Турбосовременность

Прогресс турботехники привел к тому, что в настоящее время доля легковых автомобилей с турбированными моторами составляет примерно половину от общего числа машин в возрасте до 5 лет и продолжает увеличиваться. Из них порядка 20% - бензиновые автомобили, остальные – дизельные. Такое соотношение не случайно. Дизели существенно лучше приспособлены к наддуву вообще, и к турбонаддуву в частности. В отличие от бензиновых моторов, в которых давление наддува ограничивается опасностью возникновения детонации, им такое явление неведомо. Дизель можно наддувать вплоть до достижения предельных механических нагрузок в его механизмах. К тому же отсутствие дросселирования воздуха на впуске и высокая степень сжатия обеспечивают большее давление отработавших газов и их меньшую температуру в сравнении с бензиновыми моторами. В общем, как раз то, что нужно для применения турбокомпрессора. Чем же в наши дни так привлекает моторостроителей столетняя идея турбонаддува двигателей?

Турбодвигатель, как уже не раз упоминалось, – это высокая удельная мощность и крутящий момент. Взглянув на этот неоспоримый факт с другой стороны, становится понятно, что использование турбонаддува дает возможность достичь заданных характеристик силового агрегата (с любым уровнем мощности) при меньших габаритах и массе, чем в случае применения «атмосферного» двигателя. Отсюда вытекает еще одно немаловажное следствие.

Турбодвигатель – это лучшая топливная экономичность. Более компактный мотор при одинаковой мощности эффективнее расходует топливо. У него меньше теплоотдача, насосные потери и потери на трение. Экономии топлива способствует и более высокий крутящий момент турбомоторов в области низких частот вращения. Для достижения равной динамики ускорения автомобиль с таким мотором приходится меньше «пришпоривать» педалью акселератора. В конце концов, автомобиль с компактным мотором просто легче. Вследствие лучшей экономичности достигается еще одно преимущество турбодвигателей. В последние два-три десятилетия оно приобрело особое значение.

Турбодвигатель – это лучшие экологические показатели. Меньшее потребление топлива «при прочих равных» означает меньшие суммарные выбросы вредных веществ. На ту же мельницу льют воду еще несколько позитивных следствий применения принудительного наддува. Наддув камеры сгорания приводит к снижению температуры и, следовательно, уменьшению образования окислов азота. В бензиновых моторах наддувом добиваются более полного сгорания топлива, особенно на переходных режимах работы. В дизелях дополнительная подача воздуха позволяет отодвинуть границу возникновения дымности, то есть бороться с выбросами частиц сажи. Вообще, нужно сказать, что для дизельных двигателей турбонаддув явился своего рода панацеей. Если бы не он, что бы позволило дизелям получить удельную мощность, характерную их бензиновым конкурентам? А об экологии и говорить не приходится. Не было бы наддува, известные проблемы с применением на дизелях каталитических нейтрализаторов просто закрыли бы им дорогу в будущее. Атмосферные дизели с трудом дотягивают до норм Евро-2. В силу указанных причин безнаддувные дизели, как легковые, так и грузовые, «канули в Лету», уступив место турбодизелям. Осталась еще одна, довольно веская причина экспансии турбомоторов в легковую автотехнику.

Турбодвигатель – это лучший комфорт. Компрессор со стороны впуска и турбина в выпускной системе существенно снижают шумность двигателя и обеспечивают акустический комфорт. Он дополняется большим удобством управления автомобилем. Высокий, равномерно распределенный по частоте вращения крутящий момент придает двигателю большую эластичность.

Отмеченные преимущества турбодвигателей были убедительно продемонстрированы на практике. В конце 1996 года SAAB представил новое поколение автомобилей высшего класса SAAB 9-5. Все его представители оснащаются исключительно бензиновыми турбодвигателями семейства Ecopower. Разные по конструкции и уровню мощности (две рядные «четверки» объемом 2,0 и 2,3 л и V-образная 3-литровая «шестерка») двигатели объединяет то, что в них применен так называемый «мягкий наддув». Турбокомпрессоры обеспечивают во впуске небольшое избыточное давление (от 0,25 до 0,55 бар). Главным образом благодаря этому крутящий момент всех двигателей достигает максимума уже при частоте вращения 1800-2100 мин-1. При этом все они отличаются экономичностью и соответствуют последним экологическим стандартам. Так турбонаддув послужил не столько увеличению мощности, сколько оптимизации двигателей в интересах комфорта и окружающей среды.

Производство турбодвигателей осваивает не только SAAB. По данным крупнейшего производителя турботехники, фирмы Garrett, только в 2003-2004 годах ее изделия применялись 28 автоконцернами на 80 моделях автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями. И это лишь легковые автомобили. Что касается коммерческого транспорта, то здесь уже давно господствуют турбодизели. Приведенные соображения убеждают в том, что турбодвигатели – отнюдь не экзотика. По мнению компетентных специалистов, будущее автомобилестроения неразрывно связано с турбированными моторами, и оно наступает уже сейчас.

Что касается собственно турботехники, ее разработка и производство выделились в отдельную отрасль промышленности. Дело это не простое и требует особых знаний и технологий. Занимаются им отнюдь не автоконцерны, а ряд специализированных фирм. Некоторые из них имеют в этой области опыт, исчисляющийся многими десятилетиями. Абсолютный лидер в деле разработки и производства турбокомпрессоров – известная американская фирма Garrett. Ставшая в 1999 году частью международного концерна Honeywell, она получила новое название Honeywell Turbo Technologies, оставив прежнее имя в качестве торговой марки. Ее продукция – сотни турбосистем для двигателей с рабочим объемом от … до …Второе место по объемам производства занимает немецкая компания Borg Warner Turbosystems, которая после слияния с фирмами KKK, Schwitzer и Hitachi также владеет и этими брэндами.

Английская компания Holset специализируется на агрегатах турбонаддува для коммерческих автомобилей. Из производителей автомобилей лишь концерн Mitsubishi имеет в своей структуре предприятие по производству турбокомпрессоров. Фирма MHI полностью обеспечивает турбокомпрессорами потребности Mitsubishi, а также поставляет несколько моделей для моторов Volvo и BMW. Даже такой «монстр» как Toyota c 2001 года практически отказалась от изготовления турбокомпрессоров и перешла на использование изделий Garrett. Оставшаяся часть турбо-рынка закрывается мелкими фирмами, а также продукцией, выпускающейся известными производителями для крупных клиентов под другими торговыми марками.