|
Термин "турбо" неразрывно связан с маркой
Porsche. В октябре 1974 года
автопроизводитель из города Штуттгарт представил первый в мире серийный
спортивный автомобиль с турбонагнетателем. С тех пор каждое новое поколение
модели
Porsche 911
Turbo удивляло каким-либо особым техническим новшеством. Интеркулер,
Bi-Turbo, VarioCam Plus или звание „самый чистый в мире автомобиль“ являются
вехами развития турбированных двигателей. Главная изюминка очередного поколения
турбо-версии скрывается за тремя буквами: VTG.
Porsche впервые в мире представит наддувный бензиновый
двигатель с изменяемой геометрией турбины (VTG). Эта технология, применяемая в
турбированных дизельных двигателях с 90-х годов, позволяет заметно улучшить
эластичность двигателя и ускорение особенно на низких оборотах. До сих пор, в
сравнении с турбированными дизельными двигателями, намного более высокие
температуры отработавших газов (до 1000 градусов по Цельсию) считались
непреодолимым техническим препятствием. Компания Porsche решила эту проблему в
тесном сотрудничестве с производителем турбонагнетателей Borg Warner Turbo
Systems и для этого использует стойкие к высоким температурам материалы,
позаимствованные из авиационно-космической техники.
Основными элементами системы VTG являются регулируемые
направляющие лопатки, которые целенаправленно направляют поток ОГ двигателя на
колесо турбины. Таким образом, принцип изменяемой геометрии турбины объединяет
преимущества малых и больших турбонагнетателей. Данное сочетание обеспечивает
как отличную реакцию двигателя с высоким крутящим моментом уже на низких
оборотах, так и прекрасные мощностные характеристики на высоких оборотах. При
этом высокий крутящий момент доступен в гораздо более широком диапазоне
оборотов двигателя.
Юбилей 16-го ноября
Турбонагнетатель был изобретен ровно 100 лет назад. 16-го
ноября 1905 года швейцарский инженер доктор Альфред Бюхи получил от
кайзеровского патентного ведомства Германии патент под номером 204630 на
„установку двигателя внутреннего сгорания, состоящую из компрессора
(турбокомпрессора), поршневого двигателя и подключаемой за ним турбины“.
Бюхи, родившийся 11-го июля 1879 года и скончавшийся 27-го
октября 1959 года, работал инженером в швейцарском городе Винтертур. Его идея
заключалась не только в предварительном сжатии воздуха, но и в использовании
той кинетической энергии, которая бесполезно выбрасывается с выхлопными газами
под высоким давлением. Он использовал отработавшие газы для привода турбины,
которая в свою очередь приводила в действие компрессор. Компрессор
обеспечивает предварительное сжатие воздуха на впуске и таким образом повышает
степень наполнения цилиндров двигателя. Так родился турбонагнетатель.
Тем не менее, Бюхи пришлось долго ждать подходящего момента
для реализации своего изобретения. Впервые оно было использовано в больших
корабельных двигателях. В 1923 году министерство транспорта Германии заказало
строительство кораблей "Данциг" и "Пруссия". Каждое пассажирское судно имело по
два десятицилиндровых дизельных двигателя, мощность которых была увеличена с
помощью наддува с 1750 до 2500 лошадиных сил. Первые попытки применения этой
технологии в автомобилях были предприняты в конце 50-х годов. Однако, так
называемая "турбояма" – задержка в реакции двигателя при резком нажатии на
педаль акселератора – оказалась пока еще непреодолимым препятствием на пути
разработчиков.
В 1973 году Porsche использовала в американской гоночной
серии CanAM новый болид 917/30, мощность которого составляла свыше 1100 л.с. –
это был представитель технологии турбированных двигателей. Автомобиль оставил
далеко позади всех своих соперников на гоночной трассе. В результате это
событие привело к изменению правил гоночной серии США, которое "сослало"
непревзойденный Porsche 917/30 прямиком в музей.
Первый 911-й с турбонагнетателем
Мощность 260 л.с., максимальная скорость свыше 250 км/ч,
разгон с 0 до 100 км/ч за 5,5 секунд – на парижском автосалоне в 1974 году
компания Porsche представила первую модель 911 Turbo, отличавшуюся именно
такими характеристиками. Максимальную мощность этот спортивный автомобиль
выдавал на низких 5500 об/мин, а максимального крутящего момента 343 Нм
достигал при 4000 об/мин. Тем самым Porsche добилась такого показателя
крутящего момента, который в то время считался невозможным для двигателей с
турбонаддувом. Относительно гармоничного набора мощности инженеры добились
благодаря искусному применению байпасного клапана. Кроме того, для уменьшения
"турбоямы" разработчики выбрали малый турбонагнетатель, который срабатывал
достаточно рано и таким образом уменьшал нехватку крутящего момента.
Последователь первого Turbo появился в 1977 году и "снимал"
с 3,3 литра рабочего объема 300 л.с. Решающим фактором для увеличения мощности
и абсолютным ноу-хау стало применение интеркулера. Он охлаждал горячий
нагнетаемый воздух до температуры менее 100 градусов по Цельсию, что позволило
снизить необходимое давление наддува без потери мощности.
Чистая турбина
В 1990 году в высшем сегменте автомобильного рынка Porsche
представила новое поколение своей модели 911 Turbo. Увеличенный на 50 %
интеркулер, соответственно увеличенный турбонагнетатель и система зажигания с
программным управлением в зависимости от давления обеспечили повышение мощности
до 320 л.с. Однако новый автомобиль также выделялся своей экологичностью.
Прогрессивная очистка отработавших газов с регулируемым трехкомпонентным
каталитическим нейтрализатором соответствовала самым строгим американским
нормам токсичности. Даже выхлопные газы из байпасного клапана очищались с
помощью отдельного катализатора.
Выпуск четвертого поколения модели 911 Turbo стартовал в
начале 1995 года. В его основе лежал двигатель объемом 3,6 литра от 911
Carrera. Однако мощностные показатели изменились до неузнаваемости, ведь
новичок был оснащен двойным турбонагнетателем. После того как в 1987 году на
Porsche 959 был впервые успешно применен второй турбонагнетатель, началась
эпоха Bi-Turbo в серийных моделях.
Новый 911 Turbo отличался огромной мощностью 408 л.с. при
5750 об/мин. Максимальный крутящий момент составил 540 Нм при 4500 об/мин. Его
ездовые характеристики были сенсационными: с 0 до 100 км/ч турбированный
Porsche разгонялся за 4,5 секунды, а набор скорости заканчивался только на
отметке 290 км/ч. Развитие мощности вновь оказалось очень гармоничным, ведь обе
небольшие турбины могли быстрее реагировать в потоке отработавших газов.
Настоящий шедевр удался инженерам при работах над снижением
токсичности выхлопа. Ухищренная технология применения катализаторов в сочетании
с новой системой бортовой диагностики OBD II обеспечили новому 911 Turbo звание
самого чистого автомобиля в мире. Система OBD II с помощью электроники
управления двигателем могла определять возможные источники неисправностей при
очистке отработавших газов и сохранять в памяти до 20 таких ошибок для
последующей детальной диагностики.
Две концепции в одном двигателе
Выдающееся техническое новшество современного поколения 911
Turbo, выпуск которого начался в 2000 году, называется VarioCam Plus. Эта
система снижает расход топлива и количество вредных выбросов, а также улучшает
плавность работы двигателя. Одновременно благодаря ей были оптимизированы
мощность и крутящий момент.
911-й Turbo развивает 420 л.с. при 6000 об/мин, а максимальная скорость
увеличилась до 305 км/ч. С другой стороны, расход топлива по сравнению с
предыдущим поколением снижен на 18 %.
Изюминка системы VarioCam Plus заключается в том, что она
объединяет в себе две разные концепции двигателя. Это стало возможн28ым
благодаря плавной регулировке впускного распредвала и изменению хода клапанов,
которыми управляет система Motronic. В результате на оборотах холостого
хода и частичной нагрузке на двигатель снижается расход топлива и количество
вредных выбросов. И наоборот, при полной нагрузке за счет идеального контура
кулачка при максимальном ходе клапана, равном 10 миллиметрам, достигаются
высокий крутящий момент и мощность.
|
