дизельном топливе (Chrysler утверждает, что может работать на чем угодно, от арахисового масла до Chanel No.5), Плимут составлял в среднем 13 миль на галлон за поездку.

Но экономия топлива была не единственной проблемой газотурбинных двигателей: выхлопные газы выделяли много тепла, двигателю не хватало гибкости, плохая реакция дроссельной заслонки и отсутствие торможения двигателем. Более того, хотя выбросы газотурбинных двигателей в целом были низкими, они выделяли много оксида азота.

Chrysler, как и Rover, упорно трудился, чтобы преодолеть эти проблемы, и в 1962 году они объявили, что небольшое количество автомобилей с газотурбинными двигателями будет предоставлено общественности для реальных испытаний и оценки.И они сдержали свое слово: в период с 1964 по 1966 год пятьдесят автомобилей Chrysler Turbine в стиле Ghia были сданы в аренду на три месяца представителям общественности. Всего более 200 человек проехали более 1 миллиона миль на турбинных машинах до того, как проект завершился в 1966 году. Большая часть турбинных машин тогда была раздавлена.

Кредит F.D. Ричардс

Хотя Chrysler продолжал работать над дорожными газотурбинными двигателями до конца 1970-х годов, проект Turbine Car остается наиболее близким к созданию серийных автомобилей с газотурбинными двигателями среди всех производителей.

Несмотря на то, что автомобили с газовыми турбинами не идеально подходят для автоспорта, особенно на трассах с остановками и стартом, они участвовали в гонках в Ле-Мане, Индианаполисе и даже (ненадолго) в Формуле 1.

Кредит Дэвид Меррет

Rover снова лидирует. В партнерстве с BRM они создали спортивный гонщик, который дважды выступал в Ле-Мане.

Основанный на шасси BRM Formula One (которое управлялось — и разбилось — Ричи Гинтером на Гран-при Монако 1962 года), Rover-BRM имел установленную посередине газовую турбину мощностью 150 л.с.

Rover был допущен к участию в гонке «24 часа Ле-Мана» 1963 года в качестве экспериментального автомобиля, и водители Ричи Гинтер и Грэм Хилл (действующий чемпион мира Формулы-1) довели его до восьмого места, если бы правила позволяли. это должно быть засекречено.

Довольный Rover вошел в машину для участия в гонке 1964 года, но авария за пределами трассы означала, что он не смог принять участие. Однако Rover вернулся к Sarthe в 1965 году, когда автомобиль — больше не классифицируемый как экспериментальный и теперь оснащенный новым кузовом купе (автор — Уильям Таунс) и керамическими роторными регенераторами тепла (которые значительно повысили эффективность двигателя за счет маленькая мощность) — финишировал на десятом месте, несмотря на то, что турбина была повреждена на ранних этапах гонки.

Ле-Ман 1965 года был последней гонкой Rover-BRM, но не последним газотурбинным автомобилем, участвовавшим в гонках Sarthe, поскольку в 1968 году в бой вступил новый претендент: Howmet TX. Разработанный и построенный в США, TX использовал газотурбинный двигатель Continental, который первоначально был разработан для использования в военных вертолетах. Имея в своем распоряжении 350 л.с., TX был лучше оборудован для того, чтобы бросить вызов гоночным почестям, чем Rover-BRM с меньшим двигателем.

Кредит 359

TX дебютировал на 24-часовой гонке Daytona, где занял впечатляющее седьмое место.Он занял третье место в гонке, но застрявший перепускной клапан привел к аварии в конце гонки. В Себринге все пошло лучше, третье место в квалификации, но снова не удалось финишировать.

Кредит 359

Затем TX совершил свою первую поездку в Европу, где участвовал как в гонке BOAC 500 в Brands Hatch, так и в часовой гонке в Oulton Park. Выйдя из обоих событий, TX вернулся в Штаты и участвовал в чемпионате SCCA, где не только впервые финишировал в гонке, но и одержал полную победу на двух этапах.Он также хорошо показал себя на 6-часовой гонке в Уоткинс-Глен, заняв третье место и выиграв свой класс. Однако набег на Ле-Ман оказался менее успешным, поскольку относительная нехватка мощности у машины поставила в невыгодное положение на трехмильной прямой Mulsanne. Ни один из двух TX не закончил гонку, но даже в этом случае она хорошо себя показала в течение сезона.

Credit Supermac 1961

К сожалению, 1968 год стал единственным сезоном для TX, и он больше никогда не участвовал в гонках за этот период, хотя и установил ряд мировых рекордов скорости для автомобилей с газотурбинными двигателями.

За год до того, как Howmet TX вышел на треки, Парнелли Джонс стал первым человеком, участвовавшим в гонках на автомобиле с газовой турбиной в Индианаполисе 500. Автомобиль, которым управлял Джонс, был STP Paxton, машина любопытного вида (в которой двигатель сидел рядом с водителем), разработанный Кеном Уоллисом и Энди Гранателли, генеральным директором STP моторных масел. Paxton, возможно, выглядел немного странно, но он был быстрым: квалифицировавшись шестым, Джонс лидировал в гонке на 171 круге и был в пределах трех кругов от комфортной победы, когда отказал подшипник трансмиссии.

Для участия в гонке 1968 года подразделение STP Гранателли объединило свои усилия с Lotus, чтобы провести кампанию по разработке нового Lotus 56, разработанного Морисом Филиппом. Клиновидный полноприводный 56 с задним расположением двигателя, как и Paxton, имел форму привлекательный автомобиль. И что еще более важно, это было быстро.

Хотя новые правила гонки снизили мощность машин с газотурбинными двигателями, 56-е Джо Леонарда и Грэма Хилла заняли две верхние позиции в квалификации. Они также хорошо выступили в гонке, и Леонард, похоже, одержал победу, пока, как и Джонс в прошлом году, из-за механической неисправности он ушел с дистанции, оставив до пробега менее десяти кругов.

После того, как дальнейшие изменения в правилах фактически положили конец карьере газовой турбины в гонках Indycar, Lotus переделала тип 56 в автомобиль Формулы-1 — 56B.

По правде говоря, 56B не очень подходили для Формулы-1. Помимо лишнего веса полноприводной системы, его жажда означала, что ему приходилось тратить больше топлива, чем его конкуренты с поршневыми двигателями. А это, в сочетании с плохой гибкостью газовой турбины и плохой реакцией на дроссель, означало, что она была неконкурентоспособной. Несмотря на это, Lotus вошла в число 56B в трех Гран-при чемпионатов мира в 1971 году.Он никогда не квалифицировался выше 18 th и финишировал только один раз, когда Emerson Fittipaldi поднял его на 8 th место в Монце.

Модель 56B, по крайней мере, завершила свою карьеру на относительно высокой ноте, когда Фиттипальди вывел ее на второе место в гонке Формулы 5000 в Хоккенхайме в Германии.

И это, что касается гонщиков высшего уровня с газотурбинными двигателями, было примерно таким.

Но если использование газотурбинных двигателей в автомобилях не отвечает чаяниям его сторонников, его не следует рассматривать как неудачу, поскольку оно может получить второе пришествие, хотя и в уменьшенном виде.

По мере того как автомобильная промышленность ищет способы сделать автомобили более экономичными, электромобили станут все более распространенным явлением на наших дорогах. Но с учетом того, что время автономной работы все еще остается проблемой, соединение электродвигателя с компактным двигателем внутреннего сгорания с увеличенным запасом хода имеет смысл.

И именно в качестве расширителя запаса хода газотурбинный двигатель, плавный и легкий, а теперь обладающий значительно улучшенной топливной экономичностью, может, наконец, найти свое место под солнцем.

Кредит Karrmann

Что такое турбинный двигатель?

Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.

Газотурбинные двигатели, которые чаще всего оглушают на заднем ряду коммерческих рейсов по пересеченной местности, также используются в автомобилях и прототипах автомобилей уже более 60 лет. Если вам, дорогой читатель, кажется, что использование оглушающей лопасти вентилятора со скоростью 50 000 об / мин для питания вашего повседневного драйвера кажется плохой идеей, вы будете правы!

В автомобилях турбины обычно применялись одним из двух способов. Они могут использовать систему с прямым приводом, в которой двигатель напрямую приводит в движение колеса через трансмиссию, как и в случае с типичным двигателем внутреннего сгорания, или гибридную систему, в которой турбина приводит в действие систему электродвигателей в автомобиле.

Сложность всегда была проблемой, которая не мешала множеству различных производителей, больших и малых, пытаться внедрить новую технологию. Сегодня команда Drive здесь, чтобы помочь вам понять, как эти бесспорно крутые неудачные эксперименты были направлены на изменение автомобильного ландшафта.

Тойота

Toyota Sports 800 Газотурбинный гибридный концепт

Что такое газотурбинный двигатель и как он работает?

Газотурбинные двигатели бывают разных вариантов, но все стили имеют три важных компонента: вентилятор компрессора для раскрутки поступающего воздуха до высокого давления, камера сгорания, в которой топливо сжигается для питания системы, и турбина, вращающаяся за счет сжигания топлива. .

Как работает газотурбинный двигатель?

Турбина соединена с компрессором с помощью вала, поэтому, когда топливо сгорает и турбина вращается, компрессор активно втягивает больше воздуха и проталкивает его в камеру сгорания, поддерживая поток энергии. Он похож по концепции на турбокомпрессор, за исключением того, что он не приводится в движение внешним потоком воздуха — выхлопными газами работающего двигателя — он полностью автономен.

Турбинные двигатели в турбовинтовых двигателях и турбовентиляторных двигателях с высокой степенью байпасирования чаще всего встречаются людьми, не относящимися к военным приложениям, поскольку они используются в гражданских самолетах.Они хорошо подходят для использования в полете, поскольку побочным продуктом камеры сгорания с чрезвычайно высоким давлением является высокоскоростной выхлопной газ, который можно использовать для создания тяги. ТРДД с малым байпасом часто используются в современных военных реактивных истребителях. Эти турбины часто соединены со второй камерой впрыска топлива и камерой сгорания после турбины. Эта система, известная как форсажная камера, обеспечивает чрезвычайно высокую тягу за счет высокого расхода топлива и тепла — стоит в очереди Кенни Логгинс .

Независимо от того, в каком применении, турбины чрезвычайно популярны для полета, потому что их высокая степень сжатия отлично работает даже в более тонких воздушных милях над Землей, их относительно стабильная рабочая скорость хорошо подходит для многочасового крейсерского полета на высоте, а их высокая тяга позволяет более эффективно использовать топливо.

Так что же побудило инженеров использовать их для приложений, связанных с землей, где ни одно из этих преимуществ не применимо?

Зачем нужен газотурбинный двигатель?

Турбинные двигатели имеют несколько веских причин рассматривать их для наземного использования.Во-первых, они имеют относительно мало движущихся частей по сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания и в результате теоретически более надежны.

Вторая причина — абсурдно высокий крутящий момент на низких оборотах от относительно небольшого корпуса из-за диапазона мощности газовых турбин. По этой причине газовые турбины превалируют в тепловозах для дизель-электрических поездов, где высокий крутящий момент ценится при длительном запуске.

Последняя причина в том, что они часто могут работать практически на любом типе топлива, будь то бензин, дизельное топливо, а в случае президента Мексики и его демонстрации технологии Chrysler Turbine в 60-х годах на текиле — вы знаете вы тоже только что слышали эту песню в своей голове.

Тойота

Гибридная система с газовой турбиной Toyota

Кто начал использовать газотурбинные двигатели?

Газотурбинные двигатели для автомобильной промышленности существуют как концепция, по крайней мере, с конца Второй мировой войны. Однако первый газотурбинный двигатель для дорожного движения был построен и приводится в действие британским производителем Rover на JET1, разработанном в 1950 году.

JET1 был концептуальным родстером с турбинным двигателем с прямым приводом, который должен был стать первой из многих моделей турбины Rover, которые появятся позже, но его преследовали ужасный пробег (около 6 миль на галлон) и относительно медленное ускорение, которое не позволяло им выпуск серийных моделей в последующие десятилетия после его постройки.

В течение 50-х годов компания Chrysler широко исследовала газовую турбину, даже дооснастив Plymouth 1954 года турбинным двигателем и проехав на нем по США в качестве рекламного трюка и тестового упражнения.В 1963 году они разработали самый известный и широко выпускаемый автомобиль с газотурбинным двигателем, получивший соответствующее название Chrysler Turbine.

Было построено 50 дорожных моделей, которые были переданы представителям общественности в бесплатную двухлетнюю аренду, с совокупным пробегом 1,1 миллиона миль с 1964 по 1966 год. Они страдали от тех же проблем, что и JET1, с водителями, жаловавшимися на плохое качество. расход топлива, чрезвычайно медленное ускорение и высокий уровень шума турбины Redline на 60 000 об / мин. Когда Chrysler законсервировал проект Turbine, все, кроме девяти оригинальных автомобилей с кузовом Ghia, были уничтожены, чтобы предотвратить нанесение компании ущерба PR.

В 70-х годах Toyota попыталась использовать гибридную систему с газовой турбиной в нескольких концепциях, включая Century и Sports 800. Вместо прямого привода колес, как в JET1 и Chrysler Turbine, газовая турбина приводила в действие генератор, который создавал электричество, которое может быть отправлено непосредственно на двигатели на задних колесах или сохранено в аккумуляторном блоке для последующего использования.

Эта система была разработана, чтобы избежать чрезвычайно низких скоростей разгона и потенциальных проблем с запуском / остановом при прямом подключении турбины к трансмиссии, но система и сложность аккумуляторной батареи почти удвоили вес Sports 800, потеряв при этом более половины лошадиных сил.Toyota отказалась от исследований газотурбинных гибридных двигателей в начале 1980-х годов и разделила исследования по гибридным технологиям и разработки турбин в отдельные подразделения.

Совсем недавно в продажу поступил турбинный супербайк Marine Turbine Technologies, известный как Y2K в год своего дебюта. С газотурбинным двигателем Rolls Royce 250-C18 он выдает ошеломляющие 320 л.с. и крутящий момент 425 фут / фунт и является рекордсменом Гиннеса как самый дорогой и мощный серийный мотоцикл из когда-либо построенных. Заявленная максимальная скорость составляет 227 миль в час, но испытание этой безумной поездки обойдется вам в 270 000 долларов.Это также было показано в ужасно ужасном фильме «Крутящий момент».

Билд Бундесархив

Когда появились газовые турбины?

Газотурбинные двигатели существуют как концепция с 1000 года нашей эры, в древнем Китае, когда нагретый воздух использовался для вращения того, что мы теперь называем турбиной, для приведения в действие движущихся произведений искусства, которые демонстрируются на фестивалях в ночное время. Патенты на более современные газотурбинные двигатели датируются 1791 годом, когда Джон Барбер запатентовал элементарную конструкцию двигателя безлошадной повозки, но газотурбинный двигатель не достиг промышленного успеха до 1939 года, когда в Швейцарии была запущена электростанция Невшатель.

В том же году Heinkel He 178 поднялся в воздух как первый в мире самолет с чисто турбореактивным двигателем, и, несмотря на проблемы с временем полета и надежностью, он проложил путь к послевоенной эре реактивных двигателей, поскольку многие другие производители двигателей усовершенствовали и усовершенствовали реактивный самолет. концепция более поздних самолетов ближе к концу войны.

Немецкий Messerschmitt Me 262 стал первым действующим реактивным самолетом в 1944 году, следуя по стопам He 178, и, хотя его использование было ограничено в связи с крахом Третьего рейха, он действительно доказал, что самолеты с турбинными двигателями были здесь, чтобы оставаться такими, какими они хвастались. максимальная скорость была почти на сотню миль в час выше, чем у самого быстрого поршневого самолета союзников того времени.

Ягуар

Какие модели в настоящее время оснащены газотурбинными двигателями?

Газотурбинные двигатели в настоящее время не используются для серийных автомобилей. Наиболее близким к производству в недавнем прошлом был концепт Jaguar CX75, в котором для питания электрической гибридной системы использовались микротурбины, работающие на дизельном топливе, но автомобиль был списан по мере обострения финансового кризиса.

Вышеупомянутый супербайк Y2K является единственным наземным транспортным средством для использования на дорогах, которое можно приобрести, но они построены на заказ и имеют производственные номера, выражаемые однозначными числами в год.

Виктория Скотт

Что такое гоночная история газотурбинных двигателей?

Газотурбинные двигатели неоднократно экспериментировались в гонках, поскольку основные проблемы, с которыми сталкивались потребители (в частности, низкий расход топлива и шум), были гораздо меньшими проблемами для гоночных команд.

Самые успешные автомобили были выставлены гоночной командой STP на различных гонках Инди в 60-х годах, начиная с модели STP Paxton Turbocar, управляемой Парнелли Джонсом.Приведенный в действие газотурбинным вертолетным двигателем ST6, расположенным слева от водителя, он производил 550 лошадиных сил, имел привод на четыре колеса и имел управляемый водителем воздушный тормоз для замедления. Автомобиль был быстрым — лидировал почти на всех 196 кругах гонки Индианаполис 500 1967 года — но отказ подшипника вынудил сойти с дистанции, оставив восемь миль до конца гонки. В 1968 году машина была разбита во время тренировок и больше никогда не участвовала в гонках.

Lotus 56 последовал за ним по пятам, пытаясь выиграть Indianapolis 500 с культовым клиновидным профилем открытых колесных автомобилей Lotus на десятилетие вперед, но с тем же газотурбинным двигателем ST6, который приводил в движение STP Paxton Turbocar.Несмотря на правила USAC (руководящий орган гонок Indy в то время), предписывающие размеры воздухозаборников, которые почти полностью исключили автомобили с турбинным двигателем из гонок, 56 попытался восполнить недостаток мощности с помощью усовершенствованной подвески и сложной аэродинамики.

Автомобиль, к сожалению, убил водителя Майка Спенса, когда он неправильно рассчитал поворот на практике и врезался в стену поворота. Кэрролл Шелби немедленно отозвал свои другие автомобили с турбинным двигателем из 500, заявив, что невозможно безопасно сделать гоночный автомобиль с турбинным двигателем конкурентоспособным.USAC быстро перешел к полному запрету газотурбинных автомобилей в Инди, и это означало смерть 56-го. В сезоне F1 1971 года он прожил недолго, но так и не добился успеха.

Интересные факты о газотурбинных двигателях

Вы знаете, что хотите больше фактов о газотурбинных двигателях!

  • Chrysler Turbine 1963 года имела скудные 130 л.с., но шокирующие 425 фунт / фут крутящего момента. в состоянии покоя.
  • Me 262 во время Второй мировой войны имел коэффициент уничтожения более 5: 1 в период его использования, при этом было уничтожено 542 самолета союзников и лишь 100 уничтоженных Me 262.
  • Lotus 56, пилотируемый Майком Спенсом, показал второй самый быстрый круг в истории автодрома Индианаполиса в 1968 году — 169,6 миль в час — всего за несколько часов до того, как убил Спенса.
  • Volkswagen однажды построил прототип эркерного автобуса с турбинным двигателем, который они намеревались производить, когда эффективность и стоимость будут удовлетворительными… все еще ждут этого.
  • Турбинный автомобиль Howmet TX по сей день является единственным автомобилем с турбинным двигателем, который выиграл гонку — две региональные гонки SCCA в 1968 году.

Давайте поговорим, комментарий ниже, чтобы поговорить с редакторами

The Drive !

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями.Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram, вот наши профили.

Джонатон Кляйн: Twitter (@ jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)

Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)

Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)

Виктория Скотт: Twitter (@mikurubaeahina), Instagram (@reimuracing)

Видео

Посмотрите видео полностью работоспособного автомобиля Chrysler Turbine 1963 года Джея Лено ниже!

Beyond Piston Engines: Газотурбинные двигатели

Газотурбинные двигатели имеют множество преимуществ по сравнению с поршневыми двигателями, которые используются в большинстве наших автомобилей.Благодаря высокому соотношению мощности и веса они лучше подходят для больших работ и хорошо работают на больших высотах. Они не зависят от нефтяного топлива, но могут работать на природном газе, керосине, реактивном топливе и биотопливе. Они […]

Автор DNews

Опубликовано 21.12.2011 в 19:35

Газотурбинные двигатели имеют множество преимуществ перед поршневыми двигателями, которыми оснащено большинство наших автомобилей. Благодаря высокому соотношению мощности и веса они лучше подходят для больших работ и хорошо работают на больших высотах.Они не зависят от нефтяного топлива, но могут работать на природном газе, керосине, реактивном топливе и биотопливе.

У них тоже есть свои минусы. Тот факт, что они работают на высоких скоростях и имеют высокие рабочие температуры, делает их более дорогими в производстве и обслуживании. Они неэффективны на холостом ходу или ускорении. Поэтому логично, что они чаще всего используются для питания крупной техники, такой как коммерческие самолеты, вертолеты, танки и небольшие электростанции.

В своей базовой форме газотурбинные двигатели механически проще поршневых (хотя двигатели, используемые для двигателей Боинг 747, неизбежно становятся более сложными).В How Stuff Works объясняются основы:

В газовой турбине сжатый газ вращает турбину. Во всех современных газотурбинных двигателях двигатель вырабатывает собственный сжатый газ, сжигая что-то вроде пропана, природного газа, керосина или реактивного топлива. Тепло, возникающее при сгорании топлива, расширяет воздух, и высокоскоростной поток этого горячего воздуха раскручивает турбину.

Газотурбинный двигатель был впервые запатентован в 1791 году Джоном Барбером, но только в 1939 году он был введен в коммерческое использование.В том же году был создан первый промышленный газотурбинный двигатель в Швейцарии, а также первое успешное использование этой конструкции в самолете: Heinkel He 178, первый самолет, который летал с использованием только турбореактивной мощности.

За последние несколько десятилетий многие автопроизводители пытались воспользоваться мощностью двигателя и гибким использованием топлива, но ни одному из них не удалось преодолеть его недостатки и вывести на рынок автомобиль с газотурбинным двигателем. Честолюбивый гонщик Кейси Путч построил уличный Бэтмобиль с газотурбинным двигателем, но это не тот тип массового рынка, который имеет в виду большинство автомобильных компаний.

Поскольку гибридные электромобили, такие как Toyota Prius, занимают все большую долю рынка, можно использовать газотурбинные двигатели для расширения их ассортимента. Главное — сделать их небольшими и недорогими, чтобы их можно было использовать в личных транспортных средствах.

Пока что впереди всех идет Jaguar Land Rover. В сотрудничестве с SR Drives и Bladon Jets в январе 2010 года он получил грант от Британского совета по технологической стратегии на разработку микрогазовой турбины для использования в мощном автомобиле с низким уровнем выбросов.

Jaguar C-X75, концепт, дебютировавший на Парижском автосалоне в 2010 году, представляет собой электрический гибрид, в котором используются две небольшие газовые турбины для выработки электроэнергии при низком заряде батареи.Глядя на статистику, это впечатляющая поездка: расчетная экономия топлива 41,1 миль на галлон, 778 лошадиных сил, от 0 до 62 миль в час за 3,4 секунды и максимальная скорость 205 миль в час.

Если Jaguar сможет вывести его на рынок, нет никаких сомнений в том, что его примеру последуют и другие автопроизводители, и что газотурбинные двигатели будут играть большую роль в создании более быстрых и чистых автомобилей.

Следите за сообщениями Алекса на Twitter.

Возвращаясь в будущее с автомобилем Chrysler Turbine 1963 года выпуска

Из майского 1989 года выпуска Автомобиль и водитель.

Некоторые парни утверждают, что могут видеть будущее, и я люблю время от времени щуриться от этого взгляда. Но это маленькое приключение будет в обратном направлении, вроде того, как обойти дульный конец и заглянуть в ствол, пытаясь понять, почему мы услышали хлопок, а потом ничего не вышло.

Старая корпорация Крайслер собиралась строить автомобили с газотурбинными двигателями, как только … черт побери, скоро. То, что началось — в умах нескольких инженеров, вдохновленных изобретательностью Второй мировой войны, — как мозговой штурм, который мог бы сработать, в октябре 1953 года превратилось в прототип для езды на автомобиле: Chrysler начал испытания стандартного Plymouth 1954 года с двигателем. турбина.По прошествии десятилетия все больше и больше прототипов турбин выходило из инженерного отдела Chrysler на улицы Америки, где они были запечатлены на пленку и изображены в каждой газете, журнале для механиков и автомобильных справочниках в стране. У General Motors и Ford тоже были турбины, но Chrysler, казалось, был впереди, ближе всего к тому дню, когда мы все будем кружиться в автомобилях реактивного возраста без систем охлаждения, глушителей, поршней, клапанов, карбюраторов и необходимости для бензина. Они работали бы на керосине или дизельном топливе или даже на водке, если бы вы увлекались трюками на вечеринках.Публицисты Chrysler на пресс-гала-концерте зашли так далеко, что налили несколько драгоценных унций модных французских духов. Судя по отзывам, все, что он делал, это придавал выхлопу, который сюда попадает, запах.

Дик Келли Автомобиль и водитель

Этот энтузиазм по поводу газовых турбин продолжал расти, пока, наконец, будущее не стало терять свою неопределенность. 14 мая 1963 года в отеле Essex House в Нью-Йорке компания Chrysler представила автомобиль с газотурбинным двигателем, который не был прототипом.Это был первый из 50-ти идентичных, блестящих бронзовых гламурных автомобилей с кузовом Ghia, которые собирались одолжить обычным людям для поездки на работу или для прогулок по полосе или для чего-то еще, что обычные люди делали с автомобилями. По словам Крайслера, единственной целью было определить реакцию типичных американских водителей на автомобили с газотурбинными двигателями. Другими словами, подлинное исследование рынка, подразумевающее, что если люди там достаточно сильно задыхаются и дадут другие признаки готовности подписывать чеки, то вскоре турбины могут появиться в каждом представительстве Chrysler от моря до сияющего моря.

Конечно, это было тогда и сейчас, и на участке Честного Эла в вашем районе ровно ноль подержанных автомобилей Chrysler Turbine с большим пробегом. Будущее, судя по всему, потерпело неудачу. И в этот поздний срок вашего автора отправляют в темную дыру с инструкциями доложить.

Мы идем по коридору главного здания на полигоне Крайслер в Челси, штат Мичиган. Металлические стены цвета желтовато-коричневого цвета выглядят такими же свежими и немаркированными, какими я их помню, когда я впервые установил законцовку крыла на место, когда новичок-инженер Chrysler — как и должно было быть совпадением — летом 1963 года, всего через несколько дней после аварии. Анонсированы автомобили Ghia Turbine Cars.

Дик Келли Автомобиль и водитель

Мы поворачиваемся к табличке с золотыми буквами на синем фоне, которая гласит: «Выставочный зал». При виде этого у меня на чердаке раздается зуммер. Я забыл выставочную комнату. Это было пространство размером с просторный гараж на одну машину, со стальными стенами и набором промышленных прочных ворот сарая, выходящих в главный магазин. Выставочный зал был предназначен для просмотра будущего. Любой прототип, настолько масштабный, что переставал работать в обычной мастерской, катили в демонстрационный зал.Машины были настолько продвинутыми, что не могли выйти на улицу без укрытия. Стальные двери были закрыты на ключ и закрыты. Крышка была снята. И вот оно, вот и дрожь , будущее!

Но, как я уже сказал, сегодня мы смотрим на другой конец ствола. Дверь открывается, и я вхожу в 1963.

Я только что вернулся с обеда или как? Ничего не изменилось. Стены по-прежнему полированные, верстаки серые, ящики для инструментов красные. И Turbine Car по-прежнему совершенно гламурен, его выдающаяся форма вся украшена блестящим хромом и блестящей бронзой, как у какой-то танцовщицы на Копакабане.Я чувствую, что должен свистеть.

Как и все танцовщицы, эта выглядит немного потрепанной, если подойти поближе. У нее на боках крохотные морщинки от дверей на стоянках. Но она все еще умеет принимать позу.

Я видел много машин с турбонаддувом во времена Крайслера, кружащихся вокруг инженерного комплекса, как руление Боингов, оставляя за собой теплое облако реактивного дыхания, которое кружилось вокруг моих лодыжек, когда они проезжали мимо. Однако, несмотря на их количество, они всегда были загадочными кораблями.Трудно было поймать кого-то для радостной поездки: мне так и не удалось. Ребята, работавшие в турбинной лаборатории, держались в стороне. Некоторые из моих друзей перешли туда, когда программа процветала. Как будто они присоединились к культу. После этого они больше не болтали за кофеваркой и больше не возвращались к столам старого кафетерия на обед. Слухи о специальных высокотемпературных материалах и прорыве в эффективности ходили по виноградной лозе Engineering, но я никогда не слышал, чтобы кто-нибудь сказал хоть слово. Я тоже не помню, чтобы когда-либо видел хоть одну улыбку.

Дик Келли Автомобиль и водитель

Я спрашиваю об этом Джорджа Стечера. Можно сказать, что он один из первых актеров: 39 лет в Chrysler, работал над турбинами до самого конца программы, до сих пор несет за них огонь. Этим утром он приехал в Челси, чтобы помочь турбинному автомобилю пережить это приключение.

О культе он говорит просто: «Джордж Хюбнер умел вдохновлять своих людей».

Да, Джордж Хюбнер, я помню, как он шагал по коридорам: высокий, чопорный, как генерал, германец в своих седых волосах и очках в стальной оправе, со всеми острыми складками и четким воротником — мужчина на миллион долларов.Проект турбины был его делом. С ним было невозможно спорить.

Stecher воспроизводит детали турбинных дней Chrysler, как если бы они произошли ранее на этой неделе. Всего, по его словам, было 55 таких автомобилей, построенных компанией Ghia, 45 из которых были переданы в аренду избранным «клиентам». С 29 октября 1963 года, когда вышла первая машина, до 28 января 1966 года, когда вернули последнюю, 203 автомобилиста были подвергнуты трехмесячному испытанию.

Автомобили были стилизованы под Chrysler под руководством Элвуда П.Энгель, который тогда был только что из Форда. По силуэту Турбинные Машины были похожи на Громовых Птиц того времени. Вероятно, именно так, по мнению Энгеля, должен выглядеть четырехместный автомобиль. Кузова были изготовлены вручную в Италии и оснащены двигателями и шасси на заводе Chrysler в Гринфилде.

«В мире осталось девять», — говорит Стечер. «У Крайслера их три».

Дик Келли Автомобиль и водитель

В автомобиле scuttlebutt, изготовленном в 1960-х годах, говорилось, что автомобили ввезены в беспошлинный режим на ограниченное время и в конечном итоге будут списаны, чтобы избежать пошлины.Не так давно до меня дошли слухи о большом кладбище машин с турбинными двигателями на каком-то удаленном участке полигона. Стечер подтверждает слухи. Единственным выходом из уплаты налога было отправить их обратно в Италию или отдать музеям в нерабочем состоянии. Шесть автомобилей отправились в музеи со снятыми двигателями и выставлены на выставочные стенды. Но музейные коллекции, похоже, не вечны, и теперь несколько машин с турбинным двигателем попадают в частные руки. По причуде налоговых правил, после пяти лет демонстрации автомобили навсегда освобождаются от пошлины.Продавец Domino’s Pizza, Том Монаган, недавно приобрел для своей коллекции автомобиль с турбинным двигателем, хотя кто-то опередил его.

А как насчет кладбища? Элмер Киль, координатор полигона, кивает. «Мы порезали их, разбили, сожгли. Я плакал, но мы должны были это сделать».

Но он смеется над другим аспектом работы по утилизации. Когда время разрушения было близко, сотрудники полигона начали накапливать несколько памятных подарков. Фаворитом была хромированная центральная часть колесных колпаков.Это был чистый мотив Turbine, предмет в форме тарелки с внутренними плавниками. Получилась отличная пепельница, и многие курильщики держали их на своих столах. Затем в один прекрасный день без предупреждения все они исчезли. Никто не знал почему. Может быть, таможня США?

Нет. Бригада ночных уборщиков посчитала, что пепельницы с внутренними ребрами неудобно чистить, поэтому они выполнили небольшую операцию по утилизации.

Дик Келли Автомобиль и водитель

Я спрашиваю Стечера, почему турбины так и не пошли в производство.Он говорит, что в первые дни большие улучшения пришли быстро, и повсюду царил оптимизм. Но когда уровень развития техники приблизился к приемлемому уровню для легковых автомобилей, прогресс стал замедляться. Некоторое время выбросы NOx были огромными. Когда этот барьер был наконец преодолен, разразился энергетический хруст. Недостатком турбины всегда была экономия топлива, но пятнадцать лет разработки подтолкнули ее к приблизительному паритету с большими автомобилями V-8 того времени — 17 или 18 миль на галлон в поездке, где-то там.Но когда напуганные кризисом покупатели автомобилей начали покупать автомобили на 30 и 40 миль на галлон, оптимизм в отношении турбин угас. В середине 1970-х годов Chrysler выиграла государственный контракт на разработку турбины на сумму 6,4 миллиона долларов. На заре 1980-х годов в стадии моделирования находилась даже компактная турбина с передним приводом. Но с точки зрения турбинщика будущее выглядело ужасно. Турбина может быть высокоэффективным двигателем при работе с постоянной скоростью, как в самолете или на электростанции, но она жадина при вождении с остановками и остановками.Изначально автомобили привлекали идеальной плавностью хода и, скажем прямо, новизной. Но единственный сценарий, который не предвиделся в те безумные послевоенные годы, был именно тем, который сближался. Топливо собирались ограничить. Компания Chrysler, наконец, смирилась с этой точкой зрения в апреле 1981 года и в последний раз выключила свет в лаборатории Turbine Lab.

Я достаточно хорошо помню жужжание турбинного вагона, но есть много оттенков жужжания. В масштабе от Boeing до Cuisinarts я бы не вспомнил, где именно он подходит.Но теперь, когда включено зажигание и лопасти крутятся до максимальной скорости, я слышу порыв воздуха, чистый Electrolux. Принеси на ковер.

Стрелке тахометра требуется около трех секунд для перехода в режим холостого хода — при 22 000 об / мин. Жужжание пронзительное и воздушное, что совершенно не подходит для машины. И в целом идеально подходит для фантастических путешествий.

Интерьер, конечно, фантастический. Три циферблата с глубокими туннелями, сгруппированные, как пушки, указывают на меня через отверстие с капюшоном в приборной панели. Бронзовая кожа подходит ко всем поверхностям, кроме хрома.Яркая консоль в виде турбин простирается от брандмауэра до багажника, разделяя кабину пополам. На радиолифце есть два символа гражданской обороны, каждый из которых представляет собой треугольник в круге, показывающий, где настраиваться, когда коммуняки бросают большой. Тахометр показывает до 60 000 оборотов в минуту.

Стечер нервничает из-за двигателя. Он говорит, что температура на входе в турбину выше примерно на 75 градусов. Моя идея о взлете на полной мощности в туманную дистанцию ​​полигона нисколько его не забавляет. Так что нам придется отправиться в круиз.

Дик Келли Автомобиль и водитель

Мой мозг был вовлечен в тяжелый сеанс посредничества между глазами, которые говорят «машина», и ушами, которые настаивают на «Боинге». Уши знают о реактивных двигателях, знают, как свистит двигатель, и довольно скоро скорость набирает обороты. Турбинная машина делает это так, как если бы двигатель не был связан с ведущими колесами. Круиз — это ил. Я нажимаю педаль хода, и мы идем вперед. Стрелка тахометра подскакивает на тысячи оборотов; спидометр кажется успокоенным.

Турбина Автомобильная жижа, скользкая, как чистый полиэстер. В этом была загадка. Без вибрации точно. Но это также отталкивает, потому что он настолько не связан с задачей движения вперед — как старый Hydramatic, только в большей степени.

Забудьте все, что вы знаете об автомобилях. Турбина — двухсекционный двигатель. Свистящая часть — это секция компрессора, которая работает все время, увеличивая и уменьшая обороты в ответ на поток топлива, регулируемый вашей ногой. Работа компрессора заключается в подаче горячего ветра на силовую турбину, соединенную с трансмиссией.Между компрессором и силовой турбиной нет никакой связи, кроме горячего ветра. Остановитесь на светофоре, и силовая турбина тоже остановится, горячий ветер на холостом ходу пробьет лопасти, ожидая, когда вы отпустите тормоза и дадите заряд энергии.

Двигатель, по сути, служит отдельным преобразователем крутящего момента — я должен добавить, что он исключительно слабый. И это источник чувства разобщенности. Chrysler использовал трехступенчатую автоматическую коробку передач без обычного гидротрансформатора, чтобы улучшить работу в городе.

Stecher только что заметил, что этот не переключается. Неудивительно, что машина сочится. Осталось не так много запчастей для турбинных автомобилей. Его лицо показывает разочарование владельца: «О нет! Что теперь?»

А, но для круиза нам не нужна коробка передач. Кроме того, кому нужна трансмиссия на реактивном самолете? Звук двигателя абсолютно убедительный. Вы знаете, как в «Боинге» струя реактивного двигателя, кажется, растворяется в счастливой гармонии с порывом наружного воздуха на крейсерской скорости? Когда мы приближаемся к 0,1 Маха, турбинный вагон делает то же самое.

Мой голос становится хрипловатым, и мне хочется сказать: «Это говорит ваш капитан».

Характеристики

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1963 Chrysler Turbine Car

ТИП АВТОМОБИЛЯ
передний двигатель, задний привод, 4 пассажира, 2 двери купе

ТИП ДВИГАТЕЛЯ
регенеративная газовая турбина, железный корпус с алюминиевым компрессором, стальным рабочим колесом и турбинами из алюминиевого сплава
Мощность
130 л.с. при 3600 об / мин на выходном валу
Крутящий момент
425 фунт-фут при остановке на выходе вал

ТРАНСМИССИЯ
3-ступенчатая АКПП

ШАССИ
Подвеска (передняя / правая): поперечные рычаги / ведущая ось
Тормоза (передняя / правая): 10.0-дюймовые чугунные барабаны / 10-дюймовые чугунные барабаны
Шины: Goodyear Tubeless, 7,75 x 14

РАЗМЕРЫ
Колесная база: 110,0 дюйма
Длина: 201,6 дюйма
Ширина: 72,9 дюйма
Высота: 53,5 дюйма
Снаряженная масса: 3900 фунтов

C / D РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
60 миль в час: 13,2 с
Максимальная скорость: 115 миль в час

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Несмотря на неоднократные попытки, газотурбинные машины так и не взяли рейс

.

Термин «будущее мобильности» распространяется в автомобильной промышленности, как курица в воке. Это не ново. В 1950-х годах небольшая, но растущая фракция внутри отрасли считала, что мобильность уйдет в будущее с приглушенным свистом реактивного двигателя; несколько автомобильных компаний пытались создать выгодное экономическое обоснование для серийного производства автомобилей с турбинным двигателем.Ни одному из них это не удалось, но их коллективные усилия и неудачи составляют интересную главу в истории альтернативных силовых агрегатов.

Chrysler представляет турбины для широкой публики

Chrysler Turbine

Самым известным автомобилем с турбинным двигателем, возможно, является тот, который Chrysler начал производить в 1963 году. Удачно названный Turbine, он стал плодом проекта, всерьез начатого в 1945 году, когда американская фирма начала разработку турбовинтового авиационного двигателя для авиадвигателя. ВМС США.По пути он многому научился и, естественно, начал изучать возможность установки турбины в автомобиль.

Испытания начались в 1950-х годах, первоначально на стендах. Инженеры Chrysler столкнулись с многочисленными неудачами. Турбина имела поразительно медленное время отклика дроссельной заслонки, она сжигала огромное количество топлива и стоила очень дорого в производстве. У этого также было несколько преимуществ. Примечательно, что он был меньше, легче и надежнее сопоставимого поршневого двигателя. Он меньше загрязнял окружающую среду, генерировал меньше вибраций, не требовал охлаждающей жидкости, и его было легче запускать в более холодном климате, чем печально известные бензиновые двигатели той эпохи.

Chrysler начал испытания своего первого автомобиля с турбинным двигателем, прототипа из Плимута, в 1954 году. Два года спустя еще один экспериментальный Plymouth с турбинным двигателем покинул здание Chrysler в Нью-Йорке и проехал через Америку к мэрии Лос-Анджелеса. Во время четырехдневной поездки турбина работала нормально и не требовала ремонта. Он сжигал неэтилированный бензин и иногда дизельное топливо.

Вдохновленный успехом поездки и, несомненно, воодушевленный публикациями в прессе, компания Chrysler попросила своих инженеров продолжить разработку технологии с прицелом на то, чтобы однажды продать общественности автомобиль с турбинным двигателем.Они провели дополнительные испытания, совершили больше поездок и даже установили турбину на пикап Dodge. Выставочные мероприятия, организованные в Соединенных Штатах, взволновали публику тем, что в то время было мобильностью будущего. Крайслер был готов перейти на следующую передачу.

Компания объявила о планах построить 50 экземпляров автомобилей с газотурбинным двигателем и передать их в руки реальных клиентов. Великолепная Turbine, разработанная собственными силами компании, выглядела как ответ Chrysler на Ford Thunderbird.Он был окрашен в бронзовый цвет Turbine Bronze и отличался несколькими акцентами в форме плавников, которые намекали на высокотехнологичную трансмиссию под капотом. Внутри дизайнеры устроили ошеломляющую демонстрацию стиля и роскоши. Это было не очень быстро; Chrysler вспоминает, что турбина мощностью 130 лошадиных сил обеспечивала примерно такие же характеристики, как двигатель V8. Однако в этом не было необходимости. Это было личное роскошное купе.

Начиная с 1963 года компания Chrysler вручную отбирала клиентов, которым посчастливилось испытать автомобиль в реальных условиях.В период с 1963 по 1966 год ровно 203 водителя в 133 городах 48 континентальных штатов жили с Turbine в течение трех месяцев. Машину они получали бесплатно, и Chrysler обычно оплачивал такие расходы, как обслуживание и страхование. Взамен они должны были купить топливо и вести подробный журнал вождения.

В конце программы Chrysler подарил несколько экземпляров Turbine музеям, сохранил пару для своей собственной коллекции и уничтожил оставшуюся часть производственного цикла из 50 автомобилей.Компания продолжала развивать эту технологию — она ​​даже опустила турбину в резервуар — но так и не довела ее до серийного производства. По данным сайта энтузиастов AllPar, он попытался и почти преуспел.

В 1979 году Chrysler закончила разработку New Yorker с турбинным двигателем, которую планировала выпустить в 1981 году. Это не было испытательной или пилотной программой; это была настоящая сделка. Фирма предполагала, что покупатели автомобилей могут удобно приобрести их в ближайшем дилерском центре, который, по данным Американского агентства по охране окружающей среды (EPA), возвращает около 22 миль за галлон.Следующим шагом было выяснение инструментов.

В том же году Chrysler оказался по пояс в финансовых проблемах. Он получил ссуды от американского правительства, чтобы остаться на плаву. Одним из условий было то, что он должен был остановить свою турбинную программу, которая, по мнению многих, была не чем иным, как вихрем высасывания денег, который никогда не принесет прибыли.

Rover едет в гонку

  • Гоночный автомобиль с газовой турбиной Rover-BRM

    Дэвид Меррет

Компания Rover, базирующаяся в Англии, начала применять технологию турбины для легковых автомобилей после Второй мировой войны.Он назвал один из своих первых функциональных прототипов Jet 1. Построенный в 1949 году, он имел форму двухместного кабриолета с дизайном, в котором сдержанная величественность Rover сочеталась со стилем родстера, который выглядел бы как дома в фешенебельном районе Лос-Анджелеса. Три воздухозаборника по обе стороны от автомобиля сигнализировали о наличии большой турбины за пассажирским салоном.

Rover внес несколько изменений в Jet 1 в 1952 году и отправил автомобиль в Бельгию для испытаний, где он достиг ошеломляющей максимальной скорости 240 км / ч.Несколько проблем (в том числе высокая стоимость производства и ужасающая экономия топлива) помешали Jet 1 сделать переход от прототипа к серийному автомобилю. В последующие годы Rover спроектировал и построил другие прототипы с турбинным двигателем, но ни один из них не был сделан для общественного потребления.

Усилия, приложенные фирмой для того, чтобы сделать реактивные двигатели пригодными для эксплуатации на дорогах, достигли пика в первой половине 1960-х годов. Rover объединил усилия с British Racing Motors (BRM) для создания автомобиля с турбинным двигателем для гонки 24 часов Ле-Мана 1963 года.Во время первого заезда официальные лица гонки посчитали автомобиль экспериментальным гонщиком, поэтому разрешили ему участвовать в Ле-Мане без официального участия. Если бы он соревновался, он официально занял бы восьмое место.

Изменения обещали сделать автомобиль более конкурентоспособным в 1964 году. Rover заметно повысил эффективность турбины. Команда решила не участвовать в гонке того года, потому что не успела проверить двигатель, и машина была повреждена во время транспортировки. Вместо этого он смотрел в сторонке.

Rover вернулся в Ле-Ман в 1965 году с удвоенной силой. На этот раз официальные лица гонки позволили автомобилю с турбинным двигателем побороться за место на подиуме. Они выбросили его в двухлитровый класс, где он участвовал в гонках против успешных машин, таких как Porsche 904, Alfa Romeo Giulia TZ2 и, как ни странно, MG B с жесткой крышей. Грэм Хилл и Джеки Стюарт по очереди вели Rover-BRM и заняли десятое место.

Он больше никогда не участвовал в гонках, и Rover отказался от газотурбинных двигателей, чтобы сосредоточиться на продвижении своей линейки к вершине за счет более роскошных автомобилей и суперкара с двигателем V8, бросающего вызов Ferrari.Однако сотрудничество фирмы с Jaguar под зонтиком недавно созданной British Leyland положило конец большинству этих проектов. Руководители удерживали Rover, чтобы не создавать внутренней конкуренции для Jaguar.

Недолговечный турбинный период Volkswagen

1972 Фольксваген Турбина

В 1964 году Volkswagen незаметно присоединился к турбинному двигателю. Вскоре после этого он подписал соглашение с находящейся в Мичигане компанией под названием Williams Research Corporation (WRC), которое дало ей доступ к технологии «под ключ» и многочисленным патентам, связанным с турбинами.Официальные лица в Вольфсбурге попросили WRC спроектировать три экспериментальные турбины, которые Volkswagen мог бы установить вместо установленного сзади четырехцилиндрового двигателя и прикрутить болтами к существующей автоматической коробке передач.

В 1972 году Volkswagen объявил о постройке прототипа на базе автобуса с эркером, работающего от одной из турбин WRC. Это была новость. В технических характеристиках указаны мощность 75 лошадиных сил и максимальная скорость 120 км / ч. Турбина переключалась через автоматическую коробку передач, хотя преобразование потребовало снятия гидротрансформатора.Немецкая фирма также построила тестовые мулы на базе Squareback.

Popular Mechanics тестировал GT-70 в 1974 году. В публикации сообщалось, что время разгона от нуля до 100 км / ч составляет примерно 15 секунд, что было приемлемо для автобуса с эркером. В нем указывалось, что двигатель был одним из самых чистых из существующих автомобильных двигателей, но отмечалось, что экономия топлива требует улучшения. «Когда турбина станет конкурентоспособной по стоимости с поршневым двигателем, Volkswagen будет производить автомобили с турбинным двигателем», — резюмируется статья.Однако время так и не пришло.

Автомобили с турбинным двигателем на выставках Индианаполис 500 и F1

  • STP-Paxton Turbocar

    Викимедиа

  • Тип 56, построенный Lotus для STP

    Викимедиа, середина 1960-х,

    , Британия, 45,

  • инженер Кен Уоллис всерьез задумался о создании гоночного автомобиля с турбинным двигателем для Индианаполиса 500. Он безуспешно пытался продать проект Дэну Герни и Кэрроллу Шелби; ни один из них не проявил интереса к отказу от обычного поршневого двигателя.Наконец, он нашел родственную душу, когда передал идею Энди Гранателли, главе компании по производству моторных масел STP.

    Гранателли поручил Пакстону, инженерному подразделению STP, превратить планы Уоллиса в управляемую машину. Пакстон решил использовать турбину Pratt & Whitney, ту же установку, которая с тех пор используется в тысячах небольших турбовинтовых самолетов, производимых такими компаниями, как De Havilland и Beechcraft. Краткое описание конструкции включало размещение турбины мощностью 550 лошадиных сил прямо между осями, слева от водителя, и передачу ее мощности на четыре колеса.В общем, Turbocar не был похож ни на что, что когда-либо участвовало в гонках Indianapolis 500. Пакстон производил почти все компоненты на собственном предприятии, опасаясь, что другая компания украдет его дизайн. Только турбина и колеса пришли не из компании.

    Проект стартовал в 1966 году, но из-за производственных проблем Turbocar не смог участвовать в гонке того года. В следующем году он дебютировал в соревнованиях с Парнелли Джонсом за рулем. Он рано вышел в лидеры и оставался там большую часть гонки.Похоже, Turbocar станет первой моделью с турбинным двигателем, выигравшей Indy 500, что, безусловно, стало поворотным моментом для технологии. Удача была не на стороне Джонса; он вернулся в боксы с оставшимся всего тремя кругами после того, как отказал подшипник трансмиссии.

    Турбокар почти выиграл; это было так близко, что STP мог попробовать это на вкус. Автомобильный клуб США (USAC) обратил на это внимание. Он уменьшил площадь воздухозаборника турбины с 23,9 до 15,9 квадратных дюймов, что привело к значительному снижению выходной мощности.Это был еще один удар по технологии, которая все еще страдала от задержки отклика дроссельной заслонки и проблем с экономией топлива.

    Невозмутимый, STP продвигается вперед. В то время как Пакстон самостоятельно разработал оригинальный Turbocar, он объединился с Lotus, чтобы построить клиновидный автомобиль, на котором он участвовал в 1968 году. В нем использовалась турбина Pratt & Whitney, установленная позади, а не рядом с водителем. В гонке 1968 года участвовали три машины. Их водили Грэм Хилл, Джо Леонард и Арт Поллард. Леонард установил рекорд скорости — 171.5 миль в час во время квалификационной сессии. Казалось, что он может выиграть гонку, но он сошел с дистанции из-за проблем с топливным насосом. Хилл разбился, в то время как механические проблемы также вывели Полларда из гонки.

    Lotus 56 едва не столкнулся с жесткой конкуренцией. В 1966 году Шелби не понравилась идея встроить реактивный двигатель в одноместный гоночный автомобиль. Почти успех Джонса, должно быть, изменил его мнение, потому что он объединился с Уоллисом, чтобы выступить на территорию турбин в 1968 году. Однако все пошло не так, как планировалось.

    Ограничение забора воздуха USAC застало команду Shelby врасплох, что усложнило сложный процесс разработки. Прискорбное решение Уоллиса было просто обмануть. Главный инженер Фил Ремингтон подал в отставку, когда узнал об этом, вынудив Шелби прекратить программу и вернуться к автомобилям с поршневым двигателем. Команда протестировала два построенных прототипа, но никогда не участвовала в гонках.

    В то время как изменения в Lotus 56 могли сделать его успешным в 1969 году, USAC ввел больше правил, которые сделали управление автомобилем с турбинным двигателем практически невозможным.Позже, к большому раздражению Гранателли, полный привод был запрещен. Однако Lotus не сказала своего последнего слова. Если бы он не мог гонять турбины в Америке, он бы просто собрался и попробовал пересечь пруд.

    Периодические записи показывают, что Колин Чепмен с самого начала думал о Формуле-1, когда проектировал 56. Он внес необходимые изменения в машину и участвовал в ней в сезоне 1971 года. Слишком тяжелый 56B произвел впечатление только тем, что продемонстрировал степень своих неудач. Он хорошо работал на мокрой трассе — предположительно из-за своего значительного веса и системы полного привода — но в сухую погоду он отставал.Эмерсон Фиттипальди достиг лучшего результата 56B в Формуле-1, когда финишировал в Гран-при Италии восьмым. Не впечатленная, Lotus решила провести глубокую шестерку автомобиля и его турбины.

    Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры?

    Как работают турбокомпрессоры? | Кто изобрел турбокомпрессоры? Рекламное объявление

    Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 февраля 2021 г.

    Идеального изобретения не бывает: всегда можно сделать что-нибудь лучше, дешевле, более эффективный или более экологически чистый.Возьмите внутренний двигатель внутреннего сгорания. Вы можете подумать, что это замечательно, что машина приводимый в действие жидкостью, может сбросить вас по шоссе или ускорить небо во много раз быстрее, чем вы могли бы путешествовать иначе. Но это всегда можно построить двигатель, который будет работать быстрее, дальше или потреблять меньше топливо. Один из способов улучшить двигатель — использовать турбокомпрессор —a пара вентиляторов, которые используют отработанную мощность выхлопа из задней части двигателя, чтобы втиснуть больше воздух в переднюю часть, обеспечивая больше «привлекательности», чем в противном случае получать.Мы все слышали о турбинах, но как именно они работают? Давайте присмотритесь!

    Фото: В типичном автомобильном турбокомпрессоре используется пара таких вентиляторов в форме улитки. Тот, который вы видите здесь, — это Garrett GT2871R, который вот-вот будет установлен на двигатель Pontiac G8. Фото Райана С. Делкора любезно предоставлено ВМС США.

    Что такое турбокомпрессор?

    Фото: два вида безмасляного турбокомпрессора, разработанного НАСА. Фото любезно предоставлено Исследовательский центр НАСА Гленна (NASA-GRC).

    Вы когда-нибудь видели, как мимо вас проносятся машины, из выхлопной трубы которых струится сажа? Очевидно, выхлопные газы вызывают загрязнение воздуха, но это гораздо меньше очевидно, что они одновременно тратят энергию. Выхлоп смесь горячих газов, откачиваемых на скорости, и вся энергия в ней содержит — тепло и движение (кинетическая энергия) — исчезает бесполезно в атмосферу. Было бы здорово, если бы двигатель Могли ли как-то использовать эту бесполезную энергию, чтобы машина ехала быстрее? Именно это и делает турбокомпрессор.

    Автомобильные двигатели получают энергию за счет сжигания топлива в прочных металлических канистрах, называемых цилиндрами. Воздух входит каждый цилиндр смешивается с топливом и горит, чтобы произвести небольшой взрыв который выталкивает поршень, вращая валы и шестерни, которые вращают колеса автомобиля. Когда поршень возвращается внутрь, он нагнетает отработанный воздух. и топливная смесь выходит из цилиндра в качестве выхлопа. Количество мощности Производительность автомобиля напрямую зависит от того, насколько быстро он сжигает топливо. В у вас больше цилиндров и чем они больше, тем больше топлива машина может гореть каждую секунду и (по крайней мере теоретически) тем быстрее можешь идти.

    Один из способов ускорить движение автомобиля — это добавить больше цилиндров. Вот почему сверхбыстрые спортивные автомобили обычно имеют восемь и двенадцать цилиндров вместо четырех или шести цилиндры в обычном семейном автомобиле. Другой вариант — использовать турбонагнетатель, который каждую секунду нагнетает в цилиндры больше воздуха, они могут сжигать топливо быстрее. Турбокомпрессор — это простой, относительно дешевый, дополнительный немного обвеса, который может получить больше мощности от того же двигателя!

    Рекламные ссылки

    Как работает турбокомпрессор?

    Если вы знаете, как работает реактивный двигатель, вы на полпути к пониманию турбонагнетателя автомобиля.А реактивный двигатель всасывает холодный воздух спереди, сжимает его в камеру где он горит топливом, а затем выдувает горячий воздух из спины. В виде горячий воздух уходит, он с ревом проносится мимо турбины (что-то вроде очень компактная металлическая ветряная мельница), которая приводит в движение компрессор (воздушный насос) спереди двигателя. Это бит, который нагнетает воздух в двигатель, чтобы заставить топливо гореть должным образом. Турбокомпрессор на автомобиле применяет очень принцип аналогичен поршневому двигателю. Он использует выхлопные газы для водить турбину.Это вращает воздушный компрессор, который выталкивает дополнительный воздух. (и кислород) в цилиндры, позволяя им сжигать больше топлива каждый второй. Вот почему автомобиль с турбонаддувом может производить больше мощности (что это еще один способ сказать «больше энергии в секунду»). Нагнетатель (или «нагнетатель с механическим приводом», чтобы дать ему полное название) очень похож на турбонагнетатель, но вместо того, чтобы приводиться в действие выхлопными газами с помощью турбины, он приводится в действие вращающимся коленчатым валом автомобиля. Обычно это недостаток: там, где турбокомпрессор питается от отработанной энергии выхлопных газов, нагнетатель фактически крадет энергию от собственного источника энергии автомобиля (коленчатого вала), что обычно бесполезно.

    Фото: Суть турбокомпрессора: два газовых вентилятора (турбина и компрессор), установленные на одном валу. Когда один поворачивается, другой тоже поворачивается. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

    Как на практике работает турбонаддув? Турбокомпрессор — это два маленьких вентилятора (также называемых крыльчатками). или бензонасосы), сидящие на одном металлическом валу, так что оба вращаются все вместе. Один из этих вентиляторов, названный турбиной , находится в выхлопная струя из цилиндров.Когда цилиндры выдувают горячий газ лопасти вентилятора, они вращаются и вал, с которым они соединены (технически называемый узлом вращения центральной ступицы или CHRA) также вращается. Второй вентилятор называется , компрессор и, поскольку он сидит на том же валу, что и турбина, он тоже вращается. Он установлен внутри воздухозаборника автомобиля, так что, вращаясь, он втягивает воздух в автомобиль и нагнетает его в цилиндры.

    Теперь здесь небольшая проблема. Если сжать газ, он станет горячее (вот почему велосипедный насос нагревается, когда вы начинаете накачивать шины).Горячее воздух менее плотный (поэтому теплый воздух поднимается над радиаторами) и меньше эффективны для сжигания топлива, поэтому было бы намного лучше, если бы воздух, поступающий из компрессора, был охлажден перед входом цилиндры. Для его охлаждения мощность компрессора проходит через над теплообменником, который удаляет дополнительное тепло и направляет его в другое место.

    Как работает турбокомпрессор — подробный обзор

    Основная идея заключается в том, что выхлоп приводит в движение турбину (красный вентилятор), которая напрямую подключен (и питает) компрессор (синий вентилятор), который нагнетает воздух в двигатель.Для простоты мы показываем только один цилиндр. Итак, вкратце, как все это работает:

    1. Холодный воздух поступает в воздухозаборник двигателя и направляется к компрессору.
    2. Вентилятор компрессора помогает всасывать воздух.
    3. Компрессор сжимает и нагревает поступающий воздух, а затем снова его выдувает.
    4. Горячий сжатый воздух от компрессора проходит через теплообменник, который охлаждает его.
    5. Охлажденный сжатый воздух поступает в воздухозаборник цилиндра.Дополнительный кислород помогает сжигать топливо в цилиндре быстрее.
    6. Поскольку цилиндр сжигает больше топлива, он быстрее вырабатывает энергию и может передавать больше мощности на колеса через поршень, валы и шестерни.
    7. Отработанный газ из цилиндра выходит через выхлопное отверстие.
    8. Горячие выхлопные газы, обдувающие турбинный вентилятор, заставляют его вращаться с высокой скоростью.
    9. Вращающаяся турбина установлена ​​на том же валу, что и компрессор (показан здесь бледно-оранжевой линией).Итак, когда вращается турбина, вращается и компрессор.
    10. Выхлопной газ выходит из автомобиля, расходуя меньше энергии, чем в противном случае.

    На практике компоненты можно было соединить примерно так. Турбина (красная справа) забирает отработанный воздух через свой впуск, приводя в действие компрессор (синий, слева), который забирает чистый наружный воздух и нагнетает его в двигатель. Эта конкретная конструкция имеет электрическую систему охлаждения (зеленую) между турбиной и компрессором.

    Иллюстрация: Как турбина и компрессор соединены в турбонагнетателе с электрическим охлаждением. Из патента США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдано 24 мая 2011 г. Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

    Откуда берется дополнительная мощность?

    Турбокомпрессоры придают автомобилю больше мощности, но эта дополнительная мощность не поступать непосредственно из отработанного выхлопного газа — и это иногда сбивает людей с толку.С турбонагнетателем мы используем часть энергии выхлопных газов для приведения в действие компрессора, что позволяет двигателю сжигать больше топлива каждую секунду. Это дополнительное топливо — вот где дополнительная мощность автомобиля происходит от. Все выхлопные газы приводят в действие турбокомпрессор и, поскольку турбокомпрессор не подключен к коленчатому валу или колесам автомобиля, он не прямо добавляет к мощности автомобиля в любом случае. Это просто включение один и тот же двигатель для более быстрого сжигания топлива, что делает его более мощным.

    Сколько дополнительной мощности вы можете получить?

    Если турбокомпрессор дает двигателю большую мощность, более крупный и лучший турбокомпрессор даст это даже больше мощности. Теоретически вы можете продолжать улучшать свой турбокомпрессор. чтобы сделать ваш двигатель все более мощным, но в конечном итоге вы достигнете предела. Цилиндры такие большие, и топлива они могут сжечь ровно столько, сколько нужно. Через впускное отверстие определенного размера вы можете втолкнуть в них столько воздуха, сколько выхлопных газов, что ограничивает энергию, которую вы можете использовать для приведения в действие турбокомпрессора.Другими словами, в игру вступают и другие ограничивающие факторы, которые необходимо учитывать. аккаунт тоже; вы не можете просто ускорить свой путь до бесконечности!

    Преимущества и недостатки турбокомпрессоров

    Фото: Типичный автомобильный турбокомпрессор. Вы можете четко видеть два вентилятора / нагнетателя (один над другим) и их вход / выход. Фото любезно предоставлено Армией США.

    Вы можете использовать турбокомпрессоры как с бензиновыми, так и с дизельными двигателями и более или менее на любых вид транспортного средства (автомобиль, грузовик, корабль или автобус).Основное преимущество использования турбокомпрессора заключается в том, что вы получаете большую выходную мощность. для двигателя того же размера (каждый ход поршня в каждом цилиндре генерирует большую мощность, чем в противном случае). Тем не менее, большая мощность означает больше энергии выходной мощности в секунду, и закон сохранения энергии говорит нам, что вы должны вкладывать больше энергии, поэтому вы должны соответственно сжигать больше топлива. Теоретически это означает, что двигатель с турбонагнетателем не более экономичен, чем двигатель без него.Однако на практике двигатель, оснащенный турбонагнетателем, намного меньше и легче, чем двигатель, производящий такую ​​же мощность без турбонагнетателя, поэтому автомобиль с турбонагнетателем может обеспечить лучшую экономию топлива в этом отношении. Производители теперь часто могут обойтись без установки гораздо меньшего двигателя на тот же автомобиль (например, V6 с турбонаддувом вместо V8 или четырехцилиндрового двигателя с турбонаддувом вместо V6). И именно здесь автомобили с турбонаддувом получают свое преимущество: при хорошей работе они могут сэкономить до 10 процентов вашего топлива.Поскольку они сжигают топливо с большим количеством кислорода, они, как правило, сжигают его более тщательно и чисто, вызывая меньшее загрязнение воздуха.

    « Большинство отраслевых экспертов ожидают, что к 2027 году более половины автомобилей, проданных в США, будут оснащены одним двигателем.

    The New York Times, 2018

    Большая мощность при том же размере двигателя — это прекрасно, так почему же не все двигатели имеют турбонаддув? Одна из причин заключается в том, что преимущества экономии топлива, обещанные ранними турбокомпрессорами, не всегда оказывались столь впечатляющими, как утверждали производители (стремящиеся воспользоваться любым маркетинговым преимуществом над своими конкурентами).Одно исследование 2013 года, проведенное Consumer Reports, показало, что небольшие двигатели с турбонаддувом дают значительно худшую экономию топлива, чем их «безнаддувные» (обычные) аналоги, и пришел к выводу: «Не принимайте экологические хвастовства двигателей с турбонаддувом за чистую монету. Есть более эффективные способы экономить топливо, в том числе гибриды, дизели и другие передовые технологии ». Надежность тоже часто была проблемой: турбокомпрессоры добавляют еще один уровень механической сложности к обычному двигателю — короче говоря, есть еще немало вещей, которые могут пойти не так.Это может значительно удорожать обслуживание турбин. По определению, турбонаддув — это получение большего от той же базовой конструкции двигателя, и многие компоненты двигателя должны испытывать более высокие давления и температуры, что может привести к более быстрому выходу деталей из строя; вот почему, вообще говоря, двигатели с турбонаддувом служат не так долго. Даже вождение с турбонаддувом может отличаться: поскольку турбокомпрессор приводится в действие выхлопными газами, часто наблюдается значительная задержка («турбо-задержка») между тем, когда вы нажимаете ногу на акселератор, и моментом включения турбонагнетателя, и это может привести к турбо машины очень разные (а иногда и очень хитрые) в управлении.В последние несколько лет ведущие производители, такие как Garrett и BorgWarner, активно разрабатывают частично или полностью электрические турбокомпрессоры для решения этой проблемы; Предложение Гарретта называется E-Turbo, а предложение Борга — eBooster®.

    Кто изобрел турбокомпрессор?

    Кому мы благодарим за турбокомпрессоры? Альфред Дж. Бючи (1879–1959), инженер-автомобилестроитель, работавший в двигательной компании Gebrüder Sulzer в Винтертуре, Швейцария. Как и в случае с турбонагнетателем, который я проиллюстрировал выше, в его первоначальной конструкции использовался приводной от выхлопа вал турбины для питания компрессора, который нагнетал больше воздуха в цилиндры двигателя.Первоначально он разработал турбокомпрессор за годы до Первой мировой войны и запатентовал его в Германии в 1905 году, но продолжал работать над улучшенными конструкциями до своей смерти четыре десятилетия спустя.

    Однако

    Бючи была не единственной важной фигурой в истории. Несколькими годами ранее сэр Дугалд Кларк (1854–1932), шотландский изобретатель двухтактного двигателя, экспериментировал с разделением ступеней сжатия и расширения внутреннего сгорания с помощью двух отдельных цилиндров. Это немного похоже на наддув, увеличивая как поток воздуха в цилиндр, так и количество топлива, которое может быть сожжено.Другие инженеры, в том числе Луи Рено, Готлиб Даймлер и Ли Чедвик также успешно экспериментировал с системами наддува.

    Изображение: один из проектов турбокомпрессора Альфреда Бючи конца 1920-х годов (патент был подан в 1927 году и выдан в апреле 1934 года). Я раскрасил его, чтобы вы могли быстро разобраться в этом. Вы можете увидеть один цилиндр (желтый) и поршень, кривошип и шатун (красный) слева. Выхлопные газы из цилиндра проходят по трубе (зеленого цвета), приводящей в движение турбину.Он подключен к оранжевому «нагнетателю» (компрессору) и охладителю (синий ящик), который нагнетает воздух в цилиндр через синюю трубу. Есть множество других сложных деталей, но я не буду вдаваться во все детали; Если вам интересно, взгляните на патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания (обслуживается через Google Patents). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

    Рекламные ссылки

    Узнать больше

    На сайте

    Книги для старших читателей

    Книги для младших читателей

    • Car Science Ричард Хаммонд.Дорлинг Киндерсли, 2007. Объясняет, почему ваша машина работает (в возрасте 9–12 лет).

    Статьи

    • Garrett E-Turbo обещает большую мощность, лучшую эффективность и меньшее отставание от Аарона Терпена, New Atlas, 20 октября 2019 года. История новых электрических турбин Гарретта.
    • Прыжки с турбонаддувом с гоночной трассы на Кюль-де-Сак, автор Стивен Уильямс. The New York Times, 25 октября 2018 года. Как турбокомпрессоры стали неотъемлемой частью современного автомобильного двигателя.
    • Маленький вентилятор, решающий самую большую проблему турбокомпрессора. Автор Алекс Дэвис.Wired, 24 августа 2017 г. Краткий обзор eBooster от BorgWarner.
    • Как сделать турбодвигатели более эффективными? «Просто добавь воды» Ник Чап. The New York Times, 29 сентября 2016 г. Компания Bosch возрождает идею распыления воды на цилиндры с турбонаддувом, чтобы они работали более прохладно и менее беспорядочно.
    • Автопроизводители считают, что турбины — мощный путь к экономии топлива Лоуренс Ульрих. The New York Times, 26 февраля 2015 г. Почему такие производители, как Ford и BMW, так активно продвигают двигатели с турбонаддувом.
    • 50 лет назад турбонагнетатель был революционной технологией Джима Косса. The New York Times, 19 декабря 2014 года. Как первые турбокомпрессоры в конце концов преодолели свои первые проблемы.
    • Чак ​​Скватриглиа, «Если вы не водите турбо», то скоро будете. Wired, 24 сентября 2010 г. Ожидается, что к 2015 г. количество автомобилей с установленными турбокомпрессорами удвоится, поскольку производители ищут новые способы повышения производительности от двигателей меньшего размера.
    • Turbo приветствует экологические достижения Йорна Мадслиена.BBC News, 11 октября 2009 г. Турбины заставляют автомобили двигаться быстрее; они также могут сделать их «экологичнее» за счет снижения расхода топлива.

    Патенты

    Если вы ищете подробные технические описания того, как все работает, патенты — хорошее место для начала. Здесь Вот несколько недавних патентов на турбокомпрессоры, которые стоит проверить:

    • Патент США № 1,955,620: Двигатель внутреннего сгорания Альфреда Дж. Бючи, выдан 17 апреля 1934 г. Первый турбомотор, разработанный самим изобретателем турбокомпрессоров.
    • Патент США №
    • №2,309,968: Управление турбокомпрессором и метод, разработанный Ричардом Дж. Ллойдом, корпорация Garrett, выдан 1 февраля 1977 года. Основное внимание уделяется системе управления турбокомпрессором, которая эффективно работает при различных оборотах двигателя.
    • Патент США № 4083188: Система турбонагнетателя двигателя, выданная Emerson Kumm, The Garrett Corporation, 11 апреля 1978 года. Современный турбонагнетатель для дизельного двигателя с низкой степенью сжатия.
    • Патент США № 7,946,118: Охлаждение турбонагнетателя с электрическим управлением Уиллом Хиппеном и др., Ecomotors International, выдан 24 мая 2011 г.Новый метод охлаждения турбокомпрессора.

    Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

    статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

    Авторские права на текст © Chris Woodford 2010, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

    eBooster является зарегистрированным товарным знаком BorgWarner Inc. Corporation

    Подписывайтесь на нас

    Сохранить или поделиться этой страницей

    Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

    Цитировать эту страницу

    Вудфорд, Крис. (2010/2020) Турбокомпрессоры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-turbochargers-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

    Подробнее на нашем сайте…

    газотурбинных автомобилей — вчера, сегодня и завтра

    Кредит на первый газотурбинный двигатель, использованный в полете, предоставлен доктору Фрэнку Уиттлу. Доктор Уиттл сохранял твердую приверженность разработке самолетов с газотурбинными двигателями в разгар Второй мировой войны, когда на Англию напали немецкие бомбардировщики с обычными самолетами. Хотя газотурбинный самолет не был разработан достаточно рано, чтобы повлиять на Вторую мировую войну, интерес к увеличению скорости самолета продолжал стимулировать разработку для использования в коммерческих, а также военных самолетах.Достижения в области газовых турбин в сочетании с быстрым развитием ряда технологий, включая ракетную технику, компьютеры и науки о материалах, внесли свой вклад в начало космической эры.

    Эту новообретенную «жажду скорости» можно увидеть в дизайне автомобилей, особенно в Соединенных Штатах. Многие из самых популярных автомобилей того времени имели высокие плавники на задней части автомобиля, украшения на капоте, имевшие характерный вид ракеты, фары в форме торпеды и органы управления, похожие на кабину экипажа, — все было направлено на то, чтобы пробудить воодушевление и воображение водителя при вождении. быстрый, плавный автомобиль.

    Фотография предоставлена ​​www.oldcarsweekly.com

    Что ж, в самом реальном «термодинамическом» смысле автомобильная промышленность действительно принесла авиационную технику в массы, и в 1960-х годах была добавлена ​​функция, называемая турбонагнетателем. «Подождите! … вы сказали« турбо-зарядное устройство »? Я думал, вы пишете о газотурбинных двигателях. Да, но я сказал в «термодинамическом» смысле. Турбокомпрессор можно рассматривать как более универсальную форму газовой турбины для нужд вождения.Турбокомпрессор увеличивает давление воздуха с помощью высокоскоростного воздушного компрессора. Воздух поступает в цилиндры двигателя и позволяет сжигать больше топлива в цилиндрах того же размера. Энергия компрессора поступает от турбодетандера, установленного после двигателя. Сам двигатель обеспечивает энергию для турбины в виде выхлопных газов, выходящих из двигателя, также известных как отработанное тепло. Давление выхлопных газов непосредственно перед открытием выпускного клапана примерно в 3 раза превышает атмосферное давление, поэтому выхлопные газы содержат не только тепловую, но и потенциальную энергию давления.В результате поршневой двигатель того же размера дает больше мощности, а кому не нужна большая мощность?

    Газовая турбина работает по термодинамическому циклу, называемому циклом Брайтона. Газовой турбине нужны компрессор, турбина и камера сгорания. Камера сгорания газа сжигает топливо в воздухе высокого давления, который подается компрессором. Турбина расширяет этот воздух под высоким давлением и высокой температурой и выпускает его в окружающую среду. Существенное отличие конструкции турбонагнетателя состоит в том, что поршневой двигатель служит источником тепла для турбины, а не камеры сгорания.

    Модуль турбонагнетателя — это удивительное инженерное сооружение, которое может увеличить мощность поршневых двигателей на 20–30%, но при этом достаточно маленькое, чтобы его можно было спрятать под капотом за гораздо более крупными компонентами двигателя. Одна из лучших частей моей работы — работать с лучшими производителями автомобилей по всему миру над проектированием и прототипами турбокомпрессоров для автомобилей, которые едут по дорогам общего пользования или высокоскоростным гоночным трассам.

    Что ждет турбокомпрессоры в коммерческих автомобилях в будущем? Вам нужно только наблюдать, что используется в автомобилях на сегодняшней гоночной трассе.Индустрия автогонок проложила путь для многих достижений в автомобилестроении, которые впоследствии были адаптированы для коммерческого использования. Например, мир гонок уже представил турбокомпрессоры, которые не только вырабатывают мощность, достаточную для привода компрессора, но и вырабатывают дополнительную мощность из отработанного тепла двигателя для привода высокоскоростных генераторов, которые приводятся в движение валом турбины или приводятся в движение. коленчатый вал двигателя через зацепление. Они называются двигателями с турбонаддувом и дебютировали в гоночном сезоне Формулы-1 (F1) 2014 года.В некоторых случаях электрический генератор также может служить двигателем, чтобы обеспечить более мгновенную подачу мощности к транспортному средству и помочь устранить плавный пуск, который часто возникает у транспортных средств, пытающихся разогнаться слишком быстро, прежде чем турбина наберет нужную скорость.

    Автомобиль Ferrari F1 2014 года

    Еще в 1970-х годах автомобильная промышленность всерьез задумывалась о создании автомобиля с газовой турбиной под капотом. Это было поддержано Министерством энергетики, надеясь, что более эффективный газотурбинный двигатель поможет облегчить топливный кризис.К сожалению, несмотря на свою компактность по отношению к л. С. / Дюйм 3 и эффективность газотурбинного двигателя, газовая турбина страдает серьезной «стойкой полосой», поскольку она не любит работать при частичной нагрузке. Турбомашина поглощает воздух для горения лучше, чем поршневой двигатель, но когда дроссельная заслонка находится ниже расчетной точки, эффективность падает очень быстро. И давайте посмотрим правде в глаза, даже если у вас под капотом 300 л.с., когда вы ползаете в пробке в Бостоне после последней победы Red Sox, вам не нужно 300 л.с., чтобы проехать 2 мили в час.

    Думая о 2020-х годах, возможно, нам следует вернуться «назад в будущее», чтобы получить «новую» идею будущего газовых турбин для использования в автомобилях. Например, может оказаться целесообразным пересмотреть идею автомобиля с газотурбинным двигателем, учитывая предвидение и знание достижений в области электротехники и управления, которые произошли всего за последние десять лет. Если частичная загрузка газовой турбины никогда не является хорошей идеей, то, возможно, стоит пересмотреть вопрос о добавлении газотурбинного двигателя к современному гибридному автомобилю.В гибридном автомобиле двигатель, работающий на ископаемом топливе, должен работать только на фиксированной скорости и, в идеальном мире, на почти постоянном уровне мощности для выработки электроэнергии, которая либо немедленно используется для питания электродвигателя (ей), либо хранится в нем.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.