Главная / Аналитика /
WELCOME В ТУРБО-ЭРУ: ТУРБОМОТОРЫ НАСТУПАЮТ...

  Как бы нам не нравилась песня высокофорсированного атмосферного мотора на высоких оборотах, нам приходиться признать – время таких агрегатов уходит. Мы вступаем в турбо-эру. Причем не вступаем, а уже вступили. Мы находим наддувные моторы уже не только под капотами Saab и Subaru, фирм, которые всегда славились подобными двигателями, но и в линейке концернов Fiat, VW, Ford и GM. А эти концерны выпускают подавляющее большинство автомобилей на планете. Что говорить, если даже такие апологеты «атмосферников», как инженеры BMW приняли решение развивать именно турбодвигатели. М5 последнего поколения стала лебединой песней высоких оборотов атмосферного мотора, новая «эмка» будет поражать наше воображение под свист турбины. В стороне от турбопомешательства остались лишь японцы, но, учитывая их колоссальный опыт в этом направлении, думается, они еще своего слова не сказали. Посмотрите на итоги последнего конкурса Engine of the year awards: половина призов уже сейчас достались турбо-двигателям. В чем же дело? Почему турбина вновь завоевала умы ведущих инженеров автомобильной промышленности? Попробуем разобраться!

   Откуда дует воздух
     Как известно, двигатель внутреннего сгорания работает на горючей смеси, которая содержит 14.7 частей воздуха и 1 часть топлива, будь то бензин или дизель. Повысить мощность двигателя можно, увеличив объем сжигаемой смеси. Этого добиваются тремя способами: просто напросто увеличить объем двигателя, а, следовательно, и объем сжигаемой смеси; увеличить число оборотов, а следовательно и объем смеси, сжигаемой за минуту; увеличить объем смеси в двигателе того же объема, коленвал которого вращается с той же частотой, уплотнив саму смесь. Но как добиться этого? Можно увеличить степень сжатия, но это требует более качественного бензина и дает ограниченный эффект. А можно сжать воздушную часть смеси. Для этого-то и нужна турбина.
    Естественно, до этой идеи додумались уже на заре автомобилестроения. Принцип работу турбонаддува был запатентован Альфредом Бюхи в 1911 году в патентном ведомстве США. Номер патента: 1006907 October 1911 Buchi. Принцип работы основан на использовании энергии отработавших газов. Поток выхлопных газов попадает на крыльчатку турбины (закрепленной на валу), тем самым раскручивая ее и находящиеся на одном валу с нею лопасти компрессора, нагнетающего воздух в цилиндры двигателя. Так как при использовании наддува воздух в цилиндры подается принудительно (под давлением), а не только за счет разрежения, создаваемого поршнем (это разрежение способно взять только определенное количество смеси воздуха с топливом), то в двигатель попадает большая смесь воздуха с топливом. Как следствие, при сгорании увеличивается объем сгораемого топлива с воздухом, образовавшийся газ занимает больший объём и соответственно возникает больше давящей силы на поршень.

   Трудный путь наверх
   Но у любой идеи есть минусы. В силу того, что масса смеси возрастает, увеличивается и риск детонации. Его избегают уменьшением степени сжатия (отрицательно влияет на мощность), использованием более качественного топлива (удар по экономическим показателям) и установкой интеркулера (радиатора промежуточного охлаждения поступающего в турбину воздуха). Не будем забывать и о том, что турбина не вечна, а ее замена весьма дорогостояща (от 3 до 5 тысяч долларов). Более того, она имеет свой размер и вес. Долгое время сделать легкую и компактную «улитку» не получалось, поэтому наддувом обзавелись лишь крупные моторы кораблей, поездов и самолетов. Кроме того, турбо-двигатель обладает рядом особенностей в эксплуатации. Речь идет, прежде всего, о турбо-яме. Ведь турбину раскручивают выхлопные газы, а их для начала нужно произвести и доставить до адресата. Так, появляется задержка. Турбина начинает дуть в полную силу лишь с определенных оборотов. Когда она включается, мощность двигателя возрастает скачкообразно. Поэтому включение турбины в повороте моментально «сдувает» машину с траектории, а ошибка в выборе передачи оставляет вас без половины мощности мотора. Не будем забывать и о том, что при выключении мотора, крыльчатка продолжает крутиться. Но масляный насос уже выключен и все движущиеся на колоссальной скорости элементы больше никто не смазывает! Понимаете, к чему я клоню?
  Первыми легковыми автомобилями, оснащенными турбинами были Chevrolet Corvair Monza и Oldsmobile Jetfire, вышедшие на американский рынок в 1962—1963 г. Несмотря на очевидные технические преимущества, низкий уровень надежности привел к быстрому исчезновению этих моделей. Надежность еще долго была ахиллесовой пятой турбо-машин. Именно поэтому массовое появление турбин в конце 70-х уже в 90-е сошло на нет. Единственным турбо-раем оставались японские острова. Как еще добиться адекватной мощности для так называемых K-Cars (необлагаемых налогом машин), если по закону объем их моторов не может превышать 660 «кубиков»? А как заставить семейный седан на равных бороться с Porsche Ferrari? В итоге почти каждая модель для внутреннего рынка имела турбо-версию.
  Иное дело дизель, ведь иных способов уравнять литровую мощность дизеля и бензина кроме турбины нет. Первые опыты в этой области относятся еще к довоенному времени, когда швейцарская фирма Saurer оснастила моторы своих грузовиков наддувом. Было это в 1938 году. Коренной перелом в развитии  произошел с выпуском в 1978 г. Mercedes-Benz 300 SD, первого легкового автомобиля, оснащенного дизельным турбодвигателем. Как тут не вспомнить, что именно Mercedes выпустил первый легковой автомобиль с атмосферным дизелем еще в 1930-е. Так почему же турбина вернулась из небытия?

   Новые горизонты
   На протяжении всех последних лет автопроизводители были одержимы гонкой за мощностью. Появившаяся в конце 80-х топовая Ferrari F40 выдавала 478 л.с., а теперь даже базовая California с ее 450 «лошадями» лишь чуть-чуть слабее. Но борьба за л.с. ведется не только в сегменте суперкаров. Если мотор 1.6 на Mazda3 выдавал 105 сил, то Opel Astra и Ford Focus ответили уже 115 силами, а у нового Hyundai i30 их и вовсе почти 130. Но находить новые резервы форсировки сложно и дорого, а турбина влияет на мощность, как допинг на объем мышечной массы. Самый мощный хот-хетч начала десятилетия Civic Type-R выдавал удивительные 200 л.с., но очередное поколение, разжившееся лишь 1 новой «лошадкой», было просто деклассированно турбо-конкурентами. Ведь каждая новая модель должна быть мощнее, а мотор большего объема под капот гольф-класса не засунешь. Кроме того, производители смогли добиться от турбин надежности. Велик опыт работы с турбо-дизелями. Тот же Fiat выпустил линейку бензиновых турбо-моторов T.Jet только после выхода крайне удачных турбо-дизелей семейства MultiJet.
    Удалось уменьшить и турбо-яму. Система рециркуляции воздуха, изменяемые фазы газораспределения, задержка зажигания, - все это сделало двигатели эластичнее. Кроме того, сами моторы стали мощнее и без турбины, что позволило снизить давление наддува. Одно дело добавить 150 л.с. изначально стосильному мотору старого Lancer и совсем другое прибавка 40 сил 150 сильному Golf. А на Porsche 911 Turbo не нужно даже ждать остановки турбины, перед тем, как глушить мотор: подшипники роторов турбин имеют водяное охлаждение, а дополнительный электрический насос обеспечивает циркуляцию жидкости и после остановки двигателя. Так же турбина немецкого спорткара имеет изменяемую геометрию, что дополнительно уменьшает турбо-яму и увеличивает отдачу мотора. Кроме того, современные турбо-моторы оказались экономичнее и экологичнее атмосферных аналогов. Все это и привело к победе турбо над атмосферой. Так что, добро пожаловать в турбо-эру. Welcome!