Больше воздуха — больше мощности
Сначала турбомоторами свои автомобили стали оснащать производители премиальных автомобилей: Mercedes-Benz, Audi, BMW. Позже постоянно ужесточающиеся экологические нормы, наряду с изменившимися предпочтениями автовладельцев, побудили автопроизводителей уже массового сегмента обратить свое внимание на турбину. Достаточно вспомнить Opel, заменивший атмосферный 1,8-литровый агрегат мощностью 140 л. с. на турбомотор объемом 1,4 литра аналогичной мощности, или концерн VAG, в котором на смену атмосферным двигателям линейки FSI пришли двигатели с наддувом TFSI и TSI, или Ford с его линейкой двигателей EcoBoost.
Что такое турбокомпрессор (или, для краткости, турбина)? Это устройство, повышающее мощность двигателя за счет использования энергии отработавших газов. Принцип функционирования турбокомпрессора, в общем, довольно прост, однако для его воплощения требуется достаточно сложный механизм. Он состоит из двух основных узлов, названия которых отражены в названии самого турбокомпрессора — это турбина и компрессор. Топливо и воздух, сгорая в двигателе, создают значительный объем отработавших газов, который можно либо сразу выбросить в атмосферу, либо использовать с большей эффективностью. Отработавшие газы через выпускной коллектор попадают под давлением в корпус турбинного колеса, где приводят его во вращение. На вал турбинного колеса жестко установлено колесо компрессора, которое при вращении сжимает воздух и подает его во впускной коллектор двигателя.
Дополнительный объем сжатого воздуха в камере сгорания позволяет сжигать больше топлива и тем самым вырабатывать больше энергии. В результате КПД двигателя увеличивается, поэтому двигатели меньшего объема, оснащенные турбиной, выходят на ту же мощность, что и моторы большего литража. Вместе с тем возрастает крутящий момент и сокращается расход топлива, к тому же более полное сгорание топлива снижает токсичность выхлопа.
В общем, на словах все действительно понятно, однако на практике современный турбированный двигатель очень сложное с технологической точки зрения устройство. При этом функционирование непосредственно турбокомпрессора происходит в чрезвычайно тяжелых условиях. По данным компании Honeywell, одного из ведущих мировых производителей турбокомпрессоров оригинального качества, вибрации двигателя достигают 25g, температура отработавших газов поднимается в дизельном двигателе до 830 °C, а в бензиновом — до 1050 °C. Частота вращения ротора турбокомпрессора — 280 000 об/мин. Поэтому качество используемого турбокомпрессора должно быть безупречным, а само изделие быть высокоточным, производительным и надежным.
Таким образом, использование низкокачественных аналогов значительно снижает характеристики двигателя автомобиля. Более того, использование дешевых турбокомпрессоров — это риск с точки зрения надежности двигателя: компоненты низкого качества и неправильная калибровка приводят к таким проблемам, как несовместимость с системами управления двигателем и некорректные уровни давления.
