История изобретения и развития наддува двигателей внутреннего сгорания

в 80е годы XIX века. Т.е. наддув является ровесником первых автомобилей.

ИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ И РАЗВИТИЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

О.В. Батурин, Н.В. Батурин, В.Н. Матвеев. История изобретения и развития агрегатов наддува двигателей внутреннего сгорания
Патрахальцев Н.Н. Наддув двигателей внутреннего сгорания
Лангкабель Г.Х. Турбодвигатели и компрессоры
Савельев Г.М. Опыт доводки и производства турбокомпрессоров автомобильных дизелей
Turbochargers.ru

Кто изобрел наддув?

получил патент DRP 34926 (кривошипно-камерная продувка через клапан в головке поршня). Опыт неудачен: прирост мощности незначителен

Ранние системы наддува были сложны и ненадежны.

Рудольф Дизель (1858-1913) в 1896 году оснастил наддувом второй экземпляр своего двигателя. Заметное повышение мощности, но КПД оказался меньше, чем у дизелей без наддува

Развитие наддува сдерживалось несовершенством технологий, отсутствием высокопрочных материалов и представления о том какая схема является наилучшей. Какая?

сжимающих устройств, что дало множество интереснейших устройств, применяемых и сейчас.

Лопастной компрессор
Цоллера (1910)

Трехступенчатый компрессор Биркинга (1912)

ИЗОБРЕТЕНИЕ НАДДУВА

Шиберный компрессор Уиттинга

Двигатели с наддувом применяются для гоночных автомобилей в США.
1910г. – Первое применение двигателей с наддувом в авиации.
1913г. – Первое применение двигателей с наддувом на тепловозных двигателях.

До Первой мировой войны наддув (а тем более турбонаддув) оставался экзотикой.
Что такое турбонаддув?

ИЗОБРЕТЕНИЕ НАДДУВА

«состоящую из последовательно расположенных компрессора, поршневого двигателя и турбины».

Сейчас это устройство известно под названием «турбонаддув».
В дальнейшем Бюши сделал еще ряд изобретений в этой области. В частности, он предложил охлаждать наддувающий воздух в теплообменнике.
Как он называется?

для двигателей малой мощности и привело к прорыву принципа наддува.
в 1910г. развитием турбонаддува занялась фирма General Electric под руководством Санфорда Мосса;
в 1917г. двигатель с турбонаддувом был впервые установлен на самолет коллегой Бюши Августом Рато;
В 1924 г. Самолет LaPere, оснащенный двигателем Liberty c турбонаддувом установил рекорд высоты полета 10 км.
Какая высота тропосферы?

Санфорд Мосс

Август Рато

авиации в годы Первой мировой войны (1914-1918).
Какие страны участвовали?

Причины высокой актуальности:
Падение плотности воздуха с высотой полета (на высоте 5400м плотность снижается вдвое).
Снижение с высотой температуры воздуха, что снижает термические нагрузки и уменьшает вероятность детонационного горения;
Винтовая характеристика авиационного двигателя более благоприятна с точки зрения детонации топлива;
Использование более качественных и дорогих сортов топлива.

имели механический наддув.
Их производили на фирмах:
«Даймлер»;
«Испано Сюиза»;
«Фиат»;
«Рено» и др.

Рядный двигатель водяного охлаждения
Daimler DIIIa (1917)

РАЗВИТИЕ НАДДУВА В АВИАЦИИ

Центробежный нагнетатель звездообразного двигателя
воздушного охлаждения BMW 805 (1943)

до 2-й мировой войны

РАЗВИТИЕ НАДДУВА В АВИАЦИИ

на серийные автомобили.

«Мерседес 10/40» (1923) – первый серийный легковой автомобиль, оснащенный механическим нагнетателем. Шиберный компрессор Уиттинга позволил поднять мощность с 40 до 65 л.с.

«Звездой» наддува в 20-30 годы стал компрессор типа «Рут».
Особенности компрессоров «Рут»:
роторы компрессора работают с зазорами;
не требуется смака;
пониженный шум;
меньший износ.

для наземных силовых установок.

В 1938г. На швейцарском заводе Sauer стали оснащать турбонаддувом двигатели грузовых автомобилей.

НАДДУВ НА АВТОМОБИЛЯХ

и «Prussen».
Мощность дизельных двигателей возросла с 1750 до 2500 л.с.

Турбонагнетатель корабля
«Preussen»

В 1924г. Немецкий спасательный буксир «Seefalke» был оснащен двумя нагнетателями с электроприводами.
Мощность дизельных двигателей возросла с 900 до 1200 л.с.

Буксир «Seefalke»

применялись дизели M6V49/48;

Подводная лодка С-56

Турбонагнетатель немецкой
подводной лодки XXI серии (1944)

Другие лодки серии C имели советские дизели 1Д с турбонаддувом

НАДДУВ В МОРЕ

применен в 1913 году.
В 1927 г. на швейцарских тепловозах был впервые применен турбонаддув.
С 1935 г. 1400-сильные дизели с наддувом стали устанавливаться на локомотивах немецкой железной дороги.
На железных дорогах СССР первыми тепловозами с турбонаддувом стали американские локомотивы ALCO (серия Да), поставленные по ленд-лизу в 1944.
В 1948 появился первый советский тепловоз с турбонаддувом ТЭ-1.

Тепловоз серии Да

Тепловоз ТЭ-1

выхлопных газов;
Турбонагнетатели располагались достаточно далеко от двигателя;
Выхлопные газы по пути к турбине охлаждались набегающим потоком или в теплообменниках;
В ряде конструкций для охлаждения выхлопных газов применялся воздух из-за нагнетателя, что отрицательно сказывалось на эффективности двигателя.

ТУРБОНАДДУВ В АВИАЦИИ

Турбокомпрессор фирмы Jumo (Германия, 1944), устанавливавшийся на опытных экземплярах самолета FW-190D

газов трубопровод к турбине проходил снаружи мотогондолы

ТУРБОНАДДУВ В АВИАЦИИ

спорте царствовал механический наддув. Увеличение мощности сопровождалось ростом расхода топлива, который превосходил разумные пределы;
В конце 50-х использование наддува ограничили. В 1961 году использование наддува в автоспорте было запрещено;
В 1966 году было разрешено применение турбонаддува в «Формула 1». В 1970 году все двигатели гоночных автомобилей оснащались турбонаддувом;

В 1977 на одном из этапов «Формула 1» победил болид Renault оснащенный турбонаддувом.

BMW разработал двигатель мощностью 1000л.с. объемом 1,5 литра. Машины оснащенные им становились чемпионами «Формула 1» с 1983 по 1989.
В 1989 году двигатели с наддувом были запрещены окончательно.

1963 году фирмой General Electric.

Автомобили не имели успеха из-за плохого характера срабатывания, плохой моментной кривой, большого расхода топлива и низкой надежности

BMW 2002 Turbo (1973) – Первый немецкий серийный легковой автомобиль с турбонаддувом и его двигатель.
Автомобиль не имел успеха из-за низкой надежности и энергетического кризиса 1973 г.

серийный автомобиль на котором удалось достигнуть надежной работы турбокомпрессора

В 70-80-е годы ХХ века турбонаддув начал стремительно развиваться на легковых автомобилях. Причины этого:
Успехи в гоночном спорте;
Нефтяной кризис 1973;
Ужесточение экологических требований в 80-х годах.

ТУРБОНАДДУВ НА ЛЕГКОВЫХ А/М

300 SD (1978) – Первый серийный автомобиль c турбодизилем

Porshe 959 (1987) – Первый автомобиль с двухступенчатым турбонагнетателем

аппаратов

Курс лекций «Агрегаты наддува ДВС» лекция № 1 Лектор: доц. Батурин О.В.

ТУРБОНАДДУВ НА ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЯХ

Mercedes 300 SD (1978) – Первый серийный автомобиль c турбодизилем

для тракторов К-700.

Следом стали выпускаться 12 цилиндровые дизели с наддувом ЯМЗ 240М для БелАЗ и ЯМЗ 238Н(П)(Ф) для автомобилей МАЗ и КрАЗ

ТУРБОНАДДУВ В СССР

на земле, на море, воздухе;
Доля двигателей с наддувом в объеме производства составляет 50-100%.
Почти 100% выпускаемых дизелей имеют наддув.
Наддуваются около 6% бензиновых двигателей.

Наддув

Локомотивы

Флот

Легковые автомобили

Грузовые автомобили

Авиация

Наземные электростанции

Тяжелая сельскохозяйственная и дорожная техника

Военная техника

имеют размеры от 25 до 2400мм.
Частота вращения ротора составляет 10000 – 250000 об/мин.