Автомобилисты нынешнего поколения - далеко не первые, кого гипнотизирует магия цифр скорости и максимальной мощности двигателей. Больше ста лет назад стартовала эта гонка. Уже в 1905 году был превзойден рубеж в 100 л. с., всего несколько лет спустя - 150 л. с. Рос объем и, соответственно, масса моторов, заставляя применять все более тяжелое шасси. А это, в свою очередь, заметно снижало заветные цифры на спидометре. Таким образом, еще в начале века инженеры начали решать невероятно сложную задачу: как повысить мощность двигателя, снижая остальные его параметры - вес, размеры, расход топлива.
"Мерседес-24/100/140" начала 20-х - один из первых автомобилей с приводным нагнетателем
Схема турбонаддува бензинового двигателя:
1, 2 - выпускные трубопроводы; 3 - перепускной воздушный клапан; 4 - клапан перепуска отработавших газов; 5 - впускной трубопровод; 6, 11 - впускные каналы; 7 - канал управляющего давления; 8 - регулятор состава смеси; 9 - воздушный фильтр; 10 - топливная магистраль; 12 - топливная форсунка; 13 - компрессор; 14 - турбина; 15 - глушитель.
В ту героическую эру родилось немало конструкций - от совершенно фантастических до вполне реальных. Наиболее замечательной в этом ряду оказалась идея наддува. Представим себе такт впуска двигателя внутреннего сгорания: мотор в это время работает как насос, к тому же весьма неэффективный - на пути воздуха (горючей смеси) находится воздушный фильтр, изгибы впускных каналов, в бензиновых моторах - еще и дроссельная заслонка. Все это, безусловно, снижает наполнение цилиндра. Ну а что требуется, чтобы его повысить? Поднять давление перед впускным клапаном - тогда горючей смеси (для дизелей - воздуха) в цилиндре "поместится" больше. Энергия сгорания заряда с большим количеством топлива, само собой, станет выше; вырастет и общая мощность двигателя.
Эта несложная теория воплотилась во множестве самых разнообразных устройств, получивших общее название "нагнетатели". Были здесь и поршневые компрессоры, и шиберные, и объемные: Бриллиантом во всей этой массе блеснул запатентованный в 1905 году швейцарским инженером Альфредом Бюхи агрегат, известный сегодняшним автомобилистам как турбонаддув. Слово это родилось много позже самой идеи, которую добрых четверть века не удавалось использовать - уровень технологий не был еще готов к этому. Чему удивляться - самые лучшие двигатели той поры имели ресурс 30-40 тысяч километров, в среднем же - 5-10 тысяч. Какой уж тут турбонаддув?
Система наддува типа "Компрекс"
Однако технический прогресс быстро набирал обороты, и к 30-м это препятствие практически утратило силу. Впрочем, трудностей и так хватало - назовем хотя бы основную, над решением которой работали конструкторы все прошедшие годы (и, заметим, так до конца и не решенную): ротор турбокомпрессора нельзя сделать большим! И все потому, что чем больше диаметр турбины, тем выше ее момент инерции. Стало быть, даже если водитель при разгоне порезче нажмет на педаль акселератора, быстрого ускорения все равно не получится: придется подождать, пока турбина наберет соответствующие обороты. Итак, турбину следует сделать как можно меньше по диаметру. Но поступление воздуха зависит от окружной скорости лопаток, которая тем меньше, чем меньше диаметр ротора: Остается увеличивать обороты, хотя и тут есть ограничение, на этот раз со стороны допустимых нагрузок на материалы. И это далеко не все проблемы.
Агрегат наддува на "формульном" двигателе "Рено", предназначенном для "Лотоса-93Т" начала 80-х. Через несколько лет наддув в F1 был запрещен.
Тем не менее, уже в 30-х годах многие фирмы (естественно, самые богатые и передовые) устанавливали турбонаддув на свои модели. Тогда же появились многие устройства, ставшие теперь обязательными для агрегатов турбонаддува. Во-первых, это, конечно же, клапан, перепускающий выхлопные газы, если обороты турбины слишком велики. Не будь этого клапана, стал бы возможен режим, когда обороты двигателя растут неконтролируемо: выхлопных газов все больше, соответственно, все выше обороты турбины и количество нагнетаемого воздуха: В таком случае поломка мотора неизбежна. Перепускным клапаном управляет давление воздуха во впускном коллекторе: если оно выше допустимого, клапан открывается и часть отработавших газов идет в глушитель, минуя турбину. Этого конструкторам и, естественно, водителям показалось мало, ведь и торможение, и последующий разгон турбины требуют определенного времени, стало быть, быстрой реакции автомобиля ожидать опять-таки не приходится. Кроме того, рассчитывая агрегат наддува на достаточную (не чрезмерную) подачу воздуха при оборотах выше средних, тем самым получают двигатель с так называемым "турбоподхватом" - до 3000-4000 об/мин он набирает мощность почти как атмосферный, а затем резко (и для неопытного водителя неожиданно) "выстреливает", моментально развивая обороты, близкие к максимальным. Получалось, что под капотом как бы два мотора: один вполне мирный, а другой - взрывного темперамента.
