stringtranslate.com

Турбо-дизель

Термин турбодизель , также пишется как турбодизель и турбодизель , относится к любому дизельному двигателю , оснащенному турбонагнетателем . 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]

Турбирование дизельных двигателей началось в 1920-х годах с крупных судовых и стационарных двигателей. Грузовики стали доступны с турбодизельными двигателями в середине 1950-х годов, а в конце 1970-х годов последовали легковые автомобили. С 1990-х годов степень сжатия турбодизелей падает.

Принцип

Дизельные двигатели обычно хорошо подходят для турбонаддува по двум причинам:

В бензиновых двигателях с турбонаддувом для охлаждения всасываемого воздуха и, следовательно, увеличения его плотности можно использовать интеркулер . [4]

История

Турбокомпрессор был изобретен в начале 20 века Альфредом Бючи , швейцарским инженером и руководителем исследования дизельных двигателей в компании по производству двигателей Gebrüder Sulzer . Первоначально турбокомпрессор предназначался для использования в дизельных двигателях, поскольку в патенте Бючи 1905 года отмечалось повышение эффективности, которое турбокомпрессор мог обеспечить дизельным двигателям. [5] [6] [7] Однако первые серийные двигатели с турбонаддувом были изготовлены только в 1925 году. Это были 10-цилиндровые турбодизельные судовые 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 Бючи изобрел последовательный турбонаддув, который, по мнению Хельмута Пухера (2012), положил 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 двигателях меньшего размера, которые работали на более высоких оборотах двигателя, поэтому турбодизельные локомотивы начали появляться в конце 1940-х годов. [14] [15] В 1951 году компания MAN построила прототип двигателя K6V 30/45 мГА мощностью 1 МВт, который имел для своего времени исключительно низкий расход топлива - всего 135,8 г/л.с. (184,6 г/кВтч), что эквивалентно КПД 45,7%. [16] Это стало возможным благодаря усовершенствованной конструкции турбокомпрессора, состоящей из пятиступенчатого осевого компрессора в сочетании с девятиступенчатым радиальным компрессором и промежуточным охладителем. [17]

Использование турбодизельных двигателей в дорожной технике началось с грузовиков в начале 1950-х годов. Прототип грузовика MAN MK26 был представлен в 1951 году, [18] за ним последовала серийная модель MAN 750TL1 с турбодизелем в 1954 году. [19] Грузовик Volvo Titan Turbo также был представлен в 1954 году . [20] К концу 1960-х годов спрос на Увеличение мощности двигателей грузовиков привело к тому, что турбодизели начали производить компании Cummins , Detroit Diesel , Scania AB и Caterpillar Inc.

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

Исследования небольших турбодизельных двигателей для легковых автомобилей проводились несколькими компаниями в 1960-х и 1970-х годах. В 1963 году компания Rover построила прототип четырехцилиндрового турбодизельного двигателя объемом 2,5 л, а Mercedes -Benz использовал пятицилиндровый турбодизельный двигатель с промежуточным охлаждением в экспериментальном автомобиле Mercedes-Benz C111-IID 1976 года . [24]

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

С 1990-х годов степень сжатия турбодизельных двигателей снижается из-за лучшей удельной мощности и лучших характеристик выбросов выхлопных газов двигателей с турбонаддувом и более низкой степенью сжатия. Раньше двигатели с непрямым впрыском имели степень сжатия 18,5 или выше. После внедрения двигателей Common Rail в конце 1990-х годов степень сжатия снизилась до диапазона от 16,5 до 18,5. Некоторые дизельные двигатели, выпущенные с 2016 года в соответствии с нормами выбросов выхлопных газов Евро-6, имеют степень сжатия 14,0. [28] : 182-183 

Характеристики

Турбонаддув может значительно увеличить выходную мощность дизельного двигателя, приближая пиковое соотношение мощности к весу к эквивалентному бензиновому двигателю. [29]

Улучшения в мощности, экономии топлива, шуме, вибрации и жесткости турбодизелей как малой, так и большой мощности за последнее десятилетие стимулировали их широкое распространение на определенных рынках, особенно в Европе, где их (по состоянию на 2014 год) насчитывается более 50. % регистрации новых автомобилей. [30] [31] Турбодизели обычно считаются более гибкими для использования в автомобилестроении, чем дизельные двигатели без наддува . Турбодизели могут быть спроектированы так, чтобы иметь более приемлемое распределение крутящего момента в диапазоне скоростей, или, если они созданы для коммерческого использования, могут быть спроектированы так, чтобы улучшать выходной крутящий момент на заданной скорости в зависимости от конкретного использования. Безнаддувные дизели, почти без исключения, имеют более низкую выходную мощность, чем бензиновые двигатели 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 более высокие нагрузки, характерные для дизельного двигателя. более высокая степень сжатия . Эти факторы приводят к тому, что безнаддувные дизели имеют плохое соотношение мощности к весу. Турбокомпрессоры весят очень мало, но могут обеспечить значительное повышение мощности, крутящего момента и эффективности. Установка турбонагнетателя может довести соотношение мощности к весу дизельного двигателя до того же уровня, что и у эквивалентного бензинового двигателя, что делает турбодизели желательными для использования в автомобилях, где производители стремятся к сопоставимой выходной мощности и управляемости во всем диапазоне, независимо от типа. выбранного силового агрегата.

Смотрите также

Рекомендации

  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 . Моторбукс Интернешнл.
  6. ^ Греш, М; Ньюнес, Теодор (29 марта 2001 г.). Производительность компрессора: аэродинамика для пользователя .
  7. ^ «Прогресс дизельных и газовых турбин» . Дизельные двигатели, Inc. 26 . 1960.
  8. ^ «На этой неделе турбокомпрессору исполняется 100 лет» . www.newatlas.com . 18 ноября 2005 г. Проверено 29 сентября 2019 г.
  9. ^ Дуг Вудьярд (ред.): Морские дизельные двигатели и газовые турбины Паундера , 9-е издание, Баттерворт-Хайнеманн, 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. ^ Международное судостроение и морское машиностроение . Уайтхолл Пресс. 56 . 1933 год. {{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
  13. ^ Кларк, Дональд; Дартфорд, Марк; Штуттман, HS (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.). Справочник модельера-железнодорожника по тепловозам . Издательство Калмбах.
  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 Рудольфа Дизеля - 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 . Проверено 29 сентября 2019 г.
  21. ^ «Высокие технологии возвращают специальный дизельный двигатель Cummins в Индианаполис» . www.cummins.com . Проверено 29 сентября 2019 г.
  22. ^ "История гонок Кевина Триплетта" . www.triplettracehistory.blogspot.com . 1 августа 2008 года . Проверено 29 сентября 2019 г.
  23. ^ "Cummins на Инди 500 - Дизельная аллея" . www.trucktrend.com . Август 2008 года . Проверено 29 сентября 2019 г.
  24. ^ "Мерседес-Бенц C 111" . www.mercedes-Benz.com . Проверено 29 сентября 2019 г.
  25. ^ Популярная наука (январь 1979 г.). {{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
  26. ^ «Mercedes-Benz представляет новый вид мощного автомобиля: турбодизельный седан 300 SD» . Ротарианец . Август 1978 года.
  27. ↑ Петтитт, Джо (13 мая 2005 г.). Спортивные компактные турбины и нагнетатели . Компания КарТех Инк.
  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 будущего». Популярная наука (октябрь 1993 г.).
  30. ^ «Второе пришествие - Дизель в Америке» . www.economist.com . 26 октября 2006 г. Проверено 27 сентября 2019 г.
  31. ^ "Противоположная ставка Exxon на дизельное топливо" . Международная Нью-Йорк Таймс . № 40, 847. 11 июля 2014. с. 15.