Преимущества
В целом турбоагрегат очень выгоден для компаний-производителей. Да, ресурс мотора с турбиной далеко не миллион, но кого это волнует, это проблемы покупателя. Сама турбина с лопастным нагнетателем даже с компьютерным управлением довольно простая в изготовлении. Хотя разработка такого устройства требует невероятных усилий и денег. Это первое преимущество турбины с лопаточным наддувом.
Второе преимущество в том, что скопировать (украсть конструкцию) турбонагнетатель, а главное сделать его в металле, причем именно компрессорную часть с нужными характеристиками невероятно сложно. Срабатывает своеобразная защита от подделки. Поэтому китайские товарищи, хоть и пытаются что-то делать, но все равно покупают брендовые трубонагнетатели и ставят на свои топовые Джолионы и Монджаро.
Есть еще один способ повысить давление засасываемого воздуха на входе в цилиндр. Это установка механического нагнетателя. Идея простая – привод ремнем от коленвала двигателя, нагнетающая часть обычно объемного типа (два вращающихся цилиндра-ротора со сложной профилированной поверхностью).
У такого механического нагнетателя свои преимущества. Сделать его можно на любом машиностроительном заводе. Стабильная характеристика наддува воздуха, нет провалов по давлению, помпажа, локального перегрева лопаток на уплотнении. Нет термических ударов. Простой и надежный агрегат. Минимальная инерция, тогда как изменение оборотов для турбины это смертельна опасность. При том, что КПД механического нагнетателя гораздо выше чем у турбоагрегата.
Недостатки
Но у механического нагнетателя есть два очень неприятных недостатка. Во-первых агрегат активно отбирает мощность у мотора, поэтому его ставят только на очень мощные двигатели. Например на восьмицилиндровый Hemi Hellcat с рабочим объемом 6,2 л, пятилитровый V8 Jaguar AJ133S 5,0 Supercharged, в общем на машинах с мотором не меньше 4 л. Приводные нагнетатели ставили даже на Mercedes С-класса. Образцом приводного наддува был мотор на Mazda Skyactiv-X 2.0. Это настоящее произведение моторного искусства.
Второй недостаток механического нагнетателя это его габариты и вес. Агрегат получался в разы больше и на порядок тяжелее турбонагнетателя, У некоторых шестилитровых моторов приводной нагнетатель был размером с небольшой ДВС от микролитражки или тяжелого мотоцикла. А выигрыш по сравнению с турбиной с лопастным компрессором был минимальным. Зато цена в изготовлении и обслуживании просто огромная.
Сейчас приводные компрессоры-нагнетатели можно встретить лишь на специальной очень мощной технике, обычно это моторы тягачей, тракторов и бульдозеров. На обычные автомобильные моторы, объемом 1,5-2,5 л их ставить невыгодно и даже бессмысленно.
В чем причина отказа
Но настоящей причиной отказа от механического нагнетателя стало развитие технологий управления турбинами. Появились более легкие и малоинерционные колеса из жаростойких сплавов, плюс работа лопаточного нагнетателя и турбины теперь очень точно управляется компьютером. То есть турбоагрегаты нового поколения полностью вытеснили устаревшые роторно-объемные нагнетатели. Сейчас уже идут разговоры что эффективность таких устройств очень близко подбирается к параметрам ДВС 80-х годов прошлого века. Еще лет 15 и турбоагрегат догонит современный поршневой мотор (это все фантазии).
С появлением литий-ионных батарей и бесконтактных мотор-генераторов появились попытки оснащать турбоагрегаты электродвигателями. Это позволит ликвидировать провал по давлению нагнетания при работе автомобильного ДВС на низких оборотах. Но такие конструкции не решают всех проблем лопастных машин, например помпажа, при этом цена на агрегат увеличивается в несколько раз. Еще придется устанавливать дополнительную батарею и систему управления наддувом.
Если гибридные авто полностью вытеснять машины с ДВС, то турбина скорее всего не потребуется. В мотор генераторе будет использоваться какой-нибудь более продвинутый цикл, типа Аткинсона экономичный и простой в реализации.
Если же бензиновые и дизельные моторы останутся основной силовой установкой для автомобилей (а так скорее всего и будет), то турбонаддув тоже изменится. По моему мнению на моторах средней и большой мощности будут ставить системы наддува, позаимствованные не у циркового шоу Формулы 1, а у милитари техники.
Например, французам для дизеля своего Леклерк удалось подобрать очень интересную, оригинальную систему наддува. Называется она «Гипербар», по сути это гибрид небольшого ДВС и турбокомпрессора ТМ-307В. И на сегодня это лучшее решение для дизелей повышенной мощности, без каких-либо батареек.
