Все больше слышится заявлений о достижении предела эффективности двигателей внутреннего сгорания. Крупные руководители концернов заявляют, что перестают вкладываться в разработку новых двигателей внутреннего сгорания, так уже невозможно повысить их мощность и крутящий момент без существенного увеличения потребления топлива. Так называемый процесс даунсайзинга, то есть отказа от больших и надежных моторов в пользу 4-цилиндровых агрегатов объемом 1,0-2,5 л, уже не может обеспечить выполнение экологических норм и требований по надежности, а значит, на данном этапе подобные моторы достигли пределов развития. С чем приходится сталкиваться их владельцам и что принесено в жертву ради снижения выбросов вредных веществ в атмосферу?
Чудеса на бумаге
В начале века с введением жестких экологических требований европейские автоконцерны стали искать приемлемые пути выхода из ситуации. Большие 6-цилиндровые агрегаты уже не удовлетворяли требованиям по выбросам вредных веществ, и инженеры предложили наиболее верное на тот момент решение. Они придумали оснащать силовые агрегаты небольшого объема системами турбонаддува и непосредственного впрыска. Тем самым мощность и крутящий момент они могли выдавать примерно такие же, как и старые V6, однако потребление топлива и выбросы вредных веществ в атмосферу у них были почти в два раза меньше.
Концерн Volkswagen стал пионером в этом начинании, и все его бренды получили линейку моторов 1,0-2,0 л, способных выдавать фантастический крутящий момент от 100 до 400 Нм. Самый распространенный 1,4-литровый агрегат TSI мог развивать 150 л. с. и 250 Нм крутящего момента. Рекордсменами же по отдаче стали 2,0-литровые моторы Audi TFSI, развивающие мощность в 250 л. с. и тягу в 370 Нм. Аналогичные силовые агрегаты представил Volvo BMW и прочие крупные европейские бренды, вынужденные вписываться в экологические рамки.
Самый же известный пример «даунсайзинга» был выполнен концерном Fiat. Итальянцы разработали для хэтчбеков Fiat 500 и Panda 0,9-литровый 2-цилиндровый двигатель TwinAir мощностью 105 л. с. и моментом в 145 Нм при заявленном расходе 3,5 л/100 км.
Но тут же стали отмечаться и недостатки такого рода моторов. И в первую очередь они касались потребления и выбросов. Если ездить медленно или проверять силовые агрегаты на лабораторных стендах, то они действительно укладывались в требования Евро 6. Однако при активной езде с подключением турбины ситуация менялась. Чтобы обеспечить литровую мощность на уровне 100-125 л. с., требовалось жечь дорогой высокооктановый бензин. Поэтому расход TwinAir на Fiat 500 и Panda тут же подскакивал минимум на 40%. Малолитражные агрегаты объемом 0,9 л или 1,4 л начинали потреблять как прежние атмосферные V6. Сжечь 12-15 литров бензина на «сотню» при активной езде для них не было проблемой. К этому добавлялось высокое потребление масла и резкое снижение ресурса.
Разочаровывающая реальность
Наддув дал не только рост мощности, но и существенное увеличение давления в цилиндрах. По данным «ЗР», нагрузки на шатунные шейки для 2-литрового мотора TFSI увеличились на 30-35%. В итоге интенсивность изнашивания подшипников возросла на 50-60%!
Инженеры для уменьшения массы мотора существенно снизили размеры и вес деталей. А при уменьшении массы и размеров поршней и шатунов с целью снижения инерционных нагрузок на подшипники коленчатого вала снизился и коэффициент запаса прочности деталей.
Для форсированных моторов по коленчатому валу и шатуну запасы прочности не превышают теперь 5-10%, хотя на прежних V-образных агрегатах они достигали 35-50%.
В итоге современный «даунсайзинг» может ходить до капремонта тысяч 150-200 км, хотя атмосферные агрегаты при надлежащем обслуживании работают без капремонта в два раза больше.
В общем, по словам руководителя группы Volkswagen доктора Герберта Дисса, тренд на даунсайзинг прошел. Малолитражные моторы не в состоянии соответствовать новым нормам в реальных дорожных условиях. Как же это отразится на автомобилестроении? Пока концерны начинают возвращаться к моторам с меньшей литровой мощностью. Volkswagen перестал экспериментировать с 1,0-литровыми двигателями и ставит в основном более надежные 1,4-литровые агрегаты TSI. Audi же вернулась к дефорсированным 2,0-литровым агрегатам TFSI мощностью 150 л. с. В итоге самым оптимальным объемом силовых агрегатов для легковых машин теперь считается формат от 1,4 л до 2,5 л. Скорее всего, в ближайшем десятилетии такие моторы будут доминировать. Ну а нормативы по выбросам вредных веществ поможет выполнить химически синтезированный бензин.
