История турбокомпрессора

Недавно автопроизводители вспомнили о технологиях турбированных моторов, которые намного эффективнее обычных двигателей.  Автомобильные турбокомпрессоры являются ключевым компонентом для увеличения мощности любого автомобиля, кроме того автомобили с турбокомпрессорами имеют и низкий расход топлива, и более чистый выхлоп.  Но, несмотря на то, что турбированные двигатели стали очень популярны несколько лет назад, технология двигателей, оснащенных турбокомпрессорами, появилась уже более 100 лет назад.

Со дня создания двигателя внутреннего сгорания инженеры искали способы увеличить мощность двигателя. Для достижения этой цели было разработано и испытано множество различных способов: повышение качества топлива, улучшение фаз впуска и выпуска, улучшение камеры сгорания и т. д.

Одним из самых простых и эффективных способов увеличения мощности двигателя является создание давления воздуха во впускной системе. Для этого требуется устройство (для него используется компрессор), которое нагнетает воздух в двигатель. Инженеры придумали различные типы компрессоров, часть из них вышла из строя из-за низкой надежности, сложности или низкой эффективности, и часть из них используется по сей день. Каждый компрессор использует энергию для повышения давления, снижения мощности и эффективности двигателя.

Каждый двигатель внутреннего сгорания, часть неиспользованной энергии, такой как тепло, инерция выхлопных газов, излучает в выхлопную систему, а затем в воздух. Эта энергия в лучшем случае используется для обогрева окружающей среды. 

В 1905 году швейцарский инженер Альфред Бучи оценил это и установил газовую турбину в выхлопную систему, которая проворачивала компрессор через ось. Турбокомпрессоры - так назывались эти газовые турбины. Смысл этого изобретения прост и основан на принципе работы лопастей ветряной мельницы, которые вращаются потоком ветра. Только вместо ветра в изобретении Альфреда использовался выхлоп отработанных газов силового агрегата, который и вращал лопасти.

В 1913 Французский профессор Огюст Рато впервые в мире оснастил самолет турбокомпрессором, основанным на изобретении Бучи.

В 1915 году Альфред Бучи построил прототип корабля, оснащенного дизельным двигателем с турбиной.

К сожалению, в те годы Альфреду удалось получить только патент на изобретение. Увы, построить партию опытных образцов у изобретателя не было возможности.

Позднее, турбокомпрессоры пришли в мир автоспорта, где перевернули представление о мощности автомобилей.

Популярность турбокомпрессоров в двигателях внутреннего сгорания несколько возросла, но из-за высокой цены многие производители автомобилей не удосужились ее установить. 

В 1980-х годах разработка технологий, то есть снижение стоимости производства турбокомпрессоров и повышение надежности, привели к прорыву - турбокомпрессоры начали использоваться чаще.
 
Основная проблема турбокомпрессора, которую пытаются решить производители - это «турбо-лаг». Поскольку ось турбокомпрессора с роторами имеет массу, она также имеет инерцию. Это главная причина, по которой турбокомпрессор вращается чуть позже, чем нажатие педали акселератора.

С 1990 года начались исследования по снижению инерции ротора турбокомпрессора и снижению массы оси. Турбокомпрессоры стали значительно улучшены, а простые компрессоры практически вытеснены с рынка. 
 
В 1998 году на автомобильный рынок пришли турбокомпрессоры с переменным потоком. Это послужило началом нового этапа в истории турбокомпрессоров, значительно улучшив динамику и другие параметры двигателей с турбонадувом.

Турбокомпрессоры с переменным потоком уже испытывались ранее, но тесты не показали ожидаемых результатов. Производитель турбокомпрессоров Garrett разработал турбину с переменным потоком (VNT), которая впервые была встроена в группу автомобилей VW-Audi. Чтобы не отставать, другие производители например - Holset, KKK тоже начали развивать это нововведение. Holset разработала новую серию турбин с изменяемой геометрией (VGT). Они были впервые установлены на грузовики Iveco с двигателями Cursor. Производителю «ККК» ничего не оставалось, кроме как создать то, что не запатентовано. Создав турбину с изменяемой геометрией и запустив ее в производство Garrett привлек их к суду за копирование. Тогда ККК пришлось заплатить Garrett в общей сложности 30 млн. евро.

В настоящее время поток выхлопных газов в турбокомпрессоре контролируется компьютером автомобиля, что обеспечивает максимальную точность и надежность. Сейчас сложно представить современный дизельный двигатель без турбокомпрессора.