ТЕХНИКАОБОЗРЕНИЕ: СОВРЕМЕННЫЕ ДИЗЕЛИМихаил Гзовский, Анатолий ФоминВЫБОР СДЕЛАН•ДС*—!126 За рулем 01/2005 ОБОЗРЕНИЕ: СОВРЕМЕННЫЕ ДИЗЕЛИКто бы мог сказать всего лишь 10 лет назад, что легковые автомобили с дизельными двигателями буквально завоюют Европу? Например, в 2003 году в Старом Свете было зарегистрировано 6,2 млн. дизельных легковушек (на 6% больше, чем в предыдущем). Сегодня в среднем 43,6% легковых автомобилей оснащены подобными моторами, тогда как 10 лет назад всего 20,3%. Лидирует Австрия, где 71,5% продаваемых машин имеют двигатели «с воспламенением от сжатия». Больше двух третей таких легковых автомобилей - в Бельгии и Франции. Аутсайдер - Швеция с результатом 7,7%: виноваты драконовские местные налоги. В 1996 году «Фольксваген» первым освоил легковой дизель с неразделенной камерой сгорания («непосредственным впрыском») на «Гольфе» третьего поколения. Преимущества таких моторов по сравнению с предкамерными трудно переоценить. Это высокая эффективность процесса сгорания и соответствующая ей экономичность, большой потенциал для форсирования двигателя и лучшие экологические показатели. В пассиве - «жесткость» работы, которую научились побеждать, и высокие требования к топливной аппаратуре. Прежде такие моторы применяли в основном на грузовиках. Там экономичность и отличные удельные показатели давно позволили закрыть глаза на чуть большие шум и вибрации. На легковых автомобилях 80-х преобладали предкамерные дизели, работающие заметно мягче. Форсунки сложной конструкции обеспечили «непосредственному» дизелю двухфазный впрыск. Основной дозе топлива предшествовала так называемая пилотная. Так удалось уменьшить испарение горючего в камере сгорания в период задержки самовоспламенения. Двигатель стал работать мягче. Впрочем, двухфазный впрыск оказался лишь временным решением. Далее пути разделились - часть производителей во главе с «Фольксвагеном» выбрала насос-форсунки, сделав ставку на высокое давление впрыска и точное дозирование. Остальные выбрали систему с накопительной магистралью «коммон рейл», где при несколько меньшем давлении больше возможностей управления впрыском. ОБЩИЙ ПУТЬ Сегодня система с общей магистралью готова на равных сражаться с насосфорсунками. Еще несколько лет назад давление впрыска в системах «коммон рейл» не превышало 130 МПа, но вскоре конструкторы вышли на рубеж в 160 МПа. Однако и это не вершина: «Тойота» уже заявила о 180 МПа (сегодня насос-форсунки серийных моторов достигли 205 МПа). Один из первых образцов - новейший двигатель D-4D Clean Power. Один из самых мощных (230 кВт/313 л. с.) легковых дизелей - 5-литровый 10-цилиндровый VIOTDi производства «Фольксваген» развивает момент 750 Н-м при 2000 об/мин. За рулем 01/2005 127 ОБОЗРЕНИЕ: СОВРЕМЕННЫЕ ДИЗЕЛИВ насос-форсунках закон впрыска задан раз и навсегда сечением каналов и жесткостью пружин, управлять можно только началом впрыска и количеством подаваемого топлива. А в большинстве ныне применяемых схем с общей магистралью соленоиды командуют открытием форсунок. У «Тойоты» процессом впрыска оперативно управляют пьезоэлементы. Каждая форсунка D-4D Clean Power оснащена блоком керамических пьезоэлектрических элементов. Когда подается напряжение, элементы расширяются практически мгновенно, позволяя быстро открыть форсунку. Быстродействие пьезоэлементов и высокое давление в «общей магистрали» помогает впрыснуть весь объем топлива за меньший промежуток времени. Специалисты говорят - улучшается характеристика впрыска, способствуя более тонкому распылу топлива и эффективному сгоранию. Мотор D-4D Clean Power отличает также пониженная степень сжатия и высокое давление наддува - во благо экономичности. А специально разработанные керамические свечи накаливания облегчают холодный пуск. Это, так сказать, активные меры по достижению экономичности и высоких экологических показателей. Но есть и«пассивные». В ходе разработки устройства D-CAT «Тойота» получила более 1600 патентов. Сердце системы - четырехступенчатый каталитический нейт-^ рализатор. Причем дожигающий и окислы азота, и сажевые частицы! Эффективность нейтрализатора напрямую зависит от управляющей электроники «коммон рейл». Но даже высокие технологии впрыска не в силах обеспечить идеальный состав выхлопных газов. Потребовалось оснастить выпускной коллектор еще одной, пятой форсункой Exhaust Port Injector (EPI). Периодически EPI впрыскивает дополнительную порцию топлива и восстанавливает со-По прогнозам давление в рампе «коммон рейл» в ближайшие годы дорастет до 200 МПа.Пьезоэлектрическая форсунка двигателя D4-D Clean Power за один цикл впрыскивает до пяти порций топлива.Система Variable Twin Turbo в разрезе и на двигателе БМ В-5 35d. 128 За рулем 01/2005 На правах рекламыСвечи зажиганияGOOD \X/lLL.®В настоящее время на рынке автозапчастей свечи зажигания представлены огромным количеством изделий. Очень широкий диапазон технологических особенностей — от классических, изготовленных по старым технологиям, до суперсовременных, с применением платины и иттрия.Рекордсмен по литражу: 7,3-литровый дизель «Пауэр-Строук» устанавливают на вседорожник «Форд-Икскешн».став газов, необходимый для эффективной работы нейтрализатора D-CAT. Проиллюстрируем эту сложную конструкцию цифрами. Во-первых, в зависимости от режима работы токсичность выхлопа новых двигателей на 50-80% меньше, чем требуют жесткие европей_ские нормы Еврю IV. Во-вторых, серийный мотор обещает перещеголять по мощности всех конкурентов в «весовой категории» от 1,9 до 2,2 л. По уверению специалистов «Тойоты», мощность двигателя достигнет 132 кВт/180 л. с , а крутящий момент - 400 Н-м.ОТКУДА ДУЕТ ВЕТЕР?Дизели все чаще появляются под капотами престижных автомобилей, зачастую становясь одними из самых мощных в двигательном ряду. Один из лидеров в дизельной гонке за киловатты фирма БМВ. Яркий пример - технологии Variable Twin Turbo («Битурбо») применительно к дизельным моторам. Старую идею идеально уравновешенной рядной «шестерки» решили объединить с передовой технологией наддувной в 3-литровом двигателе для седана и универсала BMB-535d. Его работу мы подробно описывали (ЗР, 2004, N2 9). А вот достигнутые результаты напомним: 500 Н-м крутящего момента .%же при 1250 об/мин, 560 Н-м при 1750 об/мин. Максимальная мощность 200 кВт/272 л. с. при 4400 об/мин. Этому двигателю с удельной мощностью 90 л. с / л и крутящим моментом 187 Н-м/л принадлежит неофициальный рекорд среди серийных дизелей.Одна из самых сложных задач, по признанию фирмы, состояла в синхронизации работы турбин и контроля над перепускным воздушным клапаном. Задачу решили с помощью процессора. Электроника же позволила вписать мотор в рамки Евро TV. Конечно, не без помощи сажевого фильтра: им оснащены все новейшие дизели БМВ «по умолчанию». Динамические показатели BMB-535d впечатляют: до 100 км/ч машина ускоряется всего за 6,6 с, а максимальная скорость, скорее всего, выше 250 км/ч, «разрешенных» электроникой. Рубеж 100 л. с/л для серийных дизелей с наддувом пока не преодолен. Как долго он устоит? Чтобы достичь подобных характеристик, двигатель должен развивать давление наддува не менее 200 кПа. Конструкторам будет непросто обеспечить мотору со столь высоким давлением наддува приемлемую, удобную внешнюю скоростную характеристику. Недостаток известных устройств наддува - с ростом давления сужается диапазон оборотов, в котором доступен высокий момент. Сложная система наддува на БМВ только один из путей решения. Возможно, конструкторы предпочтут экзотический турбокомпрессор, раскручиваемый вспомогательным электромотором, или оснастят автомобиль каким-нибудь причудливым вариатором с небывало широким диапазоном передаточных чисел? Или автоматизированной восьмиступенчатой коробкой передач? А еще можно включить такой дизель в состав гибридной силовой установки, которая будетКак выбрать оптимальные свечи зажигания? Известно, что условия, в которых эксплуатируются свечи на просторах Российской Федерации, имеют свои отличительные особенности. Во-первых, это климатический фактор: от тропического климата на юге до резко континентального на востоке страны, где температура колеблется от -50 до +40 градусов Цельсия. Во-вторых, автомобильный парк состоит большей частью из автомобилей, перешагнувших десятилетний рубеж. В-третьих, качество бензина, заливаемого в баки наших автомобилей, также оставляет желать лучшего. При воздействии всех этих факторов, свечи зажигания должны обеспечивать надежный пуск двигателя и бесперебойное искрообразование во всех возможных режимах работы автомобиля. Производитель постарался максимально учесть российскую специфику, представляя на отечественном рынке ряд свечей: А, С, CR и SilverSeries. Следует отметить, что при производстве этих свечей не применяются супертехнологии, типа напыления платины для увеличения пробега, что является оправданным, поскольку в отечественном бензине для повышения октанового числа используются добавки на основе Fe, которые, осаждаясь на изоляторе свечи, приводят к отеканию заряда с центрального электрода, и, как следствие, свеча уже через 2-7 тыс. километров начинает давать перебои, и никакая платина не помогает. Основной отличительной особенностью при производстве свечей является качество применяемых материалов: тщательно подобранная и протестированная для российских условий керамика изолятора; центральный электрод из биметалла (медный стержень, покрытый стальной оболочкой), обеспечивающий оптимальный теплоотвод и позволяющий уверенно работать в различных режимах двигателя, как в городских условиях, так и на высоких скоростях на автострадах. Центральный электрод производится в Великобритании компанией FLOFORM, использующей собственное ноу-хау и новейшие технологии. Особо необходимо отметить ряд свечей Silver-Series, которые имеют центральный электрод из сплава серебра и специально предназначены для двигателей, работающих на сжиженном газе. И, наконец, основной потребительский показатель «цена-качество» у свечей GOOD WILL оказался весьма привлекательным для автовладельцев, что позволило им занять достойное место на российском рынке свечей зажигания. Информация об официальных дилерах в России и СНГ по телефону: (095) 5 14 - 1 8 - 0 0 www.goodfil.com • info^goodfil.com Продолжаем формирование дилерской сети в регионахЗа рулем 01/2005 129 ОБОЗРЕНИЕ: СОВРЕМЕННЫЕ ДИЗЕЛИВ гонку технологий включилась и «Хонда», представив свой первый дизель - 2,2-литровый четырехцилиндровый мощностью 103 кВт/140 л. с. с моментом 340 Н-м. Изюминка - турбонагнетатель, меняющий подачу воздуха в зависимости от нагрузки, и алюминиевый блок цилиндров.Специфической компоновке «Смарта Фо-Фо» кстати пришлась трехцилиндровая схема.исправлять «неправильную» кривую. Инженерам есть над чем подумать, а студентам - где проявить фантазию. ЧЕТ-НЕЧЕТ В последние годы стал актуальным вопрос - сколько цилиндров нужно современному дизелю в том или ином классе? Сейчас выпускают не только многоцилиндровые легковые машины, но и130 За рулем 01/2005трехцилиндровых «малышей». Количество последних в ближайшее время возрастет: безнаддувные дизели окончательно уходят в прошлое, а мощность двухлитровых наддувных агрегатов избыточна для миниатюрных машин. Почему двухлитровых? При четырех цилиндрах у них близкий к оптимуму объем каждого - 500 см 3 . Чем больше объем цилиндра, тем эффективней пойдетпроцесс сгорания, но высокие обороты не для моторов с тяжелыми поршнями и шатунами, да и размеры силового агрегата сильно возрастают. При Manoiu 3 (около 300 см ) заметно страдает термодинамическая эффективность, а вместе с ней и экономичность. Двигатели «Смарт Фо-Фо» фирмы «Мерседес-Бенц» интересны именно нестандартной трехцилиндровой схемой. Они развивают 50 кВт/68 л. с. и 70 кВт/96 л. с , да и объем вполне «взрослый» - 1,5 л. Агрегаты чрезвычайно компактны и развивают высокий момент (160 и 210 Н-м) при 1600 и 1800 об/мин при среднем расходе топлива всего 4,6 л. Давление впрыска в «коммон рейл» достигает 160 МПа - отсюда исключительная тонкость распыла и благоприятные условия сгорания. А как же неуравновешенные силы инерции? Эту проблему решают балансирные валы и двухмассовый маховик. Кстати, ныне они не редкость и на четырехцилиндровых моторах. «Современность» легкового дизеля определяют не блок и головка цилиндров, а в первую очередь топливная аппаратура и управление наддувом. Без них не добиться рекордных показателейВпрочем, не стоит сбрасывать со счетов и проблему топлива. С ростом цен на нефть окажется востребованным синтетическое горючее, сырьем для которого могут служить и растительные масла, и каменный уголь, и природный газ. Нефтяные компании вкладывают немалые средства в технологии альтернативных топлив. Они призваны помочь не только решению экологических проблем, но и достижению еще более высоких моищостных и экономических показателей. Моторов, способных выполнить Евро IV без помощи сажевых фильтров, пока немного. Грядущие Евро Vс ужесточением выбросов окислов азота окажутся еще более твердым орешком. Впрочем, проблемы не обязательно решать «в лоб». Опыт грузовых дизелей доказывает, что с ними можно справиться с помощью окислительных нейтрализаторов с впрыском мочевины. Ждет ли легковые машины такая участь? Это станет ясно в ближайшие четыре-пять лет. Если технология приживется, то главныА вопрос Евро V можно считать решенным. А раз так - триумфальное шествие дизелей продолжится. Не будем загадывать на послезавтра, но свой выбор на день завтрашний европейцы сделали. а