stringtranslate.com

Турбодизель

Термин турбодизель , также пишется как турбодизель и турбодизель , относится к любому дизельному двигателю, оборудованному турбокомпрессором . Как и в случае с другими типами двигателей, турбонаддув дизельного двигателя может значительно повысить его эффективность и выходную мощность, особенно при использовании в сочетании с промежуточным охладителем . [1]

Турбонаддув дизельных двигателей начался в 1920-х годах с крупных морских и стационарных двигателей. Грузовые автомобили стали доступны с турбодизельными двигателями в середине 1950-х годов, а затем и легковые автомобили в конце 1970-х годов. С 1990-х годов степень сжатия турбодизельных двигателей падает.

Принцип

Дизельные двигатели, как правило, хорошо подходят для турбонаддува по двум причинам:

Как и в турбированных бензиновых двигателях, промежуточный охладитель может использоваться для охлаждения всасываемого воздуха и, следовательно, увеличения его плотности. [4]

История

Турбокомпрессор был изобретен в начале 20-го века Альфредом Бюхи , швейцарским инженером и руководителем исследований дизельных двигателей в компании по производству двигателей Gebrüder Sulzer . Первоначально турбокомпрессор предназначался для использования в дизельных двигателях, поскольку патент Бюхи 1905 года отмечал повышение эффективности, которое турбокомпрессор мог привнести в дизельные двигатели. [5] [6] [7] Однако первые серийные двигатели с турбонаддувом были изготовлены только в 1925 году — это были 10-цилиндровые турбодизельные морские двигатели, используемые на немецких пассажирских судах Preussen и Hansestadt Danzig . [8] [9] Турбокомпрессор увеличил выходную мощность с 1750 л. с. (1287 кВт) до 2500 л. с. (1839 кВт). [10] В 1925 году Бюхи изобрел последовательный турбонаддув, который, по словам Хельмута Пухера (2012), знаменует начало современной технологии турбонаддува. [11]

К концу 1920-х годов несколько производителей производили большие турбодизели для морского и стационарного использования, такие как Sulzer Bros., MAN, Daimler-Benz и Paxman. [12] [13] Последующие усовершенствования в технологии сделали возможным использование турбокомпрессоров на меньших двигателях, которые работали на более высоких оборотах двигателя, поэтому турбодизельные двигатели для локомотивов начали появляться в конце 1940-х годов. [14] [15] В 1951 году MAN построил прототип двигателя K6V 30/45 mHA, 1 МВт, который имел, для своего времени, исключительно низкий расход топлива всего 135,8 г/PSh (184,6 г/кВтч), что эквивалентно эффективности 45,7 процента. [16] Это стало возможным благодаря усовершенствованной конструкции турбокомпрессора, включающей пятиступенчатый осевой компрессор в сочетании с девятиступенчатым радиальным компрессором и промежуточным охладителем. [17]

Использование турбодизельных двигателей в дорожных транспортных средствах началось с грузовиков в начале 1950-х годов. Прототип грузовика MAN MK26 был представлен в 1951 году, [18] за ним последовала серийная модель турбодизеля MAN 750TL1 в 1954 году. [19] Грузовик Volvo Titan Turbo также был представлен в 1954 году. [20] К концу 1960-х годов спрос на все более мощные двигатели для грузовиков привел к тому, что турбодизели стали производить Cummins , Detroit Diesel , Scania AB и Caterpillar Inc.

В 1952 году Cummins Diesel Special стал первым автомобилем с турбонаддувом, участвовавшим в гонке Indianapolis 500 и занявшим поул-позицию. [21] Автомобиль был оснащен рядным шестицилиндровым двигателем объемом 6,6 л (403 куб. дюйма) мощностью 283 кВт (380 л. с.). [22] [23]

Исследования в области меньших турбодизельных двигателей для легковых автомобилей проводились несколькими компаниями в 1960-х и 1970-х годах. Rover построил прототип 2,5-литрового четырехцилиндрового турбодизеля в 1963 году, [ необходима ссылка ], а Mercedes-Benz использовал пятицилиндровый турбодизельный двигатель с промежуточным охлаждением в экспериментальном автомобиле Mercedes-Benz C111-IID 1976 года . [24]

Первым турбодизельным автомобилем серийного производства был седан Mercedes-Benz 300SD (W116) , который продавался в Соединенных Штатах с середины 1978 года и оснащался пятицилиндровым двигателем OM617 . [25] Год спустя Peugeot 604 D Turbo стал первым турбодизельным автомобилем, проданным в Европе. Турбодизельные автомобили начали широко производиться и продаваться в Европе в конце 1980-х и начале 1990-х годов, и эта тенденция продолжается и по сей день. [26] [27]

С 1990-х годов степень сжатия турбодизельных двигателей снижалась из-за лучшей удельной мощности и лучшего поведения выхлопных газов турбированных двигателей с более низкой степенью сжатия. Двигатели с непрямым впрыском раньше имели степень сжатия 18,5 или выше. После внедрения двигателей Common Rail в конце 1990-х годов степень сжатия снизилась до диапазона 16,5–18,5. Некоторые дизельные двигатели, выпущенные с 2016 года для соответствия нормам выбросов выхлопных газов Euro 6, имеют степень сжатия 14,0. [28] : 182-183 

Характеристики

Турбонаддув может значительно увеличить выходную мощность дизельного двигателя, приближая пиковое отношение мощности к весу к показателю эквивалентного бензинового двигателя. [29]

Улучшения в мощности, топливной экономичности, а также шуме, вибрации и жесткости как маломощных, так и крупногабаритных турбодизелей за последнее десятилетие стимулировали их широкое распространение на определенных рынках, особенно в Европе, где они (по состоянию на 2014 год) составляют более 50% новых регистраций автомобилей. [30] [31] Турбодизели, как правило, считаются более гибкими для автомобильного использования, чем безнаддувные дизельные двигатели. Турбодизели могут быть спроектированы так, чтобы иметь более приемлемое распределение крутящего момента по всему диапазону скоростей или, если они созданы для коммерческого использования, могут быть спроектированы так, чтобы улучшить выходной крутящий момент на заданной скорости в зависимости от точного использования. Безнаддувные дизели, почти без исключения, имеют более низкую выходную мощность, чем бензиновый двигатель той же мощности, и в то же время требуют более прочных (и, следовательно, более тяжелых) внутренних компонентов, таких как поршни и коленчатый вал , чтобы выдерживать большие нагрузки гораздо более высокой степени сжатия дизельного двигателя . Эти факторы обуславливают плохое соотношение мощности к весу у безнаддувных дизелей. Турбокомпрессорные агрегаты весят очень мало, но могут предложить значительные улучшения мощности, крутящего момента и эффективности. Установка турбокомпрессора может повысить соотношение мощности к весу дизельного двигателя до уровня эквивалентного бензинового агрегата, что делает турбодизели желанными для использования в автомобилях, где производители стремятся к сопоставимым выходным мощностям и управляемости во всем диапазоне, независимо от типа выбранного силового агрегата.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Циннер, Карл; Пухер, Хельмут (2012), Aufladung von Verbrennungsmotoren (на немецком языке) (4-е изд.), Берлин/Гейдельберг: Springer, стр. 7–8, 106, ISBN 978-3-642-28989-7
  2. ^ Пишингер, Стефан; Зайферт, Ульрих (2016). Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik (на немецком языке) (8-е изд.). п. 348. ИСБН 978-3-658-09528-4.
  3. ^ Рейф, Конрад (2017). Grundlagen Fahrzeug- und Motorentechnik (на немецком языке). п. 16. ISBN 978-3-658-12635-3.
  4. ^ Чоке, Хельмут; Молленхауэр, Клаус; Майер, Рудольф (2018). Handbuch Dieselmotoren (на немецком языке) (8-е изд.). п. 702. ИСБН 978-3-658-07696-2.
  5. ↑ Ванн, Питер (11 июля 2004 г.). Porsche Turbo: Полная история . MotorBooks International.
  6. ^ Греш, М.; Ньюнес, Теодор (29 марта 2001 г.). Производительность компрессора: аэродинамика для пользователя .
  7. ^ "Прогресс дизелей и газовых турбин". Diesel Engines, Inc. 26. 1960 .
  8. ^ «На этой неделе турбокомпрессору исполняется 100 лет». www.newatlas.com . 18 ноября 2005 г. Получено 29 сентября 2019 г.
  9. ^ Дуг Вудъярд (ред.): Судовые дизельные двигатели и газовые турбины Pounder , 9-е издание, Butterworth-Heinemann, 2009, ISBN 9780080943619 , стр. 192 
  10. ^ Циннер, Карл; Пухер, Хельмут (2012), Aufladung von Verbrennungsmotoren (на немецком языке) (4-е изд.), Берлин/Гейдельберг: Springer, стр. 20, ISBN 978-3-642-28989-7
  11. ^ Циннер, Карл; Пухер, Хельмут (2012), Aufladung von Verbrennungsmotoren (на немецком языке) (4-е изд.), Берлин/Гейдельберг: Springer, стр. 21, ISBN 978-3-642-28989-7
  12. ^ Судостроение и морская инженерия International . 56. Whitehall Press. 1933. {{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
  13. ^ Кларк, Дональд; Дартфорд, Марк; Статтман, Х.С. (1994). «Как это работает». Новая иллюстрированная энциклопедия науки и изобретений . 6 .
  14. ↑ Иллюстрированная энциклопедия мировых железнодорожных локомотивов, П. Рэнсом-Уоллис, Courier Dover Publications, 9 марта 2001 г.
  15. ^ Уилсон, Джефф (1 декабря 2009 г.). Руководство по моделированию железнодорожных локомотивов . Kalmbach Publishing.
  16. ^ Циннер, Карл; Пухер, Хельмут (2012), Aufladung von Verbrennungsmotoren (на немецком языке) (4-е изд.), Берлин/Гейдельберг: Springer, стр. 22, ISBN 978-3-642-28989-7
  17. ^ Циннер, Карл; Пухер, Хельмут (2012), Aufladung von Verbrennungsmotoren (на немецком языке) (4-е изд.), Берлин/Гейдельберг: Springer, стр. 22, ISBN 978-3-642-28989-7
  18. ^ "150 лет Рудольфу Дизелю - История MAN". www.mantruckandbus.com . Архивировано из оригинала 2 июля 2012 года.
  19. ↑ Типлер, Джон (1 августа 1999 г.). Грузовики .
  20. ^ "1950-е годы - Volvo Trucks". www.volvotrucks.com . Архивировано из оригинала 27 января 2017 года . Получено 29 сентября 2019 года .
  21. ^ «High Tech возвращает Cummins Diesel Special в Индианаполис». www.cummins.com . Получено 29 сентября 2019 г. .
  22. ^ «История гонок Кевина Триплетта». www.triplettracehistory.blogspot.com . 1 августа 2008 г. . Получено 29 сентября 2019 г. .
  23. ^ "Cummins на Indy 500 - Diesel Alley". www.trucktrend.com . Август 2008. Получено 29 сентября 2019 .
  24. ^ "Mercedes-Benz C 111". www.mercedes-benz.com . Получено 29 сентября 2019 г. .
  25. ↑ Popular Science (январь 1979 г.). {{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
  26. ^ "Mercedes-Benz представляет новый вид высокопроизводительного автомобиля: турбодизельный седан 300 SD". The Rotarian . Август 1978 г.
  27. ↑ Петтит, Джо (13 мая 2005 г.). Спортивные компактные турбокомпрессоры и нагнетатели . CarTech Inc.
  28. ^ Меркер, Гюнтер П.; Тайхманн, Рюдигер (2014). Grundlagen Verbrennungsmotoren Funktionsweise, Simulation, Messtechnik (7-е изд.). Спрингер. ISBN 978-3-658-03195-4.
  29. ^ МакКош, Дэн. «Энергия для будущего». Popular Science (октябрь 1993 г.).
  30. ^ "Второе пришествие - Дизель в Америке". www.economist.com . 26 октября 2006 г. Получено 27 сентября 2019 г.
  31. ^ «Противоположная ставка Exxon на дизель». International New York Times . № 40, 847. 11 июля 2014 г. стр. 15.