Вход

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

0 продукта | 0 лв.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

auto motor und sport Bulgaria logo

Магически огньове: Историята на компресорните технологии IV

10.01.2017 01:28

60-те и 70-те години - турбокомпресорът търси своето място под слънцето

Идва време да се върнем за момент към историята и да проследим развитието на турбокомпресора - една технология, която е неделима част от съвременността на автомобила, но през двайсетте и трийсетте години на миналия век все още е в своя зародиш и не играе никакава съществена роля въпреки изключително рационалната си същност. На практика този удивителен агрегат се ражда много скоро след раждането на самия автомобил - на 13 ноември 1905 година, швейцарският инженер Алфред Бюхи получава патент под №1006907 от Федералното патентно ведомство на САЩ за своята идея за комбинация между газотурбинен механизъм с компресор и двигател с вътрешно горене.


Бюхи, който е випусник на известния със своето изключително високо ниво на обучение Швейцарски технически университет в Цюрих и дълги години се занимава с проекти в областта на турбините, е буквално обладан от идеята за комбиниране на тези устройства с буталния двигател с вътрешно горене. Основната идея на Бюхи се състои в създаването на предварително сгъстяване на „работната среда” – т. е. той не желае да използва механична енергия, генерирана от самия двигател, а прахосваната енергия на отработилите газове. През двайсетте години на XX век швейцарецът получава няколко патента за гениални идеи, съдържанието на които по-късно става основополагащо в съответната област. Сред тях е и обединението от задвижвана от отработилите газове турбина, която от своя страна задвижва компресорно колело, нагнетяващо свежа смес под налягане в горивните камери. На практика патентът на  Бюхи очертава схемата на известния днес турбокомпресор.

Независимо от очевидните му преимущества в термодинамично отношение, респ. на повишаването на икономичността на двигателите с вътрешно горене, този агрегат преминава през изключително продължителен стадий на узряване - от момента на изобретяването до първите опити за внедряване в автомобилостроенето изминава повече от половин столетие. Интересно в случая е да се спомене и това, че в качеството си на един от най-сведущите по въпросите на термодинамиката хора на своето време, Бюхи се досеща да повиши ефективността на турбокомпресора чрез охлаждане на нагретия при сгъстяването въздух с помощта на топлообменник. Така още в началото на века се ражда и неизбежният днес спътник на турбокомпресора, известен като междинен охладител или „интеркулър”.

Идеята на Бюхи не намира бързо масово приложение поради твърде ниското ниво на металургичните технологии – просто по онова време няма фирма, която да конструира и произвежда нормално функциониращ компактен турбокомпресор. Поради тази причина първите агрегати от подобен тип са с доста масивни размери, не издържат големи натоварвания и поради това намират приложение най-вече в корабни и стационарни двигатели със значителен работен обем и размери.

Пионерът: General Motors

Първите дизелови двигатели с турбокомпресор се появяват през юли 1925 година в два германски кораба. Следва оборудването на няколко подводници, а през 1935 година и на локомотиви от германските железници с мощност от 1400 к.с. Пионер в проектирането, разработката и изпитанията на компактен турбокомпресор за двигател на товарен автомобил става швейцарският машиностроителен завод Sauer, който през 1938 година пуска на пазара първите серийни машини от този тип. През 60-те сериозен принос в развитието на турбосистемите има и шведската компания Scania, последвана от Saab и Volvo, които и до днес си остават едни от най-сериозните застъпници на турботехнологите.

Основата на използването на турбокомпресора в автомобилостроенето обаче е налята отвъд океана. Кариерата му започва в САЩ, а първите стъпки са направени не от някой малък екпериментатор-авантюрист, а от гигантския конгломерат General Motors. Компанията лансира едновремено два модела от различни свои подразделия - Oldsmobile Jetfire с V-образен осемцилиндров двигател с турбокомпресор и Chevrolet Corvair Monza, който се задвижва от преработена версия на шестцилиндровия боксерен двигател с въздушно охлаждане и турбокомпресор с байпасно регулиране.

Но... обективно погледнато и това не е същинската премиера на турбокомпресора в автомобилостроенето, защото Jetfire и Corvair Monza изиграват ролята на своеобразен фалстарт. Причината за неудачите се крие в небалансирания начин на сработване на турбокомпресора, изключително неравномерната крива на въртящия момент, значително увеличеният разход на гориво (макар в онези времена той да не играе определяща роля) и най-вече изключително ниската надеждност на двигателя и турбокомпресора. Съществен проблем при турбодвигателите с карбуратор е че ако компресорът е поставен след карбуратора, то той работи със смес от въздух и гориво и последното се сепарира в резултат от центробежните сили. Ако карбураторът е след компресора, то той трябва да е от специален тип и да работи с налягане по-високо от атмосферното, а това създава проблеми.

Двата турбомодела на гиганта успяват да просъществуват по едва няколко месеца на пазара в САЩ и през 1964 година са зачертани безвъзвратно от ценовите оферти.

Само след няколко години обаче, през 1967, турботехнологиите са отново възкресени от един друг швейцарски инженер, завършил политехниката в Цюрих... 

На ход е BMW

Точно в момента, в който намръщената физиономия на новото 2002 Turbo се появява за първи път на магистралата и започва да всява смут сред останалите участници в движението със странния като на линейка огледален надпис на предната престилка, също толкова навъсените арабски шейхове ударят по масата на преговорите и афектирани от подкрепата на западните държави за Израел във войната му срещу Сирия и Египет, налагат пълно ембарго на нефтените доставки. След само 1000 произведени бройки турбоавтомобилът е пометен от вихъра на икономическата криза. Само след няколко месеца ембаргото е отменено, но от 2002 Turbo остават само спомени...

Шест години по–късно, през 1979 година, BMW отново прави плах опит за използване на турботехнологии. Противно на обичайната индикация и моделната логика, луксозната лимузина 745i (E23) всъщност няма работен обем от 4,5 литра. Зад означението се крие нов шестцилиндров редови мотор с турбокомпресор и работен обем от 3,2 литра (M102, според вътрешнофирмената индикация), но тъй като параметрите по отношение на мощността го изравняват със значително по-големите като кубатура двигатели, BMW прибягнаха към тази малка маркетингова маневра. Същата впрочем се оказа доста успешна и се ползва и до днес, когато нито 540d, нито 340i (и т.н.) са с работен обем от 4,0 литра...

За съжаление баварците ударят на камък и в края на седемдесетте - тъкмо през 1979 година в Иран избухва ислямската революция и повлича след себе си втората петролна криза. Все пак този път турбоавантюрата на BMW продължава малко по-дълго, но след увеличаването на работния обем до 3,4 литра (M106), мюнхенската фирма като че ли окончателно обръща гръб на турбосгъстяването при бензиновите мотори (на практика двата турбодвигателя се произвеждат от 1980 до 1986 година). През осемдесетте години компанията конструира първият си дизелов двигател и турбото се превръща в неотменна част от дизеловия сектор на баварския парк - всички дизели с изключение на шестцилиндровия 324d  са оборудвани с турбокомпресори. Всичко изглежда ясно и установено, докато... Докато преди 11 години във въпросната гама внезапно не се появява редовият шестцилиндров бензинов двигател N54 с цели два турбокомпресора и модерно директно впръскване. И това ако не звучи като ерес. През целият този период подобни експерименти са оставени на небезизвестната Alpina. Още в края на седемдестте години тя оборудва стария класически двигател M30 с турбокомпресор за петата серия Е12, а след това и Е28, чиято мощност достига 330 к.с. в зависимост от версиите. Следващата „петица“, от серия Е34 с версия на този мотор с два турбокомпресора (Alpina B10 Biturbo) се превръща в един от най-култовите модели на Alpina, достига мощност от 360 к.с. и се произвежда от 1989 до 1994 година.

Наглед противно на обичайната логика и напълно в унисон с изброения по-горе низ от неблагоприятни исторически събития, новото творение на мюнхенските двигателисти се появява тъкмо в разгара на поредната ценова нефтена параноя. Но само наглед, защото междувременно системите за електронен  контрол на впръскването на гориво, запалването и турботехнологите достигат ниво, при което практиката започна да съответства на теорията, според която бензиновият двигател с принудително пълнене следва да е значително по-икономичен от равностоен в динамично отношение атмосферен мотор. Новият трилитров технологичен шедьовър с два турбокомпресора на BMW разгръща мощността си плавно като атмосферен мотор с голяма кубатура, а за турбодупка и дума не може да става. Друго бляскаво доказателство за ренесанса на бензиновите турбомотори става и вече споменатия неколкократно двигател на Porsche 911 Turbo, който за първи в историята на серийното автомобилостроене използва турбокомперсор с променлива геометрия в бензинов мотор. Системата е разработена от Borg Warner Turbo Systems съвместно с Porsche, които разполагат със солидни традиции и са едни от първопроходците в тази област.
Паралелно със завръщането на турбото в бензиновите мотори, еволюцията на принудителното пълнене при дизелите не забавя нито за миг своите темпове - достатъчно е да приведем за пример появилата се малко по-рано каскадна система Twin Turbo на BMW в шестцилиндровия 535d и четирицилиндровия 123d или системата с два малки, паралелно действащи турбокомпресора в Peugeot 407 2,2 HDI, създадени съответно от Borg Warner и Honeywell.

Пътят към Формула 1

Нека се върнем отново по-назад в историята няколко години след спирането на производството на Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair – във въпросната 1967 година за която споменахме, когато още един випусник на Швейцарската политехника прави опит за съживяване на турботехнологията. Машинният инженер Михаел Мей създава специално турбоустройство, призвано да послужи за увеличавене на мощността на V-образните шестцилиндрови двигатели на Ford, където то се справя блестящо. Независимо от значително подобрената динамика и приличната надеждност на автомобилите, оборудвани с новата техника, така модернизираните модели на Ford си остават несъществена част от производството на компанията. Ползата все пак има, макар и от по-различно естество – разработката на Михаел Мей изиграва ролята на искра, възпламенила интереса на германското автомобилостроене. Две от фирмите са толкова впечатлени от разкриващия се потенциал, че  започват интензивна изследователска и конструкторска дейност, която поставя модерните основи в тази област. Вероятно вече сте се досетили, че имената на тези две компаниите са Porsche и BMW, но противно на популярното схващане, че BMW 2002 Turbo е пионерът на турботехнологиите в съвременното серийно автомобилостроене, това не е съвсем така.

Вярно е, че 2002 Turbo е една от първите серийни машини, ползващи газотурбинен компресор, но същинският му дебют е през 1972 година, когато BMW създават две „лаборатории” на колела, носещи лаконичното име BMW Turbo. Двата спортни прототипа ще бъдат запомнени преди всичко със своята стилистика, създадена от тогавашния шеф-дизайнер на BMW Пол Брак, но не по-малко интересни са използваните в тях авангардни системи за сигурност и супермодерни за времето си технически решения, сред които и двулитровият четирицилиндров двигател с турбокомпресор. Шест години по-късно дизайнът на BMW Turbo ще се превърне в основа на външния вид на спортната легенда M1, а гените на турбодвигателя с мощност от 200 к. с. (при специални настройки са възможни и 280 к. с.) се предават директно на версията, използвана в 2002 Turbo. Въпреки значително намалената мощност спрямо тази на прототипа, 2002 Turbo все пак разполага с 170 к.с. което с цели 30% увеличение спрямо стандартната атмосферна версия с двулитров мотор. Въртящият момент от своя страна нараства от 180 Нютонметра при 4500 об./мин на цели 245 Нютонметра  при 4000 об/мин. Разбира се, важното в случая е това, че тези парaметри са постигнати от четирицилиндров двулитров агрегат, което кара и последните скептици да преразгледат основно мнението си за възможностите на турбомашините.
За съжаление по-нататъшната история съвсем не се развива като логично продължение на многообещаващото начало – както вече споменахме в началото, този мощен, но доста лаком агрегат се появява тъкмо в момента, в който европейските аутобани опустяват под въздействието на петролната криза. Освен това пионерската разработка на BMW, която според днешните критерии може спокойно да се нарече първобитна, се оказва от една страна недостатъчно надеждна, а от друга страда от наличие на характерната за ранните турбодвигатели дълбока „дупка” в разгръщането на мощността. В началото на оборотния диапазон просто не се случва нищо - BMW 2002 се държи кротко и плахо като най-обикновен атмосферен мотор до момента, в който успялата да достигне работни обороти турбина взривява атмосферта с рязък тласък и автомобилът се ускорява експлозивно като изстрелян с катапулт. Регулирането на налягането става с прост предпазен клапан във всмукателните тръбопроводи, който изпуска „парата“. Така турбината трябва да развива голяма мощност, която на практика не е нужна и създава излишно противоналягане в системата. Тези неконтролируеми изблици на двигателя водят и до изключително нехармонично поведение на пътя на 2002 Turbo, който скоро преминава в историческите анали без да успее да се превърне в годен за едросерийно производство автомобил. С малко по-добри резултати в тази насока може да се похвали вторият опит на BMW със споменатият вече 745i, макар, че и той е безкрайно далеч от шеметни пазарни успехи. И все пак турборазработките на BMW не отиват нахалост дори в онези години, а се превръщат в основа на редица успехи по състезателните трасета на Формула 1…

(следва)

Текст: Георги Колев

 

Коментари
comments powered by Disqus