Первый авто с турбонаддувом
Первый автомобиль с турбонаддувом
Oldsmobile Jetfire – первый серийный автомобиль с турбонаддувом! Oldsmobile Jetfire 1962-1963 годов – автомобиль «минувшего будущего». Могу поспорить, что люди, когда видели или слышали о его двигателе с системой турбонаддува, в ахали и охали, а девушки в шоке падали в обмарок. Оснащение автомобиля системой наддува – сегодня это простой и эффективный способ добавить автомобилю мощность без значительного негативного влияния на расход топлива. Идея прикрутить турбину к мотору автомобиля появилась еще в 1962 году. General Motors запустила в производство две модели автомобилей с турбонаддувом: 1962 Corvair Monza Spyder и 1962 Oldsmobile Jetfire. Если мне не изменяет память, это были самые первый серийные массовые автомобили, оснащенные системой турбонаддува.
Базой для Oldsmobile Jetfire послужил компактный двухдверный хардтоп F-85. Двигатель F-85 Cutlass – 3.5-литровый (215 куб дюйм) V8 – был оставлен без особых изменений внутри, но сверху к нему прикрутили турбонагнетатель Garrett, на который подовалась специальная жидкость “Turbo Rocket Fluid”. Эта жидкость предотвращала детонацию мотора V8 с высокой компрессией (10.25:1). В те времена, когда еще не было датчиков детонации, эта экстремальная смесь высокой компрессии (10.25:1) и турбонаддува могла окончиться печально для невнимательных водителей. Turbo Rocket Fluid от Oldsmobile представляла собой смесь дистиллированной воды, метанола и ингибитора коррозии. Подобная смесь использовалась (или до сих пор используется) в особо мощных двигателях для охлаждения камер сгорания и предотвращения раннего зажигания смеси. Для автомобилистов в 1962 году Turbo Rocket Fluid была чем-то из области научной фантастики, позволяющим разгонять автомобиль очень и очень быстро. Конечно, были и те лопухи, которые забывали доливать жидкость, но в этом случае турбонагнетатель переставал работать, дабы не причинить мотору вреда.
Первый автомобиль с турбонаддувом авто, turbo, турбина, oldsmobile
1963 Oldsmobile Jetfire For Sale
215ci. V8 all-aluminum motor
Jetfire также оснащался атмосферным мотором, тем же самым V-8 линейки F-85. Характеристики следующие – 3.5-литра (215 куб дюйм), 185 л.с. и 311 Нм момента. Jetfire Turbo Rocket V-8 с турбиной Garrett запросто поднял показатели мощности до 215 л.с. и 406 Нм при 3.200 об/мин. Дорожные тесты этого американского двухместного хардтопа показали разгон до «сотни» менее чем за девять секунд. В своей брошюре Oldsmobile описывали разгон автомобиля, как «захватывающее ускорение» с замечанием «исключительного подхвата на низах» и «постоянно ощущаемого разгона».
Хоть Jetfire и был невероятно крутым автомобилем с самым первым серийным турбонаддувом с жидким охлаждением (Turbo Rocket Fluid) и самым первым мотором V8 с турбонаддувом, автомобиль продержался на рынке всего 2 года. В 1962 году было продано 3,765 автомобилей, а в 1963 году 5,842 единицы. Но проблемы (в первую очередь возникающие из-за владельцев) погубили автомобиль.
Самая частая жалоба от владельцев была связана с «нехваткой мощности», но на сервисе оказывалось, что бачок для Turbo Rocket Fluid был пуст, а турбина автоматически отключалась в таком случае. Более предусмотрительные владельцы не водили автомобиль так жестко, чтобы постоянно доводить давление турбины до нужного уровня, что порой приводило к промерзанию турбины. Turbo Rocket V-8 нагревался и испытывал те же проблемы с охлаждением, что и его атмосферные варианты. Но в конечном счете, комплекс механизмов безопасности, используемые в системе турбонаддува на Jetfire, позволил укрепить веру в автомобиль и двигатель.
Первый автомобиль с турбонаддувом авто, turbo, турбина, oldsmobile
В ответ на все возникшие проблемы в 1965 году General Motors предложили всем владельцам турбированных Jetfire совершенно бесплатно заменить все турбо-примочки на консервативный карбюратор, атмосферные впускной и выпускной коллекторы, что решило бы все проблемы, загубившие автомобиль. Поскольку большинство владельцев воспользовались данным предложением, теперь очень сложно отыскать модель Jetfire с оригинальным двигателем Turbo Rocket V-8.
Первый автомобиль с турбонаддувом авто, turbo, турбина, oldsmobile
1962 Oldsmobile Jetfire Turbo Rocket V-8 Commercial
В 1962-1963 Oldsmobile Jetfire был впереди своего времени, не смотря на то, что его покупатели не были. В 1980-х системы турбонаддува вернулись в автомобильный мир, как вполне жизнеспособная технология. Тогда системы наддува смогли закрепиться, ведь им в помощь пришли электронные системы управления двигателем. Сегодня же, турбированные двигатели стали настолько совершенными, что некоторые владельцы автомобилей даже и не подозревают, что у них автомобиль с наддувом.
Что касается Oldsmobile Jetfire и General Motors, GM вынесли хороший урок – технология может помогать продавать автомобили, но если она не становится проблемой для потребителя.
Первый европейский серийный автомобиль с турбокомпрессором
На дворе 1973 год — разгар топливного кризиса. Цены на бензин растут астрономическими темпами, правительства стран пытаются уже на законодательном уровне заставить население экономить. Франция переходит на летнее и зимнее время, чтобы увеличить световой день.
Великобритания, Швейцария, Норвегия и Германия запрещают полёты, поездки на лодках и автомобилях по воскресеньям. В Голландии вступает в силу закон о перерасходе энергии, который предусматривает тюремное заключение. А автомобильные компании одна за другой придумывают всё более медленные и безопасные модели эконом класса.
А между тем история создания BMW 2002 Turbo — это история двигателя, который нужно было куда-то поставить. Технический директор спортивного подразделения BMW Александр фон Фолькенхаузен по собственной инициативе в конце 1969 года спроектировал новый мотор с турбонаддувом на базе блока M10 (до этого он также в порядке эксперимента установил на модель 1602 атмосферный двухлитровый двигатель, и через некоторое время автомобиль начали выпускать как BMW 2002). По его мнению, мотор получился настолько удачным, что его обязательно нужно было использовать в серийном производстве. По опыту атмосферной модели 2002Tii конструктор уже знал, как воздействовать на «шишек» начальства, чтобы машина с турбонаддувом пошла в серию, и на совещании 25 октября 1971 года было решено установить turbo-двигатель на гражданский автомобиль.
В процессе поиска реципиента выбор пал именно на BMW 2002, тем более что компактные размеры моторного отсека модели в любом случае не позволяли вместить в него сравнимый по мощности шестицилиндровый двигатель от купе BMW 3.0 CS. С декабря 1972 года началось активное проектирование автомобиля, и по плану через полгода должен был появиться первый прототип, а ещё через год в апреле 1973 года планировалось начать серийное производство.
О том, что даже после 35 лет в Германии не слишком тепло относятся к 2002 Turbo говорит и тот факт, что сейчас на её территории находятся всего 53 машины из 500 оставшихся на ходу. А всего было выпущено 1672 безумных купе, начиная с января 1974 года и заканчивая ноябрём 1975 года (включая 12 предсерийных прототипов в 1973)
Как и планировалось, прототип был готов к испытаниям ровно через полгода, а ещё через 9 месяцев их было уже три. Самой главной проблемой стало охлаждение мотора, а точнее — его недостаточность. BMW 2002 Turbo стал первым европейским серийным автомобилем с турбокомпрессором (первыми в мире были американские Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile F-85 Jetfire), и у инженеров просто не было опыта охлаждения столь высоконагруженного агрегата.
Температуры в моторном отсеке достигали таких величин, что после движения на высоких скоростях двигатель мог воспламениться, а под моторным отсеком от жара могла загореться сухая листва или трава. Дело в том, что двигатель M10 был оснащён турбиной немецкой фирмы KKK (Kuhnle, Kopp & Kausch), которая до этого использовалась на грузовиках, в то время как американские машины были оснащены «улиткой» Garrett — не страдающей от перегрева, но очень дорогой. В итоге турбину расположили справа внизу (по ходу движения), а в бампере сделали специальное круглое отверстие для охлаждения корпуса турбокомпрессора.
На некоторых версиях прототипа турбину пробовали размещать сверху, однако в серию пошёл именно нижний вариант расположения — Двигатель M10 был идентичен тому, что использовался на BMW 2002Tii, однако вследствие применения турбонаддува степень сжатия снизили с 9.5 до 6.9:1, использовав поршни с другой формой головки. Был также установлен масляный радиатор, выпускной коллектор из нержавеющей стали и усиленное сцепление. Остался неизменным и механический впрыск топлива Kugelfischer, однако его настройки изменили для подачи большего количества топлива в цилиндры. Мотор выдавал мощность в 170 л.с. при 5800 об/мин, а пиковый крутящий момент составлял 240 Нм при 4000 об/мин
Конечно, дополнительная прибавка в 40 л.с. и 60 Нм требовала модернизировать удачную «донорскую» модель BMW 2002Tii не только под капотом. Почти весь кузов усилили, включая передние лонжероны и задние крепления подвески. Спереди шасси оставили неизменным, лишь установив более толстый стабилизатор поперечной устойчивости (20 мм вместо 15). С задней подвеской же пришлось повозиться — ведь при таком крутящем моменте на каждом старте с буксом колёса бились бы в истерике. Появились усиленные продольные рычаги, привода, подшипники ступиц, а пружины получили три разные проставки, с помощью которых можно было менять дорожный просвет. Дополняли картину амортизаторы Bilstein и задний дисковый самоблокирующийся дифференциал.
Прямоугольный воздухозаборник в бампере предназначался для охлаждения масляного радиатора, а круглый — для корпуса турбины
Подготовка машины подходила к концу, и нужно было спозиционировать версию Turbo относительно более простой и доступной 2002Ti. Фон Фолькенхаузен дал отмашку дизайнерам: «Машина должна выглядеть столь же дерзко, как и её технические характеристики». Получившийся аппарат выглядел круче всех самых злых автомобилей тех лет вместе взятых, и даже сейчас готов поспорить с современными «выскочками». Синие и красные полоски, расширители колёсных арок с небрежно выставленными напоказ заклёпками, огромный спойлер спереди и небольшой чёрный сзади безошибочно указывали на то, что это отнюдь не простое баварское купе 2002Ti.
Покупатель был освобождён от тяжких мук выбора салона — только кожаный чёрный. Для экстерьера предоставили выбор лишь немногим богаче — белый или серебристый металлик. Зато по технической части на выбор предлагались три (естественно механических) коробки передач: базовая четырёхступенчатая и две пятиступенчатые со сближенными передаточными числами (ну почему сейчас такого нет?!) Можно было также выбрать и главную пару: длинную для забегов по автобанам или короткую для горных серпантинов
Сейчас уже доподлинно неизвестно, кто придумал зеркальную надпись «2002 obruT» на переднем бампере. Но задумка была гениальна — каждому, кого догонял «пожиратель 911-ых» в зеркале заднего вида отчётливо читалось: 2002 Turbo (так вот у кого современные дорожные хулиганы скопировали идею дерзкой надписи Move Over —> задом наперёд на верхней кромке лобового стекла!) Идея в BMW всем очень понравилась, но её совсем не оценили чиновники, рапортовавшие об огромной смертности в автомобильных авариях. В то время на дорогах Германии за год погибало 20 000 человек (столько же сейчас гибнет в России, а в Германии в этом году — лишь 4 700), и правительство всеми силами боролось за безопасность. Поэтому зеркальную надпись чиновники расценивали как провокацию, и лишь несколько первых автомобилей вышли с наклейками с конвейера. Впрочем, после покупки машины у дилера можно было свободно заказать такую «зеркалку» на передний бампер.
Несмотря на то, что ни одна машина не была сделана для Англии (в первую очередь из-за расположения турбины с правой стороны), некоторые автомобили после покупки переделывались дилерами в Великобритании на правый руль и расходились по странам с левосторонним движением (Австралия, Япония)
Шумиха, поднятая вокруг машины и проблемы с турбиной сдвинули первоначальные планы по производству с апреля 1973 года на январь 1974. Но, несмотря на все преграды, Turbo начала выпускаться. От начала и до конца проект защищал Боб Лутц (который позже подарит нам Dodge Viper и новый Chevrolet Camaro) — в тот самый момент он работал в BMW перед своим уходом в Ford.
Процесс управления автомобилем делился на две совершенно разные части: до 4000 оборотов и после. В нижнем диапазоне оборотов это был ленивый мотор, в котором можно было и не признать двухлитровую родословную, но как только стрелка тахометра становилась вертикально (4000 об/мин), «дветысячивторая» кидалась вперёд с энергией Ленина на трибуне, взывающего к коммунизму. Длинный впускной тракт и инерционность большой грузовой турбины делали включение наддува настолько резким, что узенькие «велосипедные» шины шириной всего 185 мм не выдерживали лавины 240 ньютон-метров и неизменно срывались в пробуксовку. Из-за этого в поворотах BMW 2002 Turbo постоянно перебегали дорогу деревья и канавы, а машине не дали ярлык «widow-maker» («делающая вдовой») лишь из-за небольшого объёма производства. Правда, из 1660 серийных экземпляров в живых на сегодняшний день осталось всего около 500.
На машину установили огромный алюминиевый бак объёмом в 70 литров, ведь в самом спокойном режиме машина выкачивала оттуда топливо со скоростью 15 литров на 100 км. Впрочем, таким расходом можно было пожертвовать ради разгона до 100 км/ч за 6,9 секунды и максималки свыше 209 км/ч
Ежегодно планировали выпускать по 2000 автомобилей, но вскоре объём спешно уменьшили до 1300. В итоге заднеприводная «зажигалка» продержалась на конвейере лишь 22 месяца, и за этот период было выпущено 1660 автомобилей (а также 12 прототипов в 1973 году). Машина претерпела лишь небольшие изменения в течение производственного цикла — была убрана раздражающая Бундестаг надпись, а также выхлопная труба сместилась к центру, чтобы предотвратить преждевременную коррозию заднего крыла.
Тот автомобиль просто опередил своё время, ведь появившийся всего пару лет спустя после нефтяного кризиса первый спорткар с индексом M3 неизменно пользовался успехом. Население тогда просто не понимало, зачем нужен автомобиль, выпивающий из бака минимум 15 литров на 100 км и стоящий всего на 30 процентов дешевле, чем Porsche 911. Во многом именно поэтому в компании после ещё одной неудачной попытки установить турбонаддув на BMW 745i Turbo с бензиновым двигателем в 1979 году в течение 25 лет больше не вспоминали про технологию принудительной подачи воздуха в цилиндры.
До Второй Мировой Войны выходец из обеспеченной семьи барон Александр фон Фалькенхаузен был инженером. Его пригласили в BMW для проектирования модели 328 и разработки мотоциклов. А после войны он был одним из счастливчиков, у кого осталась живая BMW 328. Как человек увлечённый автомобилями, он сразу начал участвовать в гонках.
Доработав двигатель и полностью изменив кузов BMW 328 ради лучшей аэродинамики, он выигрывает национальный кузовной чемпионат в 1948 году. А на следующий год, жертвуя своей спортивной карьерой, полностью отдает себя конструированию автомобилей. Организовав собственную гоночную команду в Формуле- 2, и пригласив известного гонщика Ханса Штука (Hans Stuck), он начал выпускать двигатели и шасси под собственной маркой AFM. Его команда не раз поднималась на подиумы, но после ряда неудач в 1952 году, он возвращается в BMW. Там перед ним будет поставлена задача сконструировать новый двигатель объёмом 1,3 литра.
При проектировании Александр понимает, что двигателя с таким рабочим объёмом будет недостаточно уже в ближайшем будущем и создаёт блок объёмом 1,5 литра, который можно было легко расточить до двух литров. Его предположения сбылись, когда фирма на следующий год потребовала двигатель 1,8 литра, а ещё через два — двухлитровый агрегат. Двигатель серии M10/12 получился настолько удачным, что под разными модификациями было выпущено свыше 3,5 миллионов экземпляров, начиная с 75-сильного агрегата для серийных моделей BMW и заканчивая 1000-сильным монстром для команды Формулы-1 Brabham-BMW.
Тысяча градусов под капотом: как появились и почему вымерли газотурбинные легковушки?
Благодаря бесспорным успехам мощных газотурбинных силовых агрегатов они давным-давно вытеснили поршневые двигатели из многих смежных отраслей хозяйства и воздушного транспорта. Что же касается легковых автомобилей, то «газотурбинная эйфория», родившаяся вскоре после Второй мировой войны, через двадцать с небольшим лет тихо и навсегда скончалась, оставив истории лишь несколько единичных образцов столь необычной техники.
Это незаметное для мировой автомобильной индустрии событие выглядело тем более странным, что создание самоходных повозок с газотурбинными устройствами началось ещё в конце XVII века, и в дальнейшем, вплоть до 1950-х годов, их неспешно доделывали, превратив в особые компактные «моторы» для транспортных нужд. Примером уникальной самодвижущейся древности с такого рода «двигателем» считается тележка с паровым котлом, которую в 1672 году изобрёл фламандский миссионер и учёный Фердинанд Вербист. Его идея заключалась в направлении струи горячего пара на горизонтальное колесо с лопатками, приводившее в движение два передних колеса.
Макет самоходной повозки Фердинанда Вербиста с древним прообразом газотурбинной установки
Так что же это за уникально простой, компактный и мощный газотурбинный двигатель (ГТД) в одновальном исполнении для легковушек? В обобщенной конструктивной схеме он снабжался радиальным компрессором, засасывавшим воздух в камеры сгорания, куда впрыскивалось недорогое жидкое топливо. При воспламенении горючей смеси раскаленные газы раскручивали как компрессор-нагнетатель воздуха, так и тяговую турбину с шестеренчатым редуктором, понижавшим число оборотов до значения, приемлемого для привода колес автомобиля.
Упрощенная схема автомобильного ГТД: 1 — компрессор, 2 — тяговая турбина, 3 — турбина компрессора
Газотурбинные автомобили компании Rover
Первый в мире газотурбинный автомобиль Rover Jet-1 удивлял всех прохожих в Лондоне. 1950 год
Опробование второго более мощного турбоавтомобиля Rover Jet-1. 1952 год (фото R. Gerelli)
Публичная демонстрация автомобиля Jet-1 сопровождалась шумной рекламной кампанией (фото R. Gerelli)
Презентация Jet-1 состоялась в марте 1950 года. Через два года начались испытания модернизированного варианта с 230-сильной турбиной Т-8. Такой ГТД отличался плавностью работы, но слишком высокая рабочая температура потребовала применения редких и дорогих материалов, а расход авиационного керосина достигал 50 литров на 100 километров.
Единственная сохранившаяся машина Rover Jet-1 образца 1950 года в лондонском Музее науки (фото автора)
В 1956 году фирма Rover вернулась к ГТД второго поколения с новой 100-сильной турбиной 2S/100 и теплообменником производства компании British Leyland. Ее смонтировали в задней части полноприводного автомобиля Т-3 с двухместным стеклопластиковым кузовом на сварной раме с алюминиевыми усилителями и дисковыми тормозами. Максимальная скорость достигала 170 км/ч, расход топлива сократился до 22 литров, но в то время компания уже не могла выделить крупных средств на продолжение этих работ.
Испытания уникального полноприводного концепт-кара Rover T-3 с задней установкой ГТД. 1956 год
Газотурбинный автомобиль-купе T-3 в экспозиции Heritage Motor Centre в Гайдоне
Несмотря на огромные расходы, в 1961-м появилась переднеприводная легковушка Т-4 с 140-сильным агрегатом 2S/140 переднего расположения и четырехместным несущим кузовом для будущей серийной модели Rover-2000. Она стала самой быстроходной дорожной машиной с ГТД (около 200 км/ч) и с места до «сотни» разгонялась за восемь секунд.
Фото 1. Последняя газотурбинная машина компании Rover с кузовом, созданным для серийной модели Rover-2000
Дополнением к серии Т-4 был удлиненный приземистый спортивный вариант Rover-BRM с задним приводом и двухместным кузовом купе, созданный совместно с фирмой BRM. До середины 1970-х он служил престижным и дорогим дорожным автомобилем и участвовал в крупных международных автогонках.
Престижный дорожный вариант спортивного автомобиля Rover-BRM с газовой турбиной. 1965 год
Газотурбинный уникум FIAT
Спортивная газотурбинная машина FIAT Turbina в Museo dell’ Automobile di Torino. 1954 год
Автомобиль FIAT Turbina с задним силовым агрегатом и автоматической трансмиссией модели 8001
Главной особенностью 300-сильного ГТД заднего расположения была особая трансмиссия модели 8001, автоматически регулировавшая рабочие режимы компрессора и тяговой турбины. При этом свежий воздух засасывался спереди и подавался к заднему компрессору по центральному тоннелю.
При желании на этой схеме можно разглядеть всю «механическую мельницу» машины FIAT Turbina
Автомобиль получил стальную трубчатую раму и независимую подвеску всех колес со стабилизаторами поперечной устойчивости. После испытаний и демонстрации на Туринском автосалоне в нём выявили множество недостатков, и дальнейшие работы пришлось прекратить.
«Огненные птицы» от корпорации General Motors
Известный дизайнер Харли Эрл во главе своего «огненного семейства» уникальных автомобилей Firebird
В декабре 1953 года с первой экспериментальной газотурбинной машиной Firebird XP-21 (Firebird I) сразу же произошел конфуз: ее приняли за поставленный на четыре больших колеса одноместный реактивный истребитель с короткими крылышками, хвостовым стабилизатором и задним соплом.
Странное авиационно-автомобильное сочетание по-американски — концепт-кар Firebird XP-21. 1953 год
Нелетающий истребитель GM Firebird XP-21 со спрятанным в корпусе ГТД и декоративным оперением
Но, присмотревшись, под стеклопластиковым кузовом можно было увидеть 380-сильный ГТД GT-302 компании Allison, весивший около 350 кг и разгонявший бутафорский самолет до 370 км/ч. Он снабжался по-автомобильному независимой подвеской и внутренними тормозными барабанами.
Необычный газотурбинный автомобиль-самолет Firebird I в экспозиции GM Heritage Center
Через три года был представлен более строгий четырехместный вариант Firebird II (XP-43) с новым ГТД GT-304 в 200 сил при рабочем режиме 25 тысяч оборотов в минуту и дисковыми тормозами. На этот раз он был похож на гоночный автомобиль с передним остроконечным обтекателем и упрятанными в него фарами, небольшими боковыми крыльями, прозрачной крышей-фонарём и хвостовым оперением. В отличие от первенца его напичкали мелкими оригинальностями: двухсекционные двери, бортовой компьютер, блок автоматического переключения световых приборов.
Второй газотурбинный вариант Firebird II, напоминавший рекордно-гоночный автомобиль. 1956 год
Харли Эрл с удовольствием позирует у своего уникального газотурбинного детища GM Firebird II
Вскоре за ним появилась третья приземистая шестиметровая «сказочная огненная птица» Firebird III (XP-73) с 225-сильным двигателем GT-305 и самолетным фонарём, ощетинившаяся всеми своими стеклопластиковыми кузовными панелями и ножевидными кромками дверей, крыльев и всевозможных хвостов. Для питания бортовых систем, кондиционера и круиз-контроля служил миниатюрный бензиновый движок в 10 сил.
Третий газотурбинный уникум Firebird III с уймой полезных и бесполезных крыльев и крылышек. 1958 год