В обсуждениях о турбо моторах можно часто встретить мнение, что это прямой путь к экономии топлива, и скорее всего некоторые из читателей уже возмущены заголовком, как это так атмосферный движок более экономичный чем турбо, а далее может последовать пример любого атмосферного двигателя, который потребляет как слон воду, но не спешите, давайте вникнем в суть процессов.
Итак, турбированный двигатель имеет на выпуске так называемую “улитку”, которая состоят из двух частей: холодная и горячая. Суть всем ясна, выхлопные газы раскручивают крыльчатку горячей части за счёт чего мы получаем большее давление на впуске. Всё бы хорошо, но мы также получаем большое сопротивление на выпуске, турбина работает фактически как заглушка.
В атмосферном двигателе за счет грамотно просчитанного выпуска можно создавать резонансный эффект, когда газы из одного цилиндра, двигаясь по выпускному тракту, начинают охлаждаться, расширяться и тем самым создавать разряжение, то есть увлекать за собой выхлопные газы, которые только вышли из другого цилиндра, с турбо так не получается.
Что в итоге? Всё просто, в камере сгорания остается много выхлопных газов, они физически не успевают вылететь, т.к. клапана закрывается. Таким образом получаем первую большую проблему - наполняемость, камера сгорания не продувается должным образом, грубо говоря в ней всегда остается достаточно много балласта.
Все бы ничего, т.к. на холостом ходу и на малых нагрузках весь объем камеры сгорания вовсе не нужен, но стоит немного утопить педаль газа, а мы же не будем её вечно поглаживать, как двигатель переходит в мощностной режим, где было бы хорошо использовать весь объем камеры сгорания для того, чтобы наполнить его рабочей смесью.
Решить вопрос с мощностью мы можем достаточно легко, есть турбина, она позволить "напихать" в камеру сгорания достаточно много воздуха, всё нормально мощность будет, но тут возникает следующий нюанс - степень сжатия, мы не сможем "дуть" бесконечно, ведь это всё еще нужно будет сжать.
Таким образом мы плавно подходим к степени сжатия – что по факту является показателем эффективности бензинового двигателя. Чем выше степень сжатия тем выше интенсивность давления на поршень, то есть за один такт получается больше полезной работы. На современных турбодвигателях степень сжатия около 9.5, если взять атмосферные двигатели Mazda SkyActiv, то там степень сжатия может достигать 14, если же брать что-то более простое, но современное с распределенный впрыском, то это 11-12.
Почему же на турбо такая невысокая степень сжатия? Всё просто её подбирают таким образом, что двигатель работал эффективно, но с меньшим риском детонации.
Чтобы бороться с детонацией в современных турбодвигателях используют особенности непосредственно впрыска топлива, охлаждение происходит за счет испарения бензина прямо в камере сгорания, но этого мало.
В реальных условиях работы турбодвигателя стоит только надавить педаль, как неизбежно происходит такой процесс как "сэйф" (сохранение), чтобы избежать возникновения детонации формируется очень богатая смесь в отношении 9:1, фактически она будет догорать в трубе, но зато двигатель сам себя не разрушит. (Думаю многие наслышаны про истории с первыми партиями TSI, когда у людей раскалывались перегородки поршней на нашем бензине).
Атмосферные двигатели работают на более бедных смесях, а следовательно экономичных, эффективных смесях.
Таким образом имеем: плохую наполняемость, низкую степень сжатия и богатую смесь, которая догорает уже в трубе – всё это приводит к низкому КПД, не путайте с мощностью. А низкая эффективность = низкая экономичность.
Но как же так, скажите вы, вот мой 1.6 кушает 10, а 1.2 TSI 5 в городе?
Это всё эффект даунсайзинга, допустим взять 1.4 TSI 150 сил это соизмеримо неплохому 2-х литровому атмосферному мотору. Так вот, механические потери у 2-х литрового ДВС будут значительно выше, нужно же всё это добро (поршни, коленвал, цепь и т.д.) вращать. Плюс ко всему 1.4 будет более технологичным, в нем применяется непосредственный впрыск топлива.
Также нужно учитывать, что экономичность атмосферного двигателя тоже нужно раскрыть, хороший пример SkyActiv Mazda. Взять допустим 2.5 SkyActiv 192 силы, расход в городе в среднем по больнице 10 литров при средней скорости около 25 км/ч, трасса при средней в 100 км/ч (а это нужно ехать 120-130 км/ч) 7 литров, а как думаете какой расход будет у 1.8 TSI примерно в тех же режимах? Оставлю этот вопрос для вас, можете полистать D2, а может в комментариях найдутся честные владельцы.