Сила Вихря

Вот читаю я тут про турбированые двигатели, машины и т.д. А вот что это, статьи тут как-то не наблюдал. Собстна по этому решил сделать такой блог)

Для ленивых, тут будет немного про историю данных девайсов и разница между Турбо, битурбо и твин турбо.


Идея использования дармовой энергии выхлопных газов не нова, но лишь в последние годы инженерам удалось устранить многие недостатки турбонаддува. В XXI веке турбокомпрессоры могут окончательно вытеснить атмосферные моторы.

Турбокомпрессор(турбонаддув) был изобретен швейцарским инженером Альфредом Бучи в 1905 году. Первоначально турбокомпрессоры использовались только в корабельных, самолетных, локомотивных моторах, чуть позже - в двигателях грузовиков. И лишь в 1962 году концерн GM вывел на рынок первые модели легковушек с турбомоторами. Это были Oldsmobile Cutlass Jetfire(1) и Chevrolet Corvair Monza Spyder(2)
(1)
(2)

Правда, они оказались не совсем надежными. Но уже в следующем десятилетии началось массовое внедрение турбонаддува в серийные машины: компании Porsche, Saab, BMW наперебой предоставляли турбоновинки - в основном "заряженные" и спортивне авто.
Первые турбодвигатели имели существенные минусы - пресловутую "турбояму" и повышеный расход топлива. Кульминация развития пришла на 1978 год, когда Mercedes-Benz и Peugeot впервые презентовали турбодизельные версии своих моделей: S-Klasse(1) и 604(2)
(1)
(2)

Это послужило толчком к "дизелефикации" европейского автопарка, ведь турбодизельные моторы практически ни в чем не уступали атмосферным бензиновым, будучи при этом существенно экономичней. За последуйщие 30 лет конструкторам ведущих автомобильных компаний удалось совершить качественный скачок в технологиях турбонаддува: в сегменте дизелей они уже вытеснили атмосферные двигатели, а теперь активно наступают на бензиновые.

Итак.

========================Класический турбо=================================

(При равной мощности с атмосферным мотором, у наддувного выиграш в массе)

В основе простейшего турбокомпрессора (с лат. turbo - вихрь, compressio - сжатие) лежат две "улитки" и вал, на концах с лопатками: на одном - турбинное, на другом - компрессорное. (да, ктстати, живу я на улице Компрессорная =) ). Турбинное приводятся в движение энергией выхлопных газов, раскручивая при этом компрессорное колесо, которое нагнетает воздух в камеры сгорания. Чем больше кислорода подается в цилиндры, тем больше КПД(коэфициэнт полезного действия) двигателя. Оптимизировать работу системы помогает интеркулер - своего рода радиатор, который охлаждает воздух(при этом уменшается его обьем)...

*голубая хрень слева, это и есть интеркулер =) *
... позволяя подать в цилиндры большее его количесво. Так охлаждение воздуха на 30°C дает в среднем прибавку в 10л.с. Турбонаддув увеличивает мощность мотора на 50% и более, при этом на его привод тратится мнее 2% энергии. Боле того, при ровной мощности с атмосферным двигателем налицо выигрыш в массе. Но есть и минусы. Первый - дороговизна конструкции: скорость вращения трубины достигает 200 тыс. об/мин. и более, при этом конструкция нагревается выхлопными газами почти до 1000°C. Выдержать подобные нагрузки могут только качественные детали(высокоточные и из жаропрочных сплавов.) Но все таки главный минус обычных турбонагнетателей - эффект "турбоямы", когда на малых оборотах двигатеря ротор не успевает достаточно раскрутится и рпибавка момента не ощущается, и лиш после 3000-4000 тыс. об/мин. следует эффектный "толчок".

От себя скажу что толчок неплохо уменшает ресурс двигателя. А нащет температуры, то наши умельцы просто обматывали её спец ткань, жаро устойчивой, например этой:

Толщина: 0,6мм~6.0мм
Ширина: 20мм~200мм.
Рабочая температура: 1100°С - а нагрев турбины до 1000°С

==============================Biturbo===================================

(Два работающих параллельно турбокомпрессора менее инерны, чем один)

Первым способом борьбы с "турбоямами" стала установка системы из двух турбонагнетателей, работающих параллельно. Впервые такую схему серийно применили на итальянском Maserati Biturbo в 1981году.

Суть ее состоит в том, что вместо одной большой турбины, стоят две одинаковые маленькие, которые за счет меньшей массы легче раскручиваются и менее инертны. Паралельные турбокомпрессоры применяются как на V-обрызных моторах, когда каждая турбина "обслуживает" свой ряд цилиндров(Mitsubishi 6G72, Audi ASJ)
, так и на рядных к примеру "Nissan RB26DETT" и "BMW N54". Среди современных машин стоит отметить Bugatti Veyron, чей 16-цилиндровый силовой агрегат оснащен 4 паралельными турбинами.




=========================Twin-turbo========================

(Два последовательных турбокомпрессора минимизируют турбояму.)

Другие компании эксперементировли с двумя последовательными турбинами: одна зачастую меньшая по размерам, - низкого давления, работает на малых оборотах, нивелируя "турбояму", а вторая подключается на высоких. Впервые такое решение массово использовали на суперкаре Porsche 959 в 1985-м.

Позже данная схема применялась на некоторых японских моделях (Mazda RX-7, Toyota Supra) 90-х годов. Но дороговизна и сложность конструкции и ее обслуживание постепенно свели на нет использование последовательного Twin-turbo в бензиновых моторах. Сейчас эта схема актуальна льшь для дизельных двигателей (BMW, Toyota), где она позволяет добиться лучшей экономичности и экологичности.

===============================Turbo+механика=================================

Еще лучшие результаты при параллельной схеме можно получить, заменив маленькую турбину для низких оборотов механическим компрессором. Такой «коктейль» впервые предложила Lancia в 1985 году на легендарной раллийной модели Delta S4.

Из-за сложности и дороговизны конструкции эта идея в то время не получила распространения, и только в 2005-м прорыв совершила компания Volkswagen. Немцы представили миру малообъемный
(1,4 л) бензиновый агрегат TSI выдающий «на гора» 160 л. с. Создаваемое механическим компрессором (приводится в действие от шкива коленвала давление воздуха обеспечивает высокий крутящий момент на низких оборотах. Далее ему на помощь приходит уже раскрученный турбокомпрессор. Потом некоторое время оба компрессора работают вместе, а при 3500 оборотах механический наддув отключается.

=====================================Twin-scroll==============================

(Двойная "улитка" - технологически довольна сложный способ увеличения КПД турбины.)

Объединить преимущества последовательного Twin-turbo в одном корпусе призван турбокомпрессор Twin-scroll с двумя турбинными кольцевыми каналами-«улитками». Оба они принимают выхлопные газы собственной половины
цилиндров и подают их на специально спрофилированные лопатки одного ротора-турбины, эффективно раскручивая ее во всем диапазоне оборотов. Подобную конструкцию сейчас активно внедряют многие производители - BMW, GM, Volvo и другие.

=============================С изменяемой геометрией========================

(VGT-турбины увеличивают эффективность торможения двигателем)



В 1989 году концерн Chrysler впервые внедрил на «заряженную» модификацию купе Dodge Shadow Shelby CSX 2,2-литровый мотор с турбиной с изменяемой геометрией (VGT).

Принцип ее действия заключается в использовании потока выхлопных газов, направляемых на крыльчатку турбины под разными углами и с разным давлением потока. Изменение этих параметров обеспечивают подвижные лопатки, стоящие по всей окружности вокруг крыльчатки турбины. На низких оборотах двигателя эти лопатки электропневмоприводом поворачивают так, чтобы получить максимальное давление потока газов. При этом турбокомпрессор эффективно нагнетает воздух в цилиндры уже на самых низких оборотах. Соответственно, и крутящий момент на «низах» тоже высокий. По мере роста оборотов угол наклона лопаток изменяется так, чтобы сохранить плавное нарастание давления струи газов и обеспечивать максимальный крутящий момент в широком диапазоне коленвала двигателя.





Ну а на последок немного позитива:

http://vkontakte.ru/video10895528_144054331

Сидят Василиса Прекрсная и Илья Муромец. В.П. спрашивает у И.М. - Ильюшь, если я тебя поцелую ты березку заломаешь? - Заломаю! - А дуб? - И дуб заломаю! - А сосну? - А соснешь, я весь лес переломаю!!! ))
Всем спасибо)

woop-woop =)