Турбированные бензиновые агрегаты находят все большее применение в массовых автомобилях сегментов B и C. Сейчас концерн Volkswagen активно внедряет их практически на всех своих моделях. Наибольшим спросом пользуются 1,4-литровые агрегаты TSI с наддувом, а также 1,8-литровые TSI для кроссоверов и больших седанов. От немцев не отстают и другие автопроизводители. Турбированные машины можно встретить у корейцев и французов. И если внимательно изучить характеристики моторов, то удивляешься тому, насколько же они экономичны. В чем секрет этой метаморфозы и можно ли доверять указанным в спецификациях показателям?
Сила воздуха
Из курса физики мы знаем, что пламя костра горит сильнее, быстрее и при более высокой температуре, если в него надувать воздух. Стоит помахать над шашлыками веером, как угли разгорятся ярче. Если переусердствовать, то мясо даже подгорит. Так же и в моторе. Чем сильнее вкачивать воздух, тем горячее и быстрее будет горение топлива.
Конструктивно турбированный мотор отличается от атмосферного. Его система впуска работает с давлением гораздо выше атмосферного. Если обычный рядный двигатель всасывает воздух под действием внутреннего разрежения и давление там не может быть выше 1 атм, то турбоагрегат имеет специальное техническое устройство для повышения давления. Для накачки воздуха применяют турбину или механический компрессор-нагнетатель, которые сжимают воздух на впуске и доводят давление до 2 атм и выше. Этого достаточно, чтобы так насытить горючую смесь кислородом, чтобы она подрывалась с выделением гораздо большего количества тепла и энергии. Бензин и воздух впрыскиваются в камеры сгорания в виде аэрозоля, который подрывается искрой.
При большом количестве кислорода бензин сгорает быстро и почти полностью, благодаря чему остаточные газы содержат меньше вредных веществ. Топливо преобразуется в энергию, и КПД растет. И чем больше воздуха, тем меньше бензина потребуется для осуществления мотором запланированной работы. Поэтому становится возможным сделать мотор компактнее при сохранении мощности.
К примеру, 1,4-литровые турбированные двигатели сейчас развивают ту же мощность, что и 2,0-литровые атмосферные агрегаты, а по крутящему моменту существенно их превосходят. Потребление топлива у них тоже сокращается. К примеру, у кроссовера KIA Sportage 2,0-литровый атмосферный мотор в городском ритме потребляет 10,9 л бензина на 100 км пути, а у Volkswagen Tiguan турбированный 1,4-литровый агрегат при идентичной мощности съедает только 8,8 л.
Когда экономичность турбированных моторов сходит на нет?
Между тем турбонаддув — это палка о двух концах. Принято считать, что турбированные моторы имеют меньшую надежность, чем атмосферные. Отчасти это справедливо, так как деталям приходится работать при высоком давлении. Идет нагрузка на поршни, на клапанный механизм и т. д. Нагруженные высокооборотистые моторы довольно требовательны к качеству топлива и моторного масла. Они потребляют гораздо больше смазывающей жидкости, чем атмосферные. Если не уделять должного внимания смазке и затягивать со сменой масла, то турбокомпрессоры на бензиновых моторах редко ходят больше 150 000 км.
Да и к экономичности есть большие вопросы. При спокойной езде, когда турбоагрегаты не раскручиваются свыше 3 тысяч оборотов, потребление топлива действительно ниже, чем у атмосферных. Однако при динамичной езде на пике мощности и крутящего момента впрыск готовит такую смесь, чтобы обеспечить максимальную тягу. Для примера: 2,0-литровый атмосферный мотор у KIA Sportage развивает 192 Нм, а турбированный двигатель 1,4 TSI у Volkswagen Tiguan — 250 Нм. А так как моторы могут развивать гораздо больший крутящий момент, то и бензина для достижения заявленных характеристик требуется больше.
Смесь обогащается, вбирает в себя больше бензина, чем у атмосферных, благодаря чему растет тяга и потребление топлива.
Таким образом, при активной спортивной езде турбированные моторы могут удивить: бензин в них течет рекой, а потребление топлива опережает показатели атмосферных двигателей примерно на 30%.