Qu'est-ce que turbo

Sans aucun doute, chacun de nous au moins une fois dans leur vie remarqué un aspect ordinaire voiture plaque signalétique «turbo». Les fabricants, comme à dessein, faire ces plaques de petite taille et placés dans des endroits discrets de telle sorte que le passant non-initiés remarqueront et passera. Un homme qui comprend tous les moyens arrêtent et intéressés par la voiture. Ce qui suit est une histoire sur les causes d'un tel comportement.

Les concepteurs de voitures (depuis la naissance de la profession) est constamment préoccupé par l'augmentation de la puissance des moteurs. Les lois de l'état de la physique que la puissance du moteur dépend de la quantité de carburant brûlé par cycle. Le plus de carburant que nous brûler, plus la puissance. Et, par exemple, nous voulions augmenter "le nombre de chevaux" sous le capot - comment le faire? Il est alors que nous avons un problème et d'attente.

Le turbocompresseur se compose de deux "escargot" - à travers un gaz d'échappement et le second "secoue" l'air dans les cylindres.

Le fait que le combustible pour la combustion nécessite de l'oxygène. Alors qu'aucun combustible est brûlé dans les cylindres, et le mélange air-carburant. Arrêt du carburant avec l'air n'a pas besoin de l'œil, et dans un certain rapport. Par exemple, un carburant pour moteur à essence, par partie 14-15 parties repose l'air - en fonction du mode de fonctionnement, la composition du combustible et ainsi de suite.

Comme nous pouvons le voir, l'air nécessaire abondance. Si l'on augmente l'approvisionnement en carburant (ce n'est pas un problème), nous avons également besoin d'augmenter considérablement et l'alimentation en air. Les moteurs conventionnels sucent-même à cause de la différence de pression dans le cylindre et dans l'atmosphère. Obtenue par la dépendance directe - plus le volume du cylindre, plus l'oxygène pénètre dans au moment de chaque cycle. Donc, il y avait des Américains, libérant des moteurs énormes avec la consommation de carburant à couper le souffle. Et est-il un moyen de générer la même quantité de plus d'air?

Les gaz d'échappement du rotor de moteur à turbine est entraînée en rotation, qui, à son tour, entraîne un compresseur qui pompe l'air comprimé dans les cylindres. Avant cela arrive, l'air passe à travers l'intercooler et refroidi - donc vous pouvez augmenter sa densité.

Là, pour la première fois et est venu avec son maître Gottlieb Wilhelm Daimler (Gottlieb Daimler Wilhelm). Un nom familier? Cependant, il est utilisé au nom de DaimlerChrysler. Donc, ce qui est très bon allemand pensait plus dans les moteurs et en 1885 compris comment les conduire plus d'air. Il a deviné injecter de l'air dans les cylindres par l'intermédiaire d'un compresseur de suralimentation, qui est un ventilateur (compresseur), qui a reçu directement de l'arbre de rotation du moteur et conduit dans les cylindres à air comprimé.

ingénieur suisse et inventeur Alfred Büchi (Alfred J. Büchi) sont allés encore plus loin. Il était en charge du développement des moteurs diesel dans la société Sulzer Brothers, et il n'a absolument pas aimé que les moteurs étaient grandes et lourdes, et la puissance assez développée. Otez l'énergie du «moteur» à conduire pour faire tourner le compresseur, il est également pas souhaitable. Par conséquent, en 1905, M. Buchi breveté dispositif d'injection premier du monde qui est utilisé comme une énergie des gaz d'échappement du moteur. Autrement dit, il est venu avec turbocompression.

L'idée d'intelligent suisse simple, comme tout ingénieux. Comme le vent fait tourner les ailes du moulin, aussi les gaz d'échappement tournent la roue à aubes. La seule différence est que la roue est très faible, et un grand nombre de lames. Roue à aubes est appelé le rotor de turbine et a planté sur un arbre avec la roue de compresseur. Donc turbocompresseur peut être conditionnellement divisé en deux parties - le rotor et le compresseur. Le rotor reçoit la rotation des gaz d'échappement et un compresseur relié à fonctionner comme un "fan" pompes air supplémentaire dans les cylindres. Tout ce design Artful est appelé un turbocompresseur (à partir des mots turbo latine - un tourbillon et compressio - compression) ou turbocompresseur.

L'air de turbo qui entre dans les cylindres, ont souvent à refroidir davantage - alors la pression peut être plus élevée, la conduite dans le cylindre plus d'oxygène. Après l'air froid compresse (dans le cylindre du moteur à combustion interne) est plus facile que le chaud.

L'air passant à travers la turbine, est chauffé par la compression, ainsi que des détails sur les turbocompresseurs, les gaz d'échappement chauffés. l'air fourni au moteur est refroidi au moyen d'un refroidisseur intermédiaire dite (intercooler). Ce radiateur monté sur le trajet de l'air depuis le compresseur vers les cylindres du moteur. En passant à travers elle, il donne sa chaleur à l'atmosphère. Un air froid est plus dense - de sorte qu'il peut être forcé dans le cylindre encore plus.

Le gaz d'échappement plus élevée entre dans la turbine, plus vite il tourne et l'air plus supplémentaire entre les cylindres, plus la puissance. L'efficacité de cette solution par rapport à, par exemple, conduire un compresseur que pour "auto" suralimenter le moteur passe très peu d'énergie - seulement 1,5%. Le fait que le rotor de la turbine reçoit de l'énergie à partir des gaz d'échappement ne sont pas au détriment de ralentissement et de refroidissement en raison de leur - après que les gaz d'échappement de turbine sont encore rapidement, mais plus froid. En outre, consacré à la compression d'énergie augmente l'efficacité du moteur sans air. Et la possibilité de tirer avec un volume de travail plus petit plus de puissance signifie moins de perte de charge, le poids du moteur plus faible (et les voitures en général). Tout cela rend les voitures turbo plus économique par rapport à leurs homologues atmosphériques de puissance égale. Il semblerait, elle est ici, le bonheur. Mais non, pas si simple. Les problèmes ne font que commencer.

Tout d'abord, la vitesse de la turbine peut atteindre 200 mille tours par minute et la seconde, la température atteint les gaz chauds, seulement essayer d'imaginer 1000 ° C! Qu'est-ce que tout cela signifie? Que faire turbocompression, qui peut résister à de telles charges non faibles pendant une longue période, une très coûteuses et difficiles.

Pour ces raisons, la turbocompression est répandue que pendant la Seconde Guerre mondiale, et même alors que dans l'aviation. Dans les années 50 la société américaine Caterpillar a réussi à l'adapter à leurs tracteurs et artisans de Cummins a conçu le premier turbo diesel pour leurs camions. Sur les voitures de tourisme de série turbo qui est apparu plus tard. Il est arrivé en 1962, quand presque en même temps vu la lumière Oldsmobile Jetfire et Chevrolet Corvair Monza.

Mais la complexité et le coût élevé de la construction - ne sont pas les seuls inconvénients. Le fait que le rendement de la turbine est fortement dépendante de la vitesse du moteur. A faible vitesse moteur l'échappement légèrement, légèrement déroulé rotor et compresseur souffle presque l'air dans les cylindres supplémentaires. Donc, il arrive que ne tire pas à trois mille tours par minute moteur, et alors seulement, après quatre mille cinq, «pousses». Ceci est appelé une mouche dans le turboyamu d'onguent. Et plus la turbine, plus il tournera vers le haut. Par conséquent, les moteurs avec la densité de puissance très élevée et haute pression turbines sont habituellement souffrent turboyamu premier. Et ici, les turbines, créant une basse pression, aucune panne ne presque pas de traction, mais ils soulèvent la puissance est pas très forte.

Il y a aussi une conception plus sophistiquée. Par exemple, les ingénieurs ont mis au point le moteur monté sur non pas un mais deux turbines. On travaille sur les petits tours du moteur, ce qui crée une traction sur les "classes inférieures", et le second est inclus plus tard. Cette décision a été appelé bi-turbo a permis de tuer deux oiseaux avec une pierre - et le problème de turboyamu et la pénurie d'électricité. A la fin des dernières voitures siècle avec des turbines de série schéma de câblage a une certaine popularité, ils ont sorti Nissan, Toyota, Mazda et même Porsche. Toutefois, en raison de la complexité de la conception de ces dispositifs siècle, il a prouvé idées de courte durée et très différentes.

Par exemple, un turbo parallèle ou biturbo. Autrement dit, au lieu d'une petite turbine pose deux turbines identiques, qui fonctionnent indépendamment l'un de l'autre. L'idée est que plus la turbine, plus vite il tourne, plus "sensibles" tourne le moteur. En général, deux petites turbines placés sur des moteurs en V, une pour chaque "moitié".

Une autre option - une turbine avec deux "escargots", ou twin-scroll. L'un d'eux (un peu plus grand) reçoit les gaz d'échappement à partir d'une moitié des cylindres du moteur, la seconde (légèrement plus petits) - à partir de la deuxième demi-cylindres. Les deux gaz sont introduits dans une turbine, le filage de manière efficace et à faible et à grande vitesse.

Mais ces designers ne sont pas satisfaits. Naturellement, il est beaucoup plus facile à faire que de clôturer deux turbines un. Il est seulement nécessaire de veiller à ce que la turbine est tout aussi efficace travaillé tout au long de la plage de régime. Il y avait donc une turbine à géométrie variable. Ici et le plaisir commence. En fonction de la vitesse de la lame et tourner la forme particulière de la buse varie. Le résultat est un "superturbina" qui fonctionne bien dans toute la plage de régime. Ces idées sont dans l'air plus d'une douzaine d'années, mais n'a pas réussi à les mettre en œuvre relativement récemment. Et la première turbine à géométrie variable est apparu sur les moteurs diesel, le bénéfice de la température du gaz, il est beaucoup moins. Et des voitures à essence premier exemple d'une telle turbine, la Porsche 911 Turbo.

La conception du moteur turbo apporté à l'esprit pendant une longue période et leur popularité a augmenté de façon spectaculaire au cours des dernières années. Et turbocompresseurs se sont avérés prometteurs, non seulement dans le sens de forcer les moteurs, mais aussi en termes d'amélioration de l'efficacité et de l'échappement de la propreté. Ceci est particulièrement important pour les moteurs diesel. Rare diesel aujourd'hui, ne porte pas le préfixe "turbo". Mais l'installation de la turbine dans les moteurs à essence vous permet de transformer une voiture ordinaire prospectifs dans ce "léger". L'un avec un petit, plaques peine perceptibles «turbo».