Когда я открыл характеристики Kia Ceed с 1,5-литровым турбомотором и увидел цифру 150 л.с., а потом глянул на 2-литровый атмосферник от Cerato с теми же 150 силами, стало любопытно. Объём меньше на пол-литра, а отдача та же. Крутящий момент у 1,5-литрового и вовсе 253 Нм против 192 у 2-литрового.
Нас с молодости учили: больше кубиков, больше мощности. Тот, кто хоть раз сравнивал моторы в каталогах, наверняка ловил себя на этом ощущении, когда цифры не складываются. А они и не должны.
Два насоса: один побольше, другой поменьше. Логика подсказывает, что большой качает сильнее. Так и с мотором. Чем больше камера сгорания, тем больше топливной смеси в неё помещается, тем мощнее толчок поршня.
Эта логика работала десятилетиями. ВАЗовский 8-клапанный мотор 2111 объёмом 1,5 л. выдавал 77 сил, а родственный ему 21214 объёмом 1,7 л. набирал уже 83 силы. Больше объём, больше мощность, арифметика сходится.
Но рядом на конвейере стоял 16-клапанный 2112 с теми же 1,5 л., а мощность у него составляла 93 силы. На 10 лошадей больше, чем у мотора с большим объёмом.
Разница - в головке блока цилиндров. У 8-клапанника на каждый цилиндр приходится один впускной и один выпускной клапан. У 16-клапанника по два на впуск и два на выпуск.
Мотор глубже дышит, смесь лучше заполняет цилиндр, отработавшие газы быстрее уходят. Цилиндр тот же, объём тот же, а наполнение качественнее. Это как дыхание через одну ноздрю и через две: вроде лёгкие одинаковые, а кислорода поступает больше.
Но клапаны - полдела. Есть ещё степень сжатия. У того же ВАЗ 2112 она составляла 10,5, а у нивовского 21214 всего 9,3. Чем сильнее смесь сжимается перед воспламенением, тем мощнее потом толчок.
Инженеры Mazda довели эту идею до предела: их атмосферные моторы Skyactiv работают со степенью сжатия 14. Для бензинового двигателя это фантастический показатель, обычно характерный для дизелей. Результат: моторы Mazda при скромном объёме снимают больше мощности и расходуют меньше топлива, чем конкуренты с аналогичным литражом.
Но по-настоящему всё перевернул турбонаддув. Атмосферный мотор дышит сам: поршень идёт вниз, создаёт разрежение, воздух засасывается в цилиндр. Турбина ломает эту схему, загоняя воздух в цилиндры под давлением, и в тот же объём помещается значительно больше смеси. Маленький цилиндр начинает работать как большой.
Специалисты журнала "Колёса" приводили пример от Volkswagen: мотор 2,0 FSI без наддува выдаёт 150 л.с. и 200 Нм момента. Тот же блок, та же геометрия, но с турбиной (2,0 TFSI) уже 200 л.с. и 280 Нм. Одна турбина прибавила 50 сил.
У Renault ситуация ещё нагляднее: турбомотор TCe150 при объёме всего 1,3 л. выдаёт 150 л.с. и 250 Нм. По ресурсным испытаниям, которые провели в компании, этот маленький агрегат превзошёл их собственный 2-литровый атмосферник.
Причём инженеры Renault прямо заявили: сама по себе турбина ресурс не убивает, всё решает проектирование и условия эксплуатации.
Ещё один фокус - электронный блок управления. Современный мотор - это механика плюс софт. ЭБУ регулирует зажигание, количество впрыскиваемого топлива, давление наддува, момент открытия дроссельной заслонки.
Тот же журнал "Колёса" описывал любопытный случай: у Land Rover Freelander II существовали версии одного и того же мотора на 150 и 190 сил. Блоки цилиндров полностью идентичные, а разница - в турбонагнетателе и прошивке ЭБУ.
По сути, производитель продавал одно и то же железо с разной программой, а покупатель платил за дополнительные 40 лошадей ощутимую надбавку.
Мощность с объёмом связана куда слабее, чем кажется. Гораздо больше зависит от того, насколько грамотно мотор использует каждый свой куб. см. Число клапанов, степень сжатия, наддув, электронные мозги, конструкция впускного и выпускного тракта - всё это складывается в итоговую цифру.
Формульный турбо V6 объёмом 1,6 л. выдаёт порядка 540 л.с. только с бензиновой части, а вместе с электрикой суммарная отдача болида переваливает за 1000 л.с. И всё это из 1,6 л. объёма.
А нивовский мотор 1,7 л. тянул свои 83 лошадки с 8 клапанами и степенью сжатия меньше десяти.
Когда я разбирал эту тему, меня зацепил один комментарий владельца Ford Kuga с 2-литровым дизелем на 150 сил. Он писал, что по трассе расход у него ровно такой же, как у его второй машины - Ford Explorer с атмосферным 3,5-литровым V6 на 294 силы. По 12 л. на сотню у обоих.
Просто Explorer на скорости 100 км/ч крутит мотор на 1500 оборотах, а Kuga на 2000 с лишним. Большой мотор работает в щадящем режиме, маленький напрягается. Вот она, обратная сторона даунсайзинга: компактный мотор может быть мощным на бумаге, но в реальной жизни он работает ближе к своему пределу.
Поэтому, когда вы видите в каталоге две машины, одну с 1,5-литровым мотором на 150 сил и другую с 2-литровым на 120, за этой разницей стоит чистая инженерия. Турбина, 16 клапанов вместо 8, высокая степень сжатия, грамотная прошивка ЭБУ. В сумме маленький мотор обходит большого собрата. Объём - это лишь размер кастрюли. А мощность зависит от того, что и как в ней готовят.