Турбо-дизель - Turbo-diesel

1990 Ленд Ровер 19J двигатель (турбокомпрессор находится в правом верхнем углу изображения)
1983-1988 BMW M21 двигатель (турбокомпрессор внизу изображения)

Период, термин турбодизель, также записывается как турбодизель и турбодизель, относится к любому дизель оснащен турбокомпрессор. Как и в случае с другими типами двигателей, турбонаддув дизельного двигателя может значительно повысить его эффективность и выходную мощность.

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 последовали легковые автомобили. С 1990-х годов степень сжатия турбодизельных двигателей снижается.

Принцип

Дизельные двигатели обычно хорошо подходят для турбонаддува благодаря двум следующим факторам:

  • "Худой" соотношение воздух-топливо, возникающая, когда турбонагнетатель подает в двигатель избыточный воздух, не является проблемой для дизельных двигателей. Это связано с тем, что управление крутящим моментом зависит от массы топлива, которое впрыскивается в камеру сгорания (т. Е. Воздушно-топливного отношения), а не от количества воздушно-топливной смеси.[1]
  • Дополнительное количество воздуха в цилиндре из-за турбонаддува эффективно увеличивает степень сжатия, что в бензиновом двигателе может вызвать предварительное зажигание и высокий температура выхлопных газов. Однако в дизельном двигателе топливо отсутствует в камере сгорания во время ход сжатия, поскольку он добавляется в камеру сгорания незадолго до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки. Таким образом, не может произойти никакого предварительного зажигания.[2]

Для бензиновых двигателей с турбонаддувом интеркулер может использоваться для охлаждения всасываемого воздуха и, следовательно, увеличения его плотности.[3]

История

Смотрите также: Турбокомпрессор § История

Турбокомпрессор был изобретен в начале 20 века фирмой Альфред Бючи, швейцарский инженер и руководитель отдела исследований дизельных двигателей в Gebrüder Sulzer компания по производству двигателей. Турбокомпрессор изначально предназначался для использования в дизельных двигателях, так как в патенте Бючи 1905 года отмечалось повышение эффективности, которое турбокомпрессор может привнести в дизельные двигатели.[4][5][6] Однако только в 1925 году были изготовлены первые серийные двигатели с турбонаддувом - 10-цилиндровые турбодизельные судовые двигатели мощностью 2500 л.с. (1839 кВт), которые использовались немецкими пассажирскими судами «Preussen» и «Hansestadt Danzig».[7][8]

К концу 1920-х годов несколько производителей, такие как Sulzer Bros., MAN, Daimler-Benz и Paxman, производили большие турбодизели для морского и стационарного применения.[9][10] Последующие усовершенствования технологии сделали возможным использование турбонагнетателей на двигателях меньшего размера, которые работали на более высоких оборотах двигателя (об / мин), поэтому двигатели для тепловозов с турбонаддувом начали появляться в конце 1940-х годов.[11][12]

Использование турбо-дизельных двигателей в дорожных транспортных средствах началось с грузовых автомобилей в начале 1950-х годов. Прототип грузовика MAN MK26 был представлен в 1951 году.[13] за ним последовала серийная модель MAN 750TL1 с турбонаддувом в 1954 году.[14] В Вольво Титан Турбо Грузовик также был представлен в 1954 году.[15] К концу 1960-х годов спрос на все более мощные двигатели для грузовиков привел к тому, что турбодизели начали производить Cummins, Детройт Дизель, Scania и Caterpillar Inc.

В 1952 году Cummins Diesel Special стал первым автомобилем с турбонаддувом, участвовавшим в гонках. Индианаполис 500 автогонки и квалификация на поул-позиции.[16] Автомобиль был оснащен 6,6 л (403 куб. Дюйма) рядная шестерка двигатель мощностью 283 кВт (380 л.с.).[17][18]

Исследования небольших турбодизельных двигателей для легковых автомобилей проводились несколькими компаниями в течение 1960-х и 1970-х годов. Rover построил прототип 2,5-литрового четырехцилиндрового турбодизеля в 1963 году.[нужна цитата ] и Мерседес Бенц использовал пятицилиндровый турбодизель с промежуточным охлаждением в 1976 г. Мерседес-Бенц C111-IID экспериментальная машина.[19]

Первым серийным турбодизельным автомобилем стал Mercedes-Benz 300SD (W116) седан, который продавался в США с середины 1978 года и приводился в движение OM617 пятицилиндровый двигатель.[20] Год спустя Peugeot 604 D Турбо стал первым турбодизельным автомобилем, продаваемым в Европе. Турбодизельные автомобили начали широко производиться и продаваться в Европе в конце 1980-х - начале 1990-х годов, и эта тенденция сохраняется и по сей день.[21][22]

С 1990-х гг. коэффициент сжатия турбо-дизельных двигателей. Это связано с лучшей удельной мощностью и улучшенными характеристиками выхлопных газов двигателей с турбонаддувом и более низкой степенью сжатия. Двигатели с косвенным впрыском раньше имел степень сжатия 18,5 или выше. После введения Аккумуляторная топливная система В двигателях конца 1990-х степень сжатия снизилась до диапазона от 16,5 до 18,5. Некоторые дизельные двигатели, построенные с 2016 г., соответствуют требованиям Евро 6 Нормы выбросов выхлопных газов имеют степень сжатия 14,0.[23](p182-183)

Характеристики

Турбонаддув может значительно увеличить выходную мощность дизельного двигателя, приближая пиковую мощность к аналогичному бензиновому двигателю.[24]

Дизельные автомобили составили 50% всех регистраций новых автомобилей в Европе в 2014 году.[25][26] при этом многие из этих автомобилей используют турбодизель.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Пишингер, Стефан; Зайфферт, Ульрих (2016). Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik (на немецком языке) (8-е изд.). п. 348. ISBN  978-3-658-09528-4.
  2. ^ Рейф, Конрад (2017). Grundlagen Fahrzeug- und Motorentechnik (на немецком). п. 16. ISBN  978-3-658-12635-3.
  3. ^ Чёке, Гельмут; Молленхауэр, Клаус; Майер, Рудольф (2018). Handbuch Dieselmotoren (на немецком языке) (8-е изд.). п. 702. ISBN  978-3-658-07696-2.
  4. ^ Ванн, Питер (11 июля 2004 г.). Porsche Turbo: полная история. MotorBooks International.
  5. ^ Греш, М; Ньюнс, Теодор (29 марта 2001 г.). Производительность компрессора: аэродинамика для пользователя.
  6. ^ «Прогресс дизельных и газовых турбин». Diesel Engines, Inc. 26. 1960.
  7. ^ «Турбокомпрессору на этой неделе исполняется 100 лет». www.newatlas.com. 18 ноября 2005 г.. Получено 29 сентября 2019.
  8. ^ Дуг Вудъярд (ред.): Судовые дизельные двигатели и газовые турбины Pounder's, 9-е издание, Баттерворт-Хайнеманн, 2009 г., ISBN  9780080943619, п. 192
  9. ^ Международное судостроение и морское машиностроение. Уайтхолл Пресс. 56. 1933. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  10. ^ Кларк, Дональд; Дартфорд, Марк; Штутман, H.S. (1994). "Как это устроено". Новая иллюстрированная энциклопедия науки и изобретений. 6.
  11. ^ Иллюстрированная энциклопедия мировых железнодорожных локомотивов, П. Рэнсом-Уоллис, Courier Dover Publications, 9 марта 2001 г.
  12. ^ Уилсон, Джефф (1 декабря 2009 г.). Путеводитель модельного железнодорожника по тепловозам. Издательство Калмбах.
  13. ^ "150 лет Рудольфу Дизелю - история MAN". www.mantruckandbus.com. Архивировано из оригинал 2 июля 2012 г.
  14. ^ Типлер, Джон (1 августа 1999 г.). Грузовики.
  15. ^ «1950-е - Volvo Trucks». www.volvotrucks.com. Получено 29 сентября 2019.
  16. ^ «Высокие технологии возвращают специальный дизельный двигатель Cummins в Индианаполис». www.cummins.com. Получено 29 сентября 2019.
  17. ^ "Гоночная история Кевина Триплетта". www.triplettracehistory.blogspot.com. 1 августа 2008 г.. Получено 29 сентября 2019.
  18. ^ "Cummins на Indy 500 - Diesel Alley". www.trucktrend.com. Получено 29 сентября 2019.
  19. ^ «Мерседес-Бенц С 111». www.mercedes-benz.com. Получено 29 сентября 2019.
  20. ^ Популярная наука (Январь 1979 г.). Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  21. ^ «Mercedes-Benz представляет новый вид автомобиля с высокими динамическими характеристиками: турбодизель 300 SD Sedan». Ротарианец. Август 1978 г.
  22. ^ Петитт, Джо (13 мая 2005 г.). Компактные спортивные турбины и воздуходувки. CarTech Inc.
  23. ^ Merker, Günter P .; Тайхманн, Рюдигер (2014). Grundlagen Verbrennungsmotoren Funktionsweise, Моделирование, Messtechnik (7-е изд.). Springer. ISBN  978-3-658-03195-4.
  24. ^ МакКош, Дэн. «Власть будущего». Популярная наука (Октябрь 1993 г.).
  25. ^ «Второе пришествие - Дизель в Америке». www.economist.com. 26 октября 2006 г.. Получено 27 сентября 2019.
  26. ^ «Противоположная ставка Exxon на дизельное топливо». Международный Нью-Йорк Таймс (40, 847). 11 июля 2014. с. 15.