Сегодня трудно удивить автовладельцев таким понятием как турбированный двигатель. Повсеместно говорят о максимальной экономии, высоких показателях динамичности таких силовых агрегатов, а ведущие автопроизводители уделяют развитию этого направления немало внимания. Однако немногие автолюбителя знают, в чем суть использования турбины в конструкции мотора. Распространенные предрассудки о проблемах в эксплуатации и вовсе заставляют многих отказаться от приобретения автомобиля с турбиной.
В чем суть технологии, чем она отличается от обычных вариантов?
После того, как перед автопроизводителями встал вопрос о недостатке мощности, выдаваемой атмосферными двигателями, начались активные поиски решений. Так и была задействована технология турбонаддува, изобретенная еще в 1911 году швейцарским ученым Альфредом Бюхи.
Он разработал метод нагнетания воздуха в камеру сгорания силового агрегата и усиления степени его сжатия, используя при этом кинетическую энергию выхлопных газов. При этом мощность, выдаваемая двигателем, возросла более чем на 100%.
Технологии того времени не позволяли сразу и повсеместно внедрить принцип турбированного усиления моторов. Сперва такая технология использовалась лишь на крупных двигателях в кораблестроении и авиации. В 1938 году турбированные моторы стали устанавливать на грузовики, но наибольшее распространение и модификацию технология турбонаддува получила в 70-е годы прошлого века, когда масштабную популярность приобрели гонки Формулы-1.
Сегодняшние двигатели, оснащенные турбиной, имеют компактный размер и небольшую рабочую емкость. За счет таких габаритов турбированный мотор легко умещается в пространстве под капотом, при этом потребляет относительно мало топлива и обеспечивает отменные динамические показатели, отвечая при этом экологическим требованиям.
Технология осталась прежней, претерпев лишь некоторые модификации и усовершенствования.
Струя выхлопного газа воздействует на лопасти турбины, фиксированные на соответствующем валу, к которому в другой его части прикреплены «крылья» компрессора, обеспечивающего нагнетание воздуха в цилиндры мотора. Таким образом осуществляется подача воздуха в камеру сгорания под высоким давлением, а не за счет разрежения, создаваемого поршнем. Следствием такого усиленного нагнетания становится возрастание объема сгорания топливовоздушной смеси, а образовавшийся в результате этого газ оказывает значительно большее воздействие на поршень, чем и повышает возрастание динамических показателей мотора.
Первоначальный скепсис многих автомобильных концернов по отношению к турбированным системам сменился приверженностью к этой технологии. Многие автопроизводители сегодня вовсе отказываются от классических атмосферных вариантов силовых агрегатов, специализируясь лишь на дизельном типе моторов с турбированным принципом работы.
В чем преимущество технологии
Показатели расхода топлива, скорости и разгона автомобиля являются определяющими для многих автовладельцев. Вне всякого сомнения, по этим параметрам турбированные силовые агрегаты явно опережают своих атмосферных конкурентов. При расчете на 100 км пробега турбированный двигатель будет потреблять на 3-5 л топлива меньше, чем атмосферный вариант, а показатели выдаваемой им мощности при этом будут равны или даже превышать таковые у мотора без турбины. Если объем двигателей одинаков, турбированный вариант выдаст на 25-35% больше мощности, обеспечивая ощутимое преимущество в динамике. При этом стоит учитывать, что максимальная мощность турбированной силовой установки достигается на ее высоких оборотах, а атмосферный двигатель начинает «тянуть» уже с низких показателей тахометра. В связи с этим появилось понятие турбопровал (или турбояма), отражающие недостаток мощности мотора на низких оборотах (до активации турбированного нагнетателя). Однако эти моменты постепенно уходят в прошлое – современные силовые установки практически избавлены от турбоям благодаря активации турбины уже на средних и даже низких оборотах.
Возможные проблемы турбированных двигателей
Технологичные силовые агрегаты с турбированными нагнетателями имеют свои слабые стороны. В первую очередь сказывается высочайшая нагруженность мотора. Турбированные агрегаты работают на ультравысоких оборотах, что обуславливает нюансы и определенные трудности со смазыванием рабочих поверхностей мотора. Возникают сложности, связанные с необходимостью дополнительного охлаждения двигателя и турбины. Если возникнут неисправности или недостаток расчета, появится закоксованность масла, сложности с маслосъемными колпачками и так далее. В сравнении с атмосферными моторами, которые еще недавно повсеместно устанавливались на авто и имели ресурс в 400-500 тыс. км, турбированные агрегаты имеют существенно сниженный моторесурс в 200-250 тыс. км. Производители и эксперты связывают это не только с использованием турбины и повышенной нагрузкой в целом. Объясняя более быстрый выход из строя турбированных моторов, среди других причин специалисты называют:
- сложное устройство турбированной установки;
- внедрение технологичной автоматики, которая не подлежит ремонту;
- «тонкие» технологии охлаждения;
- необходимость блочной замены вместо традиционного вскрытия и ремонта силового агрегата.
Какие еще особенности?
Еще одной особенностью турбированных двигателей является необходимость их сравнительно частого сервисного обслуживания. Если атмосферные «собратья» терпимы к разному маслу, могут работать на синтетике и полусинтетике, то в турбированный мотор можно заливать исключительно чистое дорогостоящее синтетическое масло. Кроме того, атмосферный двигатель потребует замены масла в пределах 10-12 тыс. км пробега, а случае с турбированным двигателем этот предел снижается до 8 тыс. км, а на некоторых особо мощных вариантах – до 7 тыс. км пробега. Естественно, при этом возрастают затраты владельца на обслуживание авто.
Раньше отмечались и другие трудности моторов с турбированными нагнетателями. Нужно было выжидать некоторое время после завершения поездки, и лишь потом глушить двигатель. Естественно, это не добавляло комфорта, и многие владельцы просто пренебрегали такой рекомендацией, заглушая мотор как обычный «атмосферник» сразу после постановки на парковку. В итоге возникал ряд проблем, связанных с перегревом, закоксованностью и, как следствие, – необходимость дорогого ремонта. На сегодняшний день такие сложности позади благодаря использованию технологичных масел и инновационных систем охлаждения, работающих некоторое время после остановки мотора и постановки авто на сигнализацию.
Итог
Подводя итоги, стоит отметить, что технологии турбированных моторов медленно, но верно вытесняют классические атмосферные варианты. Это объясняется устранением недостатков, которые были присущи двигателям с турбиной еще несколько лет назад, неоспоримыми преимуществами относительно расхода и динамичности. Однако следует помнить, что силовые агрегаты с турбонаддувом очень требовательны к смазочным веществам и топливу, а также нуждаются в частом сервисном обслуживании.