Почему атмосферный мотор лучше турбированного
Автомобильный эксперт Егор Васильев специально для «Российской газеты» рассказал о плюсах и минусах атмосферных и турбированных двигателей.
«Вообще сейчас в мировом автопроме наблюдается массовый переход на малолитражные турбомоторы. Возникает вопрос, почему? Да потому, что благодаря успехам инженерии научились строить правильные турбины переменной производительности, которые наряду с хорошими экологическими показателями обеспечивают ещё и высокую удельную мощность с единицы рабочего объёма.
В результате получается компактный и мощный мотор с высоким крутящим моментом, который как раз и обеспечивает хорошие эксплуатационные характеристики автомобиля. Однако из-за высокой нагрузки небольшие турбомоторы нуждаются в более качественных маслах. И в более производительных масляных насосах, в результате чего у них может проявляться повышенный расход масла и ускоренный износ мотора как такового. Не случайно современные автопроизводители снижают их гарантийный ресурс.
Атмосферные моторы, в силу меньшей нагруженности, имеют больший ресурс и как правило более удобны с точки зрения реакции на педаль газа. Хотя они не обладают высоким крутящим моментом, ездить на них удобно. Да и в целом атмосферный двигатель дешевле своего турбированного собрата. Что в итоге? Турбомотор имеет более высокие крутящий момент и удельную мощность. Но дороже и имеет меньший ресурс. Атмосферник не так мощён и имеет меньший крутящий момент, но зато дешевле и ресурсней. Выбирать вам», — отметил эксперт.
Какой двигатель лучше ― атмосферник или турбированный?
Прошли времена, когда малообъемный двигатель с турбонаддувом был сомнительным выбором. В прошлом также остались и все претензии к такой технике.
Среди автовладельцев бытует мнение, что:
- Турбина ― ненадежный агрегат.
- Турбированный двигатель имеет сложное устройство.
- Турбонаддув приводит к повышенному расходу масла.
- Турбодвигатель долго греется.
Разбираемся, что из этого является правдой, на примере популярных моторов VW и Ford.
Один из самых популярных турбомоторов на нашем рынке – фольксвагеновский ЕА211 рабочим объемом 1,4 литра.
В свое время много вопросов возникало к малолитражным (1,2 и 1,4 л) турбодвигателям Volkswagen серий САХ и CBZ. У этих агрегатов износ цилиндропоршневой группы мог достигать критических значений уже к 100 тыс. км пробега. Можно обозначить две причины такого быстрого износа.
1. Первая причина ― это то, что для малообъемных двигателей не рекомендуется надолго загонять стрелку тахометра в красный сектор. Особенно нежелательно давать такую нагрузку непрогретому двигателю. Прогрев турбированного двигателя до рабочей температуры требует больше времени. Именно резкое повышение оборотов на холодную приводит к быстрому износу деталей.
2. Вторая причина в размерах деталей ГРМ и кривошипно-шатунного механизма. Чем они меньше, тем быстрее изнашиваются.
В чем конструктивная разница?
Если же говорить о сложности конструкции, то некоторые современные атмосферники по этой части не уступают турбированным моторам. Изменяемые впускные тракты, непосредственный впрыск, регулировка фаз газораспределения, сильно облегченные детали КШМ — все это встречается и на двигателях без турбонаддува. Так что единственным серьезным конструктивным отличием остается сам наддув.
Россиянам рассказали, какой двигатель лучше: атмосферник или турбированный
Среди автомобилистов бытует мнение, что турбина ― ненадежный агрегат, турбомотор имеет сложное устройство, турбонаддув приводит к «масложору», турбированный двигатель долго греется. Изучив популярные турбомоторы Volkswagen и Ford, эксперты журнала «За рулём» разобрались, что из этого является правдой. Итак, в вопросах сложности конструкции многие современные атмосферные двигатели не уступают наддувным. В них так же встречаются регулируемые впускные тракты, непосредственный впрыск, регулировка фаз газораспределения и облегченные детали кривошипно-шатунного механизма. Единственное отличие — это отсутствие турбины. Вопрос надежности — всегда спорный. Так, первые турбомоторы VW прошлого десятилетия действительно были ненадежными, но технологии обновляются, и теперь назвать их таковыми невозможно. При этом ресурс старых «атмосферников» 90-х ощутимо выше, чем у современных турбодвигателей, не зря их прозвали «миллионниками». Что касается разгона и разгонной динамики машин с теми или иными двигателями, эксперты заявили, что при прочих равных условиях автомобиль с турбонаддувом всегда ускоряется лучше и быстрее собрата без турбины. Среди основных недостатков турбомоторов сохранились повышенный расход масла и низкая теплоотдача. Причиной первой проблемы являются особенности конструкции агрегата, а вторая проблема решается благодаря использованию дополнительных электронагревателей или встроенному в ГБЦ выпускному коллектору.
Атмосферный мотор против турбированного — все за и против
Современная классификация двигателей внутреннего сгорания уже подразделят их на атмосферные моторы и те, что оборудованы турбонаддувом. Причем это может относиться как к бензиновым, так и к дизельным разновидностям.
Во второй половине минувшего столетия техника с турбированным силовым агрегатом начала получать все большее распространение. Однако поначалу развитие получили только дизельные установки с турбиной.
Просто карбюраторные аналоги не могли быть такими же экономичными и надежными, да и обслуживание их обходилось на порядок дороже. И лишь позже, с развитием и внедрением новых производственных технологий, стало возможным снова вернуться к вопросу турбомоторов, работающих на бензине. К тому же, ужесточились и международные экологические нормативы.
Основные различия устройства атмосферного и турбированного двигателя
В основе принципа работы любого современного ДВС лежит процесс сгорания топлива в его цилиндрах. Топливо подается не в чистом виде, а в виде рабочей смеси, состоящей из горючего и воздуха. Что турбомотор, что атмосферник устроены в этом смысле одинаково.
Для приготовления рабочей смеси используется горючее и многократно превосходящие по объему воздушные массы. Понятие «атмосферник» появилось и прижилось потому, что для создания смеси применено естественное атмосферное давление. Воздух затягивается через фильтр и систему воздуховодов благодаря работе поршней.
Отличия между различными силовыми агрегатами атмосферного (естественного) принципа действия заключаются только в том, как реализуется процесс образования смеси и его дальнейшая подача в цилиндры. Таким образом, атмосферный мотор не оснащается специальными узлами, которые отвечали бы за принудительную подачу воздушной массы.
Интересно, что схема питания атмосферного мотора основана на естественном притоке воздуха для формирования рабочей смеси. При разных режимах работы она не позволяет обеспечить соотношение 14 к 1 (количество частей воздуха на количество частей горючего). Из-за этого движок уже не способен тянуть на низких оборотах, а на высоких еще не может. Это приводит к снижению диапазона оборотов, при которых мотор способен обеспечить максимальную мощность и тяговые усилия.
Чтобы понять, что такое турбированный двигатель, необходимо понять, как он работает, и из каких состоит узлов. По сути, это тоже силовая установка, только подача воздуха в цилиндры происходит принудительным образом, за счет специального устройства. Основными частями турбокомпрессора являются вентилятор с турбиной.
Подключаются они к системе выпуска отработанных газов в машине, а дальше принимают на себя часть их энергии и воздействуют на лопасти турбины. От выхлопных газов создается давление, и они раскручивают ее, заставляя работать вентилятор компрессора. Далее под давлением закачивается большой объем воздушных масс.
Воздуха становится больше в системе и сгорает он более качественно — это значит, возрастает и мощность силовой установки. Имея меньший объем, турбомотор способен выдавать больше лошадиных сил, чем атмосферный аналог. Но система охлаждения функционирует также несколько по-иному. Функцию радиатора здесь выполняет другое приспособление, которое называется интеркуллером. Вместо охлаждающей жидкости в нем циркулирует обычный воздух. Чтобы усилить охлаждающие свойства, вместе с ним могут устанавливать дополнительный вентилятор.
Разница между атмосферным и турбированным движком заключается в принципе их устройства и функционирования. У последнего для создания рабочей смеси также необходим воздух. Однако воздушные массы не просто поступают извне, но еще и принудительно, за счет нагнетания турбиной. Чем отличается атмосферный агрегат от турбированного, так это как раз тем, что поступает больший объем кислорода в рабочие цилиндры. Из-за этого топлива сжигается больше и возрастает полезная мощность. Чтобы сделать автомобиль еще мощнее, нет необходимости наращивать объем камер сгорания или увеличивать число самих цилиндров.
Плюсы и минусы атмосферных моторов
Основные преимущества, которыми обладает атмосферный двигатель, а не турбированный его аналог, можно свести к следующему:
- большой эксплуатационный ресурс. Считается, что такие моторы более неприхотливы, причем это в равной степени касается, как бензиновых, так и дизельных движков. Многие из них рассчитаны более, чем на 1 миллион километров пробега, а без капитального ремонта они могут выходить по 300-400 тысяч км. Зачастую им удавалось пережить даже родной кузов, который «съедала» коррозия, тогда, как силовой агрегат оставался вполне работоспособным;
- конструктивная простота и надежность. Известно, что «атмосферники» непритязательны к качеству горючего и заливаемого в них масла. Для наших автолюбителей — это значительное преимущество, учитывая огромное количество заправок с сомнительным топливом. Даже при заправке плохим горючим, восстановить работоспособность атмосферного мотора будет дешевле и проще, по сравнению с турбированным аналогом;
- пригодность к ремонту и восстановлению. Достигается описанной выше простотой конструкции мотора. Ремонт каждого узла обойдется дешевле, чем в случае с турбо-версией.
Этих преимуществ достаточно для того, чтобы «атмосферники» пользовались спросом у потребителей еще много лет. Однако нельзя не отметить и несколько слабых сторон, которые им присущи. Во-первых, они не могут развить настолько высокую мощность при аналогичном объеме рабочих камер сгорания. Во-вторых, такие силовые агрегаты обладают более высокой массой. Их тяжелее эксплуатировать в горной местности, где воздух разрежен. Ну и, кроме того, они проигрывают турбированным собратьям в динамике.
Преимущества и недостатки современного турбомотора
Интересно, что первая турбина на силовом агрегате была установлена более столетия тому назад, однако в промышленном производстве на автомобилях их стали использовать с середины 20-го века. Для создания дополнительного давления конструкторы воспользовались отработанными газами — они принудительно повышали давление, создаваемое в рабочих цилиндрах. Увеличение мощности мотора, в среднем до 10%, достигалось за счет подачи большего объема воздуха.
Итак, главные достоинства, которыми обладает турбированный двигатель по сравнению с атмосферником, сводятся к следующим моментам:
- за счёт применения турбокомпрессора полезная мощность возрастает в среднем на 30%;
- повышается динамика, автомобиль разгоняется за более короткий отрезок времени;
- улучшаются тяговые усилия на низких оборотах;
- снижается расход топлива двигателем, а также и смазки, то есть, налицо общая экономичность движка;
- уменьшаются габариты силовой установки, а сама система турбонаддува тоже отличается компактностью;
- экологическая безопасность связана с тем фактом, что выхлопные газы используются повторно для того, чтоб раскручивать лопасти турбины;
- мотор с турбонаддувом при работе издает меньше шума;
- установить такой агрегат можно практически на любое транспортное средство. При одинаковом объеме и примерно таких же габаритах он может монтироваться на старые крепежные элементы, которые остались от атмосферника.
Так ли уж хорошо турбонаддув или атмосфернику не стоит опасаться конкуренции? Самое слабое звено в его конструкции — это небольшой эксплуатационный ресурс турбины, особенно на бензиновых двигателях. Цена этого узла довольно значительна, и она подвергается ускоренному износу из-за высокой температуры выпускных газов.
Конечно, турбины ремонтируются, однако далеко не каждый сервис способен выполнить это качественно, да еще и с предоставлением гарантии на проделанную работу. Другой момент: стоимость такого ремонта может достигать половины цены нового узла. Двигатели с турбонаддувом обходятся дороже в производстве, поскольку для них применяются жаропрочные металлы и сплавы, учитывая, в какой высокой температуре приходится им функционировать.
Ну и, наконец, такие движки очень восприимчивы к качеству горюче-смазочных материалов. Если игнорировать этот момент, то возрастает вероятность детонационных процессов, которые легко могут стать причиной преждевременного капитального ремонта. Что касается системы смазки, то масло тоже должно использоваться другого качества. В него добавляются специальные присадки, рассчитанные на работу при высокой температуре. Приобретая машину с такой силовой установкой, нужно быть готовым к тому, что производить замену фильтрующих элементов и самого масла придется чаще.
Автомобиль с каким двигателем лучше выбрать
Споры между автолюбителями и экспертами из разряда: «что лучше — турбированный или атмосферный мотор» не утихают и по нынешнее время. Движки, оснащенные турбогенераторами, выпускаются большим количеством автопроизводителей. Это связано со всевозрастающим спросом на машины с высокими динамическими, тяговыми и мощностными качествами. Проще говоря, многие мечтают иметь в своем гараже упрощенную версию спорткара, на которую был бы установлен надежный и очень мощный силовой агрегат. Однако не во всех случаях его преимущества приведут к однозначному выигрышу с точки зрения всех критериев.
Однозначный ответ на вопрос, какой же двигатель лучше из описанных 2-х вариантов, дать сложно. Если речь идет о том, чтобы ежедневно выжимать из своего авто максимум мощности и чувствовать спортивную динамику, тогда выбор должен быть только в пользу турбо версии. Ведь с каждого литра рабочего объема силового агрегата удается извлечь в 2-2,5 раза больше мощности, традиционно измеряемой лошадиными силами.
В то же самое время, ресурс у таких движков гораздо меньше — это обусловлено особенностями их конструкции и условиями эксплуатации. Турбомотор гораздо чаще может потребовать ремонта, к тому же, атмосферник более экономичный по потреблению горючего. Также стоит иметь в виду, что из-за его конструктивной простоты он потребует меньше затрат в случае поломки и необходимости ремонта, то есть, он однозначно надежнее по отношению к аналогу с турбиной.
Делаем следующий вывод: хотя турбина дает больше мощности, она потребует большей заботы и регулярного обслуживания, а, возможно, более дорогостоящего ремонта. Прежде всего, это контроль качества заливаемого в бак горючего, применение специальных масел, а также меньший эксплуатационный ресурс компрессора. Атмосферник проигрывает по показателю мощности и динамики, зато является более безотказным. Также он однозначно экономичнее, то есть содержание такое машины обойдется дешевле ее обладателю.