Не секрет, что большинство самых быстрых автомобилей, оснащаються двигателями с турбокомпрессорами. Или, выражаясь научно, центробежным насосом с приводом от газовой турбины, приводящиеся в действие энергией выхлопных газов двигателя. Мы опишем историю этих агрегатов с начала двадцатого столетия до нынешних дней.
Немного истории
В начале 1900-х годов швейцарец Альфред Дж. Буши впервые представил разработку компрессора, работающего на энергии выхлопных газов.
Но этот проект был отклонен его коллегами инженерами. В начале 1910-х в США Сэнфорд А. Мосс разработал прототип турбонагнетателя для двигателей применяемых в самолетах. Он изготовил «турбо-сверх-нагнетатель» который позволил установить рекорд высоты для того времени – около 11 тысяч метров.
Во время Первой Мировой войны проводильсь попытки применения турбонагнетателей, но это новшество не получило широкого распространения. Толко во время Второй Мировой войны, двигателями с наддувом нашли широкое применение. Из самых известных аппаратов того времени можно назвать: B-17 Flying Fortress, B-24 Liberator, P-38 и P-47. В 1940 и 1950 годами турбины использовались преимущественно в судовых двигателях, в промышленности и в двигателях тепловозов. К 1950 году в США в различных отраслях использовалось более двадцати тысяч турбонагнетателей.
В начале 1950-х, расчитывая получить мощные силовые установки для своей дорожной техники, компания Caterpillar Tractor Co. начала экспериментировать с турбокомпрессорами. Они создали действующий образец турбины, который послали для испытаний в небольшую компанию Garrett, которая специализировалась на системах теплообмена.
Первый образец не прошол испытания в Garrett, и руководство Caterpillar поступило проще - поручило разработку систем наддува этой фирме так как это компания имела некоторый опыт в турбонаддуве, металлообработке, разработке уплотнений и требуемых подшипников. Caterpillar поставил задачу, и работники Garrett с головой ушли в разработку систем наддува, которые удовлетворяли бы поставленным требованиям. Одним из этих работников был Хай Маккинес, впоследствии оставивший значительный след в турбомире.
Улучшение проэктов
В 1953 году проэкт турбины названный TO2, прошел все тесты с ошеломляющим успехом. На это устройство возлагались большие надежды, предполагалось, что оно сможет безостановочно и без затруднений проработать более 1800 часов подряд. Эти надежды оправдались. На основе этого образца была создана более технически долговечная и простая по устройству турбина, которая получила индекс T15. Caterpillar заказал 5 тысяч таких турбин для своего нового, а сейчас широко известного трактора D9. В дальнейшем в 1954 году было создано подразделение Garrett AiResearch Industrial Division, которое часто сокращали до Garrett-AiResearch которое специализировалось на разработке и производстве турбонагнетателей.
Другие компании в этот период также проводили исследования связанные с турбонаддувом. К примеру на двигатели грузовиков Cummins устанавливались турбины, изготовленные компанией Elliot and Schwitzer, до тех пор, пока Cummins самостоятельно не освоил выпуск систем наддува.
К 1960-м годам турбины еще не получили широкого распространения в производстве двигателей для грузовиков. Тем не мнее, к концу 60-х AiResearch стал лидером среди производителей турбонагнетателей благодаря широкому спектру своей продукции, который покрывал все требования промышленности. Позиция AiResearch совместно с с Schwitzer и несколькими европейскими производителями (Holset, KKK и прочие) в этом секторе остается непоколебимой и на сегодняшний день.
Поступь Детройта
Первым автомобилем с наддувным двигателем стал Oldsmobile Jetfire. Он имел алюминиевый восьмицилиндровый v-образный двигатель который оснащался турбиной T5 от Garrett-AiResearch. Этот двигатель имел высокую степень сжатия (10.25:1) и верхнее расположение карбюратора. Работал он по схеме совместного впрыска воды и спирта (50:50) для предотвращения детонации. При этом дилеры Oldsmobile предлагали всем желающим всего за пятьдесят долларов избавиться от турбины и установить вместо нее обычный карбюратор.
Примерно в тоже время Chevrolet представил Corvair турбиной разработанной TRW под руководством Маккинеса. Corvair подтвердил возможность применения турбонаддува в бензиновых двигателях для машин массового производства.
В 1960-х многие энтузиасты начали заниматься турбонаддувом, и для многих это стало бизнесом, приносящим прибыль. Многие из мелких компаний так и не смогли занять свою нишу на рынке турбонаддува, но их вклад в развитие отрасли послужил толчком для развития технологии.
Rajay расширяет сферы влияния
В 1969 году компания Rajay Industries (Техас) приобрела у TRW технологическую линию и наняла Маккинеса на должность главного инженера. Rajay также открыла магазин в Лонг Бич, Калифорния и стала первым производителем готовых решений в области турбонаддува для авиации, мелкосерийных промышленных заказов и тюнинга. Доступность продукции Rajay позволяло многим приобщиться к технологии. Но основной целью работы компании считалась конкуренция с Garrett-AiResearch на рынке сельскохозяйственных дизельных двигателей.
Большая часть серьезных решений в области турбонаддува для тюнинга, была реализована именно в AiResearch. Это произошло потому, что у них это направление было профильным, они в максимальном объеме обладали необходимыми знаниями и являлись крупнейшим поставщиком систем турбонаддува мировых производителей автомоторов. Это компания специализировалась в самых различных областях профессионального автоспорта. Ни одна из полученных технологий, тем не менее, не была доступна подавляющему большинству энтузиастов.
В начале 70-х большинство экспериментов энтузиастов в области турбонаддува было совершено с использованием продукции компании TurboSonic, использующей модифицированные турбины Accel, тюнингового подразделения Echlin Corporation. Accel получил немалую прибыль, занимаясь техническим обеспечением тюнинга, проведя агрессивную рекламную кампанию. Множество покупателей получило тысячи турбин, совершенно ничего не представляя ни о принципах их работы, ни о том, как их установить.
Рынок разрастается
В 1976 году, вскоре после появления продуктов Accel TurboSonic, Echlin приобретает производство афтермаркетных турбин Roto-Master в Калифорнии. Roto-Master изначально позиционировал свою деятельность как производство и переделку турбин и их компонентов для промышленных дизельных двигателей в США и, возможно, по всему миру. Эта покупка дала возможность Accel производить свои турбины для TurboSonic и утвердила эту компанию как лидера в производстве турбин для тюнинга. Главным инженером и вице-президентом Roto-Master был уже знакомый нам персонаж – Маккинес. Боб Келлер стал в Roto-Master главным инженером по системам турбонаддува.
В конце 70-х в Детройте с энтузиазмом «открыли» турбонаддув. Угроза топливного кризиса в 80-х заставила правительство принять ряд законов, обязывающие автопроизводителей разработать экономичные двигатели небольшого объема и, к большому сожалению, дефорсированные. Чтобы мощность этих двигателей хоть как-то приравнивалась к мощности былых агрегатов, автопроизводители начали в массовом порядке устанавливать на моторы турбонагнетатели. В начале восьмидесятых каждый производитель автомобилей имел в своем модельном ряду далеко не один автомобиль с турбонаддувом. Это приводило в восторг Garrett-AiResearch, величайшего автомобильного поставщика турбин всех времен и народов.
Модифицированные для тюнинга турбины стали причиной множества политических споров и попыток правительственного регулирования ситуации. К этим попыткам можно отнести, например, «Акт о чистом воздухе» 1977 года и некоторые калифорнийские законодательные проекты. Все это серьезно осложнило легальную продажу модифицированных турбин. Некоторые компании приняли этот вызов, позиционируя доработанные турбины как продукцию для любителей «получить пинок под зад», но, тем не менее, удовлетворяющую жесткие требования к чистоте выхлопа автомобиля. Spearco, Dina Engineering, Custom Automotive, Gemini Turbo systems, BAE, Advanced Turbo systems Gale Banks Engineering, Turbonetics и многие другие компании доказали, что их продукция соответствует жестким экологическим нормам.
Восьмидесятые прошли зря
Тюнинговые турбины для легальных соревнований практически не применялись в 80-е годы. Казалось, что увлеченные строители мощных машин перестали заниматься наддувными машинами. В регламентах самых разных соревнований на них распространялись всевозможные ограничивающие коэффициенты. Стабильный успех турбин в Европе и гонках Indycar почему-то игнорировался в США, где турбины стали считаться чем-то «чрезмерным» и даже «нечестным».
Roto-Master купил Rajay в 1982 году. А в 1986-м Roto-Master, в свою очередь, был перекуплен компанией Garrett. Так была установлена монополия Garrett на турбины для тюнинга. А потом, в середине 80-х, на американском рынке началась великая битва: японские производители пошли в массированное наступление против «большой тройки» американских автогигантов. Garrett, оказавшийся неспособным принять новые правила игры, начал терять рынок сбыта в Америке. Загляните под капот большинства турбомашин в США, и вы увидите на турбинах логотипы Mitsubishi, Hitachi, IHI и так далее. Однако в последнее время Garrett снова переживает успех и вновь проходит долгий путь к завоеванию Детройта.
Энергичные девяностые, далее везде
В 1990-х появились новые потребители турбин. В отличие от США, Япония продолжала в большом количестве разрабатывать и производить машины с турбонаддувом. И эти машины, прекрасно спроектированные и надежные (в основном благодаря стабильным системам управления двигателем, чего так не хватало большинству продукции Детройта десятилетием раньше), стали появляться в Америке. И с их прибытием появилась неудовлетворенная потребность в турбинах – например, для моделей Honda.
Успех в деле прикручивания турбин к двигателям и популярность японских автомобилей зажгли искру интереса к турбонаддуву. И этот интерес находится сейчас на пике популярности. Появилось уже новое поколение производителей обеспечения для тюнинга. Подчас они занимаются не только турбинами, но и системами управления двигателем, и прочим. На гоночных трассах снова приняли турбонаддув как неотъемлемую часть доводки автомобиля для спорта, и новые компании постоянно изобретают что-то новое на радость энтузиастам. Сейчас на модифицированных машинах установлено уже больше турбин, чем это было в благодатные 1950-е. Крупнейшими производителями на данном рынке в данный момент являются HKS, Trust-Greddy и Turbonetics. Они нашли свой рынок сбыта и обеспечивают его потребности - ко всеобщему удовлетворению.