Современные дизельные турбомоторы
Старые дизельные иномарки шумят, как трактора, не отличаются резвостью и этим наносят существенный ущерб имиджу автомобилей, работающих на дизеле. Но в то же время отказаться от использования тяжелого топлива не позволяют такие достоинства, как экономичность и тяговитость дизельных моторов.
Классический атмосферный дизель не предназначен для резкого набора оборотов, поскольку ему для этого не хватает воздуха. Чтобы добавить динамики к такому двигателю пристроили турбонаддув. С этих пор сфера применения дизельных агрегатов распространилась даже на гоночные автомобили.
Немалую лепту в техническое совершенствование дизелей внесла компания Audi. Свой первый дизельный автомобиль Audi 100 TDI (Turbo Direct Injection) она выпустила в 1989 году. Под капотом сотки скрывался 5-цилиндровый 2,5-литровый турбомотор, способный выдать 120 л.с. На сегодняшний деть такой мощностью уже никого не удивишь, однако тогда это был настоящий прорыв. Топливо в камеру сгорания подавалось непосредственно, тогда как в других двигателях подача была в предкамеру. Кроме того, у обновленного дизеля управление впрыском осуществлялось электроникой, а турбонаддув оснащался интеркулером. Расход Audi 100 TDI по трассе составлял 5,7 л/100 км. На общем фоне такой показатель казался сверхэкономичным.
Эволюция дизельных двигателей продолжается и будет продолжаться, поскольку нефти становится все меньше, а экологические стандарты – все строже.
Динамические характеристики дизелей улучшились в первую очередь благодаря турбонагнетателей, которые также претерпели серьезные изменения. Современные турбокомпрессоры 3-литровых моторов способны выдать до 2,0 бара, а при максимальной нагрузке они могут прокачать 1200 м³/ч. Геометрия турбины современных моторов изменяема. Скорость изменения положения угла атаки лопаток составляет всего 200 миллисекунды.
Система впрыска топлива Сommon Rail на большинстве дизельных моторов Audi использует пиковое давление на уровне 2 тыс. бар. Инженеры компании поставили перед собой задачу увеличить его в ближайшее время до 2,5 тыс. бар. Это позволит получить от каждого литра рабочего объема двигателя до 136 л.с. мощности.
В V-образных современных моторах Audi применяются пьезофорсунки, диаметр сопла которых составляет 0,1 мм. Столь малое отверстие позволяет получать очень мелкое распыление дизтоплива. Однако для этого необходимо адекватно высокое давление подачи. Увеличение давления, способствует улучшению качества смесеобразования, а это в свою очередь увеличивает крутящий момент и мощность, а также делает работу мотора более плавной. Мелкодисперсная смесь сгорает практически полностью, благодаря чему выбросы становятся менее опасными. Способствует этому и многоступенчатый впрыск. Предварительный впрыск дает устойчивость работы на малых оборотах, а поствпрыск – способствует десульфации и очищению сажевого фильтра, а также продлевает ресурс катализатора.
Очистка выхлопов всегда для дизелей представляла серьезную проблему. Она была решена сажевым фильтром и каталитическим нейтрализатором, рабочая температур которого превышает 150°С . Чтобы катализатор прогрелся после старта двигателя нужно время, на протяжении которого каталитической очистки выхлопа не будет происходить. Это время должно быть минимальным. В связи с этим, катализатор и сажевый фильтр в новых 3-литровых турбированных моторах Audi были смещены как можно ближе к коллектору. В некоторых двигателях для сокращения время прогрева катализатора применяется электрический обогрев.
При сжигании дизельного топлива образуется оксид азота, который вреден для окружающей среды и человека. Современные экологические стандарты очень строги к концентрациям этого вещества. Нейтрализация оксида азота в выхлопных газах происходит посредством врезки в выпускной тракт системы селективной каталитической нейтрализации (SCR). Данная система впрыскивает раствор мочевины, который входит в реакцию с оксидом азота. В ходе химической реакции оксид азота превращается в безвредный азот и воду.
Техническим совершенствованием дизелей Ауди превратила экономичные, но шумные и экологически вредные моторы в мощные, тихие и минимально опасные для окружающей среды агрегаты. За последние 25 лет удалось избавиться от многих недостатков дизель-моторов, и сегодня они уже превосходят бензиновые по многим параметрам. И хотя их обслуживание остается более дорогим, тяговитость, экономичность и более продолжительный ресурс заставляет задуматься перед выбором. И если раньше отсутствие динамики делало дизельные моторы уделом грузовых автомобилей и такси, от сегодня их применение ничем не ограничено.
