Наш телефон: +7(495)369-64-23
Москва, Лихоборская набережная, 6
Поиск...

Все про Турбину, от далекого прошлого до наших дней, а также азы для начинающих.

Когда думал, как бы назвать статью, из глубин подсознания всплыла фраза: «Эх, дубинушка,
ухнем». Оказалось, из русской народной песни, которая обычно при выполнении тяжелой
физической работы.
Вижу, моя романтичная история про ИСТОРИЮ Субару пригодилась, спасибо за поддержку и за
наводку насчет статьи про Леон, подумаю. А пока хочу поделиться тем, что знаю о турбинах.
Углубляться в дебри работы ДВС не буду, все мы знаем: чем больше сгорает топлива, тем
больше мощность. А чтобы сжечь больше топлива, нужно больше воздуха. Только откуда его
взять, вот в чем вопрос! Похоже, изобретатели озадачились этим вопросом, как только наступила
эра автомобилестроения. Как добиться увеличения мощности и при этом уменьшить габариты
мотора? Сжать воздух и подать его под давлением в двигатель. Так началась работа по созданию
механизма для решения этой задачи.
Краткий экскурс в прошлое. Чтобы воздух «загонять» воздух в цилиндр, сначала был создан
механический наддув. Это изобретение, которое называлось смешным словом «воздуходувка»,
относят к 1860 г. и приписывают братьям Рутс. Со временем конструкция была
усовершенствована другими инженерами: в 1885 году Готтлиб Даймлер запатентовал свой
механический нагнетатель, в 1902 году Луис Рено – центробежный нагнетатель. В те времена
никто не задумывался, что можно использовать энергию выхлопных газов работающих
механизмов, как говорится, в мирных целях. Она тратилась впустую, «обогревая окружающую
среду».
Первый турбокомпрессор появился, когда одному швейцарскому инженеру Альфреду Бюши
пришла в голову блестящая идея (даты в инете расходятся, но случилось это между 1905 и 1911
гг.).

Альфред Бюши

Именно он придумал сжимать воздух на впуске в цилиндры и увеличивать его объем в двигателе
при помощи кинетической энергии выхлопа. И ему, действительно, удалось повысить литровую
мощность. Но вот незадача. Материалы, из которых были сделаны выпускные клапаны и поршни
систем охлаждения не выдерживали высокой температуры отработанных газов и быстро
выходили из строя, а другие материалов еще не было, так что практического применения это
изобретение не получило.
Но попытки решить проблему продолжились, причем, применительно к авиации. Прямо как у
Субару, корни уходят (если можно так выразиться) в небо! Сначала установка турбин на самолет
не приносила видимых результатов, но совместными усилиями ученых и инженеров были
разработаны новые материалы и детали, которые смогли выдерживать более высокую нагрузку.

В 1917 году французский инженер Огюст Рато создает модифицированный авиадвигатель Renault
с турбонагнетателем, испытания в Альпах проходят успешно. Даже на большой высоте в условиях
разреженного воздуха двигатель не страдал от “кислородного голодания”.
Этот опыт привлек внимание командования американских ВВС, Америка как раз надумала
вступить в Первую Мировую войну на стороне Антанты. В конце мая 1917 в компанию «General
electric» поступил заказ на разработку агрегата для турбонаддува, который бы составил достойную
конкуренцию технике «Тройственного союза». Команда лучших специалистов GE под
руководством талантливого инженера Стэнфорда Мосса справилась с разработкой мотора
«с нуля» за один месяц. К середине августа 1917-го был готов и одобрен авиадвигатель с
турбокомпрессором V12 с рабочим объемом 27 л и мощностью до 450 л.с., который получил имя
Liberty, т.е. Свобода. И уже осенью было запущено производство.

Биплан Lepere, оснащенный двигателем Liberty

Стоп! Что-то я увлекся самолетами. «Первым делом, первым дело самолеты. Ну, а девушки?»
Не, девушки потом. Сейчас перехожу к автомобилям с турбиной.
В общем, начался бум в использовании турбин в военном и гражданском самолетостроении, также
в промышленных, судовых установках, в машиностроении для железных дорог и сельского
хозяйства. А вот с автомобилями подзадержались.
В автомобилестроении первый турбокомпрессор сделали на заводе «Swiss Machine Works Sauer»
в 1938 году, причем для грузового автомобиля.

Первый турбированный дизельный грузовик

До установки турбины на мотор легкового автомобиля дело дошло только к 1962 году, когда
General Motors почти одновременно, с разницей в пару недель, выпустила две модели серийных
автомобилей с турбонаддувом – Chevrolet Corvair Monza Spyder и 1962 Oldsmobile Jetfire.

Chevrolet Corvair Monza Spyder, первый в мире легковой автомобиль с турбокомпрессором

По тем временам это было чем-то из области фантастики, но наряду с явными преимуществами,
эти машины имели серьезные недоработки и на авторынке не прижились.
Популяризация турбины произошла благодаря автоспорту в 70-е годы. К сожалению, то, что было
допустимо для соревнований, совершенно не подходило для обычной езды. Хотя,
турбокомпрессор, реально увеличивал мощность бензинового двигателя, но топлива «кушал»
немерено.
В конце 70-х – начале 80-х система турбонаддува стала, наконец, вполне жизнеспособной, а в
настоящее время сложно представить, как мы раньше обходились без нее. Сегодня эта
технология активно внедряется в производство бензиновых двигателей, и, практически, все
дизельные имеют турбокомпрессор. Особенно активно этот процесс пошел, когда началась
борьба за снижение объема выхлопных газов, ведь принудительное нагнетание воздуха
уменьшает расход топлива, а значит, и выбросы углекислого газа в атмосферу

Но хватит лирики, пора перейти к базовым понятиям действия турбины. Я постараюсь описать это
максимально простыми, человеческими словами, ведь среди читателей не обязательно все
технари. Опуская технические детали, повторю: чтобы без увеличения объема камеры сгорания
получить прибавку мощности, нужно подать в мотор больше воздуха, иными словами, создать
турбонаддув.
Существует 2 типа турбонаддува (турбонагнетателя, турбокомпрессора, турбины): 1. с
механическим приводом; 2. основанный на использовании энергии выхлопных газов.
Первый вариант, с приводом, имеет существенный недостаток, он жёстко связан с двигателем,
поэтому отбирает у движка часть мощности на свою работу. Да, собственно, разговор не о нем, а
о втором варианте – о турбокомпрессоре, который придумал Бюши.

Название этого агрегата произошло от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие, и как
следует из названия, состоит он из двух частей – турбины и компрессора, расположенных на
одном валу. Каждый из этих элементов имеет колесо с лопастями («крыльчатку»), принцип работы
которого напоминает работу ветряной мельницы. Только лопасти мельницы раскручивает ветер, а
лопасти турбины – отработанные выхлопные газы, плюс компрессор, как вентилятор, нагнетает в
цилиндры дополнительное количество воздуха. Крыльчатки в сборе с валом называют ротором
турбокомпрессора.
Когда вы встретите слова «улитка» и «хаузинг», не пугайтесь, это одно и то же, и означает не что
иное, как корпус. Корпус турбины по-другому называют горячей улиткой или горячим хаузингом,
корпус компрессора – соответственно холодной улиткой или холодным хаузингом.

А корпус турбины и, правда, похож на улитку

Последняя на сегодня пара терминов. Вестгейт (от англ. wastegate – перепускной, waste gate –
«выход для отходов»). Как из перевода следует, это клапан для перенаправления (перепуска)
отработанных газов из камеры сгорания в обход крыльчатки турбины, который позволяет
управлять давлением, создаваемое компрессором. Актуатор вестгейта как раз т отвечает за
открытие и закрытие клапана вестгейта.
Ну, полагаю, на сегодня хватит. Если хоть одному читателю эта информация пригодится, значит,
день прошел не зря.