Будущее дизеля: тихая сила

Пол Вейсслер

8-цилиндровый двигатель BMW

Система Common Rail, разработанная фирмой Bosch, снабжена топливным резервуаром высокого давления, из которого топливо поступает на отдельные инжекторы

От 6-цилиндрового двигателя на Mercedes Е-класса или 8-цилиндрового V-образного двигателя на BMW 7 серии принято ожидать ровной и тихой работы. А вот от дизеля такого никто не ждет. И все же это дизельные двигатели! Куда же делись привычные прежде шум и тряска? Теперь с водительского места не слышно рокота, и понять, что двигатель включен, можно только взглянув на тахометр!

В поисках максимальной эффективности использования топлива мир обращает взоры на газо-электрические гибриды и водородные топливные элементы. Однако научные исследования показывают, что дизельный двигатель способен выйти на такие же и даже лучшие показатели, чем топливные элементы, и почти догнать бензиновый гибрид типа Toyota Prius. Детальные сравнительные исследования общего потребления энергии проводились General Motors, Массачусетсским Технологическим Институтом (MIT) и Университетом провинции Альберта (Канада). Ученые из MIT спроецировали развитие двигателей до 2020 года и пришли к выводу, что дизель по возможностям намного превосходит водородные топливные элементы и даже гибридные газо-электрические автомобили!

В Европе дизельные машины чрезвычайно популярны. Не исключено, что вскоре аналогичная ситуация сложится и в США, где любят большие машины, автоматические коробки передач и бензиновые движки. На сегодня единственная компания, которая ввозит в США легковые автомобили с дизельными двигателями, – Volkswagen. Сейчас здесь продаются только модели VW Jetta/Golf/Beetle с 1, 9-литровым 4-цилиндровым дизельным двигателем с турбонаддувом и прямым впрыском топлива (TDI). VW намерен поставить на Passat более продвинутый 2-литровый дизель, а также рассматривает возможность установки на внедорожник Touareg 5-литрового 10-цилиндрового V-образного дизельного мотора мощностью 308 л.с. с крутящим моментом 745, 8 Нм.

Однако скоро демонстрацию возможностей дизеля начнет и Daimler Chrysler. Дизельные машины фирмы будут продаваться в будущем году в экспериментальных объемах. Это означает, что в продажу попадет по несколько тысяч Jeep Liberty 2.8 Four и Mercedes Е-класса с 3, 2-литровым двигателем с однорядным расположением 6 цилиндров. Думают над этим и другие компании. Возможно, будет принято решение об установке дизельного двигателя на Ford Focus. 4-литровый V-образный 8-цилиндровый дизель BMW попадет в Америку не скоро.

Как он работает

У дизеля нет свечей зажигания. Зато у него очень высокий коэффициент сжатия – примерно в два раза выше, чем у бензинового ДВС. Поэтому в такте сжатия создаются высокая температура и давление. В камеру сгорания впрыскивается уже готовая к взрыву смесь, которая воспламеняется из-за температуры, вызванной сжатием. В отличие от бензиновых двигателей с дроссельной заслонкой для регулировки подачи воздуха, дизель такой заслонки не имеет. Он постоянно всасывает весь доступный воздух, не расходуя энергию на забор воздуха через полузакрытую заслонку. Показатели (в границах степени сжатия) зависят от объема впрыскиваемого топлива, поэтому дизель может выдавать высокий крутящий момент при сравнительно низких оборотах. Надавив на педаль газа, мы даем команду инжекторам впрыскивать больше топлива. На турбодизелях мы еще и заставляем систему турбонаддува нагнетать дополнительный воздух. Двигатель выходит на чудовищные показатели крутящего момента, когда на тахометре нет еще и двух тысяч оборотов. Бензиновый двигатель воспламеняет смесь воздуха с бензином в пропорции 15:1. Дизельный может работать на смеси, обедненной до соотношения 100:1.

Не все гладко

Несмотря на современный уровень развития дизельных технологий, этот тип двигателя все еще считается недостаточно экологичным. Например, жесткие требования штата Калифорния к содержанию вредных веществ в автомобильном выхлопе не позволяют осуществлять торговлю дизельными машинами на территории штата. В 2004 г. значительно ужесточится и федеральное законодательство США. Предельное содержание твердых частиц (сажа) и оксидов азота (NOх) с 2004 по 2010 годы будет серьезно ограничено, и требования вступают в полную силу с 2007 г. Аналогичные меры предпринимаются в Европе, так что конструкторам есть над чем задуматься.

Серьезную проблему представляет образование больших объемов NOх из-за высоких температур при сгорании смеси в дизельном двигателе. Для эффективного сокращения числа твердых частиц и NOх требуется дополнительная обработка выхлопа. Однако разработка большинства технологий для такой очистки находится в начальной стадии.

Другой проблемой, стоящей перед дизельными автомобилями, является качество топлива. Нефтеперерабатывающие компании сосредоточены на производстве высокооктанового бензина, а дизельное топливо производится из того сырца, который остается. Вице-президент Chrysler Бернард Робертсон говорит, что в США самое плохое дизтопливо в мире. Очевидно, он не очень хорошо знаком с соляркой, продающейся на российских заправках... Дизельному двигателю нужно топливо с высоким цетановым, а не октановым, числом, чтобы он хорошо заводился и в нем поддерживалось устойчивое сгорание. Европейское цетановое число составляет несколько больше 50, а в Америке оно едва превышает 40. Это влияет на все аспекты регулировки дизеля и удлиняет время пус-ка – и увеличивае