История турбонаддува

Альфредом Бюхи работал инженером в швейцарском городе Винтертуре. Его разработка заключалась не только в том, чтобы сжимать воздух, направленный в двигатель, а также использовать кинетическую энергию, образующуюся при выходе выхлопных газов под высоким давлением, которая просто тратится впустую. Таким образом он смог использовать выхлопные газы, выходящие в процессе сгорания, для работы турбины и в то же время позволяющие компрессору сжимать воздух и увеличить его объем в двигателе. Будучи главным инженером научно-исследовательского отдела компании Sulzer Brothers, Альфредом Бюхи в 1915 г. предложил первый прототип турбодизеля.

Хоть Бюхи и первым догадался «сжимать» воздух на впуске в цилиндры при помощи кинетической энергии выхлопных газов, но первое известное практическое применение турбокомпрессора относится к 1910 году, когда экспериментами с газовым наддувом занялась американская фирма General Electric. Спустя десять лет ее турбонагнетателем был оснащен двигатель Liberty биплана Lepere, которому удалось подняться на рекордную по тем временам высоту — 10092 метра.

Еще в 1917 г. ограниченное количество турбонагнетателей было испытано на авиационных моторах в условиях Первой мировой войны. Так французский инженер Огюст Рато с некоторым успехом оснащал турбонаддувом двигатели Renault установленные на различных французских истребителях.

В 1918 году, Сэнфорд Мосс, инженер General Electric, прикомандированных к армии США Air Service и человек с большим интересом к двигателям, считал, что решил проблему потери мощности двигателя на высоте. Вместо проверки своей идеи в воздухе, Мосс предложил тестирование турбокомпрессора на вершине горы. Для этого двигатель монтировался на грузовике и был испытан на горе Пайкс-Пик в Колорадо на высоте 14000 футов (4300 м).

Турбокомпрессоры были впервые использованы в производстве авиационных двигателей в 1930-х до Второй мировой войны . Основная цель установки турбокомпрессоров на самолеты заключается в увеличении высоты, на которой самолет может летать, путем компенсации низкого атмосферного давления на большой высоте.

Не намного позднее турбины появились и на судовых дизелях. В 1923 году турбонаддув появился на судовых дизелях немецких пассажирских лайнеров Danzig и Preussen — мощность десятицилиндровых моторов за счет этого удалось поднять с 1750 до 2500 л.с.

Первый турбированный дизельный грузовик был изготовлен в " Schweizer Maschinenfabrik Saurer" (швейцарский машиностроительный завод Saurer) в 1938 году.

До 1950 года турбины использовались преимущественно в промышленности, в судовых установках и в дизельных двигателях железнодорожных локомотивов. К 1950 году в США в различных двигателях работали более 20 тыс. турбонагнетателей.

В 50-х годах прошлого века компания Caterpillar Tractor Co. поручила компании Garrett, имеющей опыт в металлообработке, разработке уплотнений и подшипников создание системы наддува для двигателей тракторов. В 1953 году прототип турбины Garrett прошел все тесты, проработав безостановочно 1800 часов. Caterpillar заказал 5 тысяч этих турбин для своего нового гусеничного трактора D9. Garrett стал лидером не только американского, но мирового турбостроения того периода.

И, наконец, в конце пятидесятых годов с турбонагнетателями начали экспериментировать автоконструкторы. Одними из первых серийных машин с турбонаддувом стали Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire 1962 года. Но ненадежность американских турбомоторов надолго затормозила их развитие за океаном, и центр турбоисследований переместился в Старый Свет.

В 1969 году на гоночной трассе дебютирует BMW-2002 с турбированным двигателем: 280 л.с. с двух литров рабочего объёма впечатляют даже сегодня! Добыть медали помешала ненадежность ТКР того времени: агрегат часто выходил из строя; тем не менее, потенциал идеи был продемонстрирован – в 1973 году на автосалоне во Франкфурте BMW представил уже дорожную версию 2002 turbo. Porsche ответил дорожным 911Turbo и гоночным 911CanAm с двигателем мощностью 1200 л.с.

В 1977 году турбокомпрессором стали оснащать двигатели шведских автомобилей Saab 99 Turbo. Чуть позже начали появляться первые легковушки с турбодизелями: Mercedes-Benz 300 SD (1978 г.), Volkswagen Golf Turbodiesel (1981 г.).

Массовое увлечение наддувом в Америке начинается в конце 70-х в связи с угрозой мирового топливного кризиса. Правительство ввело строгие требования, обязывающие автопроизводителей разработать экономичные двигатели небольшого объема и, чтобы придать этим двигателям резвость былых мощных агрегатов, автопроизводители начали в массовом порядке устанавливать на моторы нагнетатели. В начале 80-х каждая крупная компания имела в своем модельном ряду автомобиль с наддувом.

В середине 80-х началось массированное наступление японских производителей на американский рынок. Под капотом автомобилей, даже сделанных в США, все чаще можно было увидеть на турбинах логотипы Mitsubishi, Hitachi, IHI...

Сегодня турбонаддувом оснащаются практически все дизельные моторы. Появилось множество вариаций турбокомпрессоров: с двумя входными отверстиями на одну крыльчатку турбины (twin-scroll), с двумя турбинами (первое применение — Porsche 959, 1987 г.), с турбинами переменной геометрии, в которых специальными подвижными направляющими «дозируется» давление выхлопных газов на крыльчатку, из-за чего двигатель становится более отзывчивым и тяговитым на малых оборотах.