Magic Fires: история компрессорной техники IV

Magic Fires: история компрессорной техники IV

60-е и 70-е годы — турбокомпрессор ищет свое место под солнцем

Es ist Zeit, in die Vergangenheit zu reisen und die Entwicklung des Turboladers zu verfolgen - eine Technologie, die ein wesentlicher Bestandteil moderner Autos ist, aber in den zwanziger und dreißiger Jahren des letzten Jahrhunderts noch in den Kinderschuhen steckt und trotz ihrer äußerst rationalen Natur keine bedeutende Rolle spielt. Tatsächlich wurde diese erstaunliche Einheit sehr bald nach der Geburt des Autos selbst geboren - am 13. November 1905 erhielt der Schweizer Ingenieur Alfred Buchi das Patent Nr. 1006907 des US-Bundespatentamtes für seine Idee, eine Gasturbine mit einem Kompressor und einem Verbrennungsmotor zu kombinieren. Verbrennung.


Бюхи, выпускник Швейцарского технического университета в Цюрихе, известный своим чрезвычайно высоким уровнем образования и много лет участвовавший в проектах турбин, буквально одержим идеей объединения этих устройств с поршневым двигателем внутреннего сгорания. Основная идея Бучи — создать предварительное сжатие «рабочей среды», то есть он хочет использовать не механическую энергию, генерируемую самим двигателем, а потраченную впустую энергию выхлопных газов. В XNUMX-х годах швейцарцы получили несколько патентов на гениальные идеи, содержание которых впоследствии стало фундаментальным в этой области. Среди них — турбина с приводом от выхлопных газов, которая, в свою очередь, приводит в движение крыльчатку компрессора, которая нагнетает свежую смесь под давлением в камеры сгорания. На практике патент Бучи описывает схему известного сегодня турбокомпрессора.

Несмотря на очевидные термодинамические преимущества, соотв. Для повышения экономичности двигателей внутреннего сгорания этот агрегат проходит чрезвычайно долгую стадию созревания — от момента изобретения до первых попыток внедрения в автомобильную промышленность проходит более полувека. В данном случае интересно упомянуть, что Бючи, как одному из самых знающих людей в области термодинамики своего времени, пришел к идее повысить эффективность турбокомпрессора путем охлаждения сжатого воздуха с помощью теплообменника. Таким образом, в начале века родился неизбежный спутник турбокомпрессора, известный как интеркулер или «интеркулер».

Идея Буэхи не нашла быстрого массового применения из-за очень низкого уровня металлургических технологий — просто в то время не было компании, которая могла бы разработать и изготовить нормально работающий компактный турбокомпрессор. По этой причине первые агрегаты этого типа имеют довольно большие размеры, не выдерживают больших нагрузок и поэтому используются в основном в морских и стационарных двигателях значительного рабочего объема и габаритов.

Пионерът: General Motors

Первые дизельные двигатели с турбонаддувом появились в июле 1925 года на двух немецких кораблях. Затем последовало оснащение нескольких подводных лодок, а в 1935 году — тепловозов немецких железных дорог мощностью 1400 л.с. Пионером в проектировании, разработке и испытании компактного турбокомпрессора для двигателя грузовика стал швейцарский машиностроительный завод Sauer, который в 1938 году выпустил первые серийные машины этого типа. В 60-х годах шведская компания Scania внесла значительный вклад в развитие турбосистем, после чего последовала Saab und Volvo, которые по сей день остаются одними из самых серьезных защитников турботехнологов.

Однако база для использования турбокомпрессора в автомобильной промышленности находится за рубежом. Его карьера началась в США, и первые шаги сделал не маленький экспериментатор-авантюрист, а гигантский конгломерат General Motors. Компания одновременно выпустила две модели из разных подразделений — Oldsmobile Jetfire с V-образным восьмицилиндровым двигателем с турбонаддувом и Chevrolet Corvair Monza, оснащенный модернизированной версией шестицилиндрового оппозитного двигателя с воздушным охлаждением и турбонагнетателем с регулировкой байпаса.

Но… объективно, это не настоящая премьера турбокомпрессора в автомобильной промышленности, потому что Jetfire и Corvair Monza играют роль своеобразного фальстарта. Причина сбоев кроется в несбалансированном режиме работы турбокомпрессора, крайне неравномерной кривой крутящего момента, значительно увеличенном расходе топлива (хотя в те времена это не играло решающей роли) и особенно в крайне низкой надежности двигателя и турбокомпрессора. Существенная проблема двигателей с турбонаддувом заключается в том, что если компрессор расположен после карбюратора, он работает на смеси воздуха и топлива, а последний отделяется под действием центробежных сил. Если карбюратор стоит после компрессора, то он должен быть особого типа и работать при давлении выше атмосферного, а это создает проблемы.

Две турбомодели гиганта продержались на рынке США всего несколько месяцев и в 1964 году были безвозвратно удалены из ценовых предложений.

Однако всего несколько лет спустя, в 1967 году, турботехнологии возродил другой швейцарский инженер, окончивший Цюрихский политехнический институт …

Это в стадии реализации BMW

Как только нахмуренное лицо нового 2002 Turbo впервые появляется на шоссе и начинает сбивать с толку других участников дорожного движения странной зеркальной надписью на переднем фартуке, напоминающей машину скорой помощи, столь же угрюмые арабские шейхи садятся за стол переговоров. и под влиянием поддержки Запада Израиля в его войне против Сирии и Египта ввести полное эмбарго на поставки нефти. После того, как было произведено всего 1000 единиц, турбомотор был унесен вихрем экономического кризиса. Спустя всего несколько месяцев эмбарго было снято, но с 2002 года Turbo остались одни воспоминания …

Шесть лет спустя, в 1979 году, BMW снова предприняла робкую попытку использовать турбо-технологию. Вопреки обычным показаниям и логике модели, роскошный седан 745i (E23) на самом деле не имеет рабочего объема 4,5 литра. За обозначением скрывается новый рядный шестицилиндровый двигатель с турбонаддувом и рабочим объемом 3,2 литра (M102, по внутреннему показанию), но поскольку параметры с точки зрения мощности приравнивают его к значительно более крупным двигателям, BMW прибегла к этому маленькому маркетинговый маневр. Кстати, он оказался довольно удачным и используется до сих пор, когда ни у 540d, ни у 340i (и т. Д.) Рабочий объем 4,0 литра (

К сожалению, в конце 1979-х баварцы столкнулись с препятствием — именно в 3,4 году в Иране разразилась исламская революция, которая привела ко второму нефтяному кризису. Однако на этот раз турбо-приключение BMW продлится немного дольше, но после увеличения рабочего объема до 106 литра (M1980) мюнхенская компания, кажется, наконец отвернулась от турбонаддува в бензиновых двигателях (фактически, два турбомотора производятся с 1986 года. до 324 г.). В 11-х годах компания построила свой первый дизельный двигатель, и двигатель с турбонаддувом стал неотъемлемой частью дизельного сектора баварского парка — все дизели, кроме шестицилиндрового 54d, оснащены турбокомпрессорами. Все кажется ясным и устоявшимся, пока… Еще 30 лет назад в рассматриваемой линейке внезапно появился рядный шестицилиндровый бензиновый двигатель N12 с двумя турбонагнетателями и современным непосредственным впрыском. И если это не похоже на ересь. Все это время подобные эксперименты были предоставлены пресловутой Alpina. Еще в конце 28-х он оснастил старый классический двигатель M330 турбокомпрессором для пятой серии E34, а затем и E10, мощность которого достигла 360 л.с. в зависимости от версий. Следующая «пятерка» из серии E1989 с версией этого двигателя с двойным турбонаддувом (Alpina B1994 Biturbo) становится одной из самых культовых моделей Alpina, достигая мощности XNUMX л.с. и выпускался с XNUMX по XNUMX год.

Казалось бы, вопреки обычной логике и полностью в унисон с упомянутой серией неблагоприятных исторических событий, новое творение мюнхенских двигателей появляется как раз в разгар очередной ценовой паранойи. Но только якобы, потому что тем временем электронные системы управления впрыском топлива, зажиганием и турботехнологиями достигли уровня, когда практика начала соответствовать теории, согласно которой бензиновый двигатель с положительным зарядом должен быть значительно более экономичным, чем динамически эквивалентный атмосферный двигатель. мотор. Новый трехлитровый шедевр BMW с двумя турбокомпрессорами плавно расширяет свою мощность, как атмосферный двигатель с большим рабочим объемом, и здесь не может быть и речи о турбонаддуве. Еще одно яркое доказательство возрождения бензиновых турбомоторов — уже упомянутый двигатель Porsche 911 Turbo, который впервые в истории серийного автомобилестроения использует турбокомпрессор с изменяемой геометрией в бензиновом двигателе. Система была разработана Borg Warner Turbo Systems совместно с компанией Porsche, которая имеет солидные традиции и является одним из пионеров в этой области.

Параллельно с возвращением турбонаддува в бензиновые двигатели развитие турбонаддува в дизелях не замедлилось ни на мгновение — достаточно взять в качестве примера каскадную систему Twin Turbo, которая ранее использовалась BMW в шестицилиндровом 535d и четырехцилиндровом 123d или системе с два небольших параллельных турбокомпрессора в Peugeot 407 2,2 HDI, созданные Боргом Уорнером и Honeywell, соответственно.

Дорога в Формулу 1

Вернемся в историю через несколько лет после прекращения производства Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair — в упомянутый нами 1967 год, когда другой выпускник Швейцарского политехнического института предпринял попытку возродить турбо-технологии. Инженер-механик Майкл Мэй создает специальный турбокомпрессор, предназначенный для увеличения мощности V-образных шестицилиндровых двигателей. fordгде он блестяще управляется. Несмотря на значительно улучшенную динамику и достойную надежность автомобилей, оснащенных новым оборудованием, модернизированные модели Ford остаются незначительной частью производства компании. Однако преимущества есть, хотя и иного характера — разработка Майкла Мэя играет роль искры, которая зажгла интерес немецкой автомобильной промышленности. Две компании настолько впечатлены раскрывающимся потенциалом, что начинают интенсивные исследования и разработки, закладывающие современные основы в этой области. Вы, наверное, уже догадались, что названия этих двух компаний — Porsche и BMW, но вопреки распространенному мнению, что BMW 2002 Turbo является пионером турбо-технологий в современной автомобильной промышленности, это не так.

Это правда, что 2002 Turbo была одной из первых серийных машин, в которых использовался газотурбинный компрессор, но ее настоящий дебют состоялся в 1972 году, когда BMW создала две «лаборатории» на колесах, носящие краткое название BMW Turbo. Два спортивных прототипа запомнятся прежде всего своим стилем, созданным тогдашним главным дизайнером BMW Полем Браком, но не менее интересны используемые в них передовые системы безопасности и современные технические решения, в том числе двухлитровый четырехцилиндровый двигатель. двигатель с турбонаддувом. Спустя шесть лет дизайн BMW Turbo станет основой появления легенды спорта M1 и генов турбомотора мощностью 200 л.с. von. (со специальными настройками также возможны 280 л.с.) передаются напрямую в версию, используемую в 2002 Turbo. Несмотря на значительно меньшую мощность по сравнению с прототипом, мощность Turbo 2002 года составляет 170 л.с. что на 30% больше по сравнению со стандартной атмосферной версией с двухлитровым двигателем. Крутящий момент, в свою очередь, увеличивается со 180 Нм при 4500 об / мин до 245 Нм при 4000 об / мин. Конечно, в данном случае важно то, что эти параметры достигаются четырехцилиндровым двухлитровым агрегатом, что заставляет последних скептиков пересматривать свое мнение о возможностях турбомашин.

К сожалению, дальнейшая история вовсе не развивается как логическое продолжение многообещающего начала — как мы уже говорили в начале, этот мощный, но довольно жадный агрегат появляется как раз в тот момент, когда европейские магистрали заброшены под влиянием нефтяного кризиса. Кроме того, новаторская разработка BMW, которую по сегодняшним критериям можно легко назвать примитивной, с одной стороны, недостаточно надежна, а с другой стороны, страдает наличием характерной ранней глубокой «дыры» с турбонаддувом в развертывании мощности. В начале диапазона оборотов ничего не происходит — BMW 2002 ведет себя кротко и робко, как обычный атмосферный двигатель, пока турбина, которая успевает набрать рабочую скорость, не взрывает атмосферу с резкой тягой, и автомобиль взрывается, как катапульта. Давление регулируется простым предохранительным клапаном на всасывающих линиях, который выпускает «пар». Таким образом, турбина должна развивать большую мощность, которая практически не нужна и создает ненужное противодавление в системе. Эти неконтролируемые всплески двигателя также привели к крайне дисгармоничному поведению на дороге Turbo 2002 года, который вскоре вошел в историческую анналы, не будучи способным стать автомобилем, пригодным для массового производства. Второй опыт BMW с вышеупомянутым 745i может похвастаться немного лучшими результатами в этом отношении, хотя и далек от головокружительного успеха на рынке. Однако турбо-разработки BMW даже в те годы не пошли на поводу, а стали основой для ряда успехов на гоночных трассах Формулы-1.

(Folgen)

Text: Georgy Kolev

ÄHNLICHE ARTIKEL

LESEN SIE AUCH

Home » Probefahrt » Magic Fires: Die Geschichte der Kompressortechnologie IV

Kommentar hinzufügen