Практически любой современный автомобиль оснащен двигателем с турбонаддувом. Еще четверть века назад казалось, что турбонаддув сходит со сцены, но сегодня он стал универсальным решением для всех типов автомобилей. Атмосферные двигатели остались уделом эксклюзивных суперкаров и самых бюджетных моделей массовых производителей, на смену им пришли турбодвигатели. Например, в модельном ряду JAC турбодвигателем оснащены кроссовер JS6, лифтбек J7 и пикапы T8, T8 PRO, T9. . В чем секрет успеха?
Как работает турбомотор?
Чтобы получить больше мощности, нужно сжечь больше бензина, а сам он гореть не будет — нужен кислород. Таким образом, чем больше воздуха, а следовательно и кислорода, поступает в цилиндры, тем больше бензина можно сжечь и тем больше мощности получить. В цилиндры атмосферного мотора воздух засасывается под действием разрежения, которое возникает, когда поршень движется к нижней мертвой точке. То есть давление в цилиндре в этот момент чуть ниже атмосферного.
Еще в начале XX века конструкторы поняли, что для роста мощности нужно принудительно «затолкать» воздух в цилиндры. Так появились компрессорные моторы, в которых нагнетатель приводился в движение непосредственно мотором через ремень или цепь. Но такие двигатели отличались огромным расходом топлива.
Решением проблемы стали турбомоторы, в которых выхлопные газы раскручивают турбину, а сидящее на том же вале колесо компрессора сжимает воздух перед поступлением в цилиндры.
Когда появились первые автомобили с турбонаддувом?
Первые робкие эксперименты относятся к 1960-м годам, когда в США были представлены первые серийные автомобили с турбонаддувом. Но из-за сложности конструкции они не отличались надежностью и отталкивали покупателей. В 1970-е годы на рынок вышло несколько спорткаров, которые разошлись достаточно большим тиражом, ну а настоящая турбоэра наступила в 1980-е годы, когда автомобили с турбомоторами массово выпускались в Германии, США, Швеции и Японии. Но к середине 1990-х большая часть турбоавтомобилей была снята с производства. Почему же звезда турбомоторов начала закатываться?
Что не так с турбомоторами прошлого?
Турбонаддув позволяет снять больше мощности с того же самого рабочего объема, что привлекало инженеров. Ты можешь поставить небольшой двигатель в компактный автомобиль, добавить ему турбину и получить на выходе настоящий спорткар. Но платить за это приходилось большим расходом топлива и высоким уровнем вредных выбросов. По мере того как экологическое законодательство становилось строже, вписывать в него старые турбомоторы было всё сложнее. Кроме того, у турбомоторов было несколько врожденных недостатков.
Минусы турбомоторов прошлого:
1. Большой расход топлива.
2. Нелинейная характеристика двигателя: мощность обрушивалась на водителя лавинообразно.
3. Турбояма: между нажатием на газ и приростом мощности проходит время, так как турбине нужно успеть раскрутиться.
4. Низкая надежность: турбокомпрессор требовал внимания, особого ухода и трат на обслуживание, но отказы, требовавшие дорогостоящего ремонта, всё равно были частым явлением.
5. Вредные выбросы: вписывать турбомоторы в ужесточавшиеся экологические нормы было всё сложнее.
Почему же турбомоторы вернулись?
Технический прогресс и накопившийся опыт конструкторов позволили решить проблемы турбомоторов, сохранив при этом все их плюсы.
1. Турбоямы больше нет
Современные турбины лишены лага, который раньше был врожденной особенностью. Конструкторы уменьшили инерционность, используя турбины малого диаметра, облегчили все их составляющие, снизили давление наддува и применили турбины с изменяемой геометрией. Например, турбомотор JAC объемом 1,5 литра на кроссовере JS6 развивает максимальный крутящий момент 280 Н·м, который доступен уже с 1600 об/мин.
2. Мощность приходит более плавно
Раз нет турбоямы, значит нет и турбопика. Если раньше в момент, когда турбина раскручивалась до рабочих оборотов, происходил так называемый турбоподхват, когда мощность лавинообразно обрушивалась на колеса, то теперь кривая характеристики мотора более плавная. Проще говоря, запас тяги под правой ногой, во-первых, есть всегда, а во-вторых, нарастает более плавно. Максимальная мощность двигателя JAC 1,5 составляет 174 л. с., которые доступны в широком диапазоне от 4850 до 5500 об/мин. Максимальный крутящий момент доступен с 1600 об/мин до 3500 об/мин. То есть у вас под правой ногой почти всегда есть или весь момент, или вся мощность.
3. Расход топлива меньше, чем у атмосферного мотора
Если раньше турбомоторы были синонимом большого расхода, то теперь, наоборот, стали символом экономичности. Во-первых, при равной с атмосферным мотором мощности турбомотор имеет меньший рабочий объем. Во-вторых, едва ли не вся тяга доступна уже с низких оборотов, так что раскручивать мотор для динамичной езды больше не надо. Меньше обороты — меньше расход. JAC JS6 в смешанном цикле расходует всего 6,8 л на 100 км.
4. Надежность стала выше
Накопив большой опыт работы с турбомоторами, инженеры добились того, что двигатели спокойно проходят весь гарантийный срок и несколько лет после его окончания без каких-либо проблем. Так, JAC Motors дает на все свои автомобили в России гарантию на 150 000 км или 5 лет в зависимости от того, какое условие будет выполнено раньше.
5. Никаких проблем с экологией
Турбины низкого давления, установленные на малообъемных моторах, не только не ухудшают экологические характеристики, но и улучшают их. Именно поэтому по мере введения новых эконорм автопроизводители были вынуждены массово переходить на турбонаддув. Так, турбомотор JAC JS6 соответствует экологическому классу «Евро-5».
В итоге турбомоторы стали мейнстримом, без них уже невозможно представить современные автомобили с двигателем внутреннего сгорания.
