Вы используете устаревшую версию браузера. Для оптимальной работы с MSN используйте поддерживаемую версию.

Нельзя не нагнетать

Логотип Quattroruote Quattroruote 05.04.2016

Давлению со стороны даунсайзинга и турбонаддува поддались и суперкары. Мера вынужденная, но действенная. Тропу протоптали инженеры Ferrari: 488-й вместо 4,5-литрового атмосферного V8 мощностью 570 л.с. получил мотор с турбонаддувом объемом всего 3902 см3. При этом мощность выросла на 100 л.с.

А Porsche 911 2016-го модельного года окончательно распрощался с атмосферным шестицилиндровым оппозитником (точнее, с обоими, объемом 3,4 и 3,8 л). На смену им пришел «боксер» меньшего объема – 2981 см3, зато сразу с двумя турбинами.

Преимущества даунсайзинга и наддува общеизвестны. Уменьшение рабочего объема снижает механические потери – подвижные детали конструкции уменьшаются в размере и массе – и тем самым повышает КПД. Если бы дело ограничилось этим, потеря в мощности оказалась бы неприемлемой, но наддув решает эту проблему. Более того, мощность нового мотора зачастую даже выше, чем у более объемного «донорского» атмосферника. Турбонаддув в корне меняет внешние скоростные характеристики двигателей, давая существенную прибавку тяги на низких оборотах.

Для наглядности

© Предоставлено: Quattroruote

Оснащен двигатель системой наддува или нет, видно на графике характеристик. У турбированного агрегата кривая крутящего момента идет резко вверх, а после достижения максимального значения образует горизонтальную полку в широком диапазоне оборотов. У атмосферника значение крутящего момента увеличивается плавнее, достигая максимума на высоких оборотах (у гоночных двигателей – почти там же, где развивается максимальная мощность). Затем наступает резкий спад.

Если наддув обеспечивает нагнетатель, часть мощности мотора отбирается на приведение компрессора в действие, и за счет этого общий КПД агрегата снижается. У турбокомпрессора привод обеспечивается за счет энергии отработавших газов, которая в противном случае не была бы использована вовсе. Если справедливо, что противодавление в системе выпуска («эффект пробки») снижает КПД термодинамического цикла, то более высокое значение крутящего момента на низких оборотах позволяет сделать передачи более длинными. В условиях равенства скорости и лобового сопротивления двигатель может работать на более низких оборотах и с большей нагрузкой: КПД будет выше, а расход – ниже.

А как же турболаг?

Пока не решена проблема реакции двигателя на нажатие педали газа. В отличие от атмосферников и моторов с нагнетателем турбине нужно определенное время на раскрутку, чтобы поднять давление во впускном тракте. Сегодня турболаг уже не бесит водителей так, как 30 лет назад. И все же конструкторы подходят к работе над турбонагнетателем со всей серьезностью. Так, вал турбины теперь вращается в шариковых подшипниках, баббитовые вкладыши ушли в прошлое. А еще необходимо правильно управлять потоком отработавших газов, что достигается за счет включения в конструкцию газораспределительного механизма вариатора фаз. Новаторских идей тоже хватает: это и дополнительные электрокомпрессоры, и представленная Volvo система с закачкой воздуха под давлением в ресивер и дальнейшей подачей его на турбину на низких оборотах работы двигателя.

Другая проблема спортивных двигателей с наддувом – короткий диапазон рабочих оборотов: характерные для них кривые крутящего момента и мощности показывают, что на высоких режимах с ростом оборотов мощность перестает расти. А если рабочий объем уменьшить слишком сильно, можно потерять в крутящем моменте. Ведь на низах объем отработавших газов, вращающих турбину, недостаточно велик и значение давления наддува немногим отличается от нуля. В результате двигатель ведет себя как малолитражный атмосферник.

Расход под вопросом

Инженеры Porsche решили, что рабочий объем нового двигателя не должен быть меньше 3,0 л, иначе сложно обеспечить чистоту выхлопа при движении в нормальном режиме. Вот он, камень преткновения малолитражных бензиновых моторов. На стенде в сертификационном цикле двигатели всегда работают на невысоких оборотах, нагрузки тоже невысоки, так что их вполне устраивает оптимальное соотношение воздуха и топлива в рабочей смеси – 14,7:1. В этом случае выхлоп получается исключительно чистым. Однако в реальной эксплуатации так не бывает, особенно если двигатель небольшого объема производитель решит поставить на большой и тяжелый автомобиль: чтобы обеспечить ту же динамику, приходится жать на газ сильнее, чем когда управляешь компактной и легкой машиной.

Соответственно, рабочая смесь должна быть богатой, иначе возникнет детонация, а это может привести к разрушению поршней. А чем богаче смесь, тем грязнее выхлоп: во-первых, условия сгорания топлива не идеальны, а во-вторых, чем дальше соотношение воздуха и бензина от оптимального, тем ниже эффективность катализатора. Атмосферным двигателям тоже приходится работать на богатой смеси, но им это необходимо на более высоких режимах. Поэтому для турбированных двигателей небольшого объема расхождение заявленных значений расхода с фактическими больше, чем у атмосферных моторов. О чем всякий раз свидетельствуют результаты наших тестов.

image beaconimage beaconimage beacon