Турбина или суперчарджер?
Принципиальная разница между
турбонагнетателем и традиционным нагнетателем с механическим приводом
(также, возможно, известным читателю под словом «суперчарджер») состоит
в способе, которым он приводится в действие. Все нагнетатели по сути
своей – насосы. Они качают воздух и все они, естественно, требуют
какого-то источника энергии, чтобы выполнять эту свою функцию.
Нагнетатели с механическим приводом (центробежные, винтового типа или
объемные нагнетатели Рута) работают благодаря энергии, получаемой ими
от коленвала через механическое соединение – ремень, зубчатую передачу
и т.п. Турбонагнетатели же извлекают энергию для своей работы из того,
что вообще-то предназначено для выброса наружу – из потока выхлопных
газов. Забавно, но в итоге турбина, работающая на таком «отработанном
материале», способна дать любому двигателю более высокий прирост
мощности – просто потому, что она не требует дополнительных
энергозатрат от этого самого двигателя.
Кстати, эти
энергозатраты намного более высоки, чем многие думают. Возьмем, к
примеру, механический нагнетатель, который теоретически добавляет к
мощности двигателя 100 лошадиных сил. До этого он «скушает» 25-35 л.с.
(если двигатель не очень объемный). Эта величина, кстати, зависит от
КПД самого нагнетателя, но это уже тема для другой статьи :) Так вот,
«отъев» от поставляемой им самим мощности те самые 25-35 л.с.,
механический нагнетатель оставит двигателю соответственно только 65-75
«лошадей». В то же время турбина, которая раскручивается выхлопными
газами, а никак не коленвалом, даст двигателю 90-95 л.с. дополнительной
мощности. При этом, конечно, 5-10 «лошадей» тоже потеряются - из-за
противодавления в выпускном тракте, - но масштаб все равно не тот, не
правда ли? В итоге при прочих равных двигатель с турбонаддувом получит
мощности на 30-40 процентов больше, чем тот же двигатель с механическим
нагнетателем.
Однако многие считают работу турбонагнетателей
некой «черной магией». Свою долю в восхищенное недоумение, которое
кто-то наверняка испытывает перед турбинами, вносит распространенное
заблуждение касательно того, что поток выхлопных газов от двигателя
недостаточно силен для того, чтобы привести в действие нагнетатель
(компрессор). Однако это не так. Энергетический потенциал выхлопа
любого двигателя внутреннего сгорания огромен. Он почти равен тому, что
передается через маховик. А все благодаря тому, что энергия горения в
ДВС высвобождается почти в одинаковых долях тремя путями: вращение
коленвала, выделение тепла и сила выхлопа. Эта последняя сила как раз и
заставляет вращаться целые газотурбинные двигатели, что уж говорить о
турбочарджерах (а они представляют собой те же ГТД, только маленькие, и
используют двигатель внутреннего сгорания как топку). Хороший повод
задуматься о том, сколько энергии мы тратим впустую, позволяя ей просто
утекать в атмосферу, хотя она могла бы добавить нам немного
дополнительных лошадей под капот :)
Теперь вспомним школьный
курс математики и немного поупражняемся на гипотетическом драгстере,
который, допустим, оснащен суперчарджером и имеет мощность в 1000 л.с.
Предположим, 500 л.с. из этой тысячи получены как раз благодаря
суперчарджеру. Немного отмотав текст назад и взяв оттуда соотношение
65/100, с которым механические нагнетатели выдают реальную прибавку к
мощности, а потом разделив 500 на 0,65, мы получим 769 л.с. Именно
такую мощность должен реально выдавать суперчарджер, чтобы двигатель
получил в итоге 500 л.с. в плюс. А теперь посчитаем, сколько «лошадей»
потребуется от турбины, чтобы получить такой же результат. Взяв выше
соотношение 95/100, получим 526 л.с. Из этого следует, что двигатель с
механическим нагнетателем должен вырабатывать мощность в 1269 л.с. (500
+ 769), чтобы сравняться с турбированным двигателем мощностью в 1026
л.с. (500 + 526) – при прочих равных условиях, безусловно.
Впрочем,
35 л.с., которые теряет суперчарджер и 5 л.с., которые теряет
турбонагнетатель – значения максимальные. Возьмем другое соотношение:
25 л.с. теряет суперчарджер и 10 л.с. – турбонагнетатель. Соотношение
сил здесь все равно не в пользу механического привода. 1056 л.с. должен
будет выдать турбодвигатель и 1167 л.с. – его собрат с суперчарджером.
При этом турбодвигатель, к слову, намного меньше износится, что тоже
порой имеет значение. (Примечание: все приведенные здесь соотношения,
конечно, не идеально точны для двигателей внутреннего сгорания, но
близки к реальности). Так что, подводя итог, можно сказать, что «черная
магия» турбонаддува – не магия вовсе, а просто более эффективное
использование энергии, которую выделяет двигатель. Однако пока
изложенные выше вещи удалось донести до конструкторов и разработчиков
моторов, прошли десятилетия – и это не преувеличение. Однако сейчас
можно наблюдать огромную популярность турбонаддува. Значит, кто-то
все-таки не побоялся «черной магии», что не может не радовать.
Источник: http://NHRA Xplod Sport Compact Racing Series Home Page |
Категория: Авто Статьи | Добавил: StreetRacer (21.03.2009)
| Автор: StreetRacer 
|
| Просмотров: 1194
| Рейтинг: 0.0/0 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
