Принцип работы турбины в автомобиле: Как работает турбина на бензиновом двигателе — устройство турбокомпрессора

Содержание

Принцип работы турбины в автомобиле

Привет, в этой статье я рассмотрю для вас принцип работы турбины в автомобиле, а так же для чего нужна турбина в автомобиле вообще.

Наверно все слышали, что если в автомобиле установлена турбина то автомобиль становится «круче» такого же, но без турбины. Но на самом деле это не так.

Дело в том, что автомобильная турбина предназначена всего лишь для увеличения мощности и все, а ее полезность и без того в мощных автомобильных двигателях очень спорная.

Так происходит и с автомобильной турбиной, если двигатель физически мал, то и мощности в нем будет мало, а при наличии турбины мощность значительно увеличится.

А вот большому и мощному двигателю, зачем нужна турбина, остается лично для меня вопросом. Я имею в виду обычные автомобили, двигающиеся по обычным дорогам, а не по гоночным трассам или двигатели для поездов, где мощность всегда приветствуется.

На мой взгляд, это обычное удорожание автомобиля, а ну да, про «понты» забыл. Ведь не всегда, тот кто управляет автомобилем, знает что такое турбонаддув в автомобиле, зато точно знает о его наличии в своем автомобиле.

Работа турбины в автомобиле

Принцип работы турбины в автомобиле основан на раскручивании крыльчатки турбины выхлопными газами автомобиля, которая соединена с валом, а на другой стороне вала находится крыльчатка компрессора турбины.

Крыльчатка компрессора в свою очередь нагнетает воздух в цилиндры двигателя, что увеличивает его количество, при том же количестве поступающего в цилиндры топлива. Вот такой достаточно простой принцип работы турбины в автомобиле.

Автомобильная турбина предназначена для максимального увеличения мощности двигателя.

Ведь если при увеличении давления воздуха на 1 атмосферу прибавляется двойная порция кислорода, то это позволит даже маломощному двигателю отдавать мощность равную, мощности большого двигателя не имеющего турбонаддув.

Конструктивные особенности

Выхлопные газы проходящие через лопасти крыльчатки турбины зачастую достигают 900°С, поэтому эту часть корпуса турбины находящуюся в выхлопной системе изготавливают чугунной.

Вращение турбинного вала зачастую достигает показателей 240 000 об/мин, поэтому конструкция изготовления требует точности при сборке с использованием хорошо сбалансированных деталей.

В процессе эксплуатации автомобильная турбина должна смазываться и охлаждаться, и во многих легковых автомобилях для этого используют масло, залитое в двигатель, которое подается на вал турбины под давлением, создаваемым механическим насосом двигателя.

Но так же используется и комплексное охлаждение антифризом и маслом.

Вот теперь и вы знаете, как работает турбина в автомобиле, в этом нет ни чего сложного.

Интеркулер и турбина

При работе турбины воздух во впускном коллекторе автомобиля сильно сжимается, из-за чего происходит его нагрев, который уменьшает в нем кислород.

Для снижения температуры воздуха и был придуман интеркулер, который представляет собой обычный радиатор, только этот радиатор охлаждает воздух.

Ну, раз принцип работы турбины в автомобиле я надеюсь вам понятен, то у меня на сегодня все.

Тем, кому интересно разобраться в топливной системе автомобиля могу порекомендовать статью «Как устроена форсунка автомобиля» и другие из раздела блога «Топливная система».

Всем удачи на дороге.

C уважением автор блога: Doctor Shmi

Актуатор турбины двигателя автомобиля — назначение и принцип работы

Встретив словосочетание «актуатор турбины» (actuatorwestgate — вестгейт) и задумавшись над тем, что это такое, большинство автомобилистов из самого названия, а точнее из его русскоязычного аналога, понимают, что это устройство, регулирующее работу турбины на двигателях таковой оснащенных. И это действительно так.

Турбонаддув силового агрегата авто за счет увеличения количества поступающего в цилиндры воздуха (создаваемого им давления) увеличивает его мощность. Учитывая тот факт, что, в большинстве своем, энергия, раскручивающая турбокомпрессор, берется из давления выхлопных газов, выходящих из выпускного коллектора, следует понимать следующее: выше мощность → больше давление выхлопных газов → сильнее раскручивается турбина → растет нажим во впуске.

Да, со стороны кажется – вечный двигатель, но это давление выше необходимого, и оно вредит механизмам двигателя и самой турбины, поэтому его польза уже становится не так актуальна. Для решения проблем, связанных с регулировкой давления, создаваемого турбокомпрессором, служит актуатор.

Как он работает?

Принцип работы актуатора, или как его еще называют, вакуумного регулятора в целом прост: при наличии избыточного давления заслонка либо клапан открывается и излишний воздух (газы) не попадает в механизмы турбины/двигателя, а по специальным каналам отводится, минуя их, не позволяя турбине раскручиваться более определенного количества оборотов.

Открытие осуществляется 2 способами:

1. Пневматически.

Привод заслонки соединен мембраной либо цилиндром (в зависимости от производителя), прижатым в закрытом положении пружиной. При определенном нажиме, создаваемым турбиной, силы пружины не хватает удерживать заслонку в закрытом положении, и она открывается, направляя часть выхлопных газов мимо крыльчатки, уменьшая скорость вращения турбонаддува.

Плюс такого устройства – простота и надежность. Минус – сложность тонкой настройки.

2. Электромеханически.

Здесь клапан подчиняется электронному блоку управления двигателем через различные датчики, установленные, как в самой турбине, так и на впускном, выпускном коллекторах. Как следствие, такая система более отзывчива к регулировке и подстраивается под работу двигателя в любых условиях.

Недостаток всего один – сложность и высокая стоимость ремонта.

Видео с описанием работы турбокомпрессора с вакуумным регулятором.

Неисправности.

Неисправности могут быть как механические, вследствие больших температур выпускных газов, их агрессивной среды либо банального старения механизма и его износа, так и электромеханические, по тем же причинам.

Электронные системы, проще в диагностике, сам ЭБУ их диагностирует и может конкретно указать на проблему.

В полностью пневматическом устройстве все сложнее.

Во-первых, без специального оборудования и наличия регламентных показателей рабочей системы сложно разобраться, имеется ли проблема вовсе. О неполадке может сказать лишь уже в целом некорректно работающий двигатель, а сама проблема может быть запущена до сложного и дорого ремонта. Хотя в таких системах первоначальным источником проблемы могла быть попросту ослабшая пружина либо небольшая негерметичность в пневматической части.

Во-вторых, если и захочется разобраться в диагностике и наличии неисправности в турбонаддуве, сперва придется изучить сервисную документацию по конкретному автомобилю и алгоритмам диагностики работы его вестгейта, что довольно долго и не всегда возможно, поэтому если есть подозрения на неправильную работу турбины/вакуумного регулятора, большинству автовладельцев дорога только в специализированный сервис.

Тонкости настройки актуатора турбины.

Для любителей поковыряться в машине отметим, настройка актуатора – это как раз та единственная вещь, благодаря которой можно увеличить эффективность действия турбонаддувом выше предусмотренных производителем показателей. Конечно, надо понимать, увеличивая давление, создаваемое турбокомпрессором и, как следствие, мощность двигателя, вы расплачиваетесь меньшим ресурсом его работоспособности.

Если это вас не останавливает – в простых пневматических системах стремитесь к увеличению давления, при котором начинает открываться заслонка вестгейта. Как этого добиться, уже зависит непосредственного от устройства турбокомпрессора и тех компонентов, позволяющих это сделать, которые предусмотрел производитель, возможно, придется что-то усовершенствовать. В электронных системах произвести настройку работы актуатора, конечно, проще, но нужно учитывать, что сама настройка будет происходить посредством перепрограммирования ЭБУ. Если в целом вы знакомы с этим, больших проблем такая процедура не составит. Главное – вовремя остановиться в диапазоне регулировок. Однако это не всегда возможно вовсе – производители заботятся, чтобы лишние люди не лазили там, где им не следует, поэтому максимально блокируют возможность постороннего вмешательства в функционирование систем.

Видео о проверке и настройке актуатора турбины.

Подытожим.

Актуатор турбины – агрегат, основанная задача которого – защита от переизбытка давления и самой турбины, и двигателя в целом.

Принцип работы актуатора может быть различен, все зависит от производителя и конкретного устройства системы.

Ремонт и настройка актутора – непростая задача, как в диагностике, так и самом ремонте. Если читаете это материал, то, наверное, вам еще рано вмешиваться в работу данной системы, в помощь будут только специализированные сервисы. Если же хочется самостоятельно разобраться, необходимо обзавестись сервисной литературой по данной тематике конкретного производителя, что не всегда просто, ввиду редко имеющегося у такового желания делиться подобными секретами, уменьшая собственную прибыль на сервисе.

Рекомендую прочитать:

Что такое турбина. Принцип работы турбины

Турбиной называют дополнительный механизм двигателя. Она работает благодаря энергии отработавших газов и состоит из нескольких улиток. Одна улитка пропускает газы, а вторая – задувает воздух в цилиндр. Основная задача турбокомпрессора – увеличить мощность транспортного средства. Он может увеличить мощность двигателя практически до 100%.

Мощность автомобиля увеличивается за счет того, что турбокомпрессор под давлением подает воздух в цилиндр. Горение топливной смеси улучшается и вместе с тем увеличивается отдача.

Основные преимущества установки турбокомпрессора:

– увеличение мощности двигателя автомобиля;

– снижение расхода топлива;

– уменьшение токсичности автомобильных газов.

Какой бы качественный механизм вы не использовали, это не значит, что ему со временем не понадобится ремонт. Не стоит сразу идти и покупать новый компрессор, ведь можно отремонтировать старый.

Определить поломку турбокомпрессора может только профессиональный мастер. Однако, есть то, что вы и сам можете заметить. Например, когда из выхлопной трубы наблюдается синий дым или посторонние звуки при работе мотора, увеличенный расход масла.

Компания Turbotechnic https://turbotechnic.com.ua/remont-turbin-v-uzhgorode.html осуществляет ремонт турбокомпрессоров более 12 лет. Ремонт турбин производится с использованием качественных материалов. Отремонтированная деталь прослужит вам также долго, как и новая. На всю выполненную работу компания дает гарантию в два года.

Более детально ознакомиться с информацией можно на официальном сайте партнера.

Основные рекомендации по эксплуатации автомобиля с установленным турбокомпрессором

Для того, чтобы не создавать низкое давление в двигателе и не допускать пропускание пара масла нельзя использовать турбокомпрессор на холостом ходу больше получаса. Турбина, перед тем как выключается зажигание, должна остыть. Если резко выключить зажигание, то в системе произойдет слишком резкий скачек температур, что приведет к быстрому износу механизма.

Как правильно эксплуатировать автомобиль с установленной турбиной зимой

Зимой, автомобильный агрегат очень быстро остывает. Чтобы система турбины быстро заполнилась жидкостью, перед тем как запускать двигатель на холостых оборотах, следует его сначала провернуть.

 

 

Принцип работы турбонаддува в автомобиле

На чтение 5 мин. Просмотров 660

Турбонаддув на автомобиле как вид тюнинга. Что он дает и как он работает. Основные моменты конструкции, работы и установки турбин на автомобиле.

Любого автовладельца хотя бы раз в жизни посещала мечта о повышении мощности и рабочих характеристик своего железного коня, причем рождаются такие мысли не только у владельцев бюджетных автомобилей, она посещает головы и владельцев мощных спортивных суперкаров. И эту мечту можно осуществить. Технические прогресс принес в нашу жизнь возможность выполнить тюнинг и модернизацию любой техники. Увеличение мощности двигателя возможно за счет установки дополнительного оборудования в виде турбины, или как её еще называют – система турбонаддува. Она может быть установлена на любой двигатель, независимо от типа и марки. Если турбонаддув уже установлен, то тюнинг основывается на улучшении его рабочих характеристик.

Турбина в разрезе

Турбонаддув – что он дает

Выполнить тюнинг двигателя с получением увеличения мощности можно выполнить различными способами. В случае с турбиной, происходит интенсивное наполнение цилиндров топливно-воздушной смесью. Всасывание воздуха выполняется в автоматическом режиме. Если не устанавливать турбонаддув, то повысить мощность можно только за счет увеличения объемов цилиндров. При этом будет наблюдаться повышенный расход топлива, а сам двигатель на автомобиле должен быть массивнее.

Чтобы избежать увеличения массы двигателя и расхода топлива, надо увеличить интенсивность подачи топливно-воздушной смеси. Для этих целей и устанавливается турбина, которая выполняет роль нагнетателя.

В зависимости от того, какого типа установлен турбонаддув и какой двигатель, этот тюнинг позволяет достичь увеличения мощности 1,5-2 раза. При этом, не смотря на расхожее мнение, вреда для мотора не будет никакого, особенно если правильно настроить работу систем охлаждения и подачи масла. Чтобы это понять, стоит рассмотреть как работает турбонаддув.

Виды систем турбонаддува

Турбонаддув, устанавливающийся на современные двигателя, можно разделить на 3 вида:

  • Резонансный. Особое распространение получил на двигателях с распределенным впрыском. Работа основана на кинетической энергии объема воздуха, при этом происходит повышение давления воздушно-топливной смеси в момент открытия впускного клапана;
  • Газотурбинный. Является более популярным и приводится в действие выхлопными газами;
  • Объемный нагнетатель. Привод таких турбин выполняется в основном ременной передачей, а работает она по принципу обычного механического компрессора.

Так как наиболее распространенным видом является все-таки газотурбинные системы, то и рассмотрим конструкцию принцип работы турбонаддува именно этого типа. Итак, турбина – это механизм, состоящий из корпуса, в котором вращаются вал с крыльчаткой. На конструкции навешен пневмопривод, роль которого состоит в активации перепускного клапана, который необходим для регулировки вращения турбины. То есть это выглядит следующим образом: в процессе нагнетания воздуха компрессором происходит повышение давления, пневмопривод в этот момент открывает клапан и выбрасывает часть газов в выхлопную систему, тем самым уменьшая скорость вращения турбины.

Турбонаддув

Турбонаддув работает по такой схеме: отработанные газы выводятся из выпускного коллектора на лопасти турбинного колеса, оно приводит в движение, находящееся с ним на одном валу, компрессионное колесо, которое, в свою очередь,во время вращения создает большое давление воздуха и подает его во впускной коллектор двигателя. Увеличенное количество воздушно-топливной смеси. Этот процесс в конечном итоге приводит к повышению мощности двигателя автомобиля.

 Особенности тининга двигателей

Такое вмешательство в работу двигателя любого автомобиля – дело довольно серьезное. Такой тюнинг требует достаточного количества времени и средств, ведь типового решения этого вопроса не существует и в большинстве случаев многие детали выполняются на заказ в единичном исполнении.

К тому же, если установить на автомобиле турбину и не позаботиться о установке коллектора, интеркуллера и других элементов, то такое изменение конструкции особо ничего хорошего не принесет.Довольно часто тюнинг двигателя требует установки двух турбин, с низкими и высокими оборотами. Борьбу с задержкой реакции осуществляют установкой турбины с наклонным ротором и турбокомпрессорами с керамическими лопастями. Какими элементами будет наделен турбонаддув очень сильно зависит от характера езды, под который автомобиль готовится.

Установленный на автомобиле турбина, вынуждает владельцев выполнить тюнинг трансмиссии, ходовой части и тормозной системы. Дополнительно стоит выполнить тюнинг сцепления, привести в соответветствие новым параметрам и элементы подвески.

Если же на автомобиль установить двойной турбонаддув, способный работать на низких оборотах, следует приготовиться к серьезным изменениям динамики машины. Поэтому обязательно потребуется доводка остальных систем суперкара.

Эксплуатация авто с турбиной

Турбина

Такой тюнинг также требует особых условий эксплуатации. При соблюдении некоторых правил можно продлить срок работы турбины:

  • Своевременно проводить очистку масляных и воздушных фильтров;
  • Чтобы турбонаддув можно было эксплуатировать на протяжении длительного времени, необходимо периодически смазывать его и не допускать перегрева;
  • Перед началом движения «прогнать» двигатель на холостом ходу; эксплуатировать двигатель в оптимальном режиме

Рекомендации к установке турбины

Для того чтобы тюнинг посредством установки турбины радовал вас длительный срок, необходимо поддерживаться основных правил при установке и работе:

  • Выпускной коллектор.Основным компонентом турбины для авто является выпускной коллектор, снабженный фланцами, совместимыми с «посадочным местом» турбокомпрессора.  Для вывода отработанного газа в выхлопную магистраль необходим даунпайп (фланец), к которому необходимо приварить специальную гайку под лямбда зонд.Для уплотнения зазоров в местах соединения выпускного коллектора и даунпайпа необходимо использовать специальные прокладки.
  • После охлаждения турбины охлаждающая жидкость должна быть возвращена в емкость, откуда она была взята. Для этого к турбокомпрессору подводятся маслослив и магистраль отвода жидкости.

Несоблюдение данных рекомендаций может привести к выходу турбокомпрессора из строя, снижению давления в системе смазки, нарушениям в работе мотора и появлению очагов возгорания под капотом автомобиля.

Система турбонаддува — принцип работы турбины

Ноя 1 2014

Турбонаддув – способ увеличения мощности двигателя автомобиля за счет увеличения подачи воздуха в цилиндры, не изменяя при этом его (двигателя) объема.

Основной элемент системы – турбокомпрессор, состоящий из турбины и компрессора (нагнетателя). Причем турбина начинает работать как только происходит запуск двигателя, а компрессор только с определенного числа оборотов.

Роль обогащения топливо-воздушной смеси кислородом отведена компрессору (нагнетателю). Происходит этот процесс за счет использования энергии отработавших газов. Колеса («крыльчатки») турбины и компрессора закреплены на одном валу.

Выхлопные газы через выпускной коллектор попадают в корпус турбины, раскручивая ее колесо, которое в свою очередь раскручивает колесо компрессора, вследствие чего осуществляется всасывание воздуха из атмосферы в компрессор, и уже в нем его сжатие и нагнетение во впускное отверстие.

Так как сжатие воздуха сопровождается его нагревом, что приводит к уменьшению плотности, а как следствие к снижению и эффективности наддува в системах турбоннадува применяется интеркулер – своеобразный «промежуточный радиатор» (между компрессором и цилиндрами) для охлаждения воздуха, подаваемого в цилиндры.

Интеркулеры бывают двух видов: воздухо-воздушный и водо-воздушный.

В автомобилях преимущественно используются воздухо-воздушные интеркулеры, располагающиеся, как правило, либо фронтально (перепендикулярно продольной оси автомобиля) – обычно пространство перед/под радиатором двигателя, либо горизонтально над двигателем.

Твин-турбо (би-турбо) – система «сдвоенного» наддува, в которой применяется два турбокомпрессора, то есть две турбины и два компрессора.

Параллельная система «сдвоенного турбонаддува» (Parallel twin-turbo). Представляет собой конфигурацию турбонаддува, в которой два идентичных турбокомпрессора в равной степени разделяют между собой работу по нагнетанию воздуха в цилиндры.

Каждый из них действует на свой ряд цилиндров и функционирует за счет половины отработавших газов двигателя.

Секвентальная система «сдвоенного турбонаддува» (Sequential twin-turbo). В такой конфигурации также два турбокомпрессора – один меньшего размера, другой большего.


Работают они последовательно: на низких оборотах двигателя, когда энергии выхлопных газов не хватает для раскрутки колеса большой турбины, работает маленький, на высоких подключается большой.

Турбина с изменяемой геометрией

В настоящее время наряду с системами «сдвоенного турбонаддува» все большее распространение получают системы наддува с изменяемой геометрией, то есть с изменением сечения на входе колеса турбины. Происходит это за счет поворота небольших лопастей вокруг «крыльчатки».

Движение воздуха при закрытых лопастях.

Движение воздуха при открытых лопастях.

Уменьшение сечения на низких оборотах (при недостаточном для раскрутки колеса турбины количестве выхлопных газов) способствует увеличению мощности потока отработавших газов.

Когда же двигатель работает на высоких оборотах, и мощность потока газов возрастает, сечение увеличивается так, чтобы обеспечить достаточный двигателю «наддув», избежав при этом перегрузки турбокомпрессора.

По сравнению с «традиционными» турбокомпрессорами, имеющими в своей конструкции перепускной клапан, регулирующий обороты турбины, а следовательно и производительность компрессора, турбокомпрессоры с изменяемой геометрией более экономичны (естественно, относительно расхода топлива) и экологичны при более высокой мощности.

Разработка подобных систем наддува, помимо снижения затрат на топливо и выброса вредных веществ в атмосферу, направлена еще и на повышение производительности двигателей – исключения такого явления, как турбо-яма (турбо-лаг), когда на низких оборотах двигателя давления выхлопных газов недостаточно для раскрутки турбины, и только на высоких оборотах двигатель раскрывает свою истинную сущность, обозначенную «шильдиком» «turbo».

«На пальцах»…чтобы понять, что такое турбо-яма нужно сесть за руль автомобиля, оснащенным простым турбо-двигателем, проехать какое-то растояние на низкой скорости, а потом «утопить» педаль акселератора (газа) в пол…после небольшой паузы автомобиль довольно резким рывком устремится вперед!

Упомянутая выше «небольшая пауза» и есть турбо-яма.

Похожие записи автомобильной тематики:

Принципы работы автомобильной турбины — описание, механизм, схемы

Турбокомпрессор, турбонаддув, или турбина с постоянным наддувом представляет собой механическое устройство, функция которого состоит в перегрузе эндотермического двигателя, улучшая его характеристики. Чтобы правильно понять функционирование агрегата, необходимо ввести понятие количества поглощаемого воздуха. Существуют различные способы увеличения количества воздуха, поступающего в двигатель, например, увеличение его смещения или увеличение скорости вращения. Однако самый простой способ – в буквальном смысле «залить» камеру сгорания воздухом. Именно в этой гипотезе турбокомпрессор вступает в игру. Целью турбокомпрессора на практике является увеличение плотности поступаемого воздуха, условие, которое позволяет двигателю пропорционально увеличивать его эффективную мощность. В этой статье рассмотрим принципы работы автомобильной турбины в следующем порядке:

  1. Как увеличивается плотность воздуха в турбине.
  2. Как работает автомобильная турбина с наддувом.

Увеличение плотности воздуха в турбине

Для увеличения плотности воздуха используется турбина (турбокомпрессор с наддувом) с промежуточным охладителем, который выполняет функцию охлаждения сжатого воздуха. Эта конфигурация позволяет вводить большее количество кислорода в камеру сгорания, что, в свою очередь, позволяет заливать большую массу топлива. Так увеличивается мощность двигателя авто.

Но важно понять пошаговые принципы работы автомобильной турбины. Итак, турбокомпрессор состоит из двух основных элементов: компрессора и турбины. Они состоят из рабочего колеса, заключенного в корпус в форме улитки, который может вращаться на значительном числе оборотов. Компрессор и турбина вращаются с одинаковой угловой скоростью, поскольку они выполнены как одно целое через шпиндель.

Принцип работы автомобильной турбины — схема

Турбина здесь в роли интеллектуального устройства, поскольку оно восстанавливает кинетическую энергию выхлопных газов (в противном случае они будут потеряны), превращая их в механическую энергию, полезную для привода крыльчатки компрессора. Следовательно, сжатый воздух вводится во впускной коллектор, обеспечивая невозможный (в противном случае) объем воздуха для безнаддувного двигателя. Не менее важной является функция, выполняемая интеркулером, поскольку сжатый воздух имеет тенденцию повышать свою температуру, а теплообменник (интеркулер) позволяет снизить её и увеличить плотность воздуха.

Принципы работы автомобильной турбины с постоянным наддувом

Внедрение турбокомпрессоров в автопромышленности высветило некоторые проблемы, которые пытались решить в течение многих лет. Например, явление детонации из-за слишком высоких или недостаточных коэффициентов сжатия для надлежащего функционирования системы. Решение было найдено путем установки клапанов, называемых перепускной и отводной, предназначенных для поступления или отвода всасываемого воздуха или выхлопных газов наружу системы.

Клапан перепускной заслонки установлен в выпускном коллекторе, и его отверстие прямо пропорционально давлению наддува. Его функция заключается в ограничении оборотов двух рабочих колес, чтобы двигатель не подвергался чрезмерному напряжению из-за избыточного давления. При превышении пределов, установленных на этапе проектирования, избыточное давление преодолевает сопротивление пружины, помещенной внутрь клапана, отводя выхлопные газы наружу, позволяя компрессору замедляться, снижая следствие наддува.

Турбины компрессора с постоянным наддувом работают только под давлением потока выхлопного газа, который сначала собирается в контейнере, пока не будет создано достаточно высокое давление. При импульсном усилении используется импульс движения выхлопных газов. Поток выхлопных газов поступает непосредственно в турбину через наименьшую возможную трубу выхлопных газов при её перемещении.

Современные турбокомпрессоры развивают скорость до 300 000 оборотов/мин, и требуют экстремальных технических требований для строительства и охлаждения. Гидродинамический подшипник скольжения, который позволяет непрерывной масляной пленке минимизировать трение вала в турбине, является требованием для таких высоких оборотов. Кроме того, в современных турбокомпрессорах используются керамические элементы, что делает устройство более прочным.

Принципы работы турбины в автомобиле, видео:

Основным преимуществом турбокомпрессора является увеличение мощности и оборотов. В результате, значительно снижается расход топлива. Основным недостатком является повышение температуры, вызванное элементами двигателя, что требует более сложной системы охлаждения. В старых турбодвигателях также существует проблема так называемой «задержки турбонаддува», которая при низких оборотах не может создавать достаточно высокое давление и, следовательно, приводит к снижению производительности авто.

Читайте также: История возникновения автомобильной турбины.

Турбина электрическая — как она устроена?

Для более эффективной работы Вашего транспортного средства, автомобильные производители часто прибегают к системам турбонаддува. Но так ли положительно новый тип турбокомпрессора скажется на работе двигателя? Чтобы топливный расход автомобиля стал гораздо меньше, производители зачастую используют одно ключевое решение – сокращение объёма силового агрегата. Но кроме всего прочего, чтобы производительность таких двигателей оставалась на достойном уровне, обычно устанавливают турбокомпрессоры, которые управляются выхлопом и обладают задержкой, что более известна под термином «турбо лаг».

Автомобили с турбонаддувом подвергались этой проблеме много лет подряд, что сопровождалось постоянными жалобами и недовольством со стороны владельцев. Была найдена, как казалось, панацея – одновременная установка двух турбин, что минимизировало эффект турбо ямы. Но это, увы, не стало ключевым решением.

История электрической турбины

Электрическая турбина после длительного времени разработок уже готова к массовому применению. Об этом первой заявила компания Controlled Power Technologies (CPT) из Британии. Электрический турбонагнетатель, по их словам, уже готов к массовому производству. Руководство СРТ уже подписало соглашение с фирмой Switched Reluctance Drives Limited, что займётся разработкой OEM-модуля, основанного на этой технологической базе.

Switched Reluctance Drives займётся серийным производством электрических компрессоров. Британские разработчики, тем временем уже преуспели в создании реальных электрических компрессоров для двигателей внутреннего сгорания. Турбонагнетатель CPT будет устанавливаться на любые двигатели: атмосферные, турбированные дизельные или бензиновые.

Компания Controlled Power Technologies разрабатывала электрическую турбину на протяжении почти восьми лет, работа над ней началась ещё в начале 21-го века. Создатели электрической турбины заявляют, что она может работать от бортовой электросети напряжением в 12 вольт, а её использование избавит двигатель от эффекта турбоямы, а также задействует нагнетатель даже в режиме низких оборотов. Особенность данной технологии заключается в использовании регенеративной энергии. Обратное давление, что ранее сбрасывалось через обводной клапан блоу офф при сбросе акселератора, теперь направляется на вращение лопастями турбины маховика, что позволяет вырабатывать энергию и заряжать аккумулятор.

Прототип машины с электрической турбиной разработала немецкая компания AVL List. Электрический нагнетатель был адаптирован к двухлитровому бензиновому двигателю с непосредственным топливным впрыском. Такой силовой агрегат, который был установлен на Vokswagen Passat, загрязняет атмосферу очень деликатно, если так можно выразиться, всего 159 граммов на каждый километр пути, а это на целых 20 процентов меньше чем у аналогичного традиционного 2.0 TFSI с такой же мощностью, и меньше, чем у 170-сильного турбодизеля с таким же объёмом.

Разработчики утверждают, что данная технология помогает автомобильным производителям вложиться в установленные экологические нормы, которые вступили в силу уже в этом году. Компания Controlled Power Technologies создала стартер-генератор SpeedStart с ременным приводом, который используется для работы системы Start\Stop, что отключает двигатель на кратковременных остановках, что обязательно сэкономит топливный расход в условиях движения по городу в пробках.

Но наряду с исследователями из Британии, немецкие разработчики создали доступную идею, для нагнетания воздуха и причём с минимальными затратами, что стала признанной во всей Европе. Существенно эффективным способом улучшения нагнетания воздуха в двигателе является мини-турбина от компании KAMANN, которая монтируется во впускную систему. Электро турбонагнетатель от KAMANN является миниатюрной турбиной, которая выполняет роль электрической системы нагнетания воздуха, установленной в подкапотное пространство. Такой монтаж электрической турбины повышает крутящий момент мотора, в свою очередь способствуя понижению топливного расхода. Это улучшает качество выхлопных газов, уменьшая показатели углекислого газа и пролонгируя срок функционирования катализаторов, что улучшает общие скоростные характеристики автомобиля.

Принцип работы электротурбины

Принцип работы электрической турбины отличается от классического турбонагнетателя лишь за счёт конструкции оси, которая соединяет крыльчатки у классики. Когда турбокомпрессор достигает максимальных оборотов, контроллер включает электрический двигатель в генераторном режиме. За счёт этого предотвращается превышение пикового числа оборотов двигателя. В случаях слишком редкого понижения оборотов муфтовые соединения позволяют вращать крыльчатки независимо друг от друга, в свою очередь снижая нагрузку на подшипники.

Плюсы и минусы электрической турбины

Чем больше мощность, тем меньше выхлоп

Многие обычные двигатели внутреннего сгорания оснащаются турбинами для того, чтобы получить большую мощность и лучшее ускорение. Они расходуют меньше топлива и следовательно загрязняют атмосферу выхлопными газами также гораздо меньше в сравнении с аналогичными агрегатами без компрессора и нагнетателя. Всё, конечно же, это производит прекрасное впечатление в теоретическом плане, но практика показывает иные результаты. Большой крутящий момент зачастую находится лишь в узком диапазоне числа оборотов двигателя. Зачастую у некоторых турбо-дизелей можно наблюдать плохой показатель ускорения, в моменты изменения положения педали акселератора мотору нужно некоторое время для увеличения мощности для необходимого ускорения. Это явление уже упоминалось в данной статье как турбо-яма».

Экономия и быстрый отклик

Проведя анализ рынка современных автомобилей, компания KAMANN утверждает, что к 2020 году доля автомобилей, которые будут оснащаться электрическими турбинами, будет составлять 50-60% от общего количества сошедших с конвейера автомобилей. Ими также был разработан прибор, который помогает быстрее реагировать на изменение педали акселератора и в то же время оставаться экономичным. Эти требования очень сложно реализовать в двигателе с обычной системой турбонаддува. Такая турбосистема эффективна только в пределах определённого диапазона оборотов мотора.

Неоспоримое преимущество электрических турбин в эффективном нагнетании воздуха во всём диапазоне оборотов мотора автомобиля, даже в момент запуска двигателя, ведь нагнетаемый воздух уже находится во впускном коллекторе. В момент нагнетания воздуха, когда двигатель запускается, электрическая турбина мгновенно откликается на нажатие акселератора даже при маленькой скорости. Даже нагнетая воздух в момент переключения скоростей, Вы непрерывно будете получать дополнительную энергию для того чтобы двигаться и ускоряться.

Турбо нагнетатель, как дополнение турбосистемы

Эффективная работа большинства турбин начинается только свыше 3000 оборотов в минуту, а это означает, что крутящий момент ниже этой цифры уже не увеличивается, что не придаёт Вашему автомобилю динамичности, а двигателю мощности. Поэтому классические турбины отходят далеко в прошлое. Установка электрической турбины позволяет двигателю уже при 1200 оборотов в минуту сразу после нажатия педали газа, получать больше чистого воздуха, не затрачивая при этом необходимую энергию. В этот момент «номы» подскакивают на 12% в сравнении с классикой!

Увеличение мощности равно экономия

Главным преимуществом установки электрической турбины является предоставление двигателю непрерывного крутящего момента и гораздо быстрого ускорения автомобиля. Kamann Autosport сравнили автомобили с бензиновым мотором объёмом 1,4 с установленной электрической турбиной и аналогичным автомобилем но с объёмом 1,6 и без турбины. Результат был следующим: оба автомобиля выдали приблизительно одинаковую мощность и крутящий момент при том же самом топливном расходе. Следовательно эти два двигателя одинаково мощны, но первый потребляет на 10% меньше топлива! А это значит, что наряду с возросшей мощностью топливный расход совсем не увеличится!

Электрическая турбина обделена всеми недостатками обычной турбины, а размер её гораздо меньше. Кроме очевидных преимуществ, конечно, присутствуют и недостатки. Модуль электротурбины в зависимости от производителя достаточно прожорлив, что требует монтажа дополнительного оборудования.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Интеграция ветра в движущиеся транспортные средства для удовлетворения его общей потребности в энергии

Временные реакции электрической системы ветряных турбин намного быстрее, чем у механических частей в WECS. Это позволяет разделить схемы управления ветровой турбиной и DFIG и, таким образом, описать каскадную структуру управления, основанную на двух подсистемах управления:

  1. 1.

    Управление подсистемой ветровой турбины касается аэродинамической подсистемы, которая предоставляет опорные входные данные для управления подсистемой DFIG.

  2. 2.

    Управление подсистемой DFIG касается электрогенератора через силовой преобразователь.

В дальнейшем эти два уровня управления будут рассматриваться отдельно, как показано на рис. 5.

Рис. 5

Блок-схема всей системы

Стоит отметить, что нет необходимости в опорном напряжении, ограничителе крутящего момента или блоке насыщения из-за внутренних ограничений опорных сигналов, генерируемых переходными процессами.После получения напряжения широтно-импульсная модуляция (ШИМ) используется для генерации стробирующих импульсов с фиксированной частотой переключения для преобразователя на стороне нагрузки.

Управление подсистемой ветровой турбины

На рис. 6 показаны четыре отдельных области типичного WECS, где V max — скорость ветра, при которой достигается максимально допустимая скорость вращения ротора, а V cut-off — это скорость ветра при закрутке, при которой турбина должна быть отключена для защиты.

Рис. 6

Зоны управления и контроля WECS

На практике возможны две области работы турбины: высокоскоростная и низкоскоростная (E.W.E Association 2012). Работа на высокой скорости (IV) часто ограничена ограничением скорости машины. И наоборот, регулирование в области низких скоростей (II) обычно не ограничено ограничениями скорости.

Однако в этой области система имеет нелинейную неминимальную фазовую динамику. Как правило, цели управления ветровой турбиной зависят от скорости ветра.Для низкой скорости ветра цель состоит в том, чтобы оптимизировать улавливание энергии ветра путем отслеживания сигналов оптимальной скорости вращения ротора (Файда и Саади, 2010 г.; Бьянки и др., 2007 г.; Геннам и др., 2007 г.). Как только скорость ветра превышает ее номинальное значение, цель управления переходит на номинальную регулирующую мощность. В литературе было предложено множество методов MPPT (Gopal Sharma et al. 2013; Gupta et al. 2011).

Метод, предложенный в этой статье, прост и основан на предельной скорости ветровой турбины.Поэтому для измерения скорости ветра на ветродвигателе необходим анемометр. Предполагая, что оптимальное значение TSR λ может быть получено из рис. 4, оптимальную скорость турбины можно определить следующим образом, используя уравнение (3):

$$ \varOmega_{{t,{\text{opt}}}} = \frac{{\lambda_{\text{opt}} \cdot V}}{R} $$

(9)

Для этого метода MPPT регулятор скорости непрерывно регулирует скорость вала генератора, чтобы наложить эталонный электромагнитный момент DFIG с целью отслеживания, как показано на рис.7. Затем регулируют скорость вращения вала турбины для получения максимального коэффициента мощности. Метод MPPT значительно повышает эффективность ветроустановки. Для каждой скорости ветра существует определенная частота вращения, при которой кривая мощности данного ветродвигателя имеет максимум ( C p достигает своего максимального значения). Начиная описание WECS с аэродинамической подсистемы, следует отметить, что настоящая работа посвящена области II.Блок-схема системы управления MPPT для ветроустановки показана на рис. 7.

Рис. 7

Блок-схема MPPT с ведомой скоростью при регулировании мощности, получаемой от ветра, для подачи ее на последовательность турбины, шестерня и вал DFIG; в частности, цель управления состоит в том, чтобы захватить максимальную мощность, доступную от ветра

Эта блок-схема управления WECS с фиксированным шагом с переменной скоростью в области II обычно направлена ​​​​на регулирование мощности, получаемой от ветра, путем изменения скорости генератора; в частности, цель управления фиксирует максимальную энергоэффективность (MPE) кривых скорости вращения мощности для 7.ВЭУ мощностью 8 кВт, рассматриваемый в настоящей статье, при различных скоростях ветра. Соединяя все MPP из каждой кривой мощности, получается оптимальная кривая мощности, а система управления должна следовать кривой характеристики слежения (TCC) ветровой турбины. Каждая ветряная турбина имеет TCC, аналогичную показанной на рисунке ниже. При работе в области IV, которая возникает при превышении номинальной скорости ветра, турбина должна ограничивать улавливаемую мощность ветра таким образом, чтобы не превышались безопасные электрические и механические нагрузки (рис.8).

Рис. 8

Аэродинамические мощности различные скоростные характеристики для различных скоростей ветра, с указанием максимальной мощности с кривой слежения

Управление подсистемой DFIG

Принцип этого метода состоит в ориентации потока статора таким образом, чтобы вектор потока статора указывал в направлении оси d (Heier 1998; Hossain 2016). Этот подход реализуется путем установки квадратичной составляющей потока статора в нулевое значение:

$$ \phi_{s} = \phi_{ds} \Rightarrow \phi_{qs} = 0 $$

(10)

В системе отсчета Park этот подход показан на рис.9. Используя приведенное выше условие и предположив, что система энергосистемы устойчива при одном напряжении В с , что приводит к постоянному потоку в статоре ϕ с , мы можем легко вывести напряжение как

Рис. 9

Блок-схема нечеткого регулятора

$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}l} {v_{ds} = 0} \hfill \\ {v_{qs} = \omega_{s} \cdot \phi_{s} = V_{s} } \hfill \\ \end{массив} } \right.$$

(11)

Пофазное сопротивление статора не учитывается (реалистичная аппроксимация для машин средней мощности, используемых в WECS).

Следовательно, вектор напряжения статора является квадратичным опережением по сравнению с вектором потока статора. Используя уравнения (5) и (11), получаем напряжения ротора:

$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}l} { v_{dr} = \sigma L_{r} \frac{ {{\text{d}}i_{dr}}}{{{\text{d}}t}} + R_{r} i_{dr} — \sigma L_{r} \omega_{r} i_{qr } + \frac{M}{{L_{s}}}\frac{{{\text{d}}\phi_{ds}}}{{{\text{d}}t}}} \hfill \\ { v_{qr} = \sigma L_{r} \frac{{{\text{d}}i_{qr}}}{{{\text{d}}t}} + R_{r} i_{qr} + \sigma L_{r} \omega_{r} i_{dr} + g\frac{M}{{L_{s} }}V_{s} } \hfill \\ \end{массив} } \right.$$

(12)

где В с — величина напряжения статора, которое предполагается постоянным, а g — диапазон скольжения. Мы можем переписать напряжения ротора следующим образом:

$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}l} { v_{dr} = \sigma L_{r} \frac{{di_{dr} }}{dt} + R_{r} i_{dr} + {\text{fem}}_{d} } \hfill \\ {v_{qr} = \sigma L_{r} \frac{{di_{qr} } }}{dt} + R_{r} i_{qr} + {\text{fem}}_{q} } \hfill \\ \end{array} } \right.$$

(13)

С внутренней резьбой d и фам q , скрещенные члены связи между осью d и q :

$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}l} {\text{fem }}_{d} = — \sigma L_{r} \omega_{r} i_{qr} } \hfill \\ {{\text{fem}}_{q} = \sigma L_{r} \omega_{ r} i_{dr} + s\frac{M}{{L_{s} }}V_{s} } \hfill \\ \end{массив} } \right.$$

(14)

Следовательно, с учетом (10) потоки (6) упрощаются следующим образом:

$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}l} {\phi_{ds} = L_{s } i_{ds} + Mi_{dr} } \hfill \\ {0 = L_{s} i_{qs} + Mi_{qr} } \hfill \\ \end{массив} } \right. $$

(15)

Из (15) мы можем вывести, что токи равны

$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}l} {i_{ds} = \frac{{\phi_{ds} — Mi_{dr} }}{{L_{s} }}} \hfill \\ {i_{qs} = — \frac{M }{{L_{s} }}i_{qr} } \hfill \\ \end {массив} } \право.$$

(16)

Использование уравнений. (7), (11) и (16), активная и реактивная мощности статора могут быть связаны с этими токами ротора следующим образом:

$$ \left\{ {\begin{array}{*{20}l} {P_{s} = — V_{s} \cdot \frac{M }{{L_{s} }}i_{qr} } \hfill \\ {Q_{s} = — V_{s} \frac{M }{{L_{s} }}\left( {i_{dr} — \frac{{\phi_{ds} }}{M}} \right)} \hfill \\ \end{array} } \right. $$

(17)

Из-за постоянного напряжения статора активная и реактивная мощности статора контролируются через i кв и и др .

Таким образом, можно выполнять ориентированное на поле управление DFIG, при этом токи ротора рассматриваются как регулируемые переменные.

Развязанное управление гарантируется без упреждающей компенсации, поскольку FLC по своей сути устраняет условия перекрестной связи между двумя осями [уравнение. (14)]. В установившемся режиме для генератора без потерь мы можем использовать следующий энергетический баланс: P с  +  Pr  =  P м , где Р с  =  Т em ω с и Р м  =  Т q ω.

В методе MPPT электромагнитный крутящий момент используется для расчета эталонного значения активной мощности статора, которое соответствует заранее заданной характеристике мощность-скорость турбины для отслеживания точки максимальной мощности (Hossain 2016; Tsourakisa et al. 2009; Гретцель 2001).

Скорость вращения вала турбины регулируется для получения максимального коэффициента мощности. Отсюда следует, что P с  =  Т em ω с , где Т em * — эталонный электромагнитный момент, полученный из стратегии управления MPPT.{2} }}{{\omega_{s} L_{s} }}} \right)} \hfill \\ \end{array} } \right. $$

(18)

Турбинный автомобиль: чище воздух? — The New York Times

Вскоре в город Нью-Йорк будет доставлен экспериментальный автомобиль с газотурбинным двигателем для испытаний и демонстрации его способности обеспечивать мощность с низким уровнем выбросов в городских условиях.

Это часть городской программы по очистке воздуха, которая поддерживается грантом Национального управления по контролю за загрязнением воздуха.

Нью-Йорк заказал газотурбинную машину у Williams Research Corporation из Уоллед-Лейк, штат Мичиган, компании, которая в настоящее время становится мировым лидером в области технологий малых газовых турбин.

Некоторых, кто видит облака дыма, стелющиеся от взлетающего или приземляющегося реактивного самолета, может озадачить тот факт, что газовую турбину можно рассматривать как двигатель, работающий на чистом воздухе.

Однако установка легкового автомобиля принципиально отличается тем, что автомобиль приводится в движение через стандартную систему трансмиссии, а не за счет тяги.Его выхлоп не будет сильно отличаться по теплу или объему от выхлопа современных автомобилей, но выхлопные газы будут нетоксичными и будут соответствовать федеральным стандартам по контролю за выбросами на 1975 год. офис по контролю за загрязнением окружающей среды в Анн-Арборе, штат Мичиган, прошлым летом.

Как это может быть, если газовая турбина — это двигатель внутреннего сгорания, работающий на ископаемом топливе? Это не тот тип двигателя внутреннего сгорания, что и нынешний V.8.

Горение непрерывное, а не прерывистое, так что стенки камеры никогда не остывают. Это устраняет гашение газов, возникающее в поршневых двигателях, и предотвращает завершение процесса. В газовой турбине сгорание более полное, с меньшим количеством несгоревших углеводородов.

Топливо тоже другое. Вместо бензина турбина может работать на различных видах жидкого топлива, таких как реактивное топливо JP4 или JP5 или чистый керосин. Все это неэтилированное.

Газовые турбины также используют большое количество избыточного воздуха и, таким образом, разбавляют продукты сгорания до низких концентраций.Остается одна небольшая проблема: выбросы оксидов азота, для которых жесткие стандарты вступят в силу в 1976 году. программу развития, направленную на их минимизацию.

Как автомобильная промышленность реагирует на газовую турбину? В течение последних семи-восьми лет Ford и General Motors рассматривали газовую турбину как альтернативу дизельному двигателю в грузовиках, землеройной технике и различных промышленных установках, но не в автомобилях.У Chrysler была важная программа исследований и разработок турбин для легковых автомобилей с 1953 по 1967 год, но она была прекращена.

И GM, и Ford имеют промышленные газовые турбины, готовые к производству, и ожидается, что они начнут производить и продавать грузовики с турбинами в конце этого года.

Совсем недавно Г.М. внезапно осознал, что небольшая газовая турбина быстро превращается в долгосрочное решение для легковых автомобилей с чистым воздухом. И Г.М. бросился в бой.

В настоящее время в качестве нового отделения G.м. инженерно-технический персонал. Эта группа будет координировать все программы проектирования автомобильных турбин под общим руководством. Эта группа занимается не исследованиями, а только разработками для производства, дизайном продукта и технологией производства.

Во главе группы стоит Тибор Ф. Наджи, который ранее был директором по исследованиям газовых турбин в подразделении Allison (теперь Detroit Diesel Allison) компании G.M. в Индианаполисе, где производятся промышленные газовые турбины.

Что касается исследований, Г.M. также реорганизовала свою деятельность по производству турбин под руководством Джона С. Коллмана и Чарльза А. Аманна, которые занимались газотурбинными работами с начала 1950-х годов и проектировали экспериментальные газотурбинные машины, такие как высокопроизводительный Firebird I. (1954), Жар-птица II (1956) и Жар-птица III (1958).

Кроме того, Г.М. имеет контракт с Williams Research, в соответствии с которым Williams спроектирует, изготовит и поставит прототипы газовых турбин для легковых автомобилей компании G.M.

Так что это действительно выглядит так, как будто едет машина с турбиной.Но это все равно займет время.

В автомобильной промышленности время выполнения заказа составляет от трех до пяти лет с момента готовности окончательного серийного образца до момента начала массового производства. А до серийной версии еще далеко. Существующие небольшие турбины являются экспериментальными и разрабатывались без учета производственных затрат и методов.

Высокая стоимость экзотических материалов долгое время была важным аргументом против автомобильной газовой турбины, но теперь кажется, что новые исследования позволят получить недорогие материалы, которые могут выполнять эту работу.

Сокращение затрат — такая же сложная наука, как и контроль за выбросами, это вам подтвердит любой, кто работает в Детройте. Одним из факторов, работающих в пользу газовой турбины, является то, что затраты на очистку V-8 для соответствия будущим стандартам будут довольно высокими.

Чтобы получить представление о том, какое влияние контроль выбросов может внести на картину затрат, рассмотрим заявление, сделанное г-ном Уильямсом на публичных слушаниях в Агентстве по охране окружающей среды в Вашингтоне 7 мая 1971 года:

«Я полагаю, что в 1975 году появятся веские доказательства того, что газотурбинный двигатель будет дешевле в производстве, чем поршневой двигатель, чтобы соответствовать стандартам выбросов, которые будут прогнозироваться в то время.

Если мистер Уильямс прав, дни поршневых двигателей сочтены. Но не забывайте про Ванкеля! Это вращающийся двигатель внутреннего сгорания, работающий по тому же четырехтактному циклу, что и V-8, но обещающий себестоимость производства, возможно, вдвое меньше, чем у современного V-8.

Кроме того, он не потребует таких сложных и дорогостоящих средств контроля выбросов, какие предусмотрены сегодня для поршневых двигателей. Двигатель Ванкеля выглядит как временное решение, которое продвинет отрасль в ближайшие годы, пока газовая турбина не будет усовершенствована.

Мистер Норби — автомобильный редактор журнала Popular Science.

Микротурбины для автомобильной промышленности

Предыдущий блог Следующий блог

Здравствуйте! Добро пожаловать в этот выпуск нашей серии статей о микротурбинах! Сегодня мы поговорим о микротурбинах и их роли в автомобильном мире.

«Большие колеса продолжают вращаться…»

Теперь вот настоящий вопрос, когда вы видите этот текст, о какой песне вы думаете в первую очередь? После того, как это засело у всех в голове, давайте продолжим сегодняшнюю тему: микротурбины в автомобилях.

Во вступлении к серии я упомянул, что когда я думаю о микротурбинах, то сразу вспоминаю турбокомпрессоры, подобные тем, которые используются в поршневых двигателях автомобилей, грузовиков, лодок и небольших самолетов.

Турбокомпрессор, который обычно используется в больших и малых автомобильных двигателях.

Они, по сути, одинаковые, но и разные. Например, турбокомпрессор использует выхлопные газы поршневого двигателя для приведения в действие компрессора, который нагнетает в двигатель больше воздуха, а микротурбина приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеру сгорания, а затем также приводит в действие генератор для выработки электроэнергии.

Кроме того, турбокомпрессор может работать со скоростью более 100 000 (!!!!) оборотов в минуту, а в некоторых приложениях, таких как дорожный автомобиль, будет постоянно иметь разные скорости вращения. Теперь это не всегда так, на лодках / кораблях или самолетах, которые работают с (относительно) фиксированными оборотами двигателя во время полета, турбокомпрессор будет работать с постоянными оборотами; что похоже на то, как будет работать турбина, вырабатывающая электроэнергию (например, микротурбина).

Цикл турбонагнетателя: Источник

История: Где в автомобильном мире появились микротурбины?

Микротурбины были представлены на автомобильном рынке в 1950-х годах после Второй мировой войны.Примечательно, что Chrysler и General Motors пытались извлечь выгоду из относительно новой реактивной технологии, которая стала новейшим средством передвижения в конце Второй мировой войны. К сожалению, эти машины оказались коммерчески неудачными. Как мы уже говорили в нашей статье о микротурбинах в аэрокосмической отрасли, эти машины имеют очень узкий диапазон мощности и очень низкий крутящий момент на низких оборотах; оба эти качества вам не нужны в приложении, где рабочие условия и нагрузки постоянно меняются. Если вам это интересно, вы можете прочитать наш блог здесь, в котором эта тема рассматривается более подробно.

Рисунок 1: Двигатель Toyota GTV. Источник

Toyota возродила идею микротурбины в качестве основного двигателя в 1980-х годах, однако, как вы можете догадаться по тому, сколько их сегодня на дорогах, на самом деле это не сработало. Так чего же пытались добиться Toyota, General Motors, Chrysler и другие компании, используя небольшие турбины вместо поршневых двигателей? Что ж, несмотря на все написанное до сих пор о серьезных недостатках использования микротурбины в качестве основной силовой установки в автомобиле, есть некоторые преимущества, которые мы не должны сбрасывать со счетов:

 Преимущества использования микротурбины в качестве основного двигателя в автомобилях.

  • – Очень мало движущихся частей по сравнению с обычным поршневым двигателем.
  • – Увеличенные интервалы технического обслуживания по сравнению с обычным поршневым двигателем.
  • – Очень высокое отношение мощности к весу по сравнению с поршневыми двигателями.
  • – Потенциально более низкие выбросы.
  • – Разнообразие топлива; газовые турбины могут работать на различных видах топлива.

Недостатки микротурбины в качестве основного двигателя в автомобиле резкие тяжелые нагрузки с места.

  • . Кстати, у них плохая реакция дроссельной заслонки, что очень плохо в ситуациях, когда вам нужно выехать на шоссе или вы пытаетесь выиграть гонку на сопротивление.
  • – Вся отрасль должна будет переоснаститься для производства/обслуживания турбин для автомобильного мира.
  • — Для турбин требуются определенные редкие металлы, которые могут выдерживать тепло от горячих выхлопных газов, и в результате их покупка может быть очень дорогой.
  • – Турбины могут иметь более жесткие допуски, чем поршневые двигатели, что делает их более хрупкими и восприимчивыми к отказам из-за неблагоприятных внешних условий.
  • – Небольшие компоненты турбины сложно изготовить должным образом, что приведет к увеличению стоимости единицы транспортного средства.
  • — Поскольку инфраструктура автомобильной промышленности сосредоточена на поршневых двигателях, время ремонта газотурбинных двигателей будет выше среднего.
  • К настоящему времени должно быть ясно, что, несмотря на некоторые преимущества использования микротурбины в качестве основного двигателя автомобиля, недостатки почти наверняка затмевают эти преимущества.

    Несколько различных конфигураций гибридного двигателя. Источник

    Приложения:

    Так как же можно использовать микротурбины в легковых и грузовых автомобилях? Как и их аэрокосмические аналоги, микротурбины можно использовать в автомобиле несколькими способами. Итак, вот несколько различных способов их применения в легковых и грузовых автомобилях:

    В данном случае двигатель внутреннего сгорания остается неопределенным, однако в контексте этой статьи мы можем предположить, что двигатель на самом деле представляет собой газовую микротурбину. .Итак, как мы видим, существует несколько различных способов использования газовой микротурбины в автомобиле/автобусе/грузовике.

    Слева направо вверху мы начинаем с обычного электромобиля с батарейным питанием, без двигателя внутреннего сгорания. В правом верхнем углу у нас есть серийный гибридный электромобиль, в котором двигатель внутреннего сгорания соединен с трансмиссией и приводом автомобиля, а генератор соединен с аккумулятором. Этот генератор и аккумулятор также действуют как двигатель, приводящий в движение турбину и, в свою очередь, трансмиссию и транспортное средство.В среднем ряду слева у нас разные гибридные электромобили серии . В этом приложении турбина не имеет физической связи с колесами транспортного средства, а вместо этого питает аккумулятор при более стабильной и постоянной нагрузке таким же образом, как и турбина для выработки электроэнергии.

    Справа в среднем ряду у нас параллельный гибридный электромобиль. В этой конфигурации микротурбина и электродвигатель/генератор работают вместе, приводя в движение колеса, но без подачи энергии друг на друга.В этом случае двигатель и турбина по очереди приводят в движение транспортное средство, подобно тому, как мы видим обычные гибриды в настоящее время. Обычно при определенной скорости автомобиль приводится в движение двигателем с батарейным питанием, а затем турбина / двигатель внутреннего сгорания берет на себя движение при превышении этого порога скорости. Та же методология используется для серийного гибридного электромобиля внизу, за исключением того, что генератор получает свою мощность или «работу» от турбины вместо того, чтобы использовать движение колес и трансмиссию для придания мощности.

    И, наконец, внизу у нас есть последовательно-параллельный гибридный электромобиль. Этот пример похож на предыдущее приложение, которое мы только что рассмотрели, за исключением того, что вы заметите, что двигатель с питанием от батареи также позволит микротурбине обеспечивать питание двигателя и батареи в дополнение к движению колес транспортного средства.

    Итак, где микротурбины используются/прототипируются в автомобильном мире?

    Ну, есть несколько интересных случаев, которые я хотел бы вам показать.Первый является результатом совместных усилий Kenworth Trucks и корпорации Capstone Turbine. В сентябре 2017 года компания Capstone, специализирующаяся на производстве микротурбин, и Kenworth, гигант отрасли грузоперевозок, объединились, чтобы проверить жизнеспособность использования микротурбины в качестве источника энергии в паре с двигателем/генератором, в отличие от поршневого двигателя, приводящего в движение трансмиссия и колеса.

    Испытание прошло успешно, так как грузовик с микротурбинным приводом смог успешно привести в движение транспортное средство с помощью гибридной трансмиссии.При этом он потреблял меньше топлива и производил меньше выбросов, чем обычный турбодизельный поршневой двигатель.

    Грузовик Capstone-Kenworth. Источник

    Другим, более ярким примером стал специальный концепт-кар Jaguar C-X75. Планировалось, что это будет автомобиль с очень ограниченным тиражом, разработанный совместно с гоночной командой Williams F1.

    Дэйв Батиста с Jag C-X75, использованный в фильме о Бонде Spectre (2015). Источник

    Бортовая силовая установка этого автомобиля-злодея Джеймса Бонда состояла из двух газовых турбин мощностью 70 кВт, работающих на дизельном топливе, которые снабжали электричеством и увеличивали запас хода до электродвигателя мощностью 580 кВт.На одной только электроэнергии машина могла проехать жалкие 68 миль; Однако с микротурбинами этот диапазон увеличился до колоссальных 560 миль. Это больше, чем большинство автомобилей могут проехать на одном баке топлива! Максимальная скорость автомобиля составляет не менее впечатляющие 205 миль в час, а разгон до сотни занимает менее 3,5 секунд благодаря мощному электродвигателю мощностью 580 кВт. К сожалению, производство было остановлено в 2012 году, но идея Jaguar C-X75 живет!

    Ключевые выводы
    Микротурбины в той или иной форме стали частью автомобильного мира со времен Второй мировой войны.Идея использования микротурбины в качестве первичного двигателя была изучена, хотя и не показала себя очень многообещающей в качестве концепции, реализованной на практике. Тем не менее, использование микротурбины как части гибридной трансмиссии для подачи электроэнергии к батареям и, в свою очередь, к электродвигателям, является очень реальным вариантом, который изучался и, вероятно, будет продолжать изучаться.

    На следующей революции…

    В следующий раз мы рассмотрим газовые микротурбины на морском транспорте и то, где они могут быть полезны для выработки энергии с лучшей экономией топлива и меньшими выбросами.

    Если вы работаете над проектом, связанным с микротурбинами, позвольте SoftInWay помочь вам добиться успеха! Напишите нам по адресу [email protected], чтобы найти лучшее решение для вашего проекта уже сегодня.

    Предыдущий блог Следующий блог

    Знакомьтесь, Eolo, электромобиль на ветряке из Колумбии

    Электромобиль находится в разработке из самых неожиданных источников.Колумбия. Автомобиль представляет собой ветряной электромобиль Eolo — результат исследовательского проекта, проведенного компанией, базирующейся в стране. В настоящее время единственным в мире автомобилем, работающим на ветровой тяге, является «Эолик», или автомобиль на ветровой тяге.

    Мировая автомобильная промышленность стремится к разработке автомобилей, которые производят меньше вредных выбросов, используют альтернативное топливо или регенеративные технологии, которые также могут снизить стоимость эксплуатации автомобиля до минимума. Здесь на помощь приходят электромобили.Среди нескольких инноваций были те, которые питаются от солнечной энергии или имеют рекуперативное торможение (выработка энергии каждый раз, когда тормоза применяются). И последний новый ветер приходит из южноамериканской страны Колумбии…

    Фото предоставлено EOLO Motors

    Eolo, единственный отечественный автомобиль в Колумбии. Он использует новую и эффективную систему, которая использует энергию ветра для зарядки аккумуляторов. Название происходит от того факта, что это первый в истории «эолический» автомобиль, что означает, что он приводится в движение ветром.

    Промышленная корпорация Minuto de Dios Хавьер Ролдан, изобретатель системы, вместе с дизайнерами проекта Eolo разработал первый прототип электромобиля, который подзаряжается энергией ветра. Система основана на простом принципе вращения ветряной турбины, которая заряжает аккумуляторы, питающие колеса.

    Eolo оснащен гигантскими горизонтальными пропеллерами или ветряными турбинами спереди, которые быстро вращаются во время движения автомобиля, собирая ветер и преобразовывая его в электричество для зарядки аккумуляторов электромобиля.

    Фото предоставлено EOLO Motors

    Турбины, очевидно, добавляют до 10% к общему запасу хода Eolo, и его можно заряжать через стандартную розетку в течение ночи. Владельцы проекта утверждают, что автомобиль обеспечивает запас хода 100 км и максимальную скорость 100 км/ч.

    Eolo, или Aeolus на английском языке, был хранителем ветров в греческой мифологии и использовался для названия электрического автомобиля с горизонтальными пропеллерами, разработанного Рольданом.

    Хотя технология в ее нынешнем формате является сырой и, возможно, потребуется много времени, чтобы стать серьезным конкурентом, но это определенно глава в развитии электромобилей, на которую стоит обратить внимание.

     

    (Посетили 4313 раз, 2 посещения сегодня)

    Американский ветряной автомобиль

    Роберт Йост из American Wind был одним из приглашенных докладчиков на тематической конференции Sip & Hatch, посвященной устойчивой энергетике, еще в июне. Даже за те пять минут, что он должен был описать, что делает его технология, можно было «понять», а чего не понять?!

     

    Конечно, я не специалист по физике и не инженер, поэтому я уверен, что не все понимаю, но я все же мог понять основную предпосылку.

     

    Еще в 2011 году, когда Северную Алабаму опустошали торнадо и мы все провели более недели без электричества, жена Йоста сидела и смотрела, как лопасти вентилятора вращаются только от силы ветра. «Почему мы не можем использовать эту силу?» — спросила она своего мужа-инженера, и его ответ был лучше, чем она когда-либо ожидала. Он решил, чтобы это произошло.

     

    Ветряная турбина, которую спроектировал Йост, в разы меньше самых маленьких ветряных турбин, представленных в настоящее время на рынке, но производит больше энергии.Из-за уменьшенного размера его можно использовать во многих других функциях, и он безопаснее, чем стандартный ветряной двигатель, без риска для птиц. Один только уменьшенный размер создает ряд новых возможностей для путешествий, кемпинга и использования в военных целях.

     

    Ветряная турбина, которую спроектировал Йост, не очень похожа на типичные ветряные мельницы или ветряные турбины. На самом деле, он больше похож на турбину реактивного двигателя, и это потому, что именно по такому образцу построена конструкция. Работая аналогично крылу самолета или реактивной турбине, ветер на задней стороне турбины движется с гораздо большей скоростью, чем ветер на передней стороне.Это заставляет турбину вращаться с большей скоростью и поддерживает ее вращение.
    Некоторые из текущих возможностей, которые изучает Йост, включают:

    Использование ветра для приведения автомобиля в движение — Йост планирует использовать четыре своих небольших турбины на крыше своего гибридного автомобиля, увеличивая мощность аккумулятора и уменьшая время между необходимыми заправками газом или электрическими зарядками. Позже осенью он планирует отправиться в тур по пересеченной местности на своей машине, но до этого он может побить мировой рекорд по самой длинной поездке без необходимости останавливаться для дозаправки или подзарядки.

     

    Не вводите в заблуждение, машина все равно будет гибридной. Это не вечный двигатель. Но MPG на этом гибриде превзойдет все, что можно увидеть на нынешнем бензиново-электрическом гибриде, создавая автомобиль, который редко будет нуждаться в дозаправке. Йост говорит, что для того, чтобы автомобиль полностью работал от ветра, батареи должны стать сверхэффективными по сравнению с существующими в настоящее время. Ветер не может покрыть 100% потребности автомобиля в энергии, особенно когда автомобиль стоит в пробке и не движется.Поэтому нужен гибрид.

     


    Энергия ветра для нужд путешествий – Йост создал автономную версию своей ветряной турбины, которую можно использовать для нужд путешествий, таких как походы и походы. Эту турбину можно поставить на подставку или повесить на дерево, где она будет вращаться на ветру, собирая энергию для питания небольших приборов во время походов и кемпинга. Эта версия также может иметь приложения для военных и других целей. В конце концов, некоторые из этих турбин можно было бы даже использовать для питания всего здания.

     

    Ветряные турбины для военных – Говоря о военном использовании. В настоящее время военные рассылают комплекты ветряных турбин своим людям в полевых условиях вместе с легкими складными солнечными панелями. Проблема в том, что нынешние ветряные турбины очень велики, часто создавая цель для противоборствующих военных. Турбины от American Wind в несколько раз меньше по размеру и могут заменить существующие ветряные турбины, обеспечивая мощность и повышенную безопасность для наших вооруженных сил.

     

    Ветер компенсирует мощность ОВКВ – Йост ведет переговоры с производителями ОВКВ о добавлении своих небольших турбин к установкам ОВКВ. Эти турбины будут работать на выходе самого блока HVAC (тот воздух, который выдувается сверху и по бокам блоков), создавая энергию, чтобы компенсировать высокую стоимость отопления и охлаждения дома.

     

    Потенциальные области применения микроветряных турбин безграничны: от полей ветряных турбин до компенсирующей энергии и комбинированного использования с другими источниками энергии для домов, гостиниц и транспортных средств, а также для кемпинга и военных.Йост уже получил один патент на свое творение и ждет второго. Я предполагаю, что это будет не последнее, что он получит, так же как я уверен, что приложения, которые он уже рассмотрел, не будут концом многих применений его дизайна.

     

    Роберт Йост напоминает нам, что ветер не является основным источником энергии. Он говорит, что ветер и солнце, ветер и другие источники энергии работают в унисон. У нас наибольшая эффективность, когда мы объединяем несколько источников. В случае автомобиля это может быть ветер и газ, в случае дома это может быть ветер и солнце.

     

    Конечно, есть недоброжелатели, есть те, кто говорит «а не создаст ли это ветровую стену?» или «Как ветряная турбина может толкать машину против ветра быстрее, чем дует ветер?» Им Роберт указывает, что это уже доказано. Вы можете прочитать об этом здесь. Он указывает, что речь идет не только об одном простом физическом уравнении, это несколько уравнений, и речь идет о подходе к одной вещи с разных точек зрения.

     


    В его лаборатории я видел, как Йост и его сотрудники проверяют, могут ли они «сломать физику.«В настоящее время у них есть небольшой USB-вентилятор, приводящий в движение одну из их турбин. В течение следующих нескольких недель они планируют подключить USB-вентилятор непосредственно к турбине, чтобы посмотреть, смогут ли они питать вентилятор энергией от турбины, для которой вентилятор вырабатывает энергию. Оберните голову вокруг этого! Они скептически относятся к тому, что это сработает, но с нетерпением ждут возможности узнать. Не знаю, как вы, а я очень хочу посмотреть, работает ли это! Будет ли это следующей большой вещью? Не знаю, но смотреть интересно!

    НАЗАД В БУДУЩЕЕ ОБЛЕГЧЕННЫЙ ТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ CHRYSLER БЫЛ ТАКИМ МЯГКИМ, КАК ЕГО СВИСТОК – The Morning Call

    Детям, выросшим на Супермене, Томе Свифте и «Джетсонах», казалось, что будущее только что приземлилось на улицах Юга Аллентаун.

    Они могли услышать приближающуюся машину раньше, чем увидели ее, свистящий так, как может звучать только реактивный самолет слишком низко над землей. А потом оно пришло, похожее на то, что только что сошло со страниц комикса.

    Стильный хвост с двойными конусообразными фонарями заднего хода делал автомобиль похожим на ракету. Это было замечательно.

    Представьте себе автомобиль, который не нуждается в настройке, не глохнет и двигатель не вибрирует. Автомобиль, которому не нужен антифриз, потому что у него нет радиатора. Автомобиль, в котором печка срабатывает мгновенно даже в самые холодные дни и без проблем заводится в морозы.И представьте автомобильный двигатель, в котором на 80 процентов меньше деталей, почти не используется масло и используется только одна свеча зажигания.

    Нет, это не машина будущего. Это машина прошлого. Но он может оказаться дедушкой будущих поколений экономичных автомобилей.

    Осенью 1964 года Дорис и Рэй Фенстермахер временно стали гордыми водителями нового Chrysler Turbine Car.

    Они были среди 203 американских семей, случайно выбранных из почти 30 000 претендентов, для испытаний 50 идентичных экспериментальных автомобилей Chrysler в течение трех месяцев с октября 1963 года по январь 1966 года.

    Chrysler тестирует автомобили с газотурбинными двигателями в течение 10 лет, но это был первый случай, когда автомобильная компания взяла на себя обязательство построить значительное количество автомобилей с газотурбинными двигателями. И это был первый раз, когда автомобили будут водить и оценивать частные лица, не входящие в корпорацию.

    Целью программы стоимостью 40 миллионов долларов было проверить реакцию потребителей на мощность турбины и получить информацию о том, как автомобили работают в самых разных условиях.

    Двадцать один год спустя Chrysler Turbine Car выглядит старомодно.Передняя часть напоминает Dodge Dart, а кузов напоминает Thunderbird. Он был оформлен как современный автомобиль, а не как футуристический автомобиль мечты.

    Фенстермахеры проехали более 7000 миль на керосиновой машине за три месяца, что она у них была. Они отвезли его в Вашингтон, округ Колумбия, и в Мэн. Его производительность, по их словам, была безупречной.

    Фенстермахеры — теперь бабушка и дедушка — живо помнят эти три месяца. В то время они жили по адресу 1102 S. 6th St.в Аллентауне. Фенстермахер был 32-летним машинистом в Bethlehem Steel Corp.

    Некоторые местные издания назвали его «пионером 20-го века», заявив, что «он вполне может из первых рук заглянуть в будущее автомобилиста».

    Фенстермахер вспоминает эти три месяца в менее возвышенных выражениях.

    «Я был крут», — сказал он. «Я был единственным, у кого она была. Думаю, у меня действительно была большая голова в течение трех месяцев. Я ненавидел, когда она исчезала. Я ненавидел, когда они забирали ее обратно».

    Он помнит, что взял Эдмунда Ф.Мартин, который был председателем совета директоров Bethlehem Steel, прокатился на машине. И он получил разрешение парковаться внутри ворот завода у сталелитейного завода, где обычно разрешалось парковаться только мастерам и начальникам.

    В то время как ее муж получил большую часть внимания средств массовой информации, миссис Фенстермахер также должна была водить машину.

    «Мы позволили 89 людям покататься на нем и взяли 190 человек на прогулку», — сказала г-жа Фенстермахер, которая вела личный дневник своего опыта с автомобилем. «Все стремились сесть за руль или просто прокатиться на нем.

    Вскоре они узнали одну вещь: если они торопились, они брали другую машину — Плимут 1958 года. «Мы выезжали за буханкой хлеба и возвращались через час», — сказала миссис Фенстермахер. Каждый раз, когда они шли в супермаркет, дюжина человек хотела посмотреть на машину, и Фенстермахер всегда делал им одолжение, поднимая капот, благо, капот можно было открыть только изнутри машины

    Двигатель под капотом напомнил Фенстермахеру двигатель стиральной машины.

    Он не делал вид, что понимает все тонкости работы машины. Он был не один. Он сказал, что ни одна автомастерская не должна была трогать турбину, если она сломалась, потому что механики не знали, как ее починить. Если бы возникла проблема, Фенстермахеры должны были позвонить в Детройт. Им никогда не приходилось звонить.

    Разработанный Chrysler газотурбинный двигатель был похож на реактивный двигатель. Но, в отличие от реактивного самолета, автомобиль не приводился в движение горячими выхлопными газами, вырывающимися из задней части автомобиля.Сжатый воздух втягивался в двигатель, затем смешивался с топливом и воспламенялся свечой зажигания, в результате чего образовывался горячий, быстро расширяющийся газ. Этот газ вращал лопасти двух турбинных колес. Одна из вращающихся турбин передавала мощность через приводные валы для вращения задних колес автомобиля, а другая приводила в действие аксессуары.

    Крайслер сказал, что звук двигателя был самой заметной особенностью автомобиля. «Это ровный, приятный звук, захватывающий новый звук

    «Когда я ехал по улице, все головы поворачивались», — сказал Фенстермахер.«Это было громко, как реактивный двигатель». Но пара соглашается, что в машине не было шумно.

    Пожарные на станции Фэрвью на 7-й улице и улице Вайоминг однажды остановили Фенстермахеров, потому что они думали, что скулящий звук, исходящий от двигателя турбины, был вызван заклинившим стартером.

    В Вашингтоне Фенстермахеры собирались посетить могилу президента Кеннеди, когда их остановил полицейский на мотоцикле. Но он не хотел давать им билет. Он просто хотел посмотреть машину.Позже полицейский лично сопроводил их на Арлингтонское кладбище.

    Однажды утром миссис Фенстермахер залезла в машину и обнаружила под ней троих городских рабочих, явно любопытных посмотреть, как она работает. «Поэтому, естественно, они должны были услышать это и все остальное», — сказала она.

    Детям по соседству проехал металлический бронзовый автомобиль, этот свистящий двигатель был прекрасным звуком будущего. Они с нетерпением ждали того дня, когда звук будет издаваться каждым двигателем автомобиля.

    Но этого не произошло.

    Общенациональная оценка доказала Chrysler, что легковые автомобили с турбинным двигателем могут получить широкое признание потребителей. Турбина завершила «полную эволюцию — от исследовательской мечты до серийного автомобиля».

    Компания была близка к тому, чтобы начать производство автомобилей с турбинами для населения, по словам Уильяма П. Стемпиена, который отвечал за программу Chrysler по связям с общественностью для турбин. Одним из рассматриваемых вариантов было производство «очень ограниченной серии» до 25 000 автомобилей с турбинным двигателем.Другой заключался в том, чтобы предлагать газотурбинные двигатели в качестве опции примерно для 500 Dodge Charger.

    Но Стемпьен сказал, что планы по таким ограниченным производственным программам были прекращены, потому что автомобили были «невероятно дорогими», а технические проблемы еще нужно было решить, чтобы улучшить экономию топлива.

    Технические проблемы, с которыми Chrysler столкнулся два десятилетия назад, продолжают беспокоить других исследователей, которые все еще надеются, что турбины смогут приводить в движение автомобили будущего.

    Все мысли Фенстермахеров о том, что когда-нибудь они будут владеть турбиной, испарились, когда Крайслер сообщил им, сколько она стоит.Автомобиль, на котором они ездили, стоил 35 000 долларов. «Мы только что купили дом за девять тысяч баксов, — сказал Фенстермахер.

    Им также сказали, что новая турбина, если она будет производиться серийно, будет стоить 18 000-20 000 долларов – «что было неслыханно в 1964 году», – сказал Фенстермахер. «В те дни, я думаю, за такие деньги можно было купить Rolls Royce».

    Стоимость автомобилей во время программы была корпоративной тайной. Стемпьен, который до сих пор работает в Chrysler, сказал, что никто в компании не помнит цены.Он не спорил с цифрами, которые вспомнили Фенстермахеры.

    Фенстермахеры используют одно слово, чтобы описать, как они стали использовать автомобиль с турбиной: повезло.

    Они узнали о планах Chrysler протестировать 50 автомобилей из газетной статьи. Фенстермахер решил стать волонтером и написал в Chrysler.

    Через несколько месяцев представитель Chrysler позвонил и попросил посетить, не предложив объяснений. Когда он прибыл, он сказал им, что они были выбраны для использования турбины, и пригласил их на первоклассный обед.

    «Крайслер», сказал Фенстермахер, «обращался с нами как с королями и королевами. Я очень уважал «Крайслер корпорейшн»…»

    «… И теперь мы ездим на Форде!» — засмеялась миссис Фенстермахер.

    Турбинный вагон прибыл в Аллентаун на тягаче с прицепом. «Я был первым, кто использовал этого маленького негодяя», — сказал Фенстермахер. Но он не смог использовать его так скоро, как ожидал.

    После официального вручения ключей от машины перед прессой в Holiday Inn West Фенстермахеру пришлось ехать домой на своей старой машине, потому что номерной знак новой машины еще не прибыл.Турбина была доставлена ​​к его дому и припаркована перед входом официальными лицами Chrysler, которые затем сняли номерной знак. Фенстермахерам пришлось ждать пару дней, пока прибудет новая тарелка. «Я ел свое сердце, ожидая, когда смогу его проехать», — вспоминал Фенстермахер.

    Они сказали, что не нервничают по поводу вождения машины.

    Фенстермахер вспоминает, что однажды он полностью открыл машину, когда ехал в одиночку по пустому шоссе. Он разогнался до 105 миль в час. «Я должен был это проверить», — пожал плечами Фенстермахер.

    Хотя компания Chrysler заявила, что турбина была разработана как семейный автомобиль для повседневного использования, у нее был один недостаток для шести членов семьи Фенстермахер. У него было четыре кожаных ковшеобразных сиденья, разделенных стильной серебряной консолью, идущей по центру автомобиля. В то время детям Фенстермахеров — Рэю, Тому, Синди и Теду — было 3, 5, 7 и 8 лет. Фенстермахер взял кусок фанеры, подложил его и положил на подушки обоих задних сидений, чтобы перекрыть консоль, чтобы было место для всех детей.

    Тед Фенстермахер, которому сейчас 29 лет и он живет в Эммаусе, мало что помнит об этой машине. Но он помнит, что когда его отец запускал его, он звучал как пылесос, и что он привлекал большое внимание, потому что был таким громким. Но он добавил, что это спортивный, веселый автомобиль.

    Что помнит его младшая сестра Синди, так это то, что «ей приходилось сидеть на той доске на заднем сиденье».

    Единственное, что не нравилось Фенстермахерам в их машине, так это необходимость вернуть ее сразу после Рождества.Первоначально его должны были вернуть 23 декабря, но Chrysler разрешил оставить его до 28-го.

    После того, как Крайслер забрал автомобиль, представитель компании с магнитофоном провел несколько часов в доме Фенстермахеров, собирая их впечатления.

    «Это был настоящий опыт, — сказал Фенстермахер, — машина опередила свое время. Я действительно удивлен, что они не сделали этого».

    Фенстермахеры теперь проживают по адресу 216 S. 25th St. и ездят на серебристом Ford Granada 1977 года выпуска.В 1965 году Рэй покинул Steel и перешел в Mack Trucks, где работает в отделе технического обслуживания.

    Если бы цена была подходящей, они сказали бы, что купят машину с турбиной сегодня.

    Оба также сказали, что хотели бы увидеть еще одного. В течение многих лет они думали, что все 50 автомобилей были раздавлены катком. «Они не хотели, чтобы они были предметами коллекционирования или в музеях, они не хотели, чтобы они были повсюду», — сказал Фенстермахер.

    Сорок одна из 50 турбин Chrysler, построенных для программы испытаний, позже были уничтожены компанией.Chrysler импортировал кузова из Италии без уплаты налога на импорт на том основании, что это будут только экспериментальные автомобили. По словам Стемпиена, у компании было три варианта после завершения программы потребительских испытаний. Он может отправить автомобили обратно, заплатить высокие федеральные налоги на импорт или уничтожить их. Транспортные средства были сожжены, а затем раздавлены.

    Три автомобиля Chrysler до сих пор хранятся, а остальные шесть находятся в музеях. Единственный музей в этой части страны, в котором он есть, — это Смитсоновский институт в Вашингтоне, округ Колумбия.C. «Но он не выставлен на всеобщее обозрение, он находится в хранилище», — сказал представитель музея.

    После того, как программа испытаний была завершена в январе 1966 года, Chrysler признал, что некоторые люди думали, что и экономия топлива, и ускорение должны быть улучшены, прежде чем автомобили с турбиной смогут успешно продаваться. Chrysler также заявил, что «нехватка топлива» была серьезной проблемой, с которой пользователи сталкивались с автомобилями.

    У Фенстермахеров никогда не заканчивалось топливо, но у них были проблемы с поиском заправочных станций.

    Этилированный бензин, наиболее широко применявшийся для автомобилей 20 лет назад, использовать нельзя.Стемпьен подтвердил, что свинец в топливе мог повредить лопатки турбины в двигателе.

    Керосин был основным топливом, используемым парой из Аллентауна. Фенстермахер сказал, что стоил около 18 или 19 центов за галлон, что намного дешевле бензина. Но он знал только о двух местах, где его можно купить: на станции техобслуживания в Эммаусе и на другой стороне города, на 17-й и Тилгман.

    Они также могли использовать дизельное топливо, которое было более дорогим и продавалось только на стоянках грузовиков. Автомобиль также работал на неэтилированном бензине, но в то время он широко не использовался.

    Фенстермахерам сказали, что машина будет работать на любой горючей жидкости, включая спирт и даже духи.

    «Это была не такая экономичная машина, — вспоминал Фенстермахер. «Он получал около 11 миль на галлон, но по 19 центов за галлон это не так уж и плохо. Кроме того, экономия тогда не имела большого значения».

    Стемпьен сказал, что машины расходуют в среднем 15 миль на галлон. Chrysler пришел к выводу, что расход топлива был не таким хорошим, как у сопоставимого автомобиля с поршневым двигателем.Компания также заявила, что экономия топлива снизилась, потому что пользователи часто останавливались и ездили во время демонстрации автомобилей.

    Фенстермахер считает тот факт, что турбина не имела «мгновенного срабатывания», лишь незначительным недостатком. Он вспомнил, что ему приходилось «заводить этого придурка» на несколько секунд, прежде чем он мог выехать или обогнать другую машину. «Это было просто то, к чему нужно было привыкнуть», — сказал он. «Это не вызвало никаких проблем с безопасностью».

    У машины были очень «хорошие» тормоза, сказал Фенстермахер, который вспоминает, что готовился, когда люди впервые садились за руль, а он был пассажиром.

    В машине также было два аккумулятора. «Нужно было много сока, чтобы начать это», сказал он.

    Двумя основными проблемами традиционных газовых турбин были высокий расход топлива и обжигание выхлопных газов.

    Ключевой особенностью двигателя Chrysler, которая помогла устранить эти технические барьеры, был теплообменник, известный как регенератор. Он отводил тепло от выхлопных газов и рециркулировал его, чтобы повысить температуру газа, поступающего в двигатель. Это означало, что для повышения температуры газа нужно было использовать гораздо меньше топлива.В результате удалось сэкономить топливо и снизить температуру выхлопных газов. (Фенстермахер сказал, что выхлоп на турбине, на которой он ездил, был не слишком горячим. «Вы можете положить руку сзади, и она не обожжет вашу руку», — сказал он.) и в конце 1970-х годов текущие исследования турбин Министерства энергетики США ограничивались лабораториями. «Вы не увидите газотурбинного автомобиля, спонсируемого Министерством энергетики», — сказал Дик Алпо, руководитель программы Департамента по усовершенствованным тепловым двигателям.

    Алпо сказал, что немцы и шведы тестируют автомобили с турбинным двигателем, но усилия США ограничиваются улучшением характеристик газотурбинных двигателей. Если исследование федерального правительства будет успешным, предсказал он, экономия автомобильного топлива может быть улучшена на 30 процентов.

    Алпо сказал, что и General Motors, и Ford участвуют в исследованиях Министерства энергетики. По словам Стемпиена, Chrysler больше не занимается исследованиями в области турбин.

    Газотурбинный двигатель не имел коммерческого успеха, потому что не было найдено экономичного способа использовать больше тепла, тем самым экономя больше топлива, не разрушая лопатки турбины.

    Виды металлов, используемые в турбинах реактивных двигателей, слишком дороги для потребительского товара.

    Департамент энергетики тестирует керамические материалы, которые стоят не так дорого, как очень дорогие металлические сплавы, но при этом могут выдерживать высокие температуры. Успех будущих газотурбинных двигателей будет зависеть от того, удастся ли разработать удовлетворительные керамические материалы. Алпо сказал, что этого еще не произошло.

    «Никто из нас не может быть уверен, что концепция будет полностью успешной», — сказал Алпо.Он предсказал, что эти ответы не будут найдены до 1990-х годов. Пройдет много лет, прежде чем газотурбинный автомобиль американского производства снова пронесется по улицам Аллентауна.

    1963 Chrysler Turbine Car, легендарная реликвия реактивной эры Павильон Крайслер. Так что да, я уже тогда был фанатом автомобилей.

    И да, еще в послевоенный век реактивных двигателей ожидалось, что визжащие реактивные турбины заменят сравнительно неуклюжие поршневые двигатели в повседневных легковых и грузовых автомобилях.Chrysler потратил миллионы в 50-х и начале 60-х годов на разработку технологии для автомобилей, работающих на турбине, даже построил 50 из них для реального вождения и предоставил обычным людям для трехмесячной оценки.

    В конце концов пришло осознание того, что автомобили с турбиной никуда не делись по разным реальным причинам, и гладкие купе с турбиной были возвращены Chrysler, когда он отложил проект. Всего было построено 55 — пять прототипов и 50 серийных автомобилей — и 45 из них были отправлены в дробилку и уничтожены.

    Я бы сказал, что это было грехом и позором, и это напоминает мне о том, как GM уничтожила все, кроме горстки своих знаменитых электромобилей EV-1.

    «Выбор дня» — один из уцелевших автомобилей Chrysler Turbine 1963 года выпуска, и один из двух, находящихся в частных руках, а другой — в коллекции Джея Лено. Есть и другие выжившие, размещенные в музеях, таких как Смитсоновский институт, Генри Форд и Автомобильный музей Петерсена, но, кроме музея Лено, это единственный частный музей.

    «Шасси с номером 991231 является жемчужиной коллекции (Фрэнка) Клепца и отличается тем, что является единственным Chrysler Turbine Car, доступным сегодня на открытом рынке», — сообщает дилер в Сент-Луисе, штат Миссурия, рекламирующий автомобиль на ClassicCars.com.

    «Как и было предложено, он находится в исключительно хорошо сохранившемся состоянии, с оригинальной окраской цвета бронзы металлик, с дополняющей обивкой, всеми оригинальными деталями и приспособлениями, а также множеством запчастей, документами и технической информацией.

    Турбина также находится в рабочем состоянии благодаря совместным усилиям покойного Клепца, который был известным коллекционером автомобилей и историком из Терра-Хот, штат Индиана.

    Номер 991231 провел свою жизнь на Западном побережье в качестве демонстратора, прежде чем был представлен знаменитой коллекции Уильяма Харра в Рино, штат Невада, вместе с запасным газотурбинным двигателем, отмечает дилер в длинном описании объявления. Клепц получил автомобиль в конце 1980-х после распада коллекции Харры после его смерти.

    Если какой-либо автомобиль заслуживает звания культового, то это Chrysler Turbine, , который, помимо очевидных технических достижений, является еще и уникально красивым автомобилем.

    «Стиль был сделан собственными силами под наблюдением нового главного дизайнера Элвуда Энгела», — объясняет дилер. «Энгель заменил (Вирджила) Экснера в 1961 году и представил более сложный, плоский язык дизайна, который он оттачивал, работая в Ford, что объясняет мимолетное сходство Turbine с Ford Thunderbird конца 50-х годов.

    «Мотивы Jet Age были более сдержанными, чем дикие плавники и хром эпохи Экснера, а Turbine Car был сдержанным, но отчетливо элегантным».

    Автомобиль поставляется с «огромным файлом технических чертежей, технической информацией и исторической документацией», — говорит продавец. В продажу также войдут запасной двигатель с турбиной и трансмиссия в сборе.

    Ценник на этот значимый фрагмент автомобильной истории не указан, и кто знает его цену, так как очевидно, что нет никаких комплиментов.Свяжитесь с дилером, чтобы узнать запрашиваемую цену, и предлагать низкие цены не рекомендуется.

    И, говоря о запасных двигателях, дилер, предлагающий автомобиль, по-видимому, также имеет двигатель с турбиной и трансмиссию, которые продаются отдельно, демонстрационный образец, установленный на передвижном стенде, который был бы высшим произведением искусства гаража.

    «Узел номер ГТ-135 представляет собой герметичный узел турбины и трансмиссии, , который, как полагают, является запчастью из программы государственных испытаний машин с турбинами 1963–1964 годов», — говорит продавец.

    Автор: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.