Меню Закрыть

Что такое турбина в автомобиле: Принцип работы турбины – как она работает

Содержание

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.

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».

 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. 

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.

Турбина в авто

Что такое турбина и какие проблемы могут возникнуть в ее работе?

Турбина — это вспомогательное устройство для повышения мощности двигателя, используя те же выхлопные газы, которые выпускает двигатель. В турбине есть так называемые «лепестки» (лопасти), они при вращении создают давление, которое поступает обратно в камеру сгорания, тем самым увеличивая детонацию и мощность двигателя. Соответственно, чем больше давление в турбине, тем мощнее двигатель. Давление в турбине измеряют в барах. 1 бар — это приблизительно 1 атмосфера или 1 кгс/см2.

Иногда выхлопных газов, исходящих из двигателя, становится недостаточно и появляются провалы в работе турбины. Это называется — турбояма. При давлении на педаль акселератора двигатель не успевает докручиваться из-за того, что турбина не подает достаточного давления в систему. Так появляется турбояма. Вращается турбина от выхлопных газов, и обороты могут достигать 150 тысяч в минуту. Соответственно, двигатель и турбина связаны и зависимы друг от друга. А что произойдет, если турбина будет «дуть» очень сильно? Выдержит ли двигатель? Конечно же турбину не устанавливают, не предусмотрев запас прочности двигателя. У турбированного двигателя усиленные комплектующие, другая система впуска и выпуска, и, помимо этого, в турбине предусмотрен клапан. Клапан этот выпускает избыточное давление, тем самым сохраняя двигатель от подрыва.

За состоянием автомобиля и его комплектующих каждый водитель должен внимательно следить, проходить техосмотры и постоянно ухаживать за авто. Ведь каждая деталь играет важную роль в работе транспортного средства. Не стоит забывать и о таком важном процессе, как страхование авто. Процедура эта в настоящее время очень упрощена и есть возможность оформить полис ОСАГО онлайн. Во Владивостоке полис ОСАГО можно приобрести либо в офисе страховой компании, либо через интернет. Например, на сайте strahovkaru.ru можно рассчитать стоимость ОСАГО во Владивостоке и оформить покупку онлайн.

Но зачастую турбояма появляется не только от работы турбины, а и от того, что машина ехала слишком медленно и обороты двигателя были очень низкими. Водитель, желая внезапно ускориться, резко нажимает на педаль газа, а двигатель не раскручивается. Поэтому, чтобы активировать турбину, нужны большие обороты двигателя. Наверняка вы замечали, что при старте на драг-рейсинге машины попросту чуть ли не разрываются перед тем, как загорится зеленый свет светофора. Все это для того, чтобы не появилась турбояма и двигатель не потерял мощности при старте и использовал всю мощность турбины.

На дизелях и бензиновых машинах турбояма происходит почти аналогично. Турбояма мешает динамичной езде и доставляет неприятные ощущения водителю. Эта проблема еще не решена полностью. Есть лишь альтернативные решения, которые хоть как-то устраняют эту проблему.

Не нужно сразу менять турбину при появлении турбоям. Нужно изменить режим работы двигателя, проводя чип-тюнинг, при котором двигатель будет подстраиваться под работу турбины. Ставят дополнительную вторую турбину, которая будет компенсировать работу первой. Такие движки называются битурбо («biturbo»). А некоторые производители авто используют дополнительные емкости с воздухом для подачи его в турбину.

На правах рекламы

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.

Принцип работы турбокомпрессора автомобиля — ПроТурбо

Принцип работы турбокомпрессора

Турбокомпрессор – важнейшая составляющая часть двигателя современного автомобиля. Благодаря ему достигается существенный прирост мощности при незначительной массе самой детали. Как известно, принцип работы турбокомпрессора заключается в сильном сжатии подаваемого в двигатель воздуха и, соответственно, создании высокой мощности взрыва в цилиндрах двигателя. Благодаря турбокомпрессору в двигатель поступает на 50% больше объема воздуха, таким образом, сжигается больший объем топлива, что увеличивает мощность двигателя на 30-40% при тех же затратах топлива. Мотор, который имеет турбину, вырабатывает намного больше полезной энергии, чем не оснащенный ею.

Механизм состоит из таких основных элементов:

  • корпус турбины, в которой выхлопные газы вращают ротор;
  • корпус компрессора, который всасывает воздух, а затем с помощью ротора нагнетает его в систему впуска;
  • картридж между турбиной и компрессором, содержащий вал с крыльчатками ротора;
  • интеркулер, который охлаждает воздух перед нагнетанием его в цилиндры двигателя.

Принцип действия автомобильной турбины

Турбокомпрессор на двигатель крепится к выпускному коллектору.  Система турбокомпрессора заключается в том, что турбина при помощи вала соединяется с компрессором, который установлен между воздушным фильтром и впускным коллектором.

Принцип действия автомобильной турбины заключается в сжатии воздуха, который поступает в цилиндры двигателя. Так возникает давление турбокомпрессора. Выхлопные газы из цилиндров вращают лопатки ротора и выходят через боковое отверстие в корпусе турбины в глушитель. Благодаря устройству турбины автомобиля ее ротор, находясь в специальном теплоустойчивом корпусе, превращает энергию потока отработавших газов в энергию вращения и перенаправляет её на компрессорный ротор.

С другой стороны вала ротор компрессора всасывает чистый атмосферный воздух из впускного тракта и направляет его под сильным давлением дальше во впускной тракт к цилиндрам мотора. Когда ротор компрессора вращается, воздух втягивается внутрь и сжимается, так как лопасти ротора вращаются с высокой скоростью. Корпус компрессора разработан таким образом, чтобы превращать поток воздуха, обладающий высокой скоростью и низким давлением, в поток воздуха с высоким давлением и низкой скоростью с помощью процесса, называемого диффузией. В этом и заключается принцип действия автомобильной турбины.

Особенности функционирования

Оба эти ротора, турбинный и компрессорный, жестко закреплены на роторном валу, вращающемся на гидростатических подшипниках. Они поддерживают вал на тонком слое масла, которое постоянно подается для снижения трения и охлаждения вала. Для правильной работы подшипники скольжения должны быть покрыты пленкой масла. Зазоры подшипников очень малы, меньше толщины человеческого волоса.

В турбомоторах воздух, который поступает в цилиндры, приходится дополнительно охлаждать – тогда его сжатие можно будет сделать еще сильнее, закачав в цилиндры двигателя больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух легче, чем горячий. Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, от деталей турбонаддува. Поэтому перед попаданием в цилиндры двигателя сжатый воздух охлаждается в интеркулере. Интеркулер – это радиатор жидкостного или водяного охлаждения, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам двигателя. За счет охлаждения увеличивается плотность воздуха и, соответственно, закачать в цилиндры его можно больше.

Мощность турбины автомобиля такова, что ротор турбокомпрессора вращается со скоростью до 150 тыс. оборотов в минуту, что примерно в 30 раз быстрее, чем скорость вращения автомобильного двигателя. Так как она соединена с выхлопной системой, температура в турбине также очень высокая. Работа турбокомпрессора заключается в том, что воздух поступает в компрессор при температуре окружающей среды, но при сжатии температура растет и на выходе из компрессора достигает 200°С.

На «самообслуживание» системы наддува тратится немного энергии от двигателя – всего лишь около 1,5%. Это происходит потому, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов за счет их охлаждения. Кроме этого, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объема большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Все это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными аналогами такой же мощности.

В последнее время популярность турбокомпрессоров резко возросла. Они оказалось перспективнее не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Если вы хотите купить турбокомпрессор с доставкой – вы обратились по адресу. На нашем сайте можно сделать заказ, а также узнать характеристики турбокомпрессора и характеристики турбины для модели своего автомобиля.

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

Самый известный автомобиль с турбинным двигателем, пожалуй, 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.

Компания Chrysler начала испытания своего первого автомобиля с турбинным двигателем, прототипа из Плимута, в 1954 году.Два года спустя еще один экспериментальный «Плимут» с турбинным двигателем покинул здание Крайслера в Нью-Йорке и поехал 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 тесты, 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, расположенных в 48 континентальных штатах, 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 пожертвовал несколько экземпляров Turbine музеям, сохранил пару для своей собственной коллекции и уничтожил оставшуюся часть производственного цикла, состоящего из 50 экземпляров.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 легко приобрести их в ближайшем представительстве, которое, 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 идет в гонку

  • Гоночный автомобиль с газовой турбиной Rover-BRM

    Дэвид Меррет

Компания Rover, базирующаяся в Англии, начала применять технологию турбин 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 официальных соревнований. 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 избежать внутренней конкуренции с Jaguar.

Недолговечный турбинный период Volkswagen

1972 Фольксваген Турбина

Volkswagen незаметно присоединился к турбинному двигателю в 1964 году. 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 создании 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 испытывал 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

В середине Великобритании 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 нефтяной компании 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 по-прежнему 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, усложнив сложный процесс разработки. Прискорбным решением 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 имел в виду Формулу-1 с самого начала, 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 мокрых трассах — 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.

Возвращаясь в будущее с автомобилем Chrysler Turbine 1963 года выпуска

Из майского 1989 года выпуска Car and Driver.

Некоторые ребята 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 пройти к дульной части 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. турбина. По прошествии десятилетия все больше и больше прототипов турбин с жужжанием вылетало из инженерного отдела Chrysler на улицы Америки, где они были запечатлены на пленку и изображены в каждой газете, механическом журнале и автомобильной книжке 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, лишенных 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 прогулки 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 быть найдены 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 желто-коричневого цвета выглядят такими же свежими и немаркированными, какими я их помню, когда я впервые установил кончик крыла на месте в качестве новичка инженера Chrysler летом 1963 года, как и предполагалось, через несколько дней после Были анонсированы автомобили Ghia Turbine Cars.

Дик Келли Автомобиль и водитель

Мы поворачиваем 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 настолько продвинутые, что они не могли выйти на улицу без укрытия, были введены внутрь. Стальные двери были закрыты на замок . Крышка была снята. И вот оно, смотри 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, и до 28 января 1966 года, когда вернули последнюю, 203 автомобилиста предстали перед трехмесячным испытанием.

Автомобили были стилизованы под Chrysler под руководством Элвуда П.Энгель, который тогда был только что из Форда. По силуэту Турбинные Машины напоминали 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 scuttlebutt, сделанном в стиле 1960-х годов, говорилось, что автомобили ввезли в беспошлинную торговлю на ограниченное время и в конечном итоге списали, 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 турбинными двигателями попадают в частные руки. По причуде налоговых правил, после пяти лет демонстрации автомобили навсегда освобождаются от уплаты 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 однажды 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 импортные 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. Chrysler, наконец, смирился с этой точкой зрения в апреле 1981 года и в последний раз выключил свет в лаборатории Turbine Lab.

Я 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 интенсивный 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. Турбинный вагон 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 вибраций. 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 собственным 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? По мере приближения 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-футов 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 / ч: 13,2 с
Максимальная скорость: 115 миль / ч

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.

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 запуска 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, не были единственными инженерами, рассматривавшими возможность использования газовых турбин в качестве двигателя.

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 Боуном)

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 использования на дорогах.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 Ближайшее, к чему 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 серии 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, дроссельная заслонка была плохой, а торможение двигателем отсутствовало. 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 доступно 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 выступали 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 газовую турбину, установленную посередине, 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 (автором которого является 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, так как относительная нехватка мощности 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 был 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 протяжении 171 круга и был в пределах трех кругов от комфортной победы, когда отказал подшипник трансмиссии.

В гонке 1968 года подразделение STP Гранателли объединило свои усилия с Lotus, чтобы провести кампанию по разработке нового Lotus 56, разработанного Морисом Филиппом. Несмотря на то, что клиновидный полноприводный 56 с задним расположением двигателя, клиновидный полноприводный 56 был, как и Paxton, 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 до тех пор, пока, как и Джонс в прошлом году, из-за механической неисправности он сошел с дистанции, оставив до пробега менее десяти кругов.

После того, как дальнейшие изменения правил фактически положили конец карьере газовой турбины в гонках Indycar, Lotus переработала 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 -го и финишировал только один раз, когда Эмерсон Фиттипальди поднял его на 8 -е 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

Lotus с турбинным двигателем, который был настолько хорош, что его запретили

Новости от Lotus в последнее время были ужасными.Британский автопроизводитель, известный своими спортивными автомобилями, сокращает рабочие места и не будет строить автомобиль 2015 модельного года (что-то обещает на 2016 год). Этот отрыв от актуальности — настоящий облом, но он также служит напоминанием о карьерных высотах бренда. У него была блестящая и легкая Элиза. Подводная машина Джеймса Бонда из The Spy Who Loved Me (которую Илон Маск купил в прошлом году). Это сделало автомобили, которые Хеннесси превратил в самый быстрый серийный автомобиль в мире, и которые Tesla использовала для полностью электрического родстера.

Гоночное наследие Lotus, возможно, менее известно, но оно не менее впечатляюще. Возьмем, к примеру, Lotus Type 56 1968 года. Сделанный в том году для гонок Indianapolis 500, он был одним из самых технологически продвинутых гоночных автомобилей из когда-либо созданных. Это был газовый двигатель, но вместо традиционного двигателя внутреннего сгорания у него был газотурбинный двигатель, аналогичный тому, что вы найдете на реактивных самолетах.

В отличие от традиционного двигателя внутреннего сгорания, в котором используются поршни, турбинная система всасывает воздух в камеру сгорания, где горячий воздух под высоким давлением воспламеняется и приводит в действие вентилятор, который вращает карданный вал.Двигатель, используемый Lotus, был легким, производил тонну мощности и имел простую трансмиссию, что делало автомобиль невероятно быстрым. В сочетании с системой полного привода Type 56 стал ракетой, способной удерживать асфальт. Как и в реактивном двигателе, турбинная силовая установка потребляла топливо, и конструкция требовала установки выхлопной трубы за сиденьем водителя.

Идея использовать турбину пришла от Энди Гранателли, главы STP, компании по производству моторных масел и известного спонсора автогонок.STP участвовала в гонке Indy 500 1967 года на другом автомобиле с турбинным двигателем, победа которого была испорчена отказавшим шарикоподшипником за три круга до финиша. Итак, соучредитель Lotus Колин Чепмен и его команда разработчиков построили Type 56 на базе бензинового газотурбинного двигателя, произведенного Pratt & Whitney. Вы знаете, аэрокосмическая компания. Тот, который делает реактивные двигатели.

Mecum Auctions

Рекорд Type 56 на трассе был блестящим, но при этом удручающе посредственным. Lotus привез три машины на Indy 500 1968 года.Один сломался. Другой разбился. Третьим управлял бывший мотогонщик Джо Леонард, который выиграл поул-позицию, разогнавшись до 171,559 миль в час в квалификационном раунде — тогда это был рекорд трассы. В день гонки он лидировал на последних кругах, пока его не выбил из строя топливный насос.

концепт-каров с газовой турбиной, которые, как мы думали, захватят будущее

До того, как появилось движение по производству подключаемых гибридов и полностью электрических автомобилей, производители автомобилей и разработчики концептов знали, что необходимо придумать жизнеспособную замену стандартному двигателю внутреннего сгорания, который был распространен в автомобилях на протяжении большей части их существования. .В какой-то момент такие автомобили, как Chrysler Turbine, проложили путь для газотурбинных двигателей, и люди думали, что у них есть потенциал.

Это не обязательно было правдой, и время показало, что газотурбинные автомобили не станут следующей большой вещью для автомобилей. После того, как было произведено 55 Chryslers Turbines, еще несколько концептуальных автомобилей были разработаны, но из-за стоимости и технического обслуживания ничего особенного не вышло, и газотурбинные двигатели в автомобилях остались в прошлом.

Фиат Турбина

Даже популярный производитель автомобилей Fiat в 1954 году попытался создать свою версию газотурбинного автомобиля, которая так и не была запущена в серийное производство — вероятно, поэтому вы никогда о ней не слышали.

Fiat в конце концов отказался от своего плана по Turbina из-за отсутствия интереса, ужасной экономии топлива и тенденции к перегреву. Fiat продолжал выпускать концептуальные автомобили в течение следующих лет, но дизайнеры решили оставить газовую турбину позади. Вы можете увидеть один из них в Автомобильном музее Турина в Италии.

1954 г. Прототип Fiat Turbina Фестиваль скорости в Гудвуде | Майкл Коул / Корбис через Getty Images

СВЯЗАННЫЕ С: 10 электромобилей будущего, которые изменят автомобильный ландшафт

Тойота ГТВ

В 1987 году Toyota предприняла попытку создать концепт-кар с газотурбинным двигателем, намного позже, чем некоторые другие производители, которые уже увидели провал этого проекта.Это был не первый раз, когда Toyota дебютировала с использованием газотурбинных двигателей, поскольку их привезли на автосалон в Токио в 1975 году. Тот, что использовался в GTV, не был особенно быстрым и имел высокие обороты, которые давали меньше 150 л.с.

General Motors Firebird

General Motors не просто остановилась на одном концептуальном автомобиле с газовой турбиной, но вместо этого за эти годы произвела несколько версий, каждая из которых была лучше предыдущей. Команда разработчиков была вдохновлена ​​знаменитыми истребителями того времени не только по конструкции, но и по механике, и создала несколько автомобилей с газотурбинными двигателями.

Pontiac, также входящий в состав General Motors, действительно создал полномасштабную серийную Firebird, которую знают и любят многие автолюбители, и эти автомобили совершенно не связаны с концепциями газовых турбин, с которыми у них есть общее название.

Ягуар C-X75

C-X75 — не первый забытый культовый автомобиль Jaguar, но в этом есть что-то особенное, и — как вы, наверное, догадались — это газотурбинный двигатель. Однако он невероятно отличается от остальных автомобилей в этом списке, потому что он использует газовые микротурбины в концептуальной версии, которая позже была адаптирована как гибридный электромобиль, возможно, самый близкий к любому из этих газотурбинных автомобилей. изображая будущее мощности двигателя.

Jaguar C-X75 на выставке Jaguar Land Rover British Academy Britannia Awards 2015 | Джо Скарничи / Getty Images для Jaguar Land Rover

СВЯЗАННЫЕ: 10 отличных концепт-каров, которые проиграли серийным моделям

Как бы круто это ни звучало, газотурбинные двигатели были дорогими в производстве и обслуживании — даже при том, что они требовали меньше обслуживания — и они были невероятно неэффективными с топливом. Они не совсем соответствовали требованиям по замене двигателей внутреннего сгорания, и, хотя печально, что они не продолжили работу, все же интересно знать, что в какой-то момент некоторые люди думали, что они — двигатели будущего.

Автомобиль Chrysler Turbine — Chassy Media — Документальные фильмы

Лето 1962 года (вспомните American Graffiti ): наконец, Chrysler готов испытать свои автомобили с турбинным двигателем для одержимой автомобилями публики, или, как сказано в брошюре, «человека с улицы». Chrysler Turbine Car идеально соответствовал эпохе реактивных двигателей и духу времени, запечатленному Синатрой, исполняющим песню «Fly Me To The Moon». Перефразируя Роберта Кеннеди, Chrysler спрашивал не «почему», а «почему бы и нет?»

Но все же не прыгайте сразу.Было запланировано всего 50-75 прототипов, скупо одолженных удачливой целевой аудитории. Крайслер думал о публичности: кто будет водить машину — и где именно она будет ехать, — у которой больше всего выскакивают глаза и чаще всего трепещут десны?

Крайслер не проявил щедрости; она хотела, чтобы автомобили вернулись после обратной связи, как только они узнают, как они справляются с обычным, массовым движением. И один из самых важных вопросов: будет ли публика радоваться турбинному автомобилю?

С самого начала автомобилестроения инженеры стремились к простоте конструкции и функций.В конце концов, они посмотрели в небо: газотурбинный двигатель реактивного самолета работает с постоянной скоростью (в отличие от поршневых двигателей обычных автомобилей). Красиво, но условия эксплуатации, размер и стоимость их адаптации для обычного использования в автомобилях были огромной проблемой.

Не было никаких сомнений в том, что автомобильная промышленность верила в будущее за турбомотором; поршневой двигатель был настолько развит, насколько это возможно, и на этом история, по сути, закончилась. Гонка турбин началась, но Chrysler был особенно одержим идеей быть первым.

В отличие от обычного поршневого двигателя, турбина состоит из очень небольшого количества деталей, она легка и компактна и позволяет автомобилю двигаться более плавно, без вибрации (из-за ее вращательного движения). Секрет его успеха в эксплуатации заключается в том, как он работает с избыточным воздухом, сжигая все топливо и не оставляя ядовитых паров, таких как неприятный угарный газ.

Добавить воду или антифриз? Неа. Температура регулируется воздухом, проходящим через двигатель. Тюнинг? Неа. Меньшее количество деталей означает меньшее трение и износ — никаких кулачков, валов клапанов или распределителя.Период прогрева при первом запуске автомобиля? Отрицательный. Топливо постоянно горит, и вы сразу же отправляетесь в гонку. Остановка во время нефтяного кризиса 70-х? Да нет. Автомобиль является «многотопливным», он работает на любой горючей жидкости, которая вместе с воздухом создает энергию. Нашего шанса сказать «Да ну, ОПЕК» не суждено было сбыться.

К 1954 году компания Chrysler объявила, что решила две основные проблемы, связанные с газовыми турбинами — высокий расход топлива и «раскаленный выхлопной газ». (Вспомните огонь, стреляющий из выхлопной трубы Бэтмобиля).Время должно было быть идеальным, но пятидесятые не собирались быть веком автомобильных турбин. Ограниченный запас таких стратегических материалов, как кольбальт, вольфрам, никель и хром, позволял автомобили только экспериментально.

Однако испытание на полигоне оказалось многообещающим. Маленький чистый секрет Крайслера: теплообменник (регенератор), который позволял теплу, вырабатываемому автомобилем, работать со свежим воздухом, преобразовывая его в полезную энергию. Этот процесс поможет привести в движение колеса и охладить выхлоп до температуры даже ниже, чем в обычных автомобилях.

Черт, другие автопроизводители — включая GM, Ford и FIAT — производили автомобили с турбонаддувом, но ни у кого не было того, что было у Chrysler: этой новой способности к регенерации. Chrysler, возможно, продавал «Взгляд в будущее», но именно здесь они росли впереди остальных.

Испытательная модель: спортивное купе Plymouth Belvedere, и это был первый случай, когда регенератор мог быть произведен достаточно маленьким, чтобы поместиться в средний американский автомобиль. Трубчатый бензиновый двигатель наконец-то сравнялся с обычными двигателями, а выхлопные газы были холоднее, чем у обычного автомобиля.

Однако настоящий ажиотаж был в производительности, которая с ревом проезжала мимо средних автомобилей с равной мощностью. Он был рассчитан на 120 лошадиных сил на валу, но компания заявила, что из-за его превосходных характеристик крутящего момента он обеспечивал такие же характеристики на задних колесах, как 160-сильный поршневой двигатель с трансмиссией. И заглохнуть было практически невозможно: увеличение требуемого крутящего момента только приводит к замедлению силовой турбины, не влияя на газогенератор.

В отличие от автомобилей с поршневым приводом, газовая турбина развивает максимальный крутящий момент при отрыве от неподвижного положения (подумайте о снятии).

К началу 60-х были представлены прототипы, в том числе детская версия: Dodge Turbo Dart. Кузова, спроектированные Chrysler, были построены итальянской компанией Ghia, которая была известна созданием удивительных кузовов небольшими партиями. Идея заключалась в том, чтобы автомобили были сданы в аренду и эксплуатировались на три месяца, а затем Chrysler собирал отзывы и планировал свой следующий шаг.

В итоге фокус-группа вызвала смешанные чувства: некоторые говорили, что автомобиль вялый, рулевое управление было неаккуратным, дроссельная заслонка плохо реагировала, а экономия топлива на низких скоростях была не очень экономичной.Ничего такого, что нельзя было бы исправить несколькими поворотами отвертки.

Что убило мечту? Что еще? Политика. Середина и конец 60-х не были другом суперкару. Правила страхования, законы о безопасности и выбросах, Ральф Надер, Закон о чистом воздухе и усиление иностранной конкуренции (и тарифов) заставили Chrysler ломать голову над будущим газотурбинных автомобилей.

Кроме того, автомобильная промышленность во многом была замужем за поршневыми двигателями, и продажи были чудовищными, и не с чем было связываться.Попробуйте изменить успешную отрасль? Спросите об этом Престона Томаса Такера.

Еще несколько поколений турбин были произведены без лишнего шума; к концу 70-х проект незаметно свернулся. Машина была классная, но в итоге не отворачивалась от поршней.

Из них (предположительно 55) 46 были намеренно уничтожены. Известно, что только девять из них сохранились, были приняты историческими музеями и частными коллекционерами, в том числе один, принадлежащий Джею Лено (Адам, как дела? Вы ищете одного из этих младенцев?).

Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с нашей гоночной и автомобильной документацией, и еще больше будет!

Связанные

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 нападали 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 расширительной турбины, установленной после двигателя.Сам двигатель обеспечивает энергию для турбины в виде выхлопных газов, которые выходят из двигателя, также известных как отработанное тепло. Давление выхлопных газов непосредственно перед открытием выпускного клапана примерно в 3 раза превышает атмосферное давление, и, следовательно, 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%, 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 турбонагнетателей 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 позже нашли широкое применение в коммерческих целях.Например, мир гонок уже представил турбокомпрессоры, которые не только вырабатывают мощность, достаточную для привода компрессора, но и вырабатывают дополнительную мощность из отработанного тепла двигателя, чтобы приводить в действие высокоскоростные генераторы, 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 «устойчивой 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 автомобильной промышленности.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 сразу используется для питания электродвигателя (ей), либо хранится в нем.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *