Для этого требуется грубая сила. Гонки требуют прорезания воздуха на высоких скоростях. Водителям, которые каждый день поднимаются по крутым горным перевалам, это необходимо, чтобы продолжать движение. Формула проста. Сгорание — это добавление топлива и воздуха. Горение вырабатывает мощность. Сила перемещает металл. Но вы не всегда можете построить более крупный двигатель. Большие цилиндры подходят не для всех платформ. Добавление цилиндров требует много места. Вы держитесь за то, что имеете.
На сцену выходит турбокомпрессор.
Это не магия. Это механика. Турбина нагнетает воздух в двигатель. Чем больше воздуха, тем больше топлива может быть сожжено. Больше сожженного топлива за цикл означает больше взрывов. Больше взрывов означает больше мощности. Это самый эффективный способ выжать лошадиные силы из существующих деталей без использования новых.
Физика наддува
Здесь числа становятся интересными. Нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет около 14,7 фунта на квадратный дюйм (psi). Это примерно одна атмосфера (бар). Типичный турбокомпрессор сжимает поступающий воздух еще на 6–8 psi. Это дополнительное давление от 0,4 до 0,55 бара.
Можно подумать, что удвоение давления означает удвоение мощности. Это не так. Эта система не имеет КПД 100%. Будут потери на трение. Присутствует тепло. Возникает турбулентность.
А как насчет реальности? Вы увидите прирост мощности на 30–40%. Это важно. Это очевидно. Этого достаточно, чтобы скучный седан ощущался как спортивный автомобиль. Турбина сжимает избыточный воздух и нагнетает его в цилиндр. Двигатель сжигает его. Поршни толкаются с большей силой. Вы чувствуете это в позвоночнике.
Разреженный воздух и мощные турбины
Уровень моря — это легко. Воздух очень плотный. Насыщен кислородом. Двигателю это нравится.
Большая высота — это сложно. Воздух становится разреженным. Воздух становится редким. Молекулы кислорода отдаляются друг от друга. Двигатель засасывает менее плотный воздух. Топлива сжигается меньше. Мощность генерируется меньшая. Вы сразу чувствуете потерю. Разгон ощущается медленным. Путь кажется долгим.
Турбокомпрессоры решают эту проблему. Им не важен перепад высот. В любом случае они сжимают разреженный воздух. Они сближают редкие молекулы. Масса воздуха, поступающего в камеру сгорания, увеличивается. Двигатель получает необходимую плотность. Мощность возвращается.
Некоторые конструкции идут дальше. Используются два турбокомпрессора. Маленький работает на низких оборотах. Он быстро раскручивается. Устраняет задержку (турбояму) при разгоне. Большой подключается на высоких оборотах. Он обеспечивает мощный наддув на скорости. Это двухступенчатый подход. Он дает мощность везде. Это сложно. Очень дорого. Но это работает.
«Турбокомпрессор сжимает воздух, поступающий в двигатель. Это позволяет сжигать больше топлива, увеличивая мощность от каждого взрыва в цилиндре».
Выбор не всегда бывает бинарным. Можно добавить цилиндры. Можно рассверлить отверстия в блоке. Но это масштабные проекты. Они требуют больших денег. Турбокомпрессоры — это решение, устанавливаемое на штатные крепления. Это элегантно. Это хорошо работает. Это ответ автолюбителя физике.
Чем выше вы поднимаетесь, тем тоньше становится воздух. Без помощи двигатель всегда будет испытывать трудности. Турбины не могут победить гравитацию. Они просто игнорируют ее. Пока что.
