TDI Power — движущая сила

TDI Power — движущая сила
Густой черный дым из выхлопной трубы, грязная ветошь и неприятный запах — давно в прошлом. Дизельные моторы сегодня — это экономичность, чистота, высокая мощность и уникальные динамические характеристики, которые позволяют дизельным автомобилям TDI выигрывать не только «светофорные» гонки, но и престижные кольцевые, в числе которых «24 часа Ле Мана». Так в чем же прелесть современного дизельного мотора и чем он отличается от своих «древних» собратьев?

Начнем с истоков. Сам по себе дизельный мотор не такой уж и древний — патент на двигатель внутреннего сгорания с «воспламенением от сжатия» был получен немецким изобретателем Рудольфом Дизелем в 1893 году, то есть спустя 33 года после изобретения самого двигателя внутреннего сгорания, работавшего, кстати, не на бензине, а на газе. Суть изобретения Дизеля заключалась в том, что топливо воспламенялось не от искры, а вследствие высокой температуры воздуха в цилиндре. В разогретый посредством сжатия воздух подавалось дизельное топливо, которое самопроизвольно воспламенялось. Но изобретение Рудольфа Дизеля нашло применение не сразу, а первый экспериментальный двигатель и вовсе взорвался, чудом не убив собиравших его механиков. Однако работы не прекращались, и вскоре появились работоспособные установки, которыми заинтересовались во многих отраслях промышленности. Из-за огромных размеров и массы первые дизельные двигатели были стационарными, затем их стали использовать в судостроении, и лишь в 1924 году дизель был установлен на грузовые автомобили, работающие на «тяжелом топливе». При плотности 0,85 г/см3 дизтопливо действительно тяжелее бензина, плотность которого составляет 0,72-0,75 г/см3.


Пьезоинжекторы
Эти устройства впрыскивают четко дозированное количество топлива в цилиндры двигателя менее чем за 0,2 миллисекунды. Для сравнения: человеческому веку требуется 200 миллисекунд для того, чтобы моргнуть.

Литр на 100 км
История дизельных моторов Audi началась в 1980 году, когда под капотом Audi 80 появился атмосферный 54-сильный дизель объемом 1,6 литра. Затем инженеры и конструкторы компании взялись за решение самой сложной задачи: разработать компактный и мощный дизельный двигатель с прямым впрыском. В 1989 цель была достигнута и в производство запустили первый в мире турбодизельный двигатель, получивший обозначение TDI. Пятицилиндровый агрегат объемом 2,5 литра с турбонаддувом и промежуточным охлаждением нагнетаемого воздуха имел мощность 120 л.с. и обеспечивал крутящий момент 256 Нм при 2250 оборотах в минуту.

Турбодизельные двигатели сразу же начали пользоваться успехом. Новая на тот момент технология значительно опережала достижения конкурентов как по динамике езды, так и по расходу топлива.


Мощь, скорость, экономичность
Современные двигатели TDI практически ни в чем не уступают своим бензиновым собратьям. А в чем-то даже превосходят их.

Компания Audi доказала потрясающую экономичность первого TDI, организовав зрелищное путешествие, которое побило все рекорды экономии топлива. Автомобиль Audi 100 TDI проехал 4 814,4 километра по девяти европейским странам на одном топливном баке. При средней скорости 60,2 км/ч средний расход топлива составил всего лишь 1,76 л на 100 километров!

Как это работает
Процесс сгорания топлива в цилиндре дизельного мотора — это своего рода взрыв. Взрыв управляемый, высокоточный. Точность этого взрыва на многих моторах обеспечивается механическим устройством, именуемым топливным насосом высокого давления (ТНВД). Такие насосы, работая в паре с обычными пружинными форсунками, впрыскивают топливо в цилиндры под давлением 20-40 Бар.

Эволюция дизельных моторов в конце концов привела к тому, что ТНВД лишь создает давление в общей топливной магистрали, а моментом впрыска управляет электроника — механические форсунки уступили место пьезоэлектрическим. Такая система питания получила название Common Rail (в дословном переводе с английского — общая магистраль). А на некоторых моторах применяются еще и насос-форсунки. То есть давление в каждой форсунке, впрыскивающей топливо в цилиндр по команде электроники, создает свой маленький насос. Насос маленький, а давление большое — в современных моторах оно составляет уже 1600, а в некоторых и 2000 Бар. Зачем конструкторы постоянно увеличивают давление впрыска топлива? Все дело в том, что в дизельном моторе процесс образования смеси очень короткий — при частоте вращения коленчатого вала 2000 об/мин на перемешивание топлива с воздухом отводится всего 3-4 миллисекунды, а с повышением частоты вращения это время становится еще меньше.

За такой короткий период приготовить однородную смесь топлива с воздухом можно, только увеличив давление впрыска. К тому же при низком давлении топливо будет сгорать не полностью, уменьшая эффективность работы и увеличивая количество вредных выбросов.


Common Rail
Новые материалы и электронное управление обеспечивают прогресс в таких областях, как динамика, плавность и тишина работы, расход топлива и снижение вредных выбросов.

Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Все современные легковые дизели TDI от Audi сегодня имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Common Rail. Без этих систем просто невозможно обеспечить соответствие дизельного двигателя жестким нормам токсичности. Так же как невозможно создать карбюраторный бензи- новый мотор, который удовлетворял бы строгим нормам Евро 4.

Однако для российского рынка введение жестких европейских норм токсичности обернулось тем, что ряд фирм наложили вето на поставку дизельных автомобилей в Россию. Дело в том, что современные дизельные моторы, удовлетворяющие новым экологическим нормам, предъявляют повышенные требования к качеству топлива. И больше всего нареканий вызывает содержание серы...


Быстрее мгновения
Лепестки хищного растения дионея способны захлопнуться менее чем за полсекунды, которых хватает для того, чтобы поймать муху. Надувная подушка безопасности полностью раскрывается всего лишь за 20 миллисекунд. Но даже этот краткий миг чересчур долог для разработчиков дизельных двигателей компании Audi. В двигателе 3,0 TDI топливо впрыскивается в каждый из шести его цилиндров менее чем за 0,2 миллисекунды.

Серный вопрос
В России сейчас допускается использование дизтоплива с содержанием серы 0,05%, а по европейским нормам ее в топливе должно быть на порядок меньше — не более 0,005%! Чем же так опасна сера? Прежде всего, тем, что после сгорания оксиды серы соединяются с водой и образуют серную и сернистую кислоту. Ущерб экологии налицо. К тому же сера снижает эффективность работы каталитического нейтрализатора.

Однако все больше нефтеперерабатывающих компаний переходят на выпуск дизельного топлива, удовлетворяющего нормам Евро 4. Партнером Audi Russia с 2008 года стала российская компания «Лукойл». На сегодняшний день дизельное топливо производства «Лукойл» — самое современное в России, соответствующее европейскому стандарту ЕN-590 версии 2004 года (Евро-4). Это значит, что серы в таком топливе не более 0,005%, а цетановое число не ниже 51 единицы.

Цетановое число — обратный аналог октанового числа для бензина. Чем оно выше, тем больше склонность топлива к самовоспламенению или детонации, которая, в отличие от бензинового мотора, не только не вредна, но просто необходима для нормальной работы дизельного двигателя.

Еще одна проблема — повышенная вязкость дизельного топлива при низкой температуре. Все видели, как в мороз на обочине стоит КамАЗ, под которым ползает водитель с паяльной лампой. Заправился летней соляркой... Дело в том, что зимой использовать летнее топливо рискованно — температура в любой момент может опуститься ниже «критической отметки». И тогда попытки запуска могут привести к выходу из строя топливной аппаратуры, которая не может долго работать «всухую». В состав дизельного топлива «Лукойл» входят компоненты, улучшающие низкотемпературные свойства топлива. А смена топлива на сети заправок в соответствии с сезоном строго контролируется.

Впрочем, зимний запуск дизельного автомобиля можно облегчить, установив предпусковой подогреватель. Он предлагается в качестве опции почти на все модели Audi. Компания Audi, которая одной из первых начала официальные поставки дизельных легковых автомобилей на российский рынок, делает их все привлекательнее для покупателя.

Так, в прошлом году межсервисный интервал для дизельных автомобилей Audi TDI был увеличен. Теперь он составляет, как и для бензиновых версий, 15000 км. Да и выходные характеристики дизельных Audi порой даже лучше, чем бензиновых. Так, дизельный Audi Q7 4,2 TDI разгоняется до 100 км/ч на секунду быстрее, чем бензиновый Audi Q7 4,2 FSI (6,4 с против 7,4 с). При этом средний расход топлива у дизельной модификации почти на два с половиной литра меньше. А в 2008 году под капотом Audi Q7 появился новейший шестилитровый турбодизель V12 TDI — первый в мире двенадцатицилиндровый турбодизель под капотом легкового автомобиля. Мощность — 500 л.с., крутящий момент — 1000 Нм!