Уже давно я замечаю в разговорах, как на этом блоге, так и с друзьями, что, когда речь заходит о турбо или компрессоре, очень немногие понимают не только, какой тип системы установлен на их автомобиле, но и особенности каждой системы, а это помогло бы нам понять, как с ними обращаться и ухаживать, чтобы потом не сожалеть о поломках и дорогостоящем ремонте.

Во второй записи, связанной с категорией технических статей, которую на прошлой неделе открыл мой коллега Фернандо, я хочу, чтобы мы разобрали тему, которая, по моему мнению, более чем интересна, и где я намерен прояснить разницу между турбо и компрессором, или Supercharger (supercharged), как его называют по другую сторону «лужи».

Прежде чем продолжить, мне хотелось бы обратиться к истории обеих систем, ведь они далеко не так новы, как кто-то думает. Идея наддува двигателя восходит к 1896 году, когда братья Даймлер запатентовали нечто, похожее на очень примитивный компрессор. Первый патент на собственно турбонагнетатель был получен лишь в 1904 году Renault.

Как видите, идея и компрессора, и турбонаддува появилась намного раньше, чем мы себе представляем; так, например, в 1905 году инженер по имени Бюхи, опираясь на идеи Renault, смог предложить собственную концепцию того, что стало турбо, и к тому времени, уже в 1919 году, этот механизм был доведён до такой степени совершенства, что был практически не хуже современных.

Компрессор и его особенности

Переходя к технике, начнём с разговора о компрессорах, системе, очень похожей на объёмные насосы, в которой вращающийся элемент создаёт увеличение объёма на входе компрессора, что вызывает разрежение и засасывает воздух снаружи. По мере того как этот всасываемый воздух продвигается к выходу компрессора, его объём уменьшается, что приводит к выбросу сжатого воздуха.

Как работает турбо?

С другой стороны, у нас есть турбосистема. Эта система работает благодаря движению лопаток турбины; это движение обеспечивается выхлопными газами, которые заставляют их вращаться. Это движение передаётся на своеобразный компрессор, который нагнетает сжатый воздух во впускной коллектор двигателя. Поэтому турбо не поддерживает постоянное давление, как компрессор, а зависит от того, с каким давлением выхлопные газы приводят в движение турбину.

Как видите, из этого объяснения уже видно первое различие между турбо и компрессором: компрессор обеспечивает постоянное давление, тогда как у турбо давление «меняется» по мере того, как выхлопные газы становятся сильнее. Короче говоря, чем больше оборотов, тем больше давление в выхлопе, и турбо обеспечивает значительно более высокую отдачу.

Из-за постоянного характера давления компрессора при его использовании возникают определённые «недостатки». Так, например, если сравнить график отдачи атмосферного двигателя и график двигателя с установленным компрессором, мы найдём ту же форму, только у двигателя с компрессором график будет иметь более высокие значения.

Что это означает? По сути, если двигатель работает плохо, например, если он малоэластичен на низких оборотах, его работа оставляет желать лучшего или же на кривой мощности есть провал, то установка компрессора не даст ничего, кроме как сохранит дефекты блока, то есть мы ни в коем случае не сможем замаскировать провал, а значит, перед нами очень неприятная неисправность; это как раз один из главных аргументов, по которым турбо в итоге получил широкое распространение в Европе.

С другой стороны, у компрессора есть принципиальный недостаток по сравнению с турбосистемой, возможно, самый весомый: компрессор приводится в движение ремнём, напрямую соединённым с коленчатым валом автомобиля, что в конечном счёте означает дополнительный вес, который должен перемещать двигатель. Стоит упомянуть, что некоторые компрессоры из-за своей конструкции нагревают воздух, что ухудшает характеристики.

Последнее не должно было бы быть проблемой, поскольку в этом отношении обе системы имеют этот недостаток. Поэтому прибегают к интеркулеру, который делает не что иное, как охлаждает воздух максимально возможно, прежде чем он попадёт во впускной коллектор двигателя. Благодаря этому удаётся уменьшить его объём, а значит, в двигатель поступает больше кислорода. Кстати, не лишним будет сказать, что в литре воздуха при 20 градусах кислорода больше, чем в литре воздуха при 60 градусах.

Если перейти к турбо, то мы видим систему, которая, как мы уже говорили, зависит от давления, с которым поступают выхлопные газы, то есть чем выше давление, тем лучше работа. В конечном счёте это выражается в намного более острой кривой мощности с впечатляющим диапазоном оборотов как на средних, так и на высоких режимах, поэтому, если у двигателя есть провал в этом диапазоне, дополнительная мощность турбо значительно его уменьшит, а то и вовсе сведёт на нет.

Из-за своего принципа работы у системы есть один из недостатков в виде турбоямы, или задержки отклика. Это происходит из-за времени, которое проходит с момента, когда выхлопные газы начинают вращать турбину, до момента, когда её движение становится эффективным; сегодня это время, возможно, составляет доли секунды, но в начале могло быть и целую секунду или больше.

Турбояма, LAG, это непонятое запаздывание

В настоящее время есть несколько способов решить проблему турбоямы, или задержки. Самый дешёвый из них — использовать турбины гораздо меньшего веса и меньшего размера или же установить две маленькие турбины вместо одной большой, как в системах Twin-Turbo.

Сегодня, возможно, вы много слышали о современных автомобилях: решение заключается в использовании турбин с изменяемой геометрией. Это означает, что при низком давлении лопатки турбины располагаются полностью перпендикулярно потоку воздуха, благодаря чему турбина начинает вращаться намного раньше и с гораздо большим усилием.

Наконец, системы с турбо, twin-turbo или турбинами с изменяемой геометрией имеют проблему с избыточным давлением; поэтому устанавливается небольшой перепускной клапан, работа которого очень проста: когда турбо создаёт давление выше необходимого, клапан открывается и выпускает всё лишнее давление, которое в крайних случаях может нанести вред двигателю.

Компрессор или турбо: эти взаимодополняющие «враги»

Как видите, перед нами две совершенно разные системы, которые взаимно дополняют друг друга: как и Volkswagen с теми двигателями, которые в итоге пришлось снять с производства, компрессор обеспечит нашему мотору высокую мощность на низких оборотах, тогда как на средних или высоких режимах турбо даст гораздо большую отдачу.

Для справки: эта марка отнюдь не Volkswagen стала первой, кто установил систему компрессора и турбо на свои двигатели; блоки, которые позже пришлось снять, как видно, из-за проблем с ремонтом, были очень сложными, а ремонт — очень дорогим. Одним из первых автомобилей с двигателем такого типа стал не кто иной, как Lancia Delta S4 для ралли (модель на фото), который в своё время выступал в легендарной группе B.

Лично мне довелось водить много разных автомобилей, как и вам, наверное; я предпочитаю атмосферный двигатель или, в любом случае, с компрессором, поскольку кривая мощности более линейна и равномерна, без таких острых скачков мощности и крутящего момента, как у систем с турбо. Тем не менее из-за нагрузки от необходимости приводить компрессор такие системы, как правило, гораздо более прожорливы по топливу, отсюда и моя склонность к атмосферным двигателям.