През лятото организаторите на Международния конкурс „Двигател на годината” (International Engine of the Year) обявиха най-добрите мотори за 2016 г. Експeртите оцениха задвижващите агрегати по няколко параметра – екологичност, динамични характеристики и разход на гориво. В крайна сметка в първата тройка не попадна нито един атмосферен двигател.
Първото място в класацията окупира 3.9-литровият битурбо V8 мотор на Ferrari 488 GTB. Втора се класира хибридната система на BMW i8, която се състои от 1.5-литров турбо мотор и електрически двигател. Трети остана 6-цилиндровият туин-турбо двигател на Porsche 911. Всичко това ясно показва, че производители все по-сериозно се насочвват към мотори с принудително пълнене. А основна причина за това са все по-строгите екологични стандарти.
На практика, от атмосферния двигател може да се извлече същата мощност като от мотор с турбокомпресор. Това обаче едва ли е най-разумното нещо. Най-производителният атсмосферен мотор е 4.5-литровият V8 на Ferrari 458 Italia, който разполага с 605 к.с. При него литровата мощност достига 134 к.с. на 1 литър работен обем. За сравнение, 4.0-литровият туин-турбо V6 TFSI на Audi RS6 предлага същата мощност, но при по-висока литрова мощност от 151 к.с./литър.
При атмосферните мотори, генерирането на по-висока мощност от 100 к.с. се постига на първо място с повишаване на максималните обороти. Пример за това е двигателят на мотоциклета Honda CBR400F (145 к.с./ литър), при който максималната мощност се достига при 12 300 об/мин. Абсолютните рекордьори в това отношение са моторите на болидите във Формула 1 – 310 к.с./ литър, но при тях максималните обороти на коляновия вал достигат 19 000 об/мин.
Влияние на литровата мощност оказват и други фактори, като степен на сгъстяване, смесообразуване, изгаряне и др. Например, през 1997 г. Alfa Romeo 156 започва да получава двигатели от семейството Twin Spark, които имат по 2 свещи на цилиндър. Моторите предлагат рекордна за времето си литрова мощност. Агрегатът с 4 цилиндъра и обем 1.75 литра предлага мощност от 144 к.с., а 2.0-литровият – 165 к.с.
По това време японските компании разполагат с още по-производителни двигатели. През 90-те години Honda пуска DOHC i-VTEC, който при обем от 1.6 литра развива 160 к.с. При него максималната мощност се достига при 8000 об/мин. По-късно, при Honda S2000 се появява бензинов агрегат с обем 2.0 литра, който разполага с 250 к.с. (125 к.с/ литър обем).
Според експерти, автомобилните производители биха могли спокойно да продължат да усъвършенстват атмосферните мотори, ако не бяха все по-жестоките екологични норми, ограничаващи нивата на въглеродните емисии, изхвърляни в атмосферата. Един от основните начини за посрещане на изискванията е намаляването на теглото на автомобилите. То на свой ред се достига с използването на по-леки мотори – съответно с по-малък брой цилиндри и работен обем. Това обаче води до проблем – по-малкия работен обем води до намаляване на мощността, което пък от своя страна влошава динамиката на автомобила на пътя. И за да бъде решен този проблем, инженерите започват да вграждат турбокомпресори, които позволяват на мотор с малък работен обем да постигне въртящ момент и мощност на нивото на голям атмосферен агрегат.
Има и друг момент – повишаването на максималните обороти на атмосферния мотор увеличава неговата мощност, но въртящият момент остава нисък. Затова и подсилването на двигателя с помощта на турбина е далеч по-удачният вариант за увеличаването на мощността, без да се компрометира надеждността на мотора. Все пак още обаче има хора, които не са съгласни с горното твърдение и смятат, че атмосферните двигатели са по-издръжливи от тези с принудително пълнене. На практика, няма особена логика в това, тъй като турбо двигателите работят при по-ниска степен на сгъстяване, което означава по-малко натоварване в блока на двигателя. Разбира се, турбокомпресорът има нужда от допълнителни грижи, за да се удължи животът му.
Според експерти, всичко зависи най-вече от условията, при които се експлоатира моторът с турбина. При атмосферния двигател е по-просто – неговото дълголетие е свързано най-вече с литровата мощност. С увеличението на оборотите расте инерционното натоварване, триенето и износването на основни детайли, което съответно сваля надеждността. Пример за това е атмосферният Э8 мотор, използван във Формула 1 преди време. Той издържаше максимум 1000 км, докато при масовите автомобили изискванията са доста по-сериозни - минимум 150 000 км.
Докъде обаче ще доведе всичко това? Автомобилни инженери са на мнение, че реалното съотношение к.с/обем, което може да се достигне, е в порядъка на 125-135 к.с./ литър. За целта производителите ще продължат да ползват традиционни технологии за намаляване на разхода на гориво и да ги комбинират с нови такива: променливо газоразпределение, променлива степен на сгъстяване, директно впръскване на горивото, принудително пълнене, хибридни системи и електрификация.
Снимки: Ferrari, BMW
2
